- This topic has 13 replies, 1 voice, and was last updated 2 years, 8 months ago by
.
-
Topic
-
در يك شبكه الكتريكي 20 كيلو ولت جهت تأمين منبع توليد جريانهاي مؤلفه صفر از يك ترانس زمين با اتصال زيگ- زاگ استفاده شده است.
در يك شبكه الكتريكي 20 كيلو ولت جهت تأمين منبع توليد جريانهاي مؤلفه صفر از يك ترانس زمين با اتصال زيگ- زاگ استفاده شده است.
همانطور كه مي دانيد ترانسهاي زمين علاوه بر قابليت تحمل جريانهاي اتصال زمين كوتاه مدت شبكه مي بايد جريانهاي مؤلفه صفر دائمي ناشي از بارهاي نامتعادل را نيز تحمل نمايند بويژه در شرايطي كه امكان بروز نامتعادلي نسبتاً طولاني در شبكه وجود دارد. در طرح مورد اشاره توان نامي حالت دائم ترانس زمين 100 كيلو ولت آمپر است. براي بر آورد ستينگ رله ارت فالت منصوب در نقطه صفر اين ترانس محاسبات زير ارائه شده است:It = 100/(20 x 1.73) = 2.89 A
In = 3 x It = 8.67 Aبر اساس اين محاسبات براي حفاظت ترانس در قبال جريانهاي نامتعادل، ستينگ اوليه اعمالي به رله به ميزان 8 آمپر منظور مي شود.
اما در محاسباتي ديگر و بر اساس تحليل اتصال كوتاه فاز به زمين شبكه مقدار ستينگ مناسب 5/12 آمپر تشخيص داده مي شود.به نظر شما كدام گزينه درست است؟ ستينگ درست چه مقداري مي تواند باشد؟
-
Replies
-
گزینه دوم درست است زیرا مبنا باید اتصال کوتاه و توان نامی ترانس اصلی باشد
در پاسخ به بند 4،به دلايل ذكر شده يك ترانس زيگ-زاگ با توان نامي و دائمي S قادر به انتقال توان ظاهري معادل1.73Sخواهد بود.توان نامي ترانسفورماتور يك مفهوم تعريف شده است ولي توان ظاهري انتقالي يك كميت الكتريكي با خصوصيات مورد اشاره شماست. در ترانسهاي معمولي اين دو كميت برابر ولي در ترانس زمين زيگ-زاگ نابرابرند.
1)در ساخت یک ترانسفورماتور ، اگر جریان ثابت بماندو ولتاژ نصف شود، توان هم نصف خواهد شد و هزینه پایین خواهد آمد . در یک رویکرد خطی این هزینه نصف خواهد شد . البته این مثال روشن و بدیهی خدشه یی براستدلال اینجانب وارد نکرده است . 2)ترانسفورماتور زیگزاگ زمین فقط اولیه دارد و به دلیل قرار گرفتن دو نیم سیم پیچی با جهت پیچش معکوس روی یک ساق ، جریان کشیده شده ( جریان مغناطیس کننده ) خیلی کم است . امپدانس توالی صفر هم کم است ولیکن ترانسفور ماتور ستاره زمین به جهت پایین آوردن امپدانس توالی صفر در ثانویه ، یک سیم پیچی مثلث در خود بسته دارد که در صورت بروز خطای تک فاز به زمین و یا بار نامتعادل ، گردش جریان در درون این مثلث بسته ، امپدانس توالی صفر را پایین می آورد . 3)ولتاژ دو نیم سیم پیچی یک فاز سیم پیچی زیگزاگ با یکدیگر جمع برداری می شوند نه جمع حسابی . یعنی 1.73 برابر بزرگ می شود ( به عوض عدد 2 ) . هر چند دو برابر مس مصرف کرده است ولی ولتاژ 1.73 برابر بزرگ شده است . به ظاهر 15% در مصرف مس اسراف شده است (در قیاس با خواصی که سیم پیچی زیگزاگ دارد ) . – 4)اگر یک سیم پیچی مجهول در درون یک بلک باکس جریان I را از یک سیستم سه فاز متعادل با ولتاژ V بکشد ، توان 1.73 VI خواهد شد . اعم از آن که این سیم پیچی ستاره باشد یا ستاره شکسته یا مثلث. این رابطه در هر حال درست است . چرا باید در حالت زیگزاگ یا ستاره شکسته آن را نقض شده بدانیم . اگر توان 100 کیلو ولت آمپر باشد جریان نقطه نیوترال 8.67 آمپر است نه 15 آمپر . 5- یک بار دیگر عرض می کنم صفحه 413 و 414 کتاب J&P فرقی بین رفتار الکتریکی ترانسفور ماتور زمین زیگزاگ و ستاره ندیده است 6)البته ساخت یک سیم پیچی زیگزاگ با سیم پیچی ستاره همان ظرفیت فرق دارد ، ولی این باعث نمی شود جریان 1.73 برابر بزرگ شود .
