پایان نامه تاثیر پدیده جرقه برگشتی در خطوط انتقال بر عملکرد رله دیستانس

فهرست:

فصل اول: مقدمه. 2

1-1بیان مسئله وعلل بررسی.. 3

1-2 اهداف پایان نامه.. 4

1-2-1 مدل‌سازی دقیق خط انتقال، قوس بازگشتی و رله دیستانس.... 5

1-2-2 بررسی و تحلیل اثر پدیده قوس بازگشتی بر عملکرد رله دیستانس.... 5

فصل دوم: ارزیابی مدل خط انتقال هوایی، بررسی عملکرد رله دیستانس(مروری بر کارهای انجام شده). 6

2-1 مقدمه.. 7

2-2 اجزاء مدل خط انتقال هوایی.. 10

2-2-1 مدل خط انتقال.. 10

2-2-1-1 مدل‌های فرکانس ثابت... 10

2-2-1-2 مدل‌های با پارامترهای وابسته به فرکانس و ماتریس انتقال ثابت... 10

2-2-1-3 مدل‌های با پارامترها و ماتریس انتقال وابسته به فرکانس.... 10

2-2-1-4 مدل‌های با پارامترهای وابسته به فرکانس در حوزه فاز 10

2-2-2 مدل دکل خط انتقال.. 11

2-2-2-1 مدل چندساختاری.. 11

2-2-2-2 مدل ساده شده چند ساختاری.. 13

2-2-2-3 مدل ساده خط گسترده. 13

2-2-3 مدل زنجیره مقره و مکانیسم شکست الکتریکی.. 14

2-2-3-1 مدل ولتاژ بحرانی.. 15

2-2-3-2 مدل روش پیشرویی لیدر 15

2-2-4 مدل موج صاعقه.. 17

2-3 قوس خطا 21

2-3-1 ضربه صاعقه به عنوان منبع قوس... 21

2-3-2 مدل قوس خطا 23

2-4 حفاظت دیستانس.... 26

2-4-1 اساس عملکرد حفاظت دیستانس.... 28

2-4-2 مشخصه‌های حفاظت دیستانس.... 29

2-4-2-1 مشخصه مهو. 30

2-4-2-2 مشخصه چندضلعی.. 31

2-4-3 تعاریف... 33

2-4-3-1 زمان پاک شدن خطا 33

2-4-3-2 زمان عملکرد رله.. 33

2-4-3-3 زمان عملکرد رله‌های تریپ و کمکی.. 33

2-4-3-4 زمان بازشدن کلید قدرت.. 33

2-4-3-5 حفاظت اصلی.. 33

2-4-3-6 حفاظت پشتیبان. 33

2-4-3-7 محدوده حفاظتی.. 33

2-4-3-8 قابلیت اطمینان. 33

2-4-3-9 حساسیت 34

2-4-3-10 قدرت تشخیص..... 34

2-4-4 تنظیمات حفاظت دیستانس.... 35

2-4-4-1 دیاگرام امپدانس (R-X). 37

2-4-4-2 اصل اندازه‌گیری امپدانس.... 38

2-4-5 بررسی خطای فاز به فاز 40

2-4-6 بررسی خطای فاز به زمین.. 42

2-4-7 مشکلات استفاده از رله دیستانس.... 48

فصل سوم : مدل‍سازی ریاضی جهت بررسی اثر قوس بازگشتی بر عملکرد رله دیستانس... 49

3-1 مقدمه.. 50

3-2 شبکه انتقال مورد مطالعه.. 50

3-2-1 جنس و آرایش هادی‌ها 51

3-2-2 دکل خط انتقال.. 52

3-2-3 مقاومت پای دکل.. 53

3-2-4 زنجیره مقره. 53

3-2-5 منبع جریان صاعقه.. 53

3-3 مدل قوس خطا 55

3-3-1 شبیه‌سازی آزمایشی مدار معادل و تجزیه و تحلیل قوس خطا 20 کیلو ولت... 57

3-4 مدل رله حفاظت دیستانس.... 64

3-4-1 ساختار عمومی.. 64

3-4-2 بلوک امپدانس ZPG.. 67

3-4-3 دستگاه تشخیص ناحیه.. 69

3-4-4 اعتبار سنجی رله دیستانس با مشخصه چندضلعی.. 73

فصل چهارم : شبیه‌سازی اثر قوس بازگشتی بر عملکرد رله دیستانس... 78

4-1 مقدمه.. 79

4-2 مطالعه و مدل‌سازی شبکه با در نظر گرفتن اثر اصابت صاعقه با دامنه جریان‌های مختلف... 79

4-3 اصابت صاعقه با دامنه جریان مختلف... 81

4-3-1 ضربه صاعقه با دامنه جریان 10 کیلوآمپری.. 81

4-3-1-1 بررسی شکست عایقی (قوس بازگشتی) در دو سر مقره با دامنه جریان 10 کیلوآمپری.. 81

