عملکرد حفاظتی سیم گارد و برقگیر اکسید روی در برابر ضربات صاعقه در شبکه توزیع با در نظر گرفتن مدل فرکانسی سیستم زمین
نویسندگان
1 دانشیار ،دانشگاه علم و فناوری مازندران ، تهران ، ایران
2 کارشناسی ارشد ،دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر، ایران
doi
چکیده
حفاظت از تجهیزات شبکه قدرت در برابر اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه، یکی از الزامات اساسی جهت حفظ پایداری و قابلیت اطمینان شبکههای الکتریکی محسوب میشود. قطعیهای ناشی از برخورد مستقیم یا غیرمستقیم صاعقه، بهعنوان یکی از چالشهای جدی در بهرهبرداری از شبکههای قدرت مطرح است. ازاینرو، طراحی و پیادهسازی راهکارهای مؤثر برای حفاظت در برابر صاعقه، بهویژه در سطح شبکههای توزیع، نقشی کلیدی در ارتقا شاخصهای قابلیت اطمینان و کاهش ریسکهای ناشی از وقایع طبیعی ایفا مینماید. در این پژوهش، تأثیر اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه بر شبکه توزیع بررسی شده و عملکرد تجهیزات حفاظتی از جمله برقگیر اکسید روی، سیم گارد و سیستم زمین در کاهش این اضافه ولتاژها مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور، مدلسازی دقیق اجزای شبکه، از جمله برقگیرها، سیم گارد، زنجیره مقرهها و سیستم زمین، در نرمافزار EMTP-RV انجام شده است. یکی از مهمترین بخشهای این تحقیق، بررسی مدل فرکانسی سیستم زمین در مقایسه با مدل مقاومتی ساده است. نتایج نشان میدهد که مدل فرکانسی سیستم زمین، رفتار واقعیتر و دقیقتری نسبت به مدل مقاومتی دارد، زیرا مقدار مقاومت سیستم زمین در این مدل متناسب با فرکانس تغییر کرده و در فرکانسهای بالا کاهش مییابد. این کاهش مقاومت باعث میشود که جریان صاعقه بهراحتی تخلیه شده و اضافه ولتاژهای القایی کاهش پیدا کند. در نتیجه، احتمال شکست عایقی تجهیزات کاهش یافته و عملکرد حفاظتی شبکه بهبود مییابد. نتایج شبیهسازیها نشان داد که وجود سیم گارد از برخورد مستقیم صاعقه با هادی فاز جلوگیری کرده و با انتقال جریان صاعقه به سیستم زمین، موجب کاهش اضافه ولتاژهای القایی و کاهش شکست عایقی تجهیزات شبکه میشود. همچنین استفاده از برقگیرهای اکسید روی، در کنار نصب سیم گارد و مدلسازی دقیق سیستم زمین، نقش کلیدی در کاهش اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه دارد. همچنین، مشخص شد که در صورت عدم استفاده از برقگیر، اضافه ولتاژهای القایی ناشی از برخورد صاعقه میتوانند بهراحتی باعث شکست عایقی زنجیره مقرهها شوند. اما با نصب برقگیرهای اکسید روی در محلهای مناسب، مسیر تخلیهای برای جریان صاعقه فراهم شده و از افزایش ولتاژ جلوگیری میشود. علاوه بر این، استفاده از مدل فرکانسی سیستم زمین منجر به دفع مؤثرتر جریان صاعقه و کاهش ولتاژهای القایی شده و در نهایت، ایمنی و قابلیت اطمینان شبکه را افزایش میدهد. بهطورکلی، نتایج این تحقیق نشان میدهد که ترکیب تجهیزات حفاظتی شامل برقگیر، سیم گارد و سیستم زمین با مدل فرکانسی، یک راهکار مؤثر برای کاهش اثرات مخرب صاعقه در شبکههای توزیع است.
