اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت

صفحه 1:


صفحه 2:


صفحه 3:
لضافه ولتهاي وج یلگ نرا)_ لضافه ولتلهاي وقتید فر كلنس بلي مشخصات اصلي اضافه ولتاژهاي مهم سیستم قدرت ( طبق استاندارد ۷۱1۳86) نوع گذرا فرکانس پایین اضافه ولتاژ شیب کند. موقتي دائمي ‎MAN ‘th | I ۳ ia‏ | ‏شکل‎ ‎i 1 7 1 I 3 My موج أشيب ‎aa ghd‏ شیب تند 

صفحه 4:
- داراي سرعت نزديك به سرعت نور ویژکیها < - داراي انتشار موجي شکل (گذرا) با مشخصاتي مثل سرعت افزایش دامنه: فرکانس و زمان پيشاني خود مشخص مي‌گردند - ناشي از بروز صاعقه :علل ایجاد - ناشي از كليدزني (سو - اضافه ولتاژ ناشي از اصابت صاعقه: براي خطوط ‎HV‏ (زبر ۳۶۵ 16۷) - اضافه ولتاژ ناشي از كليدزني: براي خطوط ]1 (بالاي ۳۸۵ 16۷) 

صفحه 5:
اضافه ولتاژهاي ناشي از بروز صاعقه تخلیه جوي با صاعقه: تخلیه بارهاي الكترواستاتيکي ابرها به زمین یا به ابرهاي مجاور خود ae ‏مكانيكي‎ - - شکست عايقي مقره ها؛ - شکست دي الكتريكي عایق تجهیزات افزایش پتانسیل زمین - تداخل الکترومفناطيسي فرکانس بالا -تخریب تجهیزات سیستم -کاهش قابلیت اطمینان سیستم قدرت 

صفحه 6:
شکل موج ولتاژ و موج حوزیان صتاعقه 10 15 50 25 0 Tinka, شکل موج‌های صاعقه استاندارد 

صفحه 7:
تمنفي (ابر با بار منفي و زمين با بار مثبت): (بيش از 9085 ) - مثبت: (كمتر از ‎ )9610‏ ولي با دامنه شديدتر “ازطرف ابر به زمين ( بيشتر در مناطق هموار و دشت) “از طرف زمين به ابر (بيشتر در مناطق كوهستاني و مرتفع) 

صفحه 8:
صاعقه با يلاريته منفي و با ججهت از زمين به طرف ابر - دامنه ؛ ( بر حسب احتمال وقوع آنها از الكل تا ‎٠٠٠١‏ ك1 متغير است.) - بيشاني موج؛ (بر حسب احتمال وقوع آنها از 1/04 تا ۱۰ 115/ 16 متغیر است.) اصلي امواج] -بار الكتريکي ؛ (از دهها کولن تا 300 کولن متغیر مي‌باشد.) صاعقه | -فرکانس؛ (بین " ۲2 تاچندین 73/1112) - سرعت انتشار موج؛ (از 150000 تا 300000 کیلومتر بر ثانیه متغیر است.) 

صفحه 9:
1- سطح یا عدد کرونيك (1۷16) : تعداد روزهايي از سال که در آن رعد و برق مشاهده یا شنیده مي شود 2- چگالي با شدت بروز صاعقه (۲) : تعداد صاعقه هايي که در یک سال به واحد سطح زمین (کیلو متر مربع) اصابت مي کند. منحني ايزوكرنيك ساليانه يران 

صفحه 10:
درصد احتمال وقوع صاعقه ها probability 999% 0 ‏عع‎ ‎average ‎1 ‎۳ ‎7 ‎60 ‎1 ‎postive ‎a0 ‏نس‎ ‎‘kes ‎20 ‎10 ‎negative ‎5 lightning kes os: oa ‏همم و 200 100 50 2 1 و و‎ {9.2 experimental statistical csinbution of posve and negaive lightning shies asa function oftheir ample (EEE) 10 

صفحه 11:
99.9% 5و 9 38 1 ‎negative‏ = موز 9 تس 5 70 0 50 40 ‎positive‏ 30 Fghtning 3 ‏مه‎ ‎10 ‎5 ‎3 ‎1 ‎09 di a ‏زر | هگ‎ oa 05 1 2 6 1 2 50 100 fig. 3: experimental statistical distribution of positive and negative lightning currents as 3 ‏ملم م8‎ of rent sieenness FFF) 11 

صفحه 12:
SS ‏اضافه ولتاژها و تجهیز سیستم قدر‎ صاعقه و تاسیسات ‎geet -‏ صاعقه عامل اصلي وقوع خطا و ایجاد وقفه در سيستم‌هاي قدرت مي‌باشد 

صفحه 13:
اضافه ولتا حفاظت ۱ - سیم‌های محافظ به: م -دكلهاي خطوط 7 زمین‌ساختمانو دیختان‌سجاور خطوط - كن مذ عماج 2 07۵ 2+ 0 max Th , =365!8 ۷90 11 S.Rusck 