4-3-2 ضربه صاعقه با دامنه جریان 36 کیلوآمپری.. 82

4-3-2-1 بررسی شکست عایقی (قوس بازگشتی) در دو سر مقره با دامنه جریان 36 کیلوآمپری. 82

4-3-2-2 عملکرد رله دیستانس با کد انسی 21-21N با مشخصه چندضلعی در محل باس A و B برای حفاظت از خط انتقال  82

4-3-3 ضربه صاعقه با دامنه جریان 40 کیلوآمپری.. 85

4-3-3-1 بررسی خطا (قوس بازگشتی) در دو سر زنجیر مقره با دامنه جریان 40 کیلوآمپری.. 85

4-3-3-2 عملکرد رله دیستانس در محل باس A و B برای حفاظت از خط انتقال.. 87

4-3-4 ضربه صاعقه با دامنه جریان 100 کیلوآمپری.. 90

4-3-4-1 بررسی خطا (قوس بازگشتی) در دو سر زنجیر مقره با دامنه جریان 100 کیلوآمپری.. 90

4-3-4-2 عملکرد رله دیستانس در محل باس A و B برای حفاظت از خط انتقال.. 91

4-4 نتایج شبیه‌سازی شبکه با در نظر گرفتن پدیده قوس بازگشتی.. 94

فصل پنجم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات.. 96

5-1 نتیجه‌گیری.. 97

5-2 پیشنهادات.. 98

مراجع. 99

پیوست: اطلاعات سیستم قدرت مورد استفاده   103

منبع:

 [1] مرکز دیسپاچینگ برق منطقه‌ای غرب " اطلاعات قطعی‌های خودکار خطوط انتقال و فوق توزیع"

[2] دفترفنی برق منطقه‌ای غرب " بررسی گزارش قطعی‌های خودکار خطوط انتقال و فوق توزیع"

[3] Report of Flashover Voltage in Northern Region Operation Division 1996-2003, EGAT, Thailand. (in Thai).

[4] B. Marungsri, S. Boonpoke, A. Rawangpai, A. Oonsivilai, and C. Kritayakornupong “ Study of Tower Grounding  Resistance Effected Back Flashover to 500KV Transmission Line in Thailand by Using ATP/EMTP” International Journal of Electrical and Electronics Engineering, 2009.

[5] M. Kadir, I. Cotton, "Implementation of the Modified Leader Progression Model in  Backfalashover Analysis", First International Power and Energy Conference (PECon), November 28-29, 2006.

[6] T. E. Jr. Brown, “The Electric Arcs as a Circuits Element”,  J. Electrochem. Soc, 102, pp. 27-37, 1955.

[7] A. T. Johns, A. M. AL-Rawi, "Digital Simulation of EHV Systems Under Secondary Arcing Conditions Associated With Single-Pole Autoreclosure", lEE Proc, Vol. 129, Pt.C, No. 2, pp 49-58, March 1982.

[8]  M. Kizilcay, T. Pniok, "Digital Simulation of Fault Arcs in Power System ", European Transaction on Electrical Power (ETEP), Vol. 1, No. 1, pp. 55-60, January/February 1991.

[9] Kizilcay, M; Koch, K.H “Numerical Fault Arc Simulation Based on Power Arc Tests”, European Transactions on Electrical Power, ETEP, Vol. 4, No. 3, pp. 177-185, May/June 1994.

[10] H. M. kudyan ,C. H. Shih, ”A Nonlinear Circuit Model for Transmission Lines in Corona”, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 3, 1981.

[11] J. A. Martinez, F. C. Aranda, “Modeling of Overhead Transmission Lines for Lightning Studies”, IPST Conference on Power Systems Transient, Muntral, Canada on June 2005.

[12] j. R. Marti, ”Accurate Modeling of Frequency  Dependent Transmission Lines in Electromagnetic Transient Simulations”, IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems, Vol.1, No. 1, pp. 147-157, January 1982.

[13] B. Gustavsen, A. Semlyen, “Calculation of transmission lines Transients using  decomposition“, IEEE Transactoin on Power Delivery, Vol. 13, NO. 3, pp.855-862, October 1998.

 [14] C. J. Coelho, J. A. dias pinto, ”Back Flashover Analysis of Overhead Transmission Lines for Different Tower and Lightning Models”, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 5, No. 1, May 2001.

[15] A. Morched, L. Marti, ”A High Ffrequency Transformer Model for the EMTP“, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 8, No. 3, July 1993.

[16] A. Abur, O. Ozgun, F. H. Magnago, ”Accurate Modeling and simulation of transmission line transients using frequency Dependent Model transformation“, IEEE power Enineering Society Winter Meeting, vol. 3, pp. 339-345, November1994.

[17] J. W. Woo, J. S. Kwak, H. J. Ju, H. H. Lee, J. D. Moon, “The Analysis Results of Lightning Over Voltages by EMTP for Lightning Protection Design of 500 kV Substation”, International Conference on Power Systems Transients, pp. 1-5, June 2005.