خوشبختانه بحث به مغز اصلي و محتوايي خود يعني مفهوم توان ظاهري ترانسفورماتور نزديك شده است. فرض كنيد با يك شركت سازنده ترانسفورماتور قرارداد ساخت يك ترانس با نسبت تبديل و توان نامي مشخص انعقاد كرده ايد. پس از مدتي متوجه مي شويد كه در ارسال مشخصات فني اشتباه نموده ايد و بايد ترانس با همان جريانهاي نامي قبلي اما با ولتاژهايي معادل نصف ولتاژ اعلام شده در هر دو سوي ترانسفورماتور ساخته شود. شما اين تغييرات را به سازنده اعلام مي نماييد و اعلام مي كنيد انتظار داريد بدون تغيير شرايط مالي قرارداد تنها تغييرات فني اعمال گردد. در اين صورت به نظر شما سازنده ترانس از اين پيشنهاد استقبال خواهد كرد يا نه؟ مسلماً بله چون او با همان مبلغ قرار داد ترانسي با نصف ظرفيت قبلي تحويل خواهد داد. واقعيت آن است كه آنچه تعيين كننده مشخصات فيزيكي هسته ترانس است، ولت بر دور سيم پيچي و به تبع آن چگالي فلوي عبوري از هسته است. در مثال ترانس زمين زيگ – زاگ اين ولتاژ عملاً با نسبت 73/1 كوچك مي شود، يعني تمامي هسته ترانس تنها درگير ولت بر دوري متناسب با ولتاژ كوچك شده مزبور خواهد بود. بنابراين توان نامي ترانس به همان نسبت كاهش مي يابد. لطفاً توجه فرمائيد ، توان نامي ترانس يك كميت تعريف شده الكتريكي و معادل ظرفيت انتقال توان ظاهري سيستم است . بله اگر به جاي ترانس يك بانك هيتر الكتريكي با شش قطعه حامل جريان داشتيم كل ظرفيت مصرفي معادل حاصل جمع توان مصرف شده توسط شش المان گرم كننده بود.اما در اينجا در هر فاز با دو المان سري شده كه هر يك از ولتاژي نابرابر با ولتاژ فاز برخوردارند روبرو هستيم . اين دو المان هر چند از نظر الكتريكي سري هستند ولي تأثير مغناطيسي كاملاً مستقلي بر هسته ترانس دارند.