صفحه 14:
1 ‏سم‎ al pai aba اضافه ولتاژهاي ناشي از كليدزني (سوئبچینگ) ناشماز قطع و وصل‌خطوط - ترین ‎tone ۳ ate‏ 5 مر ببىى < - ناشي از كليدزني جريانهاي خازني و سلفي - ناشي از قطع ناكهاني و نوسانات بار شکل موج اضافه ولتاژ قطع و وصل دارای شیب کمتر نسبت به صاعقه مشخصات شکل موج 14 - متغير با نوع كليدزني, كليد و شرايط انتشار - متغیر با شرایط و ولتاژ شبکه (دامنه آن وابسته به سطح ولتاژ سيستم ذارد) 

صفحه 15:
اضافه ولتاژ ناشي از سوثیچینگ شکل موج ولتاژ در لحظه قطع ترانسفورماتور ‎Un‏ Energisation 2Un ور شکل موج ولتاژ استاندارد كليدزني شکل موج ولتاژ در لحظه شارز بانك خازني 

صفحه 16:
- داراي نوسانات با ميرائي کم و اغلب به همراه هارمونيك - داراي بريودي در حدود جند صد ميلي ثانيه (بيش از 5 سيكل) مشخصات - فاقد كيفيت موجي - داراي فركانس شبكه (50 يا 60 هرتز) - ناشي از خطاي عايقي سيستم - ناشي از بروز رزونانس و فرورزونانس علل ايجاد ۸ -ناشي از اثر خطوط انتقال بي بار طولاني جبران نشده (اثر فرانتي) - ناشي از جريان هجومي ترانسفورماتورها 35 - ناشي از قطع (بس زدن) بار 

صفحه 17:
اضافه ولتاژها و حفاظت تجهیزات سیستم قدرت حفاظت تاسیسات الکتریکی در برابر اضافه ولتاژهای سیستم 

صفحه 18:


صفحه 19:


صفحه 20:
تاثیر میله هاي فلزي بلند در جذب صاعقه و ایجاد چتر حفاظتي براي تجهیزات پست 0 Fave 8 LED Dinipton Ava Conan 

صفحه 21:
اضافه ولتاژها و حفاظت تجهیزات سیستم قدرت حفاظت تأسيسات الكت ابر اضافه ولتاژهاي کلیدزنی: براي كاهش دامنه ابن نوع اضافه ولتازها: د استشاده ان برفگیو‌ها (درا ابتداي خطوط يا ورودي سر قبل أن ليد شدرت و متك يودي - بكاركيري فيلتر در كنار كليدهاي قدرت و بانكهاي خازني تت از ترانسفورماتورهاي ولتاژ مغناطيسي (در ۳ وم ار ولتت ‎be‏ 1 ۲ — استفاده | شبکه‌هاي فشا a استفاده از برقگیرها ین روش جهت کاهش دامنه اضافه ولتاژهای گذرای ناشی از سوئیچینگ و صاعقه 

صفحه 22:
: اساس حفاظت کابلي تضعیف دامنه موج اصلي بوسیله انعکاس آن در نتیجه تغییر امپدانس مسیر انتشار موج 1 Fp | ۳ ~— AV 2 ‏لعي‎ LV Fr Fr < )71: - 260(/) 21, + 70( ‏ضریبانعکای‌موج‎ Fp = 2*Ze/(ZL + Zc) ‏:ضریبلنتشار موج‎ 

صفحه 23:
- فاز به زمین (حفاظت ترانس) - فاز به فاز (حفاظت خازن سري) ويژکبهاي يك بزفگیر خود 1) در ولتاژ نامي شبکه, داراي امپدانس بینهایت 2) در اضافه ولتاژها. داراي امپدانس کم 3) توانايي دفع یا ذخیره انرژي موج اضافه ولتاژ 4) قابلیت برگشت به شرایط کار عادي پس از حذف و عبور اضافه ولتاژ 

صفحه 24:
اضافه ولتاژها و حفاظت تجهیزات سبستم قدرت انواع برقگیرها 1 برقگیر ميله‌اي (جرقه گیر یا شاخکها 508716 ‎Gap‏ ۱ 2 برقگیر لوله‌اي 3) برقگیر سیلیکون کارباید (510) 4( برقكير نوع اكسيد فلزي 7/10171) 5) برقكير قوس طولاني ( ‎(LFA‏ برقگیرهای 2.1060 بدون فاصله هوایی 

صفحه 25:
۳ ‏اج‎ ‎Metal Oxide Surge Arresters 

صفحه 26:
| اضافه ولتاژها و حفاظت تجهیزات سیستم قدرت | انواع برقگیرها 

صفحه 27:
— سادگي ساختار( قابل اطمینان) -ارزان بودن آن — عدم نیاز به تعمیر و نگهداري يك نوع از جرقه‌گيرهاي خط کاربرد:_براي حفاظت بوشینگ ترانسفورماتورهاي کوچك و خازنها و زنجیره مقره‌ها تداوم عبور جریان به زمین حتي پس از حذف اضافه ولتاژ _ افت شدید ولتاژ فاز ایجاد موج بریده شده _ تحت تاثیر قرار گرفتن عملکرد آن با شکل موج اضافه ولتاژ و همچنین شرایط محيطي _ داراي تأخیر زماني متناسب با اضافه ولتاژ پراكندگي زیاد ولتاژ جرقه (بیش از 9640) معایب: 

