دانلود مقاله دستگاههای حفاطتی امنیتی

هماهنگی دستگاه حفاظتی
دستگاههای حفاظتی در سیستم های توزیع برای حذف و یا حداقل کردن آسیب ها به مدار ها و دستگاهها ، و بهبود برق رسانی مداوم ، به مصرف کننده ها به کار برده می شوند .

سبک و درجه حفاظت به وسیله چند فاکتور تاثیر گذار فراهم شده است .

مهندس که نقشه سیستم حفاظتی را طراحی می کند باید این فاکتور ها را لحاظ کند و همچنین به منظور رسیدن به حفاظت هماهنگ شده مناسب و عملی از این فاکتور ها ترکیب میانه ای را ایجاد کند .

باری که تامین می شود بیشترین تاثیر را روی طراحی نقشه حفاظتی خواهد گذاشت زیرا مشخصه هایی از بار هستند که طراحی شبکه توزیع را مشخص می کنند .

در مناطقی که شدت بار زیاد است روی سیستم توزیع سرمایه گذاری می شود که سرمایه گذاری روی دستگاههای حفاظتی به نسبت بزرگی این سرمایه گذاری خواهد بود .

برای مثال همه شهرهای بزرگ در ایالات متحده عموماً فرم شبکه توزیع به صورت سه فاز زیر زمینی ، سیستم شبکه فشار ضعیف متناوب است ، که حفاظت اسجاد شده با این نوع سیستم ، ماهرانه تر و نسبتاً گران قیمت تر است .

اما این فرم حفاظت متناسب است با سرمایه ای که روی سیستم گذاشته شده است .

در مناطق شهری و روستایی که نسبتاً شدت بار روشنایی است ، استفاده از سیستم هوایی با سیم کشی شعاعی که برق تک فاز را برای مصرف کننده فراهم می کند ، غالب تر است .

این نوع سیستم به این دلیل استفاده می شود که سرویس دهی و عملی را برای این نوع بارها ( روشنایی ) فراهم می کند .

طرح حفاظتی استفاده شده در این سیستم نسبتاً ساده و ارزان قیمت است ، اما با این وجود میزان سرمایه گذاری روی طرح حفاظتی ، با سرمایه گذاری روی سیستم متناسب است .

طراح نقشه حفاظتی باید از چندین طرح سیستم استفاده کند ، از آنجایی که طراحی نقشه حفاظتی باید بر اساس سیستم توزیع باشد بعضی از فاکتورهایی که روی طراحی سیستم توزیع تاثیر می گذارد و به نوبت روی طراحی نقشه حفاظتی تاثیر گذارند عبارتند از :
الف) احتیاجاتی که سیستم باید برآورد کند .

1- ظرفیت برای بار اولیه
2- قابلیت انعطاف برای سازگاری طرح با بارهای آینده
3- تلفات معقول
4- تنظیم ولتاژ خوب
5- قوانین و دستورات محلی
ب) ملاحظات قیمت
1- قیمت اولیه
2- قیمت نگهداری و بهره برداری
قیمت نهایی
ت) شرایط محلی
1- مناطق هوایی
2- مناطق زیر زمینی
3- قابلیت دسترسی به محل پست
4- قابلیت دسترسی یه حریم جاده
رعایت این شرایط به عهده مهندس حفاظت سیستم است که نقشه حفاظتی را طراحی کند که حفاظت مطلوب برای دستگاه ها را فراهم کند و همچنین سرویس دهی مناسب مورد نیاز بار را با قیمت مطلوب فراهم کند.

بسیاری از شرکت ها استانداردهایی از کیفیت سرویس دهی پایه زمان استمرار سرویس دهی برای دادن به یک نوع مدار را به صورت پایه سالهیانه فراهم می کنند.اگر این استانداردها برای بهبود و عملکرد سیستم فراهم نشوند.

معمولاً تغییرات عملی روی نقشه حفاظتی ایجاد می شود.

این فصل چند دلیل از شرایط اضافه جریان روی سیستم توزیع و مشخصات و کاربرد دستگاههای حفاظتی اضافه جریان را مورد بحث قرار می دهند.

دامنه وپیچیدگی مشکلاتحفاظت اضافه جریان باعث می شود که مباحث این فصل بیشتر روی جنبه های مهم حفاظت اضافه جریان معطوف شود.

جهت دستیابی به اهداف این فصل تعریف اصلاح های زیر باید به کار ببریم : شرایط اضافه جریان شرایطی است که وقتی در مدار به وجود آیدکه مقدار جریان جاری شده در مدار برای مدت کوتاهی بیشتر از جریان های هر یک از تجهیزات شود.

اضافه جریان در مدار ممکن است حداکثر اضافه بار ، انتقال کوتاه ، جریان ضربه غیر نرمالی با هر چیزی که ممکن است جریان ضربه نرمال را تحت تأثیر قرار دهد.

اضافه بار ممکن است در این صورت تعریف شود که جریان بار می تواند باعث بالا رفتن درجه حارت تجهزات مدار شود در نتیجه درجه حرارت نهایی بیشتر مقدار درجه حرارت کار تجهیزات می شود که جریان مجاز ایجاد می کند.

