رمز sim-power.ir

بررسي عوامل مؤثر در بروز خطای فاز به زمين

رسول ربانيان نجف آبادي عباس رفيعي ساماني

شركت توزيع نيروي برق شهــرستان اصفهـان

چكيده :

قطعی هاي خواسته و ناخواسته رخ داده در شبكه توزيع ضمن توقف جريان تحويل توان و متناظر آن فروشانرژي ، در برخي شرايط باعث ايجاد مشكلات وخساراتي براي شركتهاي توزيع و مشتركين مي گردد . لذابررسي علل اينگونه قطعي ها و تلاش در جهت كاهش آن ضمن كاستن زيانهاي وارده ، رضايتمندي مشتركينرا نيز به همراه خواهد داشت . در اين مقاله ، علل بروز حوادث ودرنتيجه قطعی آنها در اثر عملکرد رله ارت فالتمربوط به چند فيدر در محدوده شركت توزيع برق شهرستان اصفهان ، بررسي و نتيجه اعمال اقدامات اصلاحيپيشنهاد شده برروي اين فيدرها مورد بررسي قرار گرفته است .

مقدمه :

شبكه هاي هوايي بسيار بيشتر از شبكه هاي زميني در معرض عوامل ايجاد قطعي هاي ناخواسته قرار دارنـد ،در حالي كه مشكل اصلي در سيستم هاي كابلي ، زمان مورد نياز جهت رفع خطا و ترميم شبكه مي باشد .
حال با توجه به اينكه ، انجام تعميرات پيشگيرانه و جلوگيري از بروز حوادث در شبكه هاي هوائي بـه سـادگيقابل اجرا بوده و نتايج آن نيز چشمگير مي باشد لذا با بررسي دقيق وضعيت يك فيدر مي توان ، نـسبت بـه رفـعمشكلات پيش از بروز حوادث اقدام نمود .

كاهش نرخ خاموشي

كاهش نرخ خاموشي به دو طريق قابل اجرا مي باشد : 2
1) كاهش تعداد خاموشي هاي خواسته و ناخواسته .
2) كنترل زمان خاموشي هاي خواسته و ناخواسته .

براي جلوگيري از قطعي هاي ناخواسته در سيستم ، نياز به انجام تعميرات پيشگيرانه و بهينه سازي شـبكه مـيباشد . اولين قدم براي كاهش حوادث ناخواسته بازديد و بررسي وضعيت فيدر و آگـاهي از نقـاط ضـعف آن مـيباشد . همچنين با اطلاع از نوع رله اي كه عمل نموده ، مدت زمان وصل فيدر و مشخص شدن علت دقيق خطا، مي توان تصميمات مناسب در زمينه رفع مشكل اتخاذ نمود . در حالت كلي موارد زير در قطعي ناخواسته فيـدرهادخالت دارد :
– پارگي سيم .
– عوامل جوي .
– عيوب جمپر و بازشدن اصلي .
– عيب تجهيزات شبكه نظيرترك خوردگي مقره وبرقگير .
– شكستن پايه .
و … .
از آنجا كه پس از گذشت چند سال ، بدليل رشد بار در منطقه ، آرايش شبكه از حالت اوليه خود خارج ميگردد ،بازنگري آرايش شبكه ميتواند در بهره برداري مناسب تر و کنترل خاموشيهای ناخواسته ، مفيد واقع گردد .در ادامه ضمن ارائه تعريفی برای فيدر بحرانی با بررسي نقاط ضعف تعدادي از فيدرهاي بحراني محدوده بـرقشهرستان اصفهان ، راه حل اصلاحي آن در جهت كنترل خاموشيهاي خواسته و ناخواسته ارائه ميگردد .

فيدر بحرانی :

در اين تحقيق فيدرهايی که تعداد قطعی آن در اثر عملکرد رله ارت فالت در يک ماه بيش از سه مرتبه باشد بهعنوان فيدر بحرانی در نظر گرفته می شوند . در بررسيهای به عمل آمده فيدرهای بحرانی محدوده شركت توزيعبرق شهرستان اصفهان شناسايی و فيدرهای 7 زيار ، 6 ارغوانيه و 7سپاهان جهت مطالعه انتخاب شده اند .