صفحه 28:
حفاظت ترانسفورما تورها بوسیله شاخکها: - بعنوان حفاظت اولیه ترانسفورماتورهاي بزرگ - براي حفاظت ترانسفورماتور تا 16۷۲۰۰ با طراحي مناسب شاخك‌ها مي‌تواند جایگزین ارزان و مطمئن براي برقگیرها باشد در اینصورت باید: - ميلدهاي برقكير كاملاً تميز و سبس آبكاري كردد - فاصله دو الکترود طبق استاندارد تنظيم شود. 

صفحه 29:
شبیه جرقه‌گیرها ولي داراي عملکرد بهتري نسبت به آنها بوده و قابلیت خاموش كردن جرقه را دارد. بیشتر در شبكه‌هاي با ولتاژ 10 تا 30 کیلوولت استفاده مي‌شود نماي كلي برقكير لوله‌اي - قابليت قطع جريان هدايت كننده با فركانس قدرت. بستكى به ظرفيت اتصال كوتاه سیستم در نقطه خطا دارد. 1 - قادر نیستند که به نحو مطلوب دامنه جریان هدایت شده را قبل از قطع محدود کنند - ولاز جرقه این نوع برقگیرها بالاتر از برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي است 

صفحه 30:
“Tas ‏سیستم‎ Seam ‏وانازها و حقاطات‎ ta] ( (SIC 6S ‏برقگیر سیلیکون‎ (3 از ترکیب سري فواصل هوائي با مقاومت ساخته مي‌شوند مقاومتها از نیمه هادي سیلیکون کارباید (45167 ساخته مي‌شوند بر خلاف جرقه‌گیرها. پس از عملکردن. شبکه قدرت قابلیت بازگشت به حالت اولیه را خواهد داشت 30 

صفحه 31:
4) برقگیرهای نوع اکسید فلزی ‎CMOV‏ ‏غيرخطي و از جنس اکسید فلزات ۲ ‏ل‎ ‎ne كارائي بهتر نسبت به سایر برقگیرها - هزینه نصب و تعمیر و نگهداري کمتر - پراكندگي کم ولتاژ پسماند و همچنین داراي ولتاژ پسماند خيلي کم - داراي تأخیر زماني خيلي کم - يركشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز 

صفحه 32:
Tea ‏تخویرات سیستم‎ las » ‏وتازه‎ te] - داراي مشخصه ولت - جریان خطي‌تر از برقگیر 56 - داراي سطح حفاظتي خيلي خوب - جریان نشتي پایین در شرایط کار نامي سیستم (حداقل تلف توان) soo | مشخصات ولتاژ - جریان چند نوع برقگیر قگيرهاي 21000 - قيمت زياد آنها نسبت به دیگر برقگیرها - برقكيرهاي 2060 در سيستم‌هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل ملاحظه. از برقگیرهای ‎SIC‏ در معرض خطر و آسیب دیدگی قرار می‌گیرند 

صفحه 33:
اضافه ولتاژها و ها ‎Rated Current : 5-10 kA‏ 4وومم6 ۱۴6: 20 3 ل ‎eked‏ 00000 

صفحه 34:
a eT SET 1 ‏برقگیر قوس طولاني‎ (5 - سطح طولاني جهت هدایت قوس الكتريکي ناشي از تخلیه - داراي ساختار خيلي ساده سس نسبت به سایر برقگیرها ارزانتر مي‌باشد - روي خط و بصورت موازي با سري با مقره نصب مي‌شوند. - عدم جاري شدن جریان با فرکانس شبکه (۳۸۳) پس از اتمام تخلیه جربان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره 34 

صفحه 35:
2) ولتاز نامي ‎(Rated Voltaged‏ ‎(Residual Voltage. wit jW5 (3‏ : ولتاژ بر قکیر در زمان تخلیه جریان و عمل ‎a‏ جرقه ۷011۵06 0۷6۲ 6۳۵۳6 : ولتازي که باعث عمل کردن برقگیر شود ‎Jot pli gb = »sla> (Discharge Current) 43 gb > slo> 6‏ ستاندارد موج (8/2010596) : 2012۸ 09 ,5 ,2.5 ,1.5 تحمل جذب آنرا فیت انرژي ورودي ۷ ماکزیمم انرژي مجازي که برقگی مي تواند در طي یک زمان مشخص جذب کند. بعضي از مقادیر: 25 4.5 13,7 141/16۷ 35 

صفحه 36:
«7 مشخصه حفاظت یک برقگیر براساس موج اضافه ولتاژهاي سیستم اضافه ولتاژ صاعقه اضافه ولتاز كليدزني 1- برقگیر تیپ پست (۳" م2)) : براي حفاظت ترانسها و يستهاي بزرى (فشارقوي) 36 1/50uSec 30/60uSec dOkB 9۳ 2- برقگیر تیپ خط ۳۷۳۲" سما) : براي حفاظت ترانسهاي توزیع و پستهاي کوچک 3- برقگیر تیپ توزیع ۲۳" مصحلع05)) : براي حفاظت ترانسهاي توزیع 

