برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

لطفا در مورد مشخصات فنی یک ترانس زمین (data sheet) توضیح بفرمایید. بعنوان مثال من در دیتا شیت ایران ترانسفو به Imp/Tk برخورد کردم که نمی دانم چیست؟
2- لطفا در مورد اینکه حداکثر جریان اتصال کوتاه قابل تحمل  یک ترانس زمین چطور محاسبه می شود یک مثال حل نمایید؟
مقدار Imp/Tk درج شده در دیتا شیت ترانسهای زمین به نسبت جریان نوترال ماکزیمم ترانس (3 برابر جریان هر فاز) به مدت زمان تحمل آن جریان اطلاق می شود. هر دو فاکتور مزبور می باید بر اساس شرایط سیستم و در مرحله طراحی سیستم قدرت انتخاب شوند. میزان جریان ارت فالت سیستم به انتخاب نوع زمین و اقتضائات مربوط به آن از جمله کنترل اضافه ولتاژهای دائم و گذرا بر اثر وقوع ارت فالت، به حداقل رساندن آسیبهای جریانی به تجهیزات مانند سیم پیچی الکتروموتورهای فشار متوسط، ملاحظات مربوط به پایداری سیستم در شرایط اتصال کوتاه تکفاز و میزان قابل تحمل جریانهای تکفاز هموپولر سیستم اعم از جریانهای بار نامتعادل یا جریانهای هارمونیک سوم بر می گردد. در جدول زیر برخی توصیه های نمونه برای انتخاب جریان نامی ترانس زمین متناسب با توان نامی ترانس قدرت مربوطه دیده می شود، اما در حالت کلی فاکتورهای متعدد ذکر شده در مطالعات مربوط به انتخاب این جریان می توانند دخالت داشته باشند.



در مورد مدت زمان قابل تحمل جریان نوترال باید به الزامات مربوط به مقاومت زمین مراجعه نمود که بعضی از آنها در زیر آمده.


IEEE Standard 32 specifies standing time ratings for Neutral Grounding Resistors (NGR’s) with permissible temperature rises above 30°C ambient.
Time ratings indicate the time the grounding resistor can operate under fault conditions without exceeding the temperature rises.

1- TEN SECOND RATING

This rating is applied on NGR’s which are used with a protective relay to prevent damage to both the NGR and the protected equipment. The relay must clear the fault within 10 seconds.
2- ONE MINUTE RATING
One NGR is often used to limit ground current on several outgoing feeders. This reduces equipment damage, limits voltage rise and improves voltage regulation. Since grounds could occur in rapid succession on different feeders, a 10-second rating is not satisfactory. The one-minute rating is applied.
3- TEN MINUTE RATING
This rating is used infrequently. Some engineers specify a 10 minute rating to provide an added margin of safety. There is, however, a corresponding increase in cost.


ظرفیت نامی کوتاه مدت یا دائمی ترانسهای زمین نوع زیگزاگ با نسبت 73/1 با انواع ستاره مثلث متفاوت است و این دلیل ترجیح این نوع ترانس در یک انتخاب اقتصادی است. لطفاً به متن زیر در این ارتباط توجه فرمائید.


Grounding transformers are sometimes used on distribution systems. A grounding transformer provides a source for zero-sequence current.
Grounding transformers are sometimes used to convert a three-wire, ungrounded circuit into a four-wire, grounded circuit. The zig-zag connection is the most widely used grounding transformer.
Grounding transformers used as the only ground source to a distribution circuit should be in service whenever the three-phase power source is in service. If the grounding transformer is lost, a line-to-ground causes high phase-to-neutral voltages on the unfaulted phases, and load unbalances can also cause neutral shifts and
overvoltages.
A grounding transformer must handle the unbalanced load on the circuit as well as the duty during line-to-ground faults. If the circuit has minimal unbalance, then we can drastically reduce the rating of the transformer. It only has to be rated to carry short-duration (but high-magnitude) faults, normally a 10-sec or 1-min rating is used. We can also select the impedance of the grounding transformer to limit ground-fault currents.
Each leg of a grounding transformer carries one-third of the neutral current and has line-to-neutral voltage. So in a grounded wye – delta transformer, the total power rating including all three phases is the neutral current times the line-to-ground voltage:

S=Ulg.In


A zig-zag transformer is more efficient than a grounded wye – delta transformer.