بررسي ، بازديد و بيان نقاط ضعف فيدر هاي بحراني انتخاب شده :
پس از انتخاب نمودن فيدرهاي بحراني از وضعيت موجود آنها بازديد و مطالعات و بررسيهاي لازم با توجه بهانواع قطعي ها و مدت زمان خاموشي و … روي آنها انجام گرفت كه در ادامه ، ضمن بيان نقاط ضعف مشاهدهشده در بازديد ، اقدامات انجام شده و تأثير اعمال آنها در كاهش نرخ قطعي هر فيدر موردبررسي قرار مي گيرد :

گزارش بازديد فيدر 7 زيار :

مشخصات فيدر 7 زيار ، مطابق جدول ذيل می باشد :
بافت بار طول فيدر تعداد ترانس پيک بار180 107 کيلومتر 15 کشاورزی
دربازديد از اين فيدر موارد زير مشاهده گرديد:
الف) شبكه موجود پشت پست 63/20 كيلوولت زيار ، با شاخه هاي درختان احاطه شده است . 3
ب) محل قرار گرفتن تير فشار ضعيف كنار باسكول ميلاد مناسب نبوده و در فصل گرما و يا هنگام وزش بادامكان برخورد شبكه با تير فشار ضعيف وجود دارد .
ج) شل بودن سيمهاي انشعابهاي ايچي ،كلارتان و صحراي سدره امكان برخورد آنها را با هم و يا با شاخههای درخت مجاور در زمان وزش باد ، افزايش مي دهد .
د) با توجه به پرنده خيز بودن منطقه طول پايه مقره ها مناسب اين منطقه نمي باشد .

دانلود رایگان فایلهای متلب

پيشنهادات و اقدامات اصلاحي بر روي فيدر7 زيار :

الف ) تبديل 50 عدد پايه مقره كوتاه به بلند .
ب ) تعمير وريگلاژ 4 كيلومتر شبكه .
ج ) شاخه بری قسمتهايی از مسير .

گزارش بازديد فيدر 6 ارغوانيه :

مشخصات فيدر 6 ارغوانيه ، مطابق جدول ذيل می باشد :
بافت بار طول فيدر تعداد ترانس پيک بارصنعتي و کشاورزی 10 کيلومتر 250 100در بازديد از اين فيدر موارد زير به عنوان دلايل عمده خاموشيها شناسائي گرديد :

الف) در محدودة كوره هاي آجر پزي ( آجر عالي و نقش جهان ) به دليل آلودگي سنگين محل ، طراحي شبكهبايد متناسب با مناطق آلوده انجام شود
ب) در بسياري از نقاط شبكه ، نياز به اصلاح جمپر مي باشد .
ج) بار اين فيدر نسبتاً زياد است که اين مورد باعث استهلاک جمپرها و هاديهای شبکه می گردد .

پيشنهادات و اقدامات اصلاحي بر روي فيدر 6 ارغوانيه :

الف ) تعمير وريگلاژ2 كيلومتر شبكه .
ب ) باتوجه به اينكه در حال حاضر فيدر 7 ارغوانيه تنها كارخانه قند را تغذيه مي نمايد ، پيشنهاد مي گردد بادر نظرگرفتن تمهيدات لازم و در جهت كاهش و متعادل سازي بار ، با تبديل فيدر فوق به فيدر عمومي ، قسمتياز بار فيدر 6 ارغوانيه به اين فيدر منتقل شود و در نتيجه از استهلاک هاديها و جمپرسوزيها جلوگيری نمود . دراين خصوص احداث يك كيلومتر شبكه و متعادل سازي بارفيدرانجام گرديد .
ج ) تعمير و تعويض مقره هاي اين محدوده از مقرة عادي به مقره مناسب آلودگي .

گزارش بازديد فيدر 7 سپاهان :

فيدر 7 سپاهان با توجـه بـه وجـود كـوره هـاي آجرپـزي در يكـي از منـاطق آلـوده قـرار گرفتـه اسـت .مشخصات اين فيدر ، مطابق جدول ذيل می باشد : 4بافت بار طول فيدر تعداد ترانس پيک بار190 60 کيلومتر 23 صنعتيعمدة بار اين فيدر صنعتي مي باشد . طول مسير راسترو ( با در نظرگرفتن انشعاب فيروزه كه طولاني ترينانشعاب در محدودة امور شرق مي باشد ) ، در حدود 23 كيلومتر برآورد شده است . در زير خلاصه مشاهداتضمن بازديد از اين آورده شده است :
الف ) با توجه به وجود آلودگي سنگين در برخي از قسمتهاي اين فيدر بالاخص انشعاب فيروزه ، و ايجادقطعي هاي مكرر در اولين بارندگي ، نياز است كه طراحي متناسب با مناطق آلوده انجام شود .
ب) به علت بار نسبتاً بالاي اين فيدر و ظرفيت منصوبه رو به افزايش آن ، نياز مي باشد كه شبكه در حدفاصل ابتداي انشعاب فيروزه تا انشعاب حسن آباد از مقطع 36 به 120 تبديل شود . متذكر مي گردد سيم موجودداراي نقاط ضعف بسيار می باشد و جمپرهاي مربوطه نيز دچار سوختگي شده است . همچنين به دليل افزايشدما و كشيدگي سيم ، قسمتهايي از اين فيدر نياز به ريگلاژ دارد .