صفحه 37:
1: تعیین پارامترهاي شبکه - ماکزیمم ولتاژ شبکه نوع زمین شدن | 6۲6 مقدار بطور موثر 4/1 بطور غير موثر 231 2: ماكزيمم ولتارٌ كار دائي 000 0: 3 ولتاژ نامي 13۵160 (Voltage زمان استمرار اضافه ولتاژ 0 15- 3 ‎10Sec - 2Hour‏ 

صفحه 38:
(TOOL SORRY <= ss sea ‏دس‎ مقدار ۱ با توجه به ولتاژ نامي و مدت زمان استمراراضافه ولتاژ از روی جداول مشخص مي شود 6 انتخاب مقدار ماکزیمم مقادیر 6۲) و 0۳ بعنوان ولتاژ نامي برقگیر (مقدار استاندارد شده) نوع اضافه ولتاژ | <وجه |[ ووهوجه »و۵ اضافه ولناژهاي 00 صاعقه اضافه ولتاژهاي | 6.60 ‎ke ak‏ کليدزني 38 

صفحه 39:
بدلیل طولاني تر بودن اضافه ولتاژهاي كليدزني» انرژي برقگیر بر اساس این نوع اضافه ولتا میدلنرژی‌جذبشده 06 سطح حفاظتیسرقگیر ب: لمپدلنس‌موجي ‎-O‏ تسعداد چریانتسخلیه ۲ مدنیمان‌عیور موج ‎ ‎39 ‎ ‎ ‏ولتاژ نامي ‎(kO)‏ ‏9 ‎006-666 ‎666-666 ‎2606© ‎ ‎ ‏أمبدانس موجي («دام) به ‎ ‎ ‎ ‏دامته اضافه ولتاژ بدون بر (0) موه ‏مهو ‏مهو ‎e‏ ‎e‏ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 

صفحه 40:
voltage RV] 2#“ منستی ولتاز تخلیه برقگیر 0 Time lus] منحني ولت - انیه شامل سه سطح حفاظتي مذ کور - سطح حفاظتي موج سوئیچینگ (851) سطوح حفاظتي لازم براي هماهنكي عايقي - سطح حفاظتي موج ‎(BIL) sicko‏ ترانسفورماتور - سطح حفاظتي موج قطع شده (۷۷۷۷)) 40 

صفحه 41:
00 990۴ 0 6660 41 حداكثر ولتاز 00 ©6800 ere 99 ae ae 0000۶ 0/9 eres ۰9 eds "۳-9 0000 909 022660 دومو0 كه 9666 Otte = ‏6و۵‎ 99 

صفحه 42:
3 A ‏مر‎ x A wo fe ao a SN عملکرد برقگیر در برابر اضافه ولتاژها 

صفحه 43:
حداکثر فاصله مجاز برقگیر از تجهیز تحت حفاظت آن: هه 43 ن حداكثر فاصله برقكير ‎user‏ :41-1004 دى 8 )عكر 23002۷ ۷ سطح ولتاز مومع | منووه | موه ولتازٌ يسماند برقكير (مه0) ۵۷ 956606 |( 6620© | 0( ‎ASCKO‏ ‏)0۳ )۳ حداکثر ولتاژ مجاز سر ترانس 0 | ۵0و | 6۵00 حداکثر فاصله مجاز برقگیر از ترانس ‎Pow ow (Ow (Durex)‏ 

صفحه 44:
[اضاقه ولنازها و حقاطت تجهيزات ‎Tea pana‏ دامنه و زمان استمرار انواع اضافه ولتازها در يك سيستم با حفاظت كامل نوع اضافه ولتاژ دامته بر حسب ‎PLU‏ زمان استمرار موج Ps 300_ pls 30 7 ‏صاعقه 2 الي‎ ms20_ms3 4 ‏الي‎ 2 s 3600_Ms 30 2 ‏موقتي 5الي‎ T;> 3600s 1.1 ‏دائمي 0 الي‎ 44 

1 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت فهرست مطالب: -1بررسي انواع اضافه ولتاژها در سيستم‌هاي قدرت - 2حفاظت تاسيسات الكتريكي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم 2 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت انواع اضافه ولتاژها: اضافه ولتاژهاي موجي (گذرا) _ اضافه ولتاژهاي موقتي ( فركانس پايين) _ مشخصات اصلي اضافه ولتاژهاي مهم سيستم قدرت ( طبق استاندارد ) 71IEC نوع اضافه ولتاژ شكل موج 3 گذرا شيب خيلي تند شيب تند فركانس پايين شيب كند موقتي دائمي اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت اضافه ولتاژهاي موجي: -داراي سرعت نزديك به سرعت نور ويژگيها :علل ايجاد داراي انتشار موجي شكل (گذرا) -با مشخصاتي مثل سرعت افزايش دامنه ،فركانس و زمان پيشاني خود مشخص مي‌گردند ناشي از بروز صاعقه -ناشي از كليدزني (سوئيچينگ) در سيستم قدرت اهميت و خطرناكي اضافه ولتاژها براي سيستم قدرت: اضافه ولتاژ ناشي از اصابت صاعقه :براي خطوط ( HVزير ) kV 345 اضافه ولتاژ ناشي از كليدزني :براي خطوط ( EHVباالي ) kV 3454 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت اضافه ولتاژهاي ناشي از بروز صاعقه تخليه جوي يا صاعقه: تخليه بارهاي الكترواستاتيكي ابرها به زمين يا به ابرهاي مجاور خود حرارتي -مكانيكي مهمترين اثرات وقوع صاعقه در سيستم قدرت شكست عايقي مقره ها؛ شكست دي الكتريكي عايق تجهيزات افزايش پتانسيل زمين تداخل الكترومغناطيسي فركانس باالتخريب تجهيزات سيستم-كاهش قابليت اطمينان سيستم قدرت 5 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت شكل موج ولتاژ و موج جريان صاعقه جريان صاعقه اندازه‌گيري شده شكل موج جريان صاعقه 6 شكل موج ولتاژ صاعقه شكل موج‌هاي صاعقه استاندارد اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت معيارهاي پالريته- -مثبت( :كمتر از )%10ـ ولي با دامنه شديدتر طبقه بندي صاعقه جهت - 7 -منفي (ابر با بار منفي و زمين با بار مثبت)( :بيش از ) %85 ازطرف ابر به زمين ( بيشتر در مناطق هموار و دشت) -از طرف زمين به ابر (بيشتر در مناطق كوهستاني و مرتفع) اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت صاعقه با پالريته منفي و با جهت از زمين به طرف ابر دامنه ؛ ( بر حسب احتمال وقوع آنها از kA1تا kA1000متغير است). -پيشاني موج؛ ( بر حسب احتمال وقوع آنها از) 1/0تا kA /µs 100متغير است). مشخصات اصلي امواج -بار الكتريكي ؛ ( از دهها كولن تا 300كولن متغير مي‌باشد). صاعقه -فركانس ؛ ( بين KHZ 10تا چندين )MHZ سرعت انتشار موج؛ ( از 150000تا 300000كيلومتر بر ثانيه متغير است).8 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت :پيش بيني وقوع صاعقه -1سطح يا عدد كرونيك ( : )Nkتعداد روزهايي از سال که در آن رعد و برق مشاهده يا شنيده مي شود -2چگالي يا شدت بروز صاعقه(: )N تعداد صاعقه هايي که در يک سال به واحد سطح زمين (کيلو متر مربع) اصابت مي کند. 9 منحني ايزوكرنيك ساليانه ايران اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت درصد احتمال وقوع صاعقه هاي مثبت و منفي برحسب دامنه جريان صاعقه 10 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت درصد احتمال وقوع صاعقه هاي مثبت و منفي برحسب دامنه تغييرات جريان صاعقه 11 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت صاعقه و تأسيسات :الكتريكي در اكثر مناطق ،صاعقه عامل اصلي وقوع خطا و ايجاد وقفه در سيستم‌هاي قدرت مي‌باشد اصابت صاعقه مستقيم غير مستقيم اصابت مستقيم صاعقه روي هادي‌هاي فاز - )I (t ‏U(t)  Z. 2 12 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت اصابت غير مستقيم صاعقه اصابت به: سيم‌هاي محافظ دكل‌هاي خطوطزمين ,ساختمان و درختان مجاور خطوط - )dI(t ‏dt ‏U(t) RI(t)  L ‏IS.h ][KV ‏y 13 ‏Vmax 36.5 ‏S.Rusck اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت اضافه ولتاژهاي ناشي از كليد‌زني (سوئيچينگ) مهمترين علل ايجاد ناشي از قطع و وصل خطوط - ناشي از كليدزني جريانهاي خازني