بنا به همان فلسفه تعمق فکری که طراح محترم سوال بدان اشاره کرده اند ، متاسفانه با پاسخ نهایی موافق نیستم . رفتار الکتریکی ترانسفور ماتور زیگزاگ زمین با رفتار الکتریکی ترانسفورماتور ستاره زمین تفاوتی ندارد . تفاوت تنها در رآکتانس پراکندگی و جریان مغناطیس کننده است که برای بحث مورد نظر کاربردی ندارد . در ضمن در منبع معتبری از جمله صفحه 705 کتاب J&P ندیدم که برای ترانسفورمر زیگزاگ استثنایی قائل شده باشد . ولتاژ1.73 /1.73/20000 که جریان 5 آمپر را دیکته کرد ولتاژ روی یک نیم سیم پیچ است یا ولتاژ روی یک سیم پیچ کامل ؟ کدامیک ؟ اگر بخواهیم آنرا ولتاژ روی یک نیم سیم پیچ ترانسفورمر زیگزاگ فرض کنیم توان این نیم سیم پیچ 16.6 کیلو ولت آمپر است و اگر آنرا ولتاژ روی سیم پیچ کامل فرض کنیم (که فرضی است نادرست ) توان سیم پیچ 33.3 کیلو ولت آمپر است . به هرحال نکته اصلی همان است که رابطه S=1.73VI به واسطه زیگزاگ شدن ترانسفورمر زمین تغییر نیافته است مگر آنکه برای تعریف توان 100 کیلو ولت آمپر تعبیر دیگری قائل باشیم .برای غور بیشتر در این نکته که رفتار الکتریکی ترانسفورمر زمین زیگزاگ با نوع ستاره آن فرق ندارد رجوع فرمایید به صفحه 413 کتاب J&P
پرسش فوق تمريني براي تعمق و سماجت در حل يك مسئله فكري بود. متأسفانه در دنياي انفجار اطلاعات بسياري از مهارتهاي آموزشي كسب شده طي دوران طولاني تحصيلات بر اثر عدم كاربرد كم رنگ مي شوند. امروزه به محض برخورد با هر سؤال اينترنت ده ها هزار صفحه اطلاعاتي در مقابل ما مي گشايد كه معمولاً بيش از چند ثانيه به هر كدام نمي پردازيم. دريايي از اطلاعات كه معمولاً ما را به تحسين و گاهي حيرت وا مي دارد. جستجويي سرگيجه آور كه طي آن ظرف مدت چند دقيقه كتابي چند صد صفحه اي را براي روز مبادا از اينترنت دريافت مي كنيم و ديگر هيچ وقت به سراغش نميرويم. نظام اطلاعاتي وحشتناكي كه قانونمندي هاي رشد خود را از ملاحظات انساني دريافت نمي كند. شايد توجه كرده باشيد، بچه هاي ما بيشتر از ما مي دانند ولي كمتر از ما فكر مي كنند. نظام اطلاعاتي فعلي كه امروزه خصيصه جهاني يافته و اينترنت بخش مهمي از آن است، نسل انسان را روز به روز ناتوان تر مي كند. بدليل جايگزيني ماشين در انجام كارهاي روزمره انسانهاي فردا به اندازه ما مهارت استفاده از دستهاي خود را نداشته و توان فكري به مراتب كمتري نسبت به ما خواهند داشت. مهم نيست كه شما بدانيد بايد خوب به يك مطلب گوش كنيد، خوب گوش دادن يك مهارت است كه اگر بدان نپردازيم در مواقع ضروري قادر به استفاده از آن نخواهيم بود. بگذريم، در پرسش الكتريكي مطرح شده رابطه S=1.73 x VI براي ترانسفورماتور زمين بديهي فرض شده است. در حاليكه اين رابطه براي ترانس زمين زيگ-زاگ صادق نيست. در اين نوع ترانسفورماتور كه به فاز شكسته نيز معروف است هر سيم پيچي حاوي جريان فاز به جاي ولتاژ فاز، 1/1.73 برابر ولتاژ فاز را دريافت مي كند. بنابراين رابطه درست براي چنين ترانسي S= VIاست. مطابق اين رابطه جريان قابل تحمل دائمي ترانس 5 آمپر در هر فاز و 15 آمپر در نقطه نول مي باشد. پس مقدار تنظيمي 5/12 آمپر قابل اعمال به سيستم خواهد بود.
تنها اطلاع مفروض ، توان 100 کیلو ولت آمپر می باشد . ستینگ 8.67 آمپر متاثر از این عدد است و بستگی دارد به نحوه زمین شدن نقطه نیوترالی که مصنوعاً ساخته شده است .
يا محاسبات ارائه شده صحيح است؟
فکر می کنم منظور طراح محترم سوال این نبوده است که راه حل و پیشنهاد عملی برای ستینگ رله چیست . منظور این بوده است که چرا از دو رویکرد متفاوت به دو عدد متفاوت می رسیم .
بار نامتعادل باید به طریق ریاضی و آنالیتیک بیان شود . حد اغراق آمیز بار نامتعادل نمایش یک بار تک فاز بین یکی از فازهاو نقطه نیوترال است . در این سیستم نقطه نیوترال به طور واقعی وجود ندارد وبه کمک ترانسفورماتور زیگزاگ ایجاد شده است . بنابراین بار نامتعادل همسنگ یک بار تک فاز بین یکی از فازهاو نقطه نیوترال ترانسفور ماتور زیگزاگ است . بر اساس توان 100 کیلو ولت آمپر این بار نامتعادل مقاومت 1333.3 اهم {ویا هر طرح معادل برقی دیگر}بین زمین و نقطه نیوترال ترانسفورماتور زیگزاگ به منظور محدود کردن جریان خطای تک فاز به زمین است. از نظر اینجانب ترانسفور ماتور زیگزاگ سبب جاری شدن فلوی هارمونی سوم ودر نتیجه کاهش اعوجاج ولتاژ می شود ولی خود منبع جریان توالی صفر نیست . چنانچه فرضیات فوق نادرست است و نقطه نیوترال مستقیماًزمین شده است فقط رآکتاس پراکندگی ترانسفورماتور ، جریان خطای تک فاز به زمین را محدود می کند . در این صورت این جریان زیاد است یا متوسط یا کم ؟ اگر زیاد یا متوسط است توان 100 کیلو ولت آمپر ویا جریان ستینگ 8.66 آمپر ویا 12.5 آمپر منبعث از چه پارامتری است و چه چیزی آن را دیکته کرده است ؟
توان 100 کیلو ولت آمپر به یکی از دلایل زیر می تواند سایز شده باشد. … 1)برای جاری شدن فلوی هارمونی سوم و جلوگیری از اعوجاج ولتاژ. … 2)قرارگرفتن مقاومت 1333.3 اهم بین نقطه نیوترال ترانسفورماتور زیگزاگ و زمین {ویا قرار دادن مقاومت 4000 اهم در هر فاز که معادل گزینه قبل است }……. حالت دیگری مبنی بر بار نامتعادل یاجریان توالی صفر که سایز ترانسفور ماتور را دیکته کند وجود ندارد ….. در حالت 2 به دلایلی طراحان ترجیح می دهند مقدار مقاومت ویا مولفه جریان هم فاز با ولتاژ (در صورت بروز اتصال کوتاه تک فاز به زمین )طوری باشد که با جریان شارژ خازنی برابر باشددر نتیجه برآیند جریان خطای تک فاز به زمین 12.25 آمپر می شود(یعنی برآیند مولفه هم فاز با ولتاژ و مولفه عمود بر ولتاژ)ولی به نظر من همان 8.66 برای ستینگ رله صحیح است زیرا این جریان از محل نصب رله می گذرد .
1- جريان 5/12 آمپر ،ميزان جريان ستينگ اوليه انتخابي بر مبناي محاسبات اتصال زمين است.جريان اتصال كوتاه فاز زمين مي تواند مقادير بسيار بزرگتر ديگري باشد. 2- درست است كه مشخصات فني ترانس زمين بر مبناي مطالعات اتصال كوتاه شبكه تعيين مي شود و حتي مشخصات نامي آن بر حسب ظرفيت تحمل جريان در زمانهاي كوتاه 10 ثانيه تا 1 دقيقه مشخص مي شود، اما در شرايط وجود بارهاي نامتعادل مي بايد از حيث تحمل جريانهاي دائم بار شده به آن نيز چك شود. 3- آيا به نظر شما نيز ترانس زمين نمي تواند source جريان مؤلفه صفر ناشي از بارهاي نامتعادل شبكه باشد؟
چنانچه شما تعداد حلقه های روی یک سیم پیچی را حفظ کرده ولی ولتاژ را نصف کنید در واقع اندوکسیون فلوی مغناطیسی را نصف کرده اید و این هنر نیست اگر بتوانید از آن سیم پیچی بجای S در واقع 3? S عبور دهید . طراحی فیزیبل و اقتصادی آن است که سیم پیچی با اندوکسیون حدود 1.7 T طراحی شود و به دلیل مصرف کمتر آهن از نقاط نزدیک به ناحیه اشباع استفاده شود . اگر اندوکسیون بجای T 1.7 بشود T 0.85 قادر خواهد بود توان بیشتری عبور دهد .و این تعجبی ندارد
- You must be logged in to reply to this topic.