عنوان پایان‌نامه
بررسی پدیده اشباع موضعی در ترانسفورماتورهای جریان و ارایه روشهای علمی برای رفع مشکلات مربوطه
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-قدرت-سیستم ها فشارقوی الکتریکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3081;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78288;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 3081;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78288
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- عباس ترکمانی
- استاد راهنما
- مجید صنایع پسند, مهدی داورپناه
- چکیده
- وجود هادی حامل جریان در نزدیکی ترانسفورماتور جریان (CT) و یا نصب نامتقارن هادی اولیه داخل هسته CT باعث ایجاد شار پراکندگی و توزیع نامتقارن شار در طول هسته مغناطیسی می‌شود. این پدیده موجب می‌شود که شار عبوری از برخی قسمتهای هسته، بیشتر از مقدار زانوی اشباع شده و در نتیجه اشباع موضعی رخ دهد. اشباع موضعی موجب افزایش خطای CT شده و ممکن است بر عملکرد سیستم‌های حفاظتی و اندازه‌گیری تأثیر نامطلوب داشته باشد. در این پژوهش رفتار CT در برابر شار پراکندگی و وقوع پدیده اشباع موضعی در محیط نرم‌افزار COMSOL شبیه‌سازی شده است. همچنین تأثیر شار پراکندگی بر عملکرد رله‌های حفاظتی به صورت کمّی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مطالعات نشان می‌دهند که در حالت های متنوعی ممکن است پدیده اشباع موضعی به وقوع پیوسته و موجب عملکرد نابجای رله‌های حفاظتی گردد. از این رو، الگوریتم مناسبی برای شناسایی اشباع موضعی CT و بهبود پایداری رله تشخیص خطای زمین حساس پیشنهاد شده است تا از عملکرد نابجای رله جلوگیری نماید. لازم به ذکر است که قابلیت اطمینان و امنیت بالای روش پیشنهادی با انجام شبیه‌سازی‌های مختلف اثبات شده است. مراجع معدودی آن هم به صورت کیفی به بررسی تاثیر سیم‌پیچ جبرانساز بر جبران اشباع موضعی CT پرداخته اند. در این پایان نامه، تأثیر سیم‌پیچ جبرانساز به منظور جلوگیری از وقوع اشباع موضعی به‌صورت کمّی مورد مطالعه قرار گرفته و مشاهده شد که میزان اثربخشی سیم‌پیچ جبرانساز، حساسیت بالایی نسبت به پارامترهایی نظیر تعداد دور و قطر هادی دارد؛ به نحوی که در صورت طراحی نامناسب این سیم‌پیچ، جلوگیری از عملکرد نابجای رله، محقق نمی¬شود. علاوه بر این برای نخستین بار یک الگوریتم نظامند جهت طراحی سیم‌پیچ جبرانساز برای CTهای اندازه‌گیری ارائه شده است که می‌تواند پارامترهای مناسب این سیم‌پیچ را محاسبه نماید. بر اساس الگوریتم پیشنهادی، نرم‌افزاری برای طراحی بهینه سیم‌پیچ جبرانساز در محیط MATLAB تهیه شده است که کاربری آسان و سرعت بالای محاسبات، از جمله ویژگی‌های بارز این نرم‌افزار می‌باشد که استفاده از آن را در شرکت‌های صنعتی تولید ترانسفورماتور جریان، میسر می‌نماید.
- Abstract
- Partial Saturation (PS) in Current Transformers (CTs) is a phenomenon in which core magnetic flux density locally increases and exceeds the saturation threshold. This phenomenon is mainly caused by the stray flux produced by large current of adjacent conductor or primary conductor of a bottom-core type CT. The PS phenomenon may lead to relay maloperations or measurement instrument errors. This thesis has focused on electromagnetic simulation and analytical study of the PS occurrence and its influence on protection relays and measurement instruments. The obtained results well reveal not only the PS phenomenon can occur in various practical cases, but also it results in relay maloperation, e.g., sensitive earth fault relays. To enhance the relay security against the PS, a novel algorithm is proposed. In addition, its appropriate performance is approved under comprehensive conditions based on simulation studies. A traditional approach to tackle the current transformer PS problem is to apply compensating windings (CWs) on the magnetic core. This was qualitatively reported in few references. Therefore, the approach and its performance to equalize the core flux distribution is theoretically investigate in this thesis. Studies show a CW with improper parameters cannot prevent the relay malfunction and especially cannot compensate extra errors of measuring-type CTs. Therefore, appropriate CW design parameters are determined using the proposed approach, e.g., the number of turns, the conductor area, and the CW coverage angle. To approach the objective, a software package is developed under MATLAB software environmental to compute optimal CW parameters. In addition, the results obtained by the software package well agree with those of the finite element method based on COMSOL software. Keywords: CT Saturation, Partial Saturation, Stray Flux, Turn Ratio and Phase Displacement Error, Relay Maloperation, Compensating Winding.
