20640

۲۰۶۴۰

بررسي حالت گذراي صاعقه در شبكه راه آهن برقي ۲۵ كيلوولت با به كارگيري بهترين مدل برقگير و بهينه سازي پارامترهاي مهم شبكه

كارشناسي ارشد

مهندسي راه آهن برقي

۱۳۹۵

۱۳۹۸/۳/۱

دكتر سيد محمد موسوي گزافرودي

راه آهن

اضافه ولتاژهاي ايجادشده در سيستم قدرت ناشي از عوامل مختلف اعم از صاعقه و كليدزني سبب ايجاد تنش بر روي تجهيزات مختلف سيستم قدرت و تخريب عايقي مي‌گردند. برق‌گيرها ازجمله عناصر مهم حفاظت سيستم‌هاي قدرت در مقابل اضافه ولتاژها هستند. كاربرد گسترده برق‌گيرهاي اكسيد روي و اهميت رفتار ديناميكي اين تجهيزات در تعيين محل مناسب برق‌گير و هماهنگي عايقي ، لزوم استفاده از مدلي دقيق براي شبيه‌سازي اين رفتار ديناميكي (وابسته به فركانس) را معين مي‌كند. تاكنون مدل‌هاي گوناگوني جهت شبيه‌سازي رفتار برق‌گير در برابر امواج سريع ارائه گرديده‌اند كه هر يك از اين مدل‌ها به دلايلي از قبيل كافي نبودن اطلاعات ارائه‌شده توسط سازنده ، كاهش دقت مدل با تغيير زمان پيشاني يا دامنه موج جريان اعمالي ، دقيق نبودن مدل براي برق‌گيرهاي مختلف نتوانسته‌اند نيازهاي متخصصان و طراحان را جهت مطالعات حالت گذراي سيستم قدرت به‌طور كامل برطرف نمايند. در اضافه ولتاژهاي موقت رفتار برق‌گير تابع دماي قرص‌هاي آن هست .اطلاع از نحوه عملكرد برق‌گير در اين حالت جهت بررسي پايداري حرارتي برق‌گير حائز اهميت فراوان مي‌باشد . در اين پايان‌نامه مدل‌هاي صاعقه و كليدزني ارائه‌شده جهت برق‌گيرهاي اكسيدروي در سطوح ولتاژهاي پست‌هاي تراكشن توسط نرم‌افزار EMTP شبيه‌سازي‌شده و ميزان دقت و قابليت هر يك از مدل‌ها در مواجهه با اضافه جريان‌هاي صاعقه و كليدزني و همچنين در يك شبكه نمونه مورد ارزيابي و مقايسه قرارگرفته‌اند، سپس با استفاده از الگوريتم بهينه‌سازي فاخته به بهينه كردن پارامترهاي سطح عايق خط انتقال موردبررسي، مقاومت زمين و قابليت جذب انرژي توسط برق‌گير پرداخته شد. اين بررسي نشان مي‌دهد كه بايستي مدل برق‌گير با توجه به نوع اضافه ولتاژ موردبررسي در شبيه‌سازي، انتخاب گردد. به اين منظور بايستي در اضافه ولتاژهاي موقت و ولتاژ عادي شبكه از مشخصه وابسته به دماي برق‌گير و در هر يك اضافه ولتاژهاي صاعقه و كليدزني، مدلي كه داراي كمترين خطا، عدم نياز به تكرار جهت به دست آوردن پارامترها و مناسب‌ترين همگرايي است انتخاب گردد. همچنين براي اين خط مقادير بهينه سطح عايقي خط(27/2830 kV)، مقاومت زمين (54/6941Ω) و قابليت جذب انرژي توسط برق‌گير (9/9906 kJ/kV) به دست آمد.

1398/03/25

Analysis of lightning transient mode in 25 kV electric railway network with the use of the best surge arrester model and optimization of important network parameters

5/22/2019 12:00:00 AM

Overvoltages created in the power system caused by different factors, such as lightning and switching, cause stress on the different power system and insulation failure. Surge arresters are one of the main elements in protecting power systems against overvoltages. The widespread application of zinc oxide arresters and the importance of the dynamic behavior of this equipment in determining the proper location of the arrester and insulation coordination determine the necessity of using a precise model for simulating this dynamic behavior (frequency dependent). So far, various models have been proposed to simulate the behavior of a surge arrester against fast waves which these models did not provide the needs of specialists and designers for the transient power system studies due to reasons such as lack of information provided by the manufacturer, reduced accuracy of the model with the change of the forehead or the amplitude of the current wave. In intermediate overvoltages, the behavior of the arrester is the function of the temperature of the pills. To know the mode of operation of the arrester, in this case, is very important in order to check the thermal stability of the arrester. In this thesis, the proposed lightning and switching models for metal oxide surge arrester at simulated voltage levels of traction posts are simulated by EMTP software, and the accuracy and capability of each of the models in the face of overhead currents and switching, as well as in one the sample network has been evaluated and compared. Then, using a Cuckoo optimization algorithm to optimize the parameters of the insulation level of the transmission line, grounding resistance and energy absorption by the arrester were studied. This study suggests that the surge arrester model should be selected according to the type of overvoltage considered in the simulation. In this case, in temporary overvoltage and normal voltage of the grid, the temperature dependent characteristic must be selected, and in each of the lightning and switching surges, a model with the least error, no need for repetition to obtain the parameters and the most suitable convergence should be selected. Also for this line, the optimal values of the insulation level of the line (22/0122 kV), grounding resistance (23/7978 Ω) and energy absorption by the arrester (9/3725 kJ / kV) were obtained