پدیده رزوناس و فرزوناس در شبكه های توزیع

یک شنبه 22 / 7 / 1390برچسب:,

:: 12:0 :: نويسنده : ahmad & saman

درمدارهای الكتریكی متشكل ازخازن با خاصیت خازنی C و سیم پیچی با خاصیت القایی L در شرایط خاص,كمیات ولتاژ وجریان مداربرای درازمدت از مقادیر قابل ملاحضهای برخورداراست. افزایش قابل ملاحضه مقادیر ولتاژ وجریان با توجه به وجود خازنی C وخاصیت القلیی L از بروز پدیده موسوم به رزوناس (تشد ید) ناشی می شود .

پدیده رزوناس و فرزوناس در شبكه های توزیع

مقدمه
با توجه به خصوصیات مناسب شبكه های توزیع بروز پدیده های رزوناس وفرزناس در این شبكه ها بسیار معمول است. به عنوان مثال استفاده عمده از فیوز وFuse-cut-out , استفاده از كابلهای با خاصیت خازنی قابل ملاحضه در مقایسه با خطوط هوایی شرایط بروز دو پدیده را دراین شبكه ها فراهم می سازد. با سوختن فیوز در یك فاز ویا قطع یك فاز توسط Fuse-cut-out , شرایطمناسب بروز پدیده فراهم می شود.
بروزپدیده فرزوناس در شبكه های توزیع با افزایش ولتاژ وصدمه به ایزولاسیون تجهیزات فشار قوی از جمله برقگیرها كابلها و ترانسفورماتورها همراه است كه تركیدن سر كابلها انفجاربرقگیرها را موجب میشود.به علاوه جریان نشتی برقگیرهاع غیر خطی را افزایش میدهد و از عمر ودوام انها میكاهد.

خصوصیات و شرایط بروز پدیده در شبكه های توزیع :
همانطور كه میدانیم پدیده فرو رزنانس در برابر خاصیت خازنی مناسب C و اندوكتانس به ازای مقادیر اسمی ولتاژ و جریان روی میدهد.هنگامی كه هسته های فرو مغناطیسی تجهیزات فشار قوی اشباع و در مدار با خاصیت خازنی C واقع شوند شرایط بروز پدیده فراهم خواهد بود.در شبكه های ترانسفورماتورها به طور عمده توسط كاباهاع kv 30-6 تغذیه می شوند و كاباها از خاصیت خازنی بالا بر خوردارند به طور سری با سیم پیچی ترانسفورماتورهامجهز به هسته فرومغناطیسی واقع می باشند.كابلها به شرح فوق در محل انشعاب از خط اصلی به فیوز یا Fuse -cut- out مجهزند. در صورت سوختن فیزها یا قطع یك یا دو فاز نرانسفورماتور و كابل تغذیه ان به صورت تكفاز یا دوفاز تحت ولتاژ واقع می شوتد. در این حالت شرایط بروز رزنانس در مدارهای بسته دو فاز و یا تك فاز فراهم می شوند.مدار به شرح فوق تنها در شبكه های توزیع kv 30-6 مشاهده می شود.خصوصیات مدارها به شرح فوق ا زنظر بروز پدیده فرورزنانس در این جا مورد بحث قرار میگیرد و روش مقابله با شرح داده میشود . از انجا كه ودارها شامل كابلها با خاصیت خازنی بالا و اتصال مستقیم به ترانسفورماتورها از طریق فیوز و یا Fuse -cut- out تنها در شبكه های توزیع معمول بوده است در پی سوختن فیوز در شرایط یك فاز بروز پدیده فراهم . شرایط بروز پدیده در طی رژیم گذرا و ظهور اضافه ولتاژهای موقت بادامنه بالا در پی بروز عیب و یا بروز رزنانس و افزایش قابل ملاحظه مقدار جریان و اشباع هسته های مغناطیسی فراهم می شود . در صورت بروز پدیده روزنانس و افزایش قابل ملاحظه ولتاژهسته مغناطیسی سیم پیچها اشباع گشته بروز پدیده فرو رزنانس را موجب می شود.اشباع هسته سیم پیجها و بروز پدیده فرورزنانس با اضافه ولتاژها از نوع موقت همراه بوده دارای دامنه ضربه ای با فركانس چند سیكل بر ثانیه خواهند بود . افزایش ولتاژ به شرح یالا با توجه به مدت طولانی خود بالغ بر چند سیك فركانس 50ایزولاسیون داخلی تجهیزات فشار قوی از جمله ترانسفورماتورها كابلها سر كابلها ترانسفور ماتورهای ولتاژ را تهدید می كند و شرایط بروز قوس و تخلیه را در برقگیرهابدون فاصله هوایی فراهم می سازد . در برقگیر های غیر خطی اضافه ولتلژ به شرح فوق جریان تخلیه برقگیر را تا چند امپر افزایش می دهد و انرژی حرارتی حاصل ازان دمای المانهای غیر خطی را به سرعت افزونی می بخشذ و از عمر ودوام انها تا چندین برابر كاهش میدهد . بر طب قمطالعلت صورت گرفته درصد عمده بروز عیب و اسیب در برقگیرهای غیر خطی د رشبكه های توزیع از بروز پدیده فرورزنانس ناشی میشود . به همین علت در شبكه ها و مدارها با هسته های فرومغناطیسی كه احتمال بروزه پدیده بالاست حتی الامكان از برق گیرهای غیر خطی استفاده نشده استو از برق گیرها با فواصل هوایی استفاده می شود.