In a zig-zag, each winding has less than the line-to-ground voltage, by a factor of √3 , so the bank may be rated lower:

S=Ulg.In/√3


ANSI/IEEE Std. 32-1972 requires a continuous rating of 3% for a 10-sec rated unit (which means the short-time rating is 33 times the continuous rating). A 1-min rated bank has a continuous current rating of 7%. On a

12.47-kV system supplying a ground-fault current of 6000 A, a zig-zag would need a 24.9-MVA rating. We will size the bank to handle the 24.9 MVA for 10 sec, which is equivalent to a 0.75-MVA continuous rating, so this bank could handle 180 A of neutral current continuously.
For both the zig-zag and the grounded wye – delta, the zero-sequence impedance equals the impedance between one transformer primary and its secondary.
Another application of grounding transformers is in cases of telephone interference due to current flow in the neutral/ground. By placing a grounding bank closer to the source of the neutral current, the grounding bank shifts some of the current from the neutral to the phase conductors to lower the neutral current that interferes with the telecommunication wires. Grounding transformers are also used where utilities need a ground source during abnormal conditions. One such application is for a combination feeder that feeds secondary network loads and other non-network line-to ground connected loads. If the network transformers are delta – grounded wye connected, the network will back feed the circuit during a line-to-ground fault.

 

1-با این حساب اگر نسبت Imp/Tk برابر 15/3000 A/s باشد آیا  می توان آنرا معادل یك NGR 3000A, 15SEC  دانست؟
2- اگر موتور MV در این سیستم داشته باشیم ستینگ جربانی فانكشن 50N/51N بر چه اساسی تنظیم می گردد؟ 
- نه کاملاً، زیرا مدار معادل یک ترانس زمین یک امپدانس سلفی-مقاومتی با غلبه خاصیت اندوکتانسی است و این موضوع در قیاس با امپدانس کاملاً اهمی سبب تفاوتهایی در بروز اضافه ولتاژهای دائمی و گذرا بر اثر وقوع اتصال کوتاه، ظهور امپدانسهای مختلف در مقابل عبور هارمونیکهای مختلف جریانی و ... می کند. برای بحث مشابه ای در این خصوص به معمای سیستم زمین شماره 6 مراجعه فرمائید.
2- اگر ممکن است بحثهای حفاظت را در بخش مربوطه مطرح فرمائید تا دچار پراکنده نویسی نشویم.


سیستم زمین نیروگاه
در یکی از سایتهای نیروگاهی ، بخشی از سیستم فشار متوسط نیروگاه به دلایل فنی زمین نشده یا Non earthed انتخاب شده است . در طرح اولیه ، بخشهای مختلف سیستم فشار متوسط در ساختمانهای مجزا به نحو پراکنده ای قرار گرفته اند . به هنگام اجرای شبکه زمین این بخش ، الزامات مورد نظر طراح  بطور کامل اجرا نمی شود ، آنهم به این دلیل که در سیستم زمین نشده ، جریان اتصال زمین حتی در صورت بروز خطا به مقادیر بسیار کوچک جریانهای خازنی محدود شده و نیازی به اجرای کامل شبکه مش جهت کنترل اثرات مضر جریان زمین در سیستم نیست .
موضوع در جلسات فنی با حضور مشاور و کارفرما نهایی شده و یک سیستم زمین بسیار محدود در اطراف ساختمانها اجرا می گردد . حتی الزامات مربوط به شن ریزی محوطه نیز در این بخش خاص از نیروگاه جدی گرفته نمی شود .
به هر حال پس از گذشت مدتی از عمر نیروگاه ، روزی یک اتصال کوتاه شدید بین یک کابل فرسوده و زمین اتفاق می افتد ( بر اثر پیر شدگی عایقی ) و با کمال تعجب جریان اتصال کوتاه فوق العاده زیادی از زمین عبور می کند به نحوی که باغبان حاضر در محوطه ساختمانها را که مشغول آبیاری چمن محوطه بوده ( محوطه ای که می باید شن ریزی می شد ) دچار برق گرفتگی می نماید .

به نظر شما چگونه چنین چیزی واقع شده است ، چرا گروه مجری و ناظر در قضاوت فنی خود دچار اشتباه شده بودند ؟

