عنوان پایان‌نامه
بهبود حفاظت کابلهای فشار قوی
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-قدرت-سیستم ها فشارقوی الکتریکی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2426;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62827
- تاریخ دفاع
- ۲۴ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- روح اله بازیار
- استاد راهنما
- مجید صنایع پسند
- چکیده
- امروزه در کنار خطوط هوایی فشارقوی، کابلهای فشارقوی نیز جایگاه قابل توجهی در سیستم انتقال پیدا کرده‌اند و در سراسر جهان تا سطح ولتاژ 500 کیلوولت و تا طول حدود 40 کیلومتر بهره‌برداری می‌شوند. برای حفاظت خط انتقال هوایی مطالعات بسیار زیادی صورت پذیرفته و مقالات بسیار گوناگونی به چاپ رسیده است. لیکن در مورد حفاظت کابل مطالعات انجام پذیرفته بسیار کم است. سه شیوه‌‌ی مختلف همبندی شیلد کابل به همراه آرایش خطی و مثلثی فازها، شش حالت در بهره‌برداری کابل ایجاد می‌کند. حالتهای مختلف بهره‌برداری کابل و خازن بالای آن موجب می‌شوند که در برخی شرایط الگوریتم‌های متداول حفاظتی دقت قابل قبولی را نداشته باشند. در این پایان‌نامه بعد از بررسی ساختار کابلهای فشارقوی، به تحلیل عملکرد رله‌های حفاظتی در آرایش‌های مختلف کابل پرداخته شده و برای حل مشکلات حفاظتی، راه‌حل‌های مناسبی پیشنهاد شده است. همبندی مختلف شیلدها، امپدانس مولفه‌های مثبت و صفر مورد نیاز در تنظیم رله ی دیستانس را تغییر می‌دهد. در این مطالعه با استفاده از دو روش «تئوری» و «اندازه گیری عملی» به محاسبه و تحلیل امپدانس مولفه¬های مثبت و صفر کابل در حالتهای مختلف بهره‌برداری آن پرداخته شده است. روش تئوری بر اساس کاهش مرتبه‌ی ماتریس فازی کابل در نرم افزار MATLAB و روش اندازه گیری عملی بر مبنای شبیه سازی کابل در نرم افزار PSCAD پیاده سازی شده است. در این مطالعه نشان داده می‌شود که دقت حفاظت رله دیستانس متداول در حفاظت «کابل با شیلدهای از دو سو زمین شده» و « مجموعه‌ی کابل و خط هوایی سری» قابل قبول نمی‌باشد. برای حل مشکل رله در کابل با شیلد از دو سو زمین شده، یک الگوریتم بر اساس جریان فاز و شیلد خطادار و ولتاژ فاز آن پیشنهاد شده است. در حالت دوم نیز با پیشنهاد «اصلاح ضریب رله » و «در نظر گرفتن خازن موازی کابل» عملکرد حفاظت دیستانس بهبود داده شده است. در حفاظت دیفرانسیل کابل به تحلیل دقیق برقدار کردن کابل و پایداری رله در خطاهای خارجی پرداخته شده است. برای بهبود عملکرد رله هنگام برقدار کردن کابلهای طولانی روشی بر مبنای تغییر تطبیقی جریان حداقل عملکرد رله دیفرانسیل پیشنهاد داده شده است. همچنین نشان داده می‌شود که گذراهای ایجاد شده هنگام رفع خطای خارجی با باز شدن کلید خط بعدی، می‌تواند در شرایطی موجب عملکرد اشتباه رله‌ی دیفرانسیل شود که در این مورد نیز روشی تطبیقی پیشنهاد داده شده است.
- Abstract
- Today, along with high voltage overhead lines, high voltage cables have found a significant place in power transmission systems and numerous high voltage cable systems with nominal voltages up to 500 kV and with circuit lengths up to 40 km in operation worldwide. Numerous studies have been done on the protection of overhead transmission lines and several articles have been published. However, the studies have been conducted on the protection of cables are very few. Three methods of bonding cable shields with two linear and trefoil phase arrangements create six different cable operation modes. Different modes of cable operation and its high capacitance will cause some conventional protection algorithms not to have acceptable accuracy for some short circuit faults. In this thesis, after reviewing the voltage cables structure, the performance of protective relays on various cable configurations are discussed and appropriate solutions to protection problems are proposed. Different bonding Shields change the positive and zero sequence impedances required in distance relay setting. In this study, two "theoretical" and "practical measurement" methods are used to calculate and analyze the positive and zero sequence impedances of cable being operating in different modes. The theoretical method based on reduced order of cable phase matrix in MATLAB and practical measurement method based on cable simulating in PSCAD software are implemented. In this study it is shown that the accuracy of the conventional distance protection relay in "solid bonded cable" and "combined cable and overhead line" are not acceptable. To solve the relay problem in solid bonded cable, an algorithm based on phase and shield currents of faulted phase and its voltage is suggested. In the latter case, through "zero sequence current compensation factor (k0) correction" and "considering the cable capacitance," the performance of distance protection is improved. In the differential protection of cables, cable energizing and relay stability on external faults are discussed. A method based on adaptive change in the minimum operation current in differential relays is proposed to improve relay performance at long cable energizing. It is shown that transients generated when removing external faults by opening next line circuit breaker, can cause differential relay disoperation in some situations. For this problem, an adaptive method is proposed, too.
