عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی و طراحی محدود کننده ی جریان قدرت با استفاده از مواد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1909;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 49208
- تاریخ دفاع
- ۲۸ تیر ۱۳۹۰
- دانشجو
- محمدمهدی عربشاهی
- چکیده
- از آنجایی که جریان¬های خطا مشکلات زیادی را برای سیستم قدرت بوجود می¬آورند، استفاده از محدودکننده¬های جریان در سال¬های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. محدود شدن جریان¬ خطا موجب می¬شود که فشارهای وارد بر تجهیزات تا حد مطلوبی کاهش یابد. به علاوه با محدود شدن جریان می¬توان از کلیدهای ساده¬تری برای قطع جریان استفاده کرد. در این پایان¬نامه به طراحی و شبیه¬سازی محدودکننده جریانی با استفاده از موادی با ضریب افزایش مقاومت حرارتی مثبت (PTC) پرداخته می¬شود. ویژگی اصلی این مواد، افزایش مقاومت ویژه آنها در دماهای بالا است. بنابراین با عبور جریان¬های خطا و افزایش دمای این مواد، می¬توان مقاومت بالایی را در مسیر جریان خطا قرار داد و آن را محدود نمود. در این پایان¬نامه دو ایده برای طراحی محدودکننده PTC مطرح می¬شود. در ایده اول محدودکننده-ای برای قرارگیری به صورت سری با کلید قدرت طراحی می¬شود. در این ترکیب، PTC باید به گونه¬ای طراحی شود که بتواند جریان نامی را از خود عبور دهد. برای پیاده¬سازی این ایده دو روش در نظر گرفته شده است. در روش اول از ماتریسی متشکل از PTCهای توان پایین استفاده می¬شود. تعداد PTCها به گونه¬ای محاسبه شده¬اند که در شرایط عادی و پس از شرایط خطا، دمای PTCها از مقدار مجاز تجاوز نکند. برای این منظور با استفاده از یک ماتریس 20×20 از PTCهای توان پایین، محدودکنندگی جریان در ولتاژ توزیع بررسی شده است. در روش دوم با استفاده از مواد تشکیل دهنده PTC، ابعاد محدودکننده جریان طوری محاسبه گردیده¬اند که دمای PTC در جریان بار از مقدار بحرانی عبور نکند؛ از طرفی بتواند با وقوع شرایط خطا، در زمانی بسیار کوتاه جریان را محدود سازد. در ایده دوم PTC با یک کلید سریع موازی می¬شود. در شرایط عادی جریان بار از کلید عبور کرده و PTC تاثیری بر عملکرد مدار ندارد. لذا در این حالت تلفات مدار کمتر از ترکیب¬های قبل است. با وقوع شرایط خطا و باز شدن کلید سریع، ولتاژ قوس ایجاد شده سبب انتقال جریان به PTC می¬شود و PTC این جریان را محدود می¬کند. سرعت باز شدن کلید نقش مهمی در عملکرد این محدودکننده ایفا می¬کند. برای انتقال کامل جریان، سرعت جدا شدن کلیدها باید از یک مقدار حداقل بزرگتر باشد.
- Abstract
- Since fault currents create many problems for power system, using fault current limiters has been considered recently. Current limitation reduces the stress on equipment to a desirable level. In addition, simpler circuit breakers are needed to interrupt the limited currents. In this thesis, a current limiter is designed using PTC materials. The PTC resistance value rises sharply with increasing temperature after a defined temperature. In this thesis, two ideas are proposed for designing the PTC current limiter. In first idea, PTC must be designed for rated current. There are two ways for Implementation of this idea. In first way the current limiter is designed using a matrix of low- power PTC resistors. The number of PTC resistors is calculated in such a way that temperature of the PTC resistors do not exceeds the critical temperature. By developing the PTC matrix operation, a matrix is designed using low power PTC resistors for distribution voltage. Calculations showed that a (20 × 20) matrix is suitable for current limitation in the sample network. In second way, by using PTC materials, dimensions of a current limiter is calculated in such a way that in normal operation, temperature of the device do not exceeds the critical temperature, on the other hand this current limiter must be able to interrupt the fault current in a few millisecond. In second idea the PTC resistor is combined with a fast switch. In this approach, during normal operation, the fast switch has to carry the load current so the PTC matrix has no effect in normal operation and there is no resistive loss. When a fault occurs, the fast switch commutates the fault current onto the PTC matrix. Arc voltage plays a great role in commutation process. In this thesis arc model for fast switches is considered for calculations. The arc model is based on the combination of Mayr and Cassie arc models.
