گروه مهندسین برق پویش

مهندسی برق قدرت

جریان اتصال کوتاه

جریان اتصال کوتاه در اکثر موارد از جریان نامی بزرگتر است.این جریان بالا سبب تنشهای مختلف می شود و ممکن است به تجهیزات الکتریکی خسارات جبران ناپذیری وارد کند این تنشها عبارتند از:

  تنشهای حرارتی

 تنشهای دینامیکی

بنابراین حفاظت سیستم قدرت در مقابل این جریانهای بالا و لزوم اندازه گیری جریان اتصال کوتاه امری ضروری به نظر می رسد.

 خطاهایی که موجب اتصال کوتاه می شوند به دو دسته تقسیم می گردند

  خطاهای متقارن

 خطاهای نامتقارن

 1 خطاهای متقارن:

   اتصال کوتاه سه فاز جزء خطاهای متقارن است. ویژگیهای این نوع اتصال کوتاه عبارتند از:

        شدت جریان بسیار زیاد

         عدم وابستگی جریان اتصال کوتاه سه فاز،به زمین و یا هادی زمین

 این نوع اتصال کوتاه ها در شبکه قدرت به ندرت اتفاق می افتد.

 2 خطاهای نامتقارن:

 اتصال کوتاه های زیر دردسته خطاهای نا متقارن قرار دارند. برای تحلیل این نوع خطاها از روش مولفه های متقارن استفاده می شود که شرح آن از حوصله این بحث خارج است

  دو فاز

 دو فاز به زمین

 دوبل

 تکفاز به زمین

 الف: اتصال کوتاه دو فاز بدون تماس به زمین

 در اثر برخورد دو فاز به وجود می آید شدت این خطااز اتصال کوتاه سه فاز کمتر است .

 ب: اتصال کوتاه دو فاز به زمین

 مقدار جریان اولیه اتصال کوتاه بین جریان اتصال کوتاه سه فاز و تکفاز به زمین است.

 ج: اتصال کوتاه زمین دوبل (Double Earth Fault)

 این خطا در صورتیکه نقطه ستاره عایق شده باشد و یا از طریق امپدانس محدود کننده،زمین شده باشد از شدت در حالت دو فاز و دو فاز به زمین کمتر خواهد بود.

د: خطای تکفاز به زمین

 این خطا به طور مکرر در سیستمهای ولتاژ پایین  با نقطه ستاره زمین شده اتفاق می افتد و معمولا شدت آن از همه اتصال کوتاهها کمتر است.

  منابع و مشخصات جریان اتصال کوتاه:

 جریان اتصال کوتاه ممکن است توسط منابع مختلفی تغذیه گردد از جمله:

 فیدر شبکه

ماشینهای سنکرون(ژنراتور،موتور،جبران کننده ها)

ماشینهای آسنکرون (ژنراتور،موتور)

      مشخصه جریان اتصال کوتاه و تغییرات آن با زمان به منبع این جریان وابسته است

      قبل از بررسی مشخصه جریان اتصال کوتاه بر حسب زمان اصطلاحات زیر را تعریف می کنیم.

   I K: جریان اتصال کوتاه متقارن اولیه که مقدار موثر جریان اتصال کوتاه متقارن است.

 IA       : جریان قطع متقارن که مقدار موثر جریان جاری شده در لحظه قطع در کنتاکتهای جدا شونده است.

     I S : پیک جریان اتصال کوتاه.

    I K : جریان اتصال کوتاه در حالت دائمی.

       چند نکته  در مورد جریان اتصال کوتاه

پیک جریان اتصال کوتاه برای فرکانس کار 50 HZ   تقریبا بعد از 10 ms اتفاق می افتد

 خطاها در ژنراتورهای  سنکرون خطرناکتر از موتورهای آسنکرون هستند زیرا خطا در موتور آسنکرون سریعا میرا می شود.

 برای انتخاب دستگاهها و تجهیزات طبق استاندارد VDE با ید کمترین و بیشترین جریان اتصال کوتاه برای انواع آن محاسبه گردد.

 همانطور که قبلا گفته شد محاسبه جریان اتصال کوتاه نامتقارن نیاز به محاسبات ریاضی و تحلیل به کمک مولفه های متقارن دارد

 شدت جریان اتصال کوتاه سه فاز درا کثر موارد از همه جریانهای خطای نامتقارن بزرگتر می باشد. پس کافی است این جریان را محاسبه کنیم و تنظیم را بر اساس این جریان انجام  دهیم.