به علت اینکه سیستم، زمین نشده است احتمالا یک فاز با زمین ارتباط پیدا کرده و چون مسیری برای عبور جریان فالت نبوده این خطا تشخیص داده نشد ه است و اگر یک فاز غیر از فاز معیوب نیز با زمین ارتباط پیدا کند جریان اتصال کوتاه از زمین عبور خواهد کرد و باغبان دچار برق گرفتگی خواهد شد. 
پاسخ درست است، جریان اتصال کوتاه از طریق زمین بین دو فاز مختلف اتفاق افتاده است. اما احتمال وقوع هم زمان دو اتصال کوتاه برای دو فاز مختلف در دو مکان مجزا چقدر است؟ چگونه چنین چیزی اتفاق می افتد؟ ساعت: 14:48 - تاریخ: 18 تیر 1389
بااتصال یک فاز به زمین و بدلیل پایین بودن جریان زمین ازمقدار خطا (بدلیل عدم اجرا زمین خوب )ولتاژهای فازهای دیگر بالا رفته واین ازدیاد ولتاژ باعث شکست عایقی دردوفاز دیگر و اتصال کوتاه دو فازشده.
همچنین عدم اجرای زمین مناسب میتواند عامل بوجود آمدن ولتاژ قدم در یک اتصال تکفاز بازمین باشد که این مورد نیز می تواند باعث حادثه فوق باشد. 
کلا زمانی که اتصال کوتاه در یک پست رخ می دهد ( آنهم نیروگاه که جریان اتصال کوتاه فاز به زمین بسیار بالاست) و جریان به سیستم زمین تزریق می شود، گرادیان سطحی ولتاژ بالا می رود. بهمین دلیل است که در طراحی سیستم زمین پارامتر های ولتاژ سطحی و تماسی را کنترل می نمایند. ریختن سنگ ریزه هم به دلیل مقاومت بالای آن است که می تواند ولتاژ سطحی یا گامی را کاهش دهد. به دلیل عدم وجود سیستم زمین نامناسب و اینکه باغبان احتمالا در چمن های خیس بوده و لوله ی آب نیز در اثر اتصال کوتاه برقدار شده و ولتاژ سطحی نیز بالا رفته، دچار برق گرفتگی شده!  


سیستم نوترال ایزوله
سیستم زمین شبکه انتقال برق ایران بصورت مستقیم زمین شده میباشد ، اما در یکی از نیروگاههای قدیمی کشور بدلیل اشتباه مشاور اولیه نقطه نوتر سمت فشار قوی ترانسهای نیروگاهی نسبت به زمین ایزوله در نظر گرفته شده اند در این رابطه چندین سئوال مطرح میگردد .

1 -  آیا امکان پارالل نمودن سالم این نیروگاه با شبکه وجود دارد ؟
2 – بدلیل اشکالات ایجاد شده در هنگام پارالل نمودن، مسئولین نیروگاه قصد دارند تا نقطه نوتر این ترانس ها را مستقیماً به زمین وصل نمایند آیا با توجه به اینکه ترانس برای حالت نوترال ایزوله طراحی گردیده چنین امری برای ترانس ایجاد مشکل نمی نماید .
3 – آیا حوادث و اتصالی های ایجاد شده بر روی خطوط خروجی از این نیروگاه بر روی این ترانس ها در دراز مدت ایجاد عیب نمی نماید .اساساً ترانسهای منظور شده برای شبکه زمین نشده باید از کلاس عایقی بالاتری نسبت به  ترانسهای مشابه در سیستمهای زمین شده  برخوردار باشند (بویژه از نقطه نظر امپدانسهای پراکنده  موجی مربوط به سیم پیچی ترانس) . ضمناً از نظر تحمل اتصال کوتاه و  پایداری حرارتی نیز باید مشابه ترانسهای دیگر ساخته شوند. بنابراین استفاده از چنین ترانسهایی در سیستمهای زمین شده از نظر فنی بلامانع خواهد بود هر چند از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. 
دو پارامتر در زمین کردن از اهمیت خاصی برخوردار است :
1-برای پایین آوردن سطح اتصال کوتاه که باید نوترال با امپدانسی زمین شود(مثل بوبین پترسون یا در موارد خاص تانک رزیستانس)
2-هر گونه ارت فالتی باید سریعا تشخیص داده شود که برای تحقق این امر باید امپدانس مسیر ارت فالت کم باشد تا دامنه ی ارت بزرگ بوده و تشخیص داده شود.
که برای برقراری مصالحه ی مهندسی بین این دو باید از رله های بسیار حساس با تکنولوژی بالا استفاده شود.
حال که امپدانس ارت سیستم قدیمی نیروگاه  اشتباها بزرگ بوده،تنها باعث عمل نکردن صحیح رله های ارت فالت نشتی می شود.
اگر سیستم بصورت محاسبه شده ارت گردد،کلاس حفاظتی سیستم بالا می رود ولی در عوض ممکن است به قابلیت اعتماد سیستم لتمه بزند.
شایان ذکر است که با نقطه ی صفر شبکه سراسری ایران در نزدیکی های شمال (تالش)می باشد.(البته این با توجه به محاسبات دیسپچینگ ملی چند سال پیش می باشد.) 