به طور كلی بروز پدیده فرو رزنانس در شبكه های توزیع مستلزم تشكیل مدار بسته به صورت مستقل از شبكه با خصوصیات زیر است:
1-مدار بسته شامل خاصیت القایی ناشی از هسته مغناطیسی خاصیت خازنی و نیروی الكتروموتوریمناسب
2-برقراری جریان در مدار بسته با مقدار بالا و كافی به منظوز اشباع هسته مغناطیسی سیم پیچها
3-امپدانس معادل شبكه از سمت سیم پیچها با مشخصه خازنی (وجود خاصیت خازنی قابل ملاحظه در مدار)

وجود مولفه فعال در امپدانس دیده شده (بند3) ضربات و نوسانات پدیده را در ولتاژ شبكه مستهلك می كند. به همین علت بالاترین مقدار اضافه ولتاژ ناشی از پدیده فرو رزنانس در شرایط بی باری و یا بار اكتیو خالص مشاهده می شود. در شرایط معمول و متقارن بهره برداری كه در ان تجهیزات با خاصیت خازنی نظیر خطوط بی بار و یا كابلهای زمینی موجودند و یا بانگهای خازنی به منظور جبران قدرت راكتیو نصب شده اند خاصیت خازنی مدار با سیم پیچی مجهز به هسته فرو مغناطیسی به طور موازی واقع بوده احتمال بروز پدیده فرورزنانس به علت عدم اشباع هسته مغناطیسی نا چیز خواهد بود . با این همه احتمال بروز پدیده فرورزنانس در حالت نا متقارن كمیات مدار افزایش می یابد عدم تقارون به طور عمده در هنگام قطع یك یا دو فاز شبكه روی می دهد.به عنوان مثال هنگامی كه در پی ووصل كلید به علت اشكال و نقص فنی در كلید تنها یك یا دو فاز وصل شوند و یا در خط در حال بهره برداری با سوختن فیوز و یا كار دستگاه Fuse -cut- out یك یا دو فاز قطع شوند. بروز نقص و اشكال میكانیكی در كلید د رهنگام وصل در هر دو ردیف ولتاژهای توزیع و انتقال امكان پذیر استول یعدم تقارن ناشی از سوختن فیوز و یا كار Fuse -cut- out تنها در شبكه های توزیع مشاهد می شود . در این شبكه ها از فیو زو فیوز cut- out استفاده می شود به همین علت احتمال بروز پدیده در شبكه های توزیع بالاست. احتمال بروز پدیده هنگامی كه نقطه نول د رشبكه توزیع ویا نقطه نول د رترانسفورماتور مورد تغذیه زمع شده باشد كاهشمی یابد و احتمال بروز پدیده با افزایش خاصیت خازنی مدا رافزونی می یابد. در شبكه های توزیع كه بطور عمده به كابلهای زمینی مجهز اند به علت خاصیت خازنی بیشتر كابلها نسبت به خطوط هوایی احتمال برو زپدیده نسبت به شبكه های توزیع نوع هوایی فزونی می یابد.