پيشنهادات و اقدامات اصلاحي بر روي فيدر7سپاهان :

الف ) تقويت 2 كيلومتر شبكه از 70 به 120 .
ب ) تعويض مقره هاي اين فيدر به مقره هاي مهي ( ضد مه ) .

نتايج حاصل از اجراي اقدامات اصلاحي بر روي فيدرهاي بحراني عنوان
شده در فوق :

نتايج انجام اقدامات اصلاحي طبق آمار اخذ شده تغييرات زير را ارائه مي دهد كه به صورت خلاصه در جدولشماره 1 تنظيم شده است :

فيدر 7 زيار

تعداد قطعي ناخواسته اين فيدر از27 مورد به 15 مورددر مدت مشابه اصلاح گرديد .همچنين ميزان انرژيتوزيع نشده از10385كيلووات ساعت به 4509 كيلووات ساعت بهبود يافت .در مجموع ميزان انرژي توزيع نشده فيدر 7 زيار در مدت زمان مشابه به ميزان 5876 كيلووات ساعت ( در
حدود 57% )كاهش يافت .

فيدر 6 ارغوانيه ؛

تعداد قطعي ناخواسته اين فيدر از 48 مورد به 22 مورددر مدت مشابه اصلاح گرديد .همچنين ميزان انرژيتوزيع نشده از 40841 كيلووات ساعت به 17455 كيلووات ساعت بهبود يافت .
در مجموع ميزان انرژي توزيع نشده فيدر 6 ارغوانيه در مدت زمان مشابه به ميزان 23386كيلووات ساعت( در حدود 43% ) بهبود يافت .

تعداد قطعی ناخواسته اين فيدر از 64 مورد به 32 مورد در مدت مشابه سال قبل اصلاح گرديد .همچنينميزان انرژي توزيع نشده از 66102 كيلووات ساعت به 34321 كيلووات ساعت بهبود يافت .
در مجموع ميزان انرژي توزيع نشده فيدر 7 سپاهان در مدت زمان مشابه به ميزان 31781 ( در حدود 48 %)كاهش يافت .

نتيجه گيري :

انجام تعميرات پيشگيرانه مي تواند به صورت چشمگيري در كاهش قطعي هاي ناخواسته مؤثر باشد . همچنينبازديد هاي دوره اي از خطوط به شرطي كه كليه وضعيت فيدر مورد ارزيابي و بازنگري قرار گيرد ميتواند تأثيرچشمگيري در كنترل خاموشيهاي خواسته و ناخواسته داشته باشد . در مجموع نتايج حاصل از بررسيهاي انجامشده به شرح زير مي باشد :

استفاده از مقره و پايه مقره مخصوص متناسب بامحل ؛
بررسيها و گزارشات موجود نشان مي دهد حدود90% از قطعي ها ، ناشي از خطاي فاز به زمين( EarthFault ) مي باشد . بنابراين ضروري است علل اين نوع خطا بررسي ، راهكارهاي مناسب ارائه و در شبكة موردمطالعه اعمال شود . با توجه به اينكه هاديها تنها از طريق مقره نسبت به زمين ايزوله مي شوند لذا مطالعاتعلل زير را به عنوان عوامل عمده اين نوع خطا كه به مقره و پايه مقره بستگي دارد ، معرفي مي كند :
– نشستن پرندگان روي مقره ؛ بنابراين نياز است كه در مناطق پرنده خيز ( بيشتر مناطق كشاورزي ) از پايهمقره هاي بلند استفاده گردد .
– عدم استفاده از مقره هاي مخصوص و مناسب مناطق آلوده ويا مهي ؛ جمع شدن آلودگي روي مقره ،مي تواند سبب ارت فالت گردد كه بارندگي اين مسأله را تشديد مي نمايد . بنابراين استفاده از مقره هاي ضدآلودگي ،استفاده از پوشش سيليكوني برروي مقره ها جهت افزايش استقامت عايقي و شستشوي مقره مي تواند

راهكارهاي مناسبي جهت حل اين معضل باشد . همچنين به كار بردن مقره هاي معمولي در مناطق شرجي ،قطعي فيدر را افزايش مي دهد بنابراين قبل از انتخاب مقره ، ارزيابي شرايط جوي منطقه ضروري است .
– عدم تعويض مقره هاي شكسته ؛ باتوجه به اينكه شكستگي مقره ، باعث كاهش فاصله خزشي مي گردد ،افزايش جريان خط از حد نرمال مي تواند سبب ايجاد خطا و به دنبال آن قطعي فيدر شود . لذا نياز است كهدر انجام تعميرات پيشگيرانه ، كليه مقره هاي فرسوده و شكسته تعويض و بهينه سازي گردد .

برخورد شاخه هاي درختان با فيدر ؛

درصورتي كه درمجاورت و يا زيرشبكه درخت وجود داشته باشد ، برخورد شاخه هابا شبكه در اثر وزش بادباعث قطعي فيدر مي گردد . لذا شاخه بري در اين گونه موارد بايست به نحو مطلوب انجام گيرد .آنچه كهمسلم است در هرحال احتمال وقوع قطعي هاي ناخواسته در فيدر زياد مي باشد و تمهيدات لازم جهت كاهشمدت زمان خاموشي نيزبايست در نظر گرفته شود .

طولاني بودن مسير فيدر؛

در مبحث نرخ خاموشي ، مؤلفة تعداد خطا ، با طولاني شدن مسير افزايش مي يابد كه اين مسأله افزايش زماناشكار سازي خطا را نيز به دنبال دارد . لذا با توجه به اهميت يافتن محل وقوع خطا و به تبع آن رفع سريع خطا وهمچنين كاهش مسيرهاي خاموشي در زمان قطعي فيدر ،كوتاه نمودن فيدرهاي طويل جهت كاهش خاموشيهايناخواسته از اهميت ويژه اي برخوردار است . به منظور كوتاه نمودن طول اينگونه فيدرها پيشنهادات زير ارائه ميشود :
– استفاده از فيدر هاي موجود در محدوده در جهت كاهش طول مسير فيدر مورد نظر و متعادل سازي بار .
– توسعه فيدرخانه پست به همراه احداث فيدر جديد از مسير مناسب تر وكوتاه تر درجهت كاهش بار و مسير
فيدرمورد مطالعه .
– نصب تجهيزات مناسب بمنظور كاهش محدوده اثر پذير در خطا و نيز كوتاه نمودن مسير هاي خاموش شده
در خاموشي خواسته .

اصلاح جمپرها ؛

وجود امپدانس بالا درمسير راست روفيدر به دليل تنوع مقطع هادي ، علاوه بر ايجاد اشكال در شناساييخطاها در پست 63/20 كيلوولت ، باعث مي شود كه جمپرهاي شبكه پس از گذشت يك دوره كوتاه از تعميرات، به محض بروز هرگونه فالتي دچار اشكال شود ، لذا تقويت شبكه و بهينه سازي فيدر همراه با يكنواختنمودن هادي از نظر مقطع و جنس ، مي تواند سبب كاستن از ميزان قطعي فيدر در اثر عيب جمپر گردد .

ريگلاژ شبكه ؛

اتصال و برخورد فازها با همديگر در اثر باد وطوفان ، برخورد هادي به رأس پايه فشار ضعيف ( در صورتوجود ) و كاهش ارتفاع و پاره شدن سيم در اثر جمع شدن برف و يخ از جمله عواملي هستند كه در اثر ريگلاژ3نبودن شبكه سبب ، قطعي ناخواسته ( ودر اکثر مواقع عملکرد رله ارت فالت ) فيدر مي گردند . بنابراين تنظيمفلش خط مي تواند در كاهش قطعي مؤثر باشد .

اصلاح ساير نقاط ضعف فيدر و انجام تعميرات پيشگيرانه روي شبكه ؛
– كوتاه بودن كراس آرم در محدوده هاي پرنده خيز مي تواند خطاهاي مكرري را روي فيدر منجر شود .
– در بعضي موارد ، نامناسب بودن سركابلها ايجاد خطا خواهند كرد .
– نامناسب بودن جمپر ها موجود از لحاظ عدم كيفيت سيم مورد استفاده ، نزديكي به كراس آرم ، بزرگ بودنطول جمپر ، اتصالات نامناسب و… .
– عدم وجود كت اوتهاي فيوزي در بعضي انشعابات كه ايجاد خطا در اين قسمتها منجر به قطعي فيدر خواهد
گرديد .
– با توجه به اينكه در بعضي مناطق احتمال برخورد صاعقه با شبكه وجود دارد لذا نياز است كه در اين موارد ازبرقگير در طول خط استفاده شود .

منابع :

[1] گزارش امور مهندسی در خصوص بازديد از فيدرهای بحرانی .
[2] گزارشات مربوط به نرم افزار جهان نما امور بهره برداری .
[3] تجربيات امور مهندسی شرکت توزيع برق شهرستان اصفهان .