زمین ابزار دقیق و زمین الکتریکی نیروگاه
در سیستم تک نقطه ای می توان از شکل گیری جریانهای چرخشی ناشی از اختلاف پتانسیلهای محلی در نواحی گوناگون ، همچنین اثرات سوء ناشی از پدیده خوردگی ، ارتعاشات و اختلاف دمای نقاط مختلف که در سیستم زمین چند نقطه ای محتمل است اجتناب نمود . با اینحال سیستم مذکور بدلیل طویل بودن مسیر تخلیه جریان زمین برای سیگنالهای بالاتر از 300 کیلو هرتز که در سیستمهای دیجیتالی فعلی متداول است ، توصیه نمی شود . زیرا در سیستمهای چند نقطه ای می توان بدون هیچگونه محدودیتی حتی در اشتراک با سیستم زمین اصلی نیروگاه ، ترمینال زمین هر یک از تجهیزات را از نزدیکترین مسیر ممکن به شبکه زمین وصل نمود .

به نظر شما ارتباط مسیر تخلیه جریان زمین با سیگنالهای بالاتر از 300 کیلو هرتز و اساساً اهمیت طول مسیر تخلیه جریان در ریسک بهره برداری صحیح از سیستم چیست؟ 

 مسیر های طولانی مثل آنتن عمل می کنند و تحت القاء ولتاژ های دیگر قرار می گیرند که قطعاً پارازیت محسوب می شود  
چنانكه می دانید ، پیوستگی مدارهای الكتریكی ( KCL ) تا جایی برقرار است كه طول مسیر عبور جریان الكتریكی از فاصله دو قله موج یا نصف طول موج سیگنال انتقالی تجاوز نكند . در این شرایط بر اثر تشكیل امواج ساكن در طول هادی ، سیگنالهای الكتریكی از قید هادی انتقالی گریخته و بصورت امواج الكترومغناطیسی تشعشع می نمایند . بر اساس رابطه معروف c = f λ كه در آن c برابر سرعت انتشار نور است ، طول موج سیگنالهای 300 كیلو هرتز حدود 1000 متر است . بنابراین امكان تشعشع سیگنالهای مزبور در طول مسیرهای بیش از 500 متر وجود دارد كه می تواند یك منبع نویز قوی برای سیستمهای دیجیتال درگیر در موضوع باشد ( البته طول مسیر برای فركانسهای بالاتر به مراتب كمتر است) . همچنین چنانكه از تئوری آنتنها می دانید ، هر آنتن فرستنده بطور بالقوه یك آنتن گیرنده در همان حوزه فركانسی انتشار است . بنابراین هادی زمین طویل (در قیاس با طول موج سیگنال انتقالی ) محملی برای دریافت و تجمع سیگنالهای نویز موجود در محیط خواهد بود . ازاینرو توصیه می شود ( IEEE 1050 , Page 31 ) در سیستمهای حاوی سیگنالهای بالاتر از 300 كیلو هرتز حتی الامكان مسیر زمین الكتریكی ، كوتاه انتخاب شود . این مسیر كوتاه می تواند از طریق بدنه تابلو در برگیرنده تجهیزات الكترونیك تأمین شود. بدلیل اتصال بدنه تابلوهای مزبور به زمین بهترین روش تأمین سیستم زمین چند نقطه ای استفاده از سیستم الكتریكی نیروگاه است . بدیهی است سیستم زمین مزبور باید از طرف سازنده سیستم الكترونیكی جهت حصول اطمینان از كنترل مضرات سیستم چند نقطه ای همچنین كنترل ولتاژهای مخرب ناشی از اتصال كوتاه های  سیستم قدرت ، توصیه شده باشد . 

بهترین مسیر عبور سیم زمین
It is important that the ground conductors be run as close as possible to the circuit conductors , since this reduce the reactance of the fault current return path .

مهندس جوان تازه کار که هنوز مفاهیم درس الکترومغناطیس را در ذهن دارد برای درک این توصیه حرفه ای دچار مشکل می شود . از نظر او تنها فاکتور الکتریکی متأثر از فاصله دو سیم ، اندوکتانس القایی بین آنها است که آن نیز با کاهش فاصله افزایش می یابد ، زیرا اندوکتانس القایی بین دو سیم انتگرال ( حد مجموع ) شار مغناطیسی در برگیرنده سیم ( linkage ) تقسیم بر جریان گذرنده از سیم است . از آنجا که شار بین دو سیم شار لینک کننده محسوب نمی شود با افزایش این فاصله ، از مقدار حد مجموع شار لینک شونده کم شده و عملاً اندوکتانس بین دو سیم تقلیل می یابد .
به عبارت دیگر با کاهش فاصله ، اندوکتانس بین دو سیم افزایش یافته در نتیجه راکتانس نیز زیاد می شود و این مغایر توصیه استاندارد است .
به نظر شما چه اشکالی در نحوه استنتاج مهندس جوان وجود دارد ؟

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :