حفاظت خطوط HVDC در مقابل اضافه ولتاژها

كارشناسي ارشد

با توجه به رشد شهر‌نشيني، افزايش تقاضاي انرژي، اهميت مسائل زيست محيطي و بهره‌برداري از انرژي‌هاي تجديد پذير، سيستم‌هاي HVDC به دليل برتري‌هاي فني و اقتصادي نسبت به سيستم‌هاي HVAC براي انتقال انرژي الكتريكي بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. خطوط انتقال هوايي به دليل برتري‌هاي فني و اقتصادي نسبت به كابل، رايج‌ترين روش انتقال انرژي الكتريكي هستند. اما محدوديت‌هاي جغرافيايي و نگراني‌هاي زيبايي ‌شناختي، در بسياري از موارد استفاده از كابل‌هاي زيرزميني را اجتناب ناپذير مي‌كنند. به خطوطي كه شامل دكل‌هاي هوايي و كابل هستند، خطوط تركيبي مي‌گويند. بخش هوايي خطوط تركيبي همواره در معرض اصابت صاعقه قرار دارد و به دليل اختلاف امپدانس مشخصه كابل و خط انتقال هوايي، امواج اضافه ولتاژ ناشي از صاعقه، در محل اتصال اين دو، منعكس و بازتاب مي‌شوند كه رفتار اين خطوط را خاص مي‌كند. اين اضافه ولتاژها مي‌توانند منجر به وقوع تخليه الكتريكي در مقره دكل‌هاي خط انتقال هوايي شوند يا با وارد شدن به كابل‌ها موجب ايجاد تنش روي عايق كابل شده و باعث تخريب دائمي آن شوند. لذا اقدامات هماهنگي عايقي براي اين خطوط ضروري است. در اين پايان‌نامه به كمك شبيه‌سازي در نرم افزار PSCAD/EMTDC عواملي كه بر دامنه اين اضافه ولتاژها در كابل و مقره دكل‌ها تاثيرگذار هستند، شناسايي شده است و مشاهده شد مقره‌هاي نزديكترين دكل‌ به كابل‌هاي زيرزميني نسبت به ساير دكل‌ها، بسيار كمتر در معرض وقوع تخليه الكتريكي هستند. همچنين مقاومت زمين دكل و فاصله نزديكترين دكل تا كابل‌هاي زيرزميني تاثيرگذارترين عوامل در طول قوس ايجاد شده در مقره دكل‌هاي خط انتقال هوايي هستند. همچنين مشاهده شد با كاهش طول كابل، اضافه ولتاژهاي هسته كابل‌هاي زيرزميني افزايش مي‌يابند. براي حفاظت عايق اصلي كابل در مقابل اين اضافه ولتاژ‌ها، ميتوان در ابتدا و انتهاي كابل‌ برقگير نصب كرد. علاوه ‌بر اين در اين پايان‌نامه نصب يك برقگير در وسط كابل نيز بررسي شد و مشاهده شد با اين كار مي‌توان عايق اصلي كابل‌هاي بلندتر از km 1/56 را در مقابل اضافه ولتاژها حفاظت كرد. اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در غلاف كابل اما مستقل از طول كابل هستند و همواره در ابتداي كابل رخ مي‌دهند و براي محدود كردن آن‌ها در محدوده حفاظتي مطلوب، بايد مقاومت زمين غلاف را تا 3/5 اهم كاهش داد.

208913

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق

احمد غلامي