25830

حفاظت خطوط HVDC در مقابل اضافه ولتاژها

كارشناسي ارشد

مهندسي برق

98

1400/9/29

احمد غلامي

برق

با توجه به رشد شهر‌نشيني، افزايش تقاضاي انرژي، اهميت مسائل زيست محيطي و بهره‌برداري از انرژي‌هاي تجديد پذير، سيستم‌هاي HVDC به دليل برتري‌هاي فني و اقتصادي نسبت به سيستم‌هاي HVAC براي انتقال انرژي الكتريكي بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. خطوط انتقال هوايي به دليل برتري‌هاي فني و اقتصادي نسبت به كابل، رايج‌ترين روش انتقال انرژي الكتريكي هستند. اما محدوديت‌هاي جغرافيايي و نگراني‌هاي زيبايي ‌شناختي، در بسياري از موارد استفاده از كابل‌هاي زيرزميني را اجتناب ناپذير مي‌كنند. به خطوطي كه شامل دكل‌هاي هوايي و كابل هستند، خطوط تركيبي مي‌گويند. بخش هوايي خطوط تركيبي همواره در معرض اصابت صاعقه قرار دارد و به دليل اختلاف امپدانس مشخصه كابل و خط انتقال هوايي، امواج اضافه ولتاژ ناشي از صاعقه، در محل اتصال اين دو، منعكس و بازتاب مي‌شوند كه رفتار اين خطوط را خاص مي‌كند. اين اضافه ولتاژها مي‌توانند منجر به وقوع تخليه الكتريكي در مقره دكل‌هاي خط انتقال هوايي شوند يا با وارد شدن به كابل‌ها موجب ايجاد تنش روي عايق كابل شده و باعث تخريب دائمي آن شوند. لذا اقدامات هماهنگي عايقي براي اين خطوط ضروري است. در اين پايان‌نامه به كمك شبيه‌سازي در نرم افزار PSCAD/EMTDC عواملي كه بر دامنه اين اضافه ولتاژها در كابل و مقره دكل‌ها تاثيرگذار هستند، شناسايي شده است و مشاهده شد مقره‌هاي نزديكترين دكل‌ به كابل‌هاي زيرزميني نسبت به ساير دكل‌ها، بسيار كمتر در معرض وقوع تخليه الكتريكي هستند. همچنين مقاومت زمين دكل و فاصله نزديكترين دكل تا كابل‌هاي زيرزميني تاثيرگذارترين عوامل در طول قوس ايجاد شده در مقره دكل‌هاي خط انتقال هوايي هستند. همچنين مشاهده شد با كاهش طول كابل، اضافه ولتاژهاي هسته كابل‌هاي زيرزميني افزايش مي‌يابند. براي حفاظت عايق اصلي كابل در مقابل اين اضافه ولتاژ‌ها، ميتوان در ابتدا و انتهاي كابل‌ برقگير نصب كرد. علاوه ‌بر اين در اين پايان‌نامه نصب يك برقگير در وسط كابل نيز بررسي شد و مشاهده شد با اين كار مي‌توان عايق اصلي كابل‌هاي بلندتر از km 1/56 را در مقابل اضافه ولتاژها حفاظت كرد. اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در غلاف كابل اما مستقل از طول كابل هستند و همواره در ابتداي كابل رخ مي‌دهند و براي محدود كردن آن‌ها در محدوده حفاظتي مطلوب، بايد مقاومت زمين غلاف را تا 3/5 اهم كاهش داد.

1400/10/11

overvoltage protection of HVDC lines

12/20/2022 12:00:00 AM

Growing urbanization coupled with increased power demands have led to increase use of HVDC transmission lines. These systems are playing an increasingly significant role in energy transmission due to their technical and economical superiority over HVAC systems. Overhead lines (OHL) are the most commonly used transmission medium due to their technical and economic advantages over the cables. However, the use of cables is sometimes necessitated by geographical conditions or the concerns of visually polluting scenic landscapes. A transmission line composed of sections of overhead lines and cables is termed as mixed transmission line. The overhead sections of mixed lines are exposed to lightning strikes. Due to differences in surge impedance of cables and OHL, voltage surges experience reflections and refractions at their boundaries which make the flashover performance of insulators on towers close to cable quite peculiar. The lightning strikes can not only result in flashover of overhead line insulators but can enter the cable and permanently damage its insulation if adequate insulation coordination measures are not taken. In this thesis, with the help of simulation in PSCAD/EMTDC software, factors that affect the level of these overvoltages in cables and OHL insulators, has been identified. It has been shown that transition towers adjacent to the cable section are much less vulnerable to flashover than subsequent towers. The length of a riser section (connecting OHL and cable) and tower footing impedance have shown to significantly influence the flashover performance of OHL insulators. In addition, by reducing the length of the cable segment, core-ground overvoltage increases. To protect the main insulation of the cable against these overvoltages, surge arrester can be installed at cable terminals. This thesis also examined the installation of one surge arrester in the middle of the cable and it has been shown that it could protect main insulation of cables longer than 1.56 km against lightning overvoltage. On the other hand, the level of sheath-ground overvoltage is independent of the cable length and will be more severe at cable entrance. However, it can be limited within LIPL by lowering the sheath grounding impedance to 3.5 Ω.

سيستم‌هاي انتقال توان DC , خطوط تركيبي , اضافه ولتاژهاي گذرا , صاعقه

DC transmission systems , mixed lines , transient overvoltage , lightning