اجزای تشکیل دهنده ی اتصال کوتاه:


شکل روبرو نشان می دهد که اتصال کوتاه از دو جز تشکیل شده است


[جریان اتصال کوتاه


  به طور ناگهانی به ماکسیمم خود برسد. اما به علت اینکه مقاومت ژنراتور مشخصه ی سلفی دارد جریان اتصال کوتاه نمی تواند بدون وقفه مقدار ماکسیمم خود را پیدا کند لذا باید در زمان t=0 عملاً از صفر شروع می شود و در صورتی که ژنراتور قبل از اتصالی زیر بار است باید جریان اتصالی از آنجا شروع شود که پیش از اتفاق افتادن اتصالی خاتمه یافته بود. آن چیزی که این تعادل را نگه میدارد عضو جریان دایم است که مقدار آن در زمان t=0 درست برابر مقدار ماکسیمم جریان متناوب در زمان t=0 می باشد. پس از گذشتن چند پریود از بین رفته و به کلی مستهلک می شود.


الف: عضو جریان متناوب


ب:عضو جریان مستقیم یا نزولی نسبت به زمان


به مجموع این دو جریان، جریان بدون قرینگی نسبت به محور زمان گوییم. که میزان آن متناسب با میزان ولتاژ و میزان امپدانس سیستم محدود می شود.


  بزرگی عضوDC به موقعیت موج ولتاژ درست در زمان اتصال کوتاه بستگی دارد.

جریان در وهله ی اول به اندازه ی ماکسیمم خود بالا می رود و به یک قله ای می رسد که به آن جریان اتصالی ضربه ای گفته می شود.

و بعداً آهسته تنزول می کند و سرانجام مقدار استاسیونر و دایمی خود را پیدا می کند که به آن جریان اتصال کوتاه دائمی گویندبرای بیان علت به وجود آمدن قله جریان ماکسیمم ، یک ژنراتور را فرض کنید که اتصال کوتاه در ترمینال ژنراتور اتفاق افتاده باشد. فرض کنید اتصال کوتاه درست در زمانی اتفاق افتاده باشد که ولتاژ از صفر می گذرد. جریان اتصالی به علت اینکه از یک مدار تقریباً سلفی می گذرد(زیرا راکتانس پراکنده ژنراتور مؤثر است) باید با ولتاژ اختلاف فازی به اندازه ی 90درجه داشته باشد.

به این ترتیب جریان اتصال کوتاه باید در زمان t=0 به طور ناگهانی به ماکسیمم خود برسد. اما به علت اینکه مقاومت ژنراتور مشخصه ی سلفی دارد جریان اتصال کوتاه نمی تواند بدون وقفه مقدار ماکسیمم خود را پیدا کند لذا باید در زمانt=0

عملاً از صفر شروع می شود و در صورتی که ژنراتور قبل از اتصالی زیر بار است باید جریان اتصالی از آنجا شروع شود که پیش از اتفاق افتادن اتصالی خاتمه یافته بود. آن چیزی که این تعادل را نگه میدارد عضو جریان دایم است که مقدار آن در زمان t=0 درست برابر مقدار ماکسیمم جریان متناوب در زمان t=0 می باشد. پس از گذشتن چند پریود از بین رفته و به کلی مستهلک می شود.

  با آنچه که گفته می شود نتیجه گرفته می شود جریان متناوب نسبت به محور متقارن است و جریان دایم حفظ در بالای محور زمان قرار دارد لذا مثبت است و پس از گذشت زمان کوتاهی صفر می شود.

  استقامت حرارتی:

در موقعی که اتصالی دور از ژنراتور باشد علاوه بر جریان اتصال کوتاه مدام، تمام جریان های مستهلک شونده جریان اتصال کوتاه متناوب و حتی مقدار زیادی از عضو جریان دائم نیز در تولید حرارت موثر است و در ضمن هر چه زمان اتصال کوتاه کوچکتر باشد عضو جریان مستهلک شونده جریان اتصال کوتاه در حرارت ایجاد شده موثرتر است


+ نوشته شده در  شنبه سوم دی 1390ساعت 15:10  توسط محسن حیدری  |