اتصال کوتاه ه این صورت تعریف می شود که جریان از یک هادی به زمین و یا هادی دیگری به دلیل اتصال غیر عادی آنها جاری می شود.

ضربه های غیر عادی روی سیستم توزیع، جریان های گذرایی هستند که به دلیل ساعقه و عمل کلید زنی در شبکه به وجود می آید.

جریان های گذرا که بعد از یک خاموشی طولانی ایجاد می شود و جریان های هجومی ناشی از راه اندازی موتورها به عنوان موج های عادی باید مورد توجه قرار گیرند.

I : خطاها روی سیستم توزیع بیشتر خطاها در سیستم توزیع یا سیستم انتقال و یا در وسایل تولید انتفاق می افتد.

بعضی از فاکتورهای که در این خطا سهیم بودند نوع ساختار استفاده شده و نقشه حفاظتی استفاده شده در سیستم توزیع نسبتاً در درجه مهمتری قرار دارد.

مهندس توزیع دائماً سعی می کند جهت بهبود عملیات سیستم تعداد خطاهایی که رخ می دهد با نقطه مینیمم برساند.

ابزار پایه هستند جهت بهبود عملیات سیستم این دو به هم وابسطه هستند که برای رسیدن به بهترین عملکرد در پایه عمل باید با هم هماهنگ شوند.

1- انواع خطاها : خطاها روی سیستم توزیع به دو دسته پایدار و نا پایدار طبیعی دسته بندی می شوند.

خطاهای ناپایدار وممکن استه خطاهای خود آشکار تعریف شوند.

یا خطایی که می تواند به وسیله قطع لحظه ای با هادی ها ایجاد کند .

اگر خطایی که در ابتدا اهمیتاً ناپایدار است ، توسط عملکرد دستگاه های حفاظتی سریعاً آشکار نشودو یا خطا تماماً خود آشکار نباشد، مشخصه های خطا ممکن است تغییر کند و به خطای پایدار طبیعی تبدیل شود.

خطاهای پایدار طبیعی به خطاهایی گفته می شود که بی اعتنا از سرعت دستگاههای حفاظتی اضافه جریان است و گاهی اوقات دستگاهها به دلیلخطا پایدار (ناپایدار) مدار را قطع و وصل می کنند.

از جمله خطاهایی که باعث به وجود آمدن خطاهای پایدار طبیعی می شود می توان به قطع شدن هادی ها توسط درختان ، سوختن آنها توسط قوس ، اشیاء خارجی و هادی ها افت خط به علت شکستن تپرها و عیب دستگاه ها اشاره کرد.

2- علل خطاها بیشترین علت خطاها در مدار های توزیع هوایی ناشی از باد، درختان ، ساعقه و عیب تجهیزات و سیم کشی است.

از عوامل عمومی خطا ها می توان اشیاء انسان ، سطح عایقی ، برف یا اشیاء خارجی را نام برد.توزیع مدار زیرزمینی ، جاهایی که هادی ها و دستگاهها در معرض عناصر (باد ، حرکت و...) قرار نمی گیرد.بیشترین دلیل خطاها ناشی از عیب تجهیزات و سیم کشی و اشتباه انسان است.

تجربه نشان داده استکه بیشترین خطاهایی که در روی مدارها توزیع هوا رخ می دهد.ابتدا خطای ناپدیدار طبیعی است .

نتایجثبت شده نشان می دهد که این خطاها ممکن است 70 تا 80 در صد از کل خطاهای ایجاد شده سیستم باشد.

به دلیل اینکه در صد زیادی از خطاهایی که روی سیستم هوایی انتفاق می افتد ناپایدار طبیعی هستند بنابراین ایجاد شیوه حفاظت اضافه جریان برای طرح (حفاظتی) ضروری خواهد شد.این قبیل طراحی های دستگاه های حفاظتی اضافه جریانی ایجاب می کند که مدار را قطع بکنند و بعد از مدت زمان کافی مدار را در شرایط مدار باز برای آشکار شدن خطا دوباره مدار را ببندد.

ممکن است جهت آشکار شدن نوع خطای ناپایدار طبیعی لازم باشد که مداد را چند بار باز و بسته کنیم با این وجود مزایای آشکار شدن خطا با هر بار قطعه وصل کردن جهت دادن خطا، سریعاً کاهش پیدا می کند.

اگر در یک زمان تناوب داده شده خطا آشکار نشد، بسته به نوع خطا، خطای پایدار طبیعی اتفاق افتاده و به وسیله قطع و وصل نمی توان آن را آشکار کرد.

استفاده از دستگاه هایی که هنگام خطا مدار را باز و بسته می کنند ، به طور کلی طول عمر مصرف را در مصرف کننده ها خیلی کاهش می دهد، زیرا طول عمر مصرف کننده طخیلی کاهش می دهد ، زیرا طول عمر مصرف ، به دلیل خطای ناپایدار خذف شود وقتی که ا«ی دستگاه ها استفاده نشوند.

سرعت عملکرد دستگاه های حفاظتی اضافه جریان به دلایل زیادی روی ماهیت خطا تأثیر خواهد گذاشت برای مثال اگر .دو هادی یا خطای پوشش آب و هوایی (باد ، توفان ) با هم نوسان بکنند ا«ی نوسان قوس را بین دو هادی ایجاد می کند .

اگر زمان آشکار شدن مدار خیلی طول بکشد.

این قوس ممکن است باعث سوخته شدن هادی ها بشود .

این طول کشیدن زمان آشکار، یکی از دلایلی است که باعث می شود خطایی که در ابتدا ناپایدار طبیعی بوده به پایدار طبیعط تبدیل شود.

در مدارهای زیر زمینی عملاً همه خطاها پایدار طبیعی هستند .

بنابراین حفاظت مدارهای زیرزمینی با دستگاه های حفاظتی که مدار را باز و بسته می کنند دارای بهره کم یا ناچیزی است .

باز و بسته کردن خطای پایدار در این مدارها فقط آسیب دیدن مدار و دستگاه های مرتبط با آن زیاد می کند.

3- داده های خطا در سال 1947 گروه کاری مشترک از EEI و AIEE برای گرفتن اطلاعاتی جهت عملکرد گونه های مختلفی از ساختار و حفاظت در مدار های توزیع شکل گرفت.

گزارش آماده شده به وسیله این گروه کاری مشترک، داده های خطا را برای مدارهای توزیع هوایی در کلاس 5kv ، پوشش داده بود .

داده ها شامل گزارش هایی بود از 1925 خطا در سال که در طول یک مدار 11721 مایلی اتفاق افتاده بود ، مدار هوایی که 32 شرکت خدماتی را به کار می انداخت که اکثرا در ایالات متحده و قسمتی از کانادا بود.

محل خطاها در طرف بار بود، فیوزهای ترانسفورماتور توزیع شامل داده ها نبوده داده های آماده شده فقط کسر کوچکی از تمام مسافتی است که مدار توزیع طی کرده.

و ممکن است تعیین موثق به وسیله روش نمونه گیری آماری نسبت به مدار خواسته شده کمتر باشد.

چون که آنها اطلاعات مفیدی را برای مهندس توزیع فراهم می کنند، به این دلیل یک اطلاعات ب طور خلاصه به صورت در صد در اینجا بیان شده است.

اطلاعات زیر نتایج کلی از مطالعه است: 1- خطاها ایجاد شده بود به وسیله : a- باد و درختان 46% b-ساعقه 19% C: عیب سیم کشی و تجهیزات 11% d : خطای انسانی 9% e: عایق (مهره ها) 6% f : برف 5/1% g : اشیاء خارجی 5/1% h : دیگر عوامل ناشناخته 6% 2- محل خطا a : در روی سیم ها 77% b : در ® 23% 3- میزان خطا 4/16% خطا در mi100 مدار در طول سال 4- نوع خطا a .

ناپایدار 61% b : پایدار 39% ( 3/1 از خطا پایدار گزارش شده ابتدا ناپایدار بوده اند) 5- به نظر می رسد فاصله هادی ها بیشترین فاکتور ساختاری مهم باشد .

افزایش فاصله هوایی بین هادی ها ، در کاهش خطاهای پایدار به وجود آمده توسط باد و درختان در mi 155 مدار .

مفید خواهد بود .

حداقل فاصله ای که برای این منظور خواسته می شود in 29 است.

فاصله هوایی (هادی ها ) تأثیر کمی روی خطاهای ناشی در اثر برف دارد.

6- دستگاه حفاظتی در جلوگیری از تبدیل خطای ناپایدار به پایدار طبیعی در مدارهای روستایی جاهایی که 70% از کل مسافت مدار سیم لخت است.

81% تأثیر می گذارد.

همچنین در مدارهای شهری و در حومه، جاهایی که 16% از کل مدار سیم لخت است، 57% تأثیر گذار خواهد بود.

7- آشکار کردن خطاهای قوس الکتریکی که در سیم های روکش دار سرکت کافی اتفاق می افتد به طور نظری ممکن است مانع از آسیب های پشت سر هم در هادی ها بشود.

هر چند که بعضی از دستگاه ها حفاظتی در دستگاه می توانند برای ترکیب زیادی از هادی های مختلف و خطاهای جریان ، این کار(آشکار کردن سریع قوس) را انجام بدهند.

میزان خطای گزارش شده برای علت های زیادهی از خطاها ، بر حسب تعداد خطاها در یک مدار 100 مایلی در سال به صورت زیر است: با و درختان ترکیبی از آن دو 6 ساعقه 4/2 عیب تجهیزات و سیم کشی 4/1 خطای انسانی 2/1 علتهای دیگر 2 علتهای ناشناخته 4/3 کل خطا در یک مدار 100 پلی در سال 4/16 داده ها نشان می دهد که فاصله هادی ها تأثیر محسوسی روی تعداد و خطا های ناشی از باد ، درختان و ساعقه دارد.

در مواردی که باد و درختان به عنوان دلیلی برای خطای باید گزارش شده بودند.

در عملکرد فاصله هوای (هادی ها) در in 29 نسبت به in 20به 1 سودمند خواهد بود.

در حالی که