و سلفي -ناشي از قطع ناگهاني و نوسانات بار ج اضافه ولتاژ قطع و وصل شكل مو ‌ مشخصات شكل موج 14 داراي شيب كمتر نسبت به صاعقه متغير با نوع كليدزني ,كليد و شرايط انتشار -متغير با شرايط و ولتاژ شبكه (دامنه آن وابسته به سطح ولتاژ سيستم دارد) اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت اضافه ولتاژ ناشي از سوئيچينگ 15 شكل موج ولتاژ استاندارد كليدزني شكل موج ولتاژ در لحظه قطع ترانسفورماتور شكل موج ولتاژ در لحظه شارژ بانك خازني اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت اضافه ولتاژهاي موقتي -داراي نوسانات با ميرائي كم و اغلب به همراه هارمونيك مشخصات داراي پريودي در حدود چند صد ميلي‌ثانيه (بيش از 5سيكل) فاقد كيفيت موجي داراي فركانس شبكه ( 50يا 60هرتز) ناشي از خطاي عايقي سيستم -ناشي از بروز رزونانس و فرورزونانس علل ايجاد ناشي از اثر خطوط انتقال بي بار طوالني جبران نشده (اثر فرانتي) -ناشي از جريان هجومي ترانسفورماتورها 16 -ناشي از قطع (پس زدن) بار اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت حفاظت تاسيسات الكتريكي در برابر اضافه ولتاژهاي سيستم 17 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت حف++اظت تأسيس++ات الك++تريكي در برابر صاعقه حفاظت پست‌ها در مقابل صاعقه: -1نصب برقگير در محل ورودي خطوط هوايي به پست 18 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت - 2استفاده از ميله هاي فلزي بلند نوك تيز (و يا چتري) در چهار گوشه محوطه پست - 3تحت پوشش درآوردن سطح پست بوسيله سيمهاي محافظ يا زمين 19 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت تاثير ميله هاي فلزي بلند در جذب صاعقه و ايجاد چتر حفاظتي براي تجهيزات پست 20 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت حفاظت تأسيسات الكتريكي در برابر اضافه ولتاژهاي كليد‌زني: براي كاهش دامنه اين نوع اضافه ولتاژها: ـ استفاده از برقگيرها (در ابتداي خط++وط ي++ا ورودي پس++ت, قبل از كليد قدرت و سكسيونر) ـ بكارگيري فيلتر در كنار كليدهاي قدرت و بانكهاي خازني ـ اس+++تفاده از ترانس+++فورماتورهاي ولت+++اژ مغناطيس+++ي (در خطوط) ـ استفاده از راكتورهاي شنت ـ اس+++تفاده از دژنكتوره+++اي مق+++اومت دار ي+++ا ( CRCBدر شبكه‌هاي فشارقوي ) استفاده از برقگيرها بهترين روش جهت كاهش دامنه اضافه ولتاژهاي گذراي ناشي از سوئيچينگ و صاعقه 21 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت :حفاظت كابلي ترانسفورماتورها :اساس حفاظت كابلي تضعيف دامنه موج اصلي بوسيله انعكاس آن در نتيجه تغيير امپدانس مسير انتشار موج 1 ‏P.U ‏Fp ‏HV ‏Zc ‏LV ‏T ‏ZL ‏Fr ضريب انعكاس )Fr = (ZL - Zc)/( ZL + Zc :موج )Fp = 2*Zc/( ZL + Zc :ضريب انتشار موج & 22 ‏Then : Fr =0.75 ‏If : Zc= 50 & ZL= 350 ‏Fp= 0.25 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت برقگير :موازي با تجهيز تحت حفاظت فاز به زمين (حفاظت ترانس) -فاز به فاز (حفاظت خازن سري) براي حفاظت : -ترانسهاي قدرت ،راکتورها ،خازنها ،کابل ها ويژگيهاي يك برقگير خوب: )1در ولتاژ نامي شبكه ,داراي امپدانس بينهايت )2در اضافه ولتاژها ،داراي امپدانس كم )3توانايي دفع يا ذخيره انرژي موج اضافه ولتاژ ) 4قابليت برگشت به شرايط كار عادي پس از حذف و عبور اضافه ولتاژ 23 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت انواع برقگيرها )1برقگير ميله‌اي (جرقه‌گير يا شاخكها)ـSpark ‏Gap )2برقگير لوله‌اي )3برقگير سيليكون كاربايد ()SiC )4برقگير نوع اكسيد فلزي ()MOV )5برقگير قوس طوالني ) )LFA بهترين و متداولترين نوع برقگير در حال حاضر: 24 برقگيرهاي ZnOبدون فاصله هوايي Metal Oxide Surge Arresters اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت انواع برقگيرها 26 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت )1برقگير ميله‌اي (جرقه‌گير يا فواصل هوايي) مزيت: ـ سادگي ساختار( قابل اطمينان) ـ ارزان بودن آن ـ عدم نياز به تعمير و نگهداري يك نوع از جرقه‌گيرهاي خط كاربرد :براي حفاظت بوشينگ ترانسفورماتورهاي كوچك و خازنها و زنجيره مقره‌ها _ تداوم عبور جريان به زمين حتي پس از حذف اضافه ولتاژ _ افت شديد ولتاژ فاز معايب: _ ايجاد موج بريده شده _ تحت تاثير قرار گرفتن عملكرد آن با شكل موج اضافه ولتاژ و همچنين شرايط محيطي _ داراي تأخير زماني متناسب با اضافه ولتاژ 27 _ پراكندگي زياد ولتاژ جرقه (بيش از )%40 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت حفاظت ترانسفورماتورها بوسيله شاخكها: ـ بعنوان حفاظت اوليه ترانسفورماتورهاي بزرگ ـ براي حفاظت ترانسفورماتور تا kVA200 با طراحي مناسب شاخك‌ها مي‌تواند جايگزين ارزان و مطمئن براي برقگيرها باشد در اينصورت بايد: ـ ميله‌هاي برقگير كامًال تميز و سپس آبكاري گردد ـ فاصله دو الكترود طبق استاندارد تنظيم شود. 28 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت برقگير لوله‌اي شبيه جرقه‌گيرها ولي داراي عملكرد بهتري نسبت به آنها بوده و قابليت خاموش كردن جرقه را دارد. بيشتر در شبكه‌هاي با ولتاژ 10تا 30كيلوولت استفاده مي‌شود نماي كلي برقگير لوله‌اي قابليت قطع جريان هدايت كننده با فركانس قدرت ،بستگي به ظرفيت اتصال كوتاهسيستم در نقطه خطا دارد. قادر نيستند كه به نحو مطلوب دامنه جريان هدايت شده را قبل از قطع محدود كنندولتاژ جرقه اين نوع برقگيرها باالتر از برقگيرهاي با مقاومت غيرخطي است 29 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت )3برقگير سيليكون كاربايد) )SiC از تركيب سري فواصل هوائي با مقاومت ساخته مي‌شوند برقگير SiCبا شاخك جرقه‌گير مقاومتها از نيمه هادي سيليكون كاربايد ( )SiCساخته مي‌شوند بر خالف جرقه‌گيرها ،پس از عملكردن ،شبكه قدرت قابليت بازگشت به حالت اوليه را خواهد داشت 30 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت )4برقگيرهاي نوع اكسيد فلزي ) )MOV داراي بلوك‌هايي با مقاومت الكتريكي غيرخطي و از جنس اكسيد فلزات بعضي از مزاياي برقگيرهاي ZnOعبارتند از: ـكارائي بهتر نسبت به ساير برقگيرها -هزينه نصب و تعمير و نگهداري کمتر پراكندگي كم ولتاژ پسماند و همچنين داراي ولتاژ پسماند خيلي كم داراي تأخير زماني خيلي كم برگشت طبيعي به وضعيت اوليه يا مدار باز31 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت داراي مشخصه ولت ـ جريان خطي‌تر از برقگير SiC داراي سطح حفاظتي خيلي خوب -جريان نشتي پايين در شرايط كار نامي سيستم (حداقل تلف توان) مشخصات ولتاژ ـ جريان چند نوع برقگير ‏V aI  از مهمترين عيبهاي برقگيرهاي ZnO قيمت زياد آنها نسبت به ديگر برقگيرها32 ‏ 0.28 ‏ V 580I برقگيرهاي ZnOدر سيستم‌هاي داراي نوسانات ولتاژ قابل مالحظه،بيشتر از برقگيرهاي SiCدر معرض خطر و آسيب ديدگي قرار مي‌گيرند اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت 33 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت )5برقگير قوس طوالني ()LFA سطح طوالني جهت هدايت قوس الكتريكي ناشي از تخليه -داراي ساختار خيلي ساده نسبت به ساير برقگيرها ارزانتر مي‌باشد -روي خط و بصورت موازي يا سري با مقره نصب مي‌شوند. عدم جاري شدن جريان با فركانس شبكه ( )PAFپس از اتمام تخليه جريان موج گذرا وبروز قوس بر روي مقره 34 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت پارامترهاي مهم براي انتخاب برقگير مناسب جهت حفاظت عايقي )1ماكزيمم ولتاژ كار دائم()MCOV )2ولتاژ نامي ()Rated Voltage ‏Ui 3 ‏MCOV 1.05 = MCOV25/1 Ur )3ولتاژ باقيمانده ( : )Residual Voltageولتاژ برقگير در زمان تخليه جريان و عمل برقگير )4ولتاژ جرقه ( : )Spark Over Voltageولتاژي که باعث عمل کردن برقگير شود )5حداکثر جريان تخليه ( :)Discharge Currentحداکثر جريان قابل تحمل برقگير مقادير استاندارد موج (1.5, 2.5, 5, 10, 20, 40kA : )8/20uSec )6قابليت تحمل جذب انرژي يا ظرفيت انرژي ورودي (:)kJ/kV ماکزيمم انرژي مجازي که برقگير مي تواند در طي يک زمان مشخص جذب کند. بعضي از مقاديرkJ/kV 13 , 7 ,4.5 ,2.5 : 35 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت مشخصه حفاظت يک برقگير براساس موج اضافه ولتاژهاي سيستم اضافه ولتاژ صاعقه 1/50uSec 10kA اضافه ولتاژ کليدزني 30/60uSec 3kA انواع برقگيرها -1برقگير تيپ پست ( : )Station Typeبراي حفاظت ترانسها و پستهاي بزرگ (فشارقوي) -2برقگير تيپ خط ( : )Line Typeبراي حفاظت ترانسهاي توزيع و پستهاي کوچک -3برقگير تيپ توزيع ( : )Distribution Typeبراي حفاظت ترانسهاي توزيع 36 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت انتخاب ولتاژ برقگير طبق استاندارد ( ASEAگام به گام): :1تعيين پارامترهاي شبکه ماکزيمم ولتاژ شبکه مقدار و زمان دوام اضافه ولتاژ موقتي (با فرکانس شبکه) حالت زمين شبکه (زمين موثر ،زمين غير موثر) و تعيينCeنوع زمين شدن Ceمقدار زمان استمرار اضافه ولتاژ بطور موثر 4/1 3 -15 Sec بطور غير موثر 73/1 :2ماكزيمم ولتاژ كار دائم(:)MCOV :3ولتاژ نامي (Rated )Voltage 37 10Sec – 2Hour ‏Ui 3 ‏MCOV 1.05 ‏Ur=1.25MCOV اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت انتخاب ولتاژ برقگير طبق استاندارد ( ASEAگام به گام): ‏UTOV CeMCOV :4تعيين اضافه ولتاژ موقتي (:)TOV :5تعيين ولتاژ پسماند (:)VRe ‏VRe UTOV / Kt مقدار Ktبا توجه به ولتاژ نامي و مدت زمان استمراراضافه ولتاژ ،از روي جداول مشخص مي شود :6انتخاب مقدار ماکزيمم مقادير VReو Urبعنوان ولتاژ نامي برقگير (مقدار استاندارد شده) جريان تخليه برقگير مطابق استاندارد IEC نوع اضافه ولتاژ >145 اضافه ولتاژهاي صاعقه اضافه ولتاژهاي کليدزني 38 145-362 <362 10kA 0.5kA 1kA 2kA اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت محاسبه انرژي قابل جذب توسط برقگير: بدليل طوالني تر بودن اضافه ولتاژ کليدزني ،اين اضافه ولتاژ مالک محاسبه می باشد. بدليل طوالني تر بودن اضافه ولتاژهاي کليدزني ،انرژي برقگير بر اساس اين نوع اضافه ولتاژ انتخاب مي شود. :wانرژي جذب شده :VOVاضافه ولتاژ بدون برقگير :VPسطح حفاظتي برقگير :Zامپدانس موجي :Nتعداد جريان تخليه :Tمدت زمان عبور موج 39 ‏VP 2T N ) (VO.V  VP ‏Z ‏w دامنه اضافه ولتاژ بدون برقگير ولتاژ نامي ()kV امپدانس موجي )Z (ohm )VOV (P.U <145 450 2-6 145- 345 400 2-6 345-525 350 2 >765 300 2 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت ولتاژ استقامت: ‏BIL Vdis = BIL 0.2بازة حفاظت منحني ولت ـ ثانيه شامل سه سطح حفاظتي مذكور سطح حفاظتي موج سوئيچينگ ()BSLسطوح حفاظتي الزم براي هماهنگي عايقي ترانسفورماتور 40 سطح حفاظتي موج صاعقه ()BIL -سطح حفاظتي موج قطع شده ()CWW اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت مثال :انتخاب برقگير براي پست kV 63 / 230 / 400 = VRe ‏VTOV/Kt ولتاژ نامي برقگي ر 400k ‏V 420kV 1.4 242.5 303 339.5 293 )(kt=1.16 33 0 230k ‏V 245 1.4 141.5 176.81 198 168 )(kt=1.18 192 63kV 72.5 1.7 3 41/5 52 72 65 )(kt=1.12 66 سط ح ولتاژ 41 حداکثر ولتاژ سيستم ‏Ce =MCOV ‏Ui/1.73 *Ur=1.25 ‏MCOV ()Ui = VTOV ‏Ce*MCO ‏V اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت تعيين فاصله نصب برقگير از تجهيزات عملكرد برقگير در برابر اضافه ولتاژها ‏VT  VTW ‏VC.B  VC.BW 42 براي حفاظت ترانس براي حفاظت كليد ‏dV D ‏VT VSA  2  ‏dt  ‏VT VSA  2S ‏dV D ‏VC.B VSA  2  ‏dt  ‏VC.B VSA  2S اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت حداکثر فاصله مجاز برقگير از تجهيز تحت حفاظت آن: ‏dV D ‏ ‏dt  )(VTW  VSA ‏D ‏ 2S ‏VT VSA  2 ‏VT VTW مثال :تعيين حداکثر فاصله برقگير ‏dV ‏1000 ‏kV/ Sec ‏dt ‏S سطح ولتاژ & ‏ 300m/ Sec 400kV 230kV 63kV ولتاژ پسماند برقگير ()VSA (686kV )5kA ) 442kV (10kA 152kV )1 (0kA حداکثر ولتاژ مجاز سر ترانس 750kV 500kV 200kV 10m 9m 7.5m حداکثر فاصله مجاز برقگير از ترانس ()Dmax 43 اضافه ولتاژها و حفاظت تجهيزات سيستم قدرت دامنه و زمان استمرار انواع اضافه ولتاژها در يك سيستم با حفاظت كامل نوع اضافه ولتاژ 44 دامنه بر حسب P.U زمان استمرار موج صاعقه 2الي 7 ‏µs 300 _ µs 30 سوئيچينگ 2الي 4 ‏ms20_ms 3 موقتي 1.5الي 2 ‏s 3600_ms 30 دائمي 9.0الي 1.1 3600s ‏Tt 