[18] T. Ueda, M. Yoda, I. Miyachi, “Characteristics of Lightning Surges Observed At 77 kV Substations”, Electrical Engineering in Japan, Vol. 124, pp. 40-48, August 1998.

[19] T. Ueda, S. Neo, T. Funabashi, T. Hagiwara, H. Watanabe, “Flashover Model for Arcing Horns and Transmission Lline Arresters”, International Conference on Power System Transients, pp. 328–333, September 1995.

[20]  P. C. A. Mota, M. L. R. Chaves, J. R. Camacho, “ Power Line Tower Lightning Surge Impedance Computation, A Comparison of Analytical and Finite Element Methods”, International Conference on Renewable Energies and Power Quality, pp. 1-6, March 2012.

[21] I. M. Dudurych, T. J. Gallagher, J. Corbett and M. V. Excudero, “EMTP Analysis of The Lightning Performance of HV Transmission Lines”, IEEE Proc. Gen. Trans. Dist, Vol. 150, No. 4, pp. 501-506, July 2003.

[22] T. J. Gallagher, A. J. Pearmain, “High Voltage Measurement, Testing and Design”, John Wiley & Sons,1983.

[23] T. Shindo, I. Kishizima, and T. Suzuki, “Flashover Characteristic of Air Gaps Under Partly Chopped Waves”, IEEE Trans On Power  Delivery, Vol. 3, No. 4, PP. 1887-1891, October 1988.

[24] H. Motoyama, “Experimental Study and Analysis of Breakdown Characteristies of Long Air Gaps With Short Tail Lightning Impulse”, IEEE Trans On Power  Delivery, Vol. 23, No. 2, PP. 2488-2495, April 1996.

[25] W. Nowak and R. Tarko, “Computer Modelling and Analysis of  Lightning Surges in HV Substations due to Shielding Failure”, IEEE Transaction On Power  Delivery, Vol. 25, No. 2, PP. 1138-1145, April 2010.

[26] CIGRE WG 33-01, “Guide to Procedures for Estimating the Lightning Performance of Transmission Lines”, Technical Brochure 63, 1991.

[27] Marcolo Polo Pereira: “The Calculation of Short Circuit Current in Overhead Ground Wires Using the EMTP/ATP”, Transmission Planning Department. July 1999.

[28] شاهرخشاهی، ط  رعد و برق و خطوط انتقال انرژی، چاپ اول، انتشارات رشیدیه، 1366

 [29] M. I. Khoroshev, V. Faybisovich, “Analysis of Adaptive Single Phase Autoreclosing for High Voltage Transmission Lines with Various Compensation Levels”, Power Systems Conference and Exposition, IEEE PES, vol. 1, pp. 598 – 602, Oct. 2004.

[30] M. R. Dadash Zadeh, M. Sanaye Pasand and A. Kadivar, “Investigation of Neutral Reactor Performance in Reducing Secondary Arc Current”, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 23, No. 4, October 2000.

[31] L. Prikler, M. Kizilcay, G. Ban and P. Handl, “Improved Secondary Arc Model Based on Identification of Arc Parameters from Staged Fault Test Records”, in Proc. 14th PSCC, Sevilla, Spain, Jun. 24–28, 2002.

[32] M. Kizilcay,“Evaluation of Existing Secondary Arc Models”, EEUG Meeting Budapest, 1996.

[33] V. Cook,‘‘Anzlysis of Distance Protection”,Research Studies, Press Book, London,1985.

[34] “Technical Reference Manual: REL 511-C1”, ABB, 2003

[35] مشخصات فنی عمومی و اجرایی پست‌ها، خطوط فوق توزیع و انتقال سیستم‌های حفاظتی در پست‌های فشار قوی، نشریه شماره 2-502.

[36] V. Terzija, H_J. Koglin, “On the Modeling of  Long Arc in Still Air and Arc Resistance Calculation”, IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 19, no. 3, pp. 1012-1017, July 2004.

[37] G. Ziegler,“Numerical Distance Protection: Principles and Applications”, Siemens AG, 1999.

[38]  Mansour Moradi;  Hamdi Abdi;  Arash Atefi, “Analyzing and Modeling the Lightning Transient Effects of 400 KV Single Circuit Transmission Lines”, International Journal of Science and Engineering Investigations, Vol. 2, Issue 19, August 2013.

 [39] L. M. Dudurych, T. J. Gallagher, J. Corbett, M. V. Escudero, “EMTP analysis of the lightning performance of a HV transmission line”, IEEE proc, Gen, Trans, Dist, Vol, 150, No, 4, pp, 501-506, July 2003.

[40] M. Popov, L. van der Sluis, G. C. Paap, “Investigation of the Circuit Breaker Reignition Overvoltages Caused by No-load Transformer Switching Surges”, European Transactions on Electrical Power, ETEP, Vol. 11, No. 6, pp. 413-422, November/December 2001.

[41] Y. Goda, M. Iwata, K. Ikeda, S. Tanaka, “Arc Voltage Characteristic of High Current Fault Arcs in Long Gaps” IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 15, No. 2, pp. 791-795, April 2000.