تعدادصفحات 120 صفحه
مقدمه
با توجه به ماهیت و نقش شبکه‌های سراسری انتقال انرژی در زندگی امروزی و پیشرفتهای صنعتی کشورها، خطوط انتقال انرژی و ایستگاه‌های فشار قوی در این شبکه‌ها آسیب‌پذیرترین و حساس‌ترین قسمتهای شبکه را در قبال پدیده‌های طبیعی منجمله رعد و برق یا تخلیه جوی الکتریکی تشکیل می دهند. شبکه‌های سراسری انتقال انرژی به صورت خطوط هوایی با هادیهای تحت ولتاژ در ارتفاع کافی از زمین در معرض برخورد مستقیم رعد و برق و تخلیه جوی الکتریکی واقع می باشند.
تأثیر تخلیة جوی الکتریکی بر این خطوط از نظر صدمه موضعی و خسارات ناشی از آن مورد نظر نبوده ، اهمیت عمده آن ایجاد اختلال در برق رسانی و قطع سراسری شبکه و انرژی مورد نیاز مصرف کننده ها می باشد. هر گونه تخلیة جوی بر هر نقطه از خطوط انتقال انرژی به صورت قوس الکتریکی در فواصل هوایی ایزولاسیون خطوط ظاهر گردیده ، ایزولاسیون پیش‌بینی شدة خطوط را مختل و شبکه را با خاموشی کامل مواجه می سازد.
صاعقه یکی از عوامل مهم قطع برق در خطوط انتقال و توزیع نیرو می‌باشد، بررسیهای انجام شده در کشور آمریکا و کانادا در طول 14 سال بهره‌برداری از حدود 25000 مایل خطوط انتقال نیرو نشان می دهد که 26 درصد قطعی‌های برق خطوط انتقال 345 کیلو ولت در اثر برخورد صاعقه به وجود آمده است و بررسیهای مشابه در کشور انگلستان که آنهم در یک دوره 14 ساله انجام گرفته نشان می‌دهد که از حدود 5000 قطعی در خطوط توزیع نیرو تا ولتاژ 33 کیلو ولت ، 47 درصد آنها در اثر صاعقه به وجود آمده‌اند.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه
1-1کلیات...............................................................................................................................8
1-2 اهداف..............................................................................................................................9
1-2-1 فصل دوم.....................................................................................................................9
1-2-2 فصل سوم.....................................................................................................................9
1-2-3 فصل چهارم..................................................................................................................9
1-2-4 فصل پنجم.................................................................................................................10
1-2-5 فصل ششم..................................................................................................................10
1-2-6 فصل هفتم..................................................................................................................10
1-2-7 فصل هشتم.................................................................................................................11
فصل دوم
فیزیک صاعقه و پارامترهای جریان ناشی از آن
2-1 فیزیک صاعقه................................................................................................................13
2-2 شاخه های پیشروندة مرحله ای صاعقه.............................................................................13
2-2-1 مسیر برگشتی.............................................................................................................14
2-2-2 شاخة پیشروندة تیری شکل.........................................................................................15
2-2-3 تخلیة بین ابر...............................................................................................................16
2-2-4 تخلیه ای که بار مثبت به زمین می آورد.......................................................................17
2-2-5 تخلیه ای با جریان پیشرونده بسوی بالا.........................................................................17
2-3 اختلاف پتانسیل بین ابر و زمین و انرژی موجود در صاعقه................................................18
2-4 رعد................................................................................................................................18
2-5 جریان ناشی از اصابت صاعقه..........................................................................................20
2-5-1 اثر ارتفاع جسم در دامنه جریان...................................................................................20
2-5-2 اثر مناطق جغرافیایی....................................................................................................21
2-5-3 شکل موج جریان.......................................................................................................22
2-5-4 معادلة ریاضی شکل موج ناشی از صاعقه..................................................................24
فصل سوم
هدایت الکتریکی خاک
3-1 قابلیت هدایت الکتریکی خاک.....................................................................................26
3-1-1 اثر نوع خاک.............................................................................................................26
3-1-2 اثر رطوبت موجود در خاک و نمکهای محلول در آن...............................................28
3-1-3 اثر درجه حرارت........................................................................................................30
3-1-4 اثر دانه بندی و توزیع آن............................................................................................32
3-1-5 اثر عمق......................................................................................................................32
3-1-6 اثر قطر میله.................................................................................................................33
3-1-7 اثر جریانهای پراکنده در زمین.....................................................................................34
فصل چهارم
طرح سیستم زمین برجهای خطوط انتقال
4-1 مقدمه...........................................................................................................................37
4-2 مقاومت پای برج...........................................................................................................37
4-2-1 رفتار مقاومت زمین بر اثر موج گذرا...........................................................................39
4-3 کم کردن مقاوت پایة برجها بوسیلة اتصالات اضافی.......................................................39
4-3-1 نصب میلة قائم در زمین..............................................................................................40
4-3-1-1 استفاده از میله های طویل.......................................................................................41
4-3-1-2 اتصال زمین چند میله ای(میله های موازی)..............................................................42
4-3-2 نصب میلة افقی در زمین.............................................................................................44
4-3-3 زمین کردن بصورت کانترپوز.....................................................................................46
4-4 نتایج آزمایشها و تجربیات عملی اتصال زمین...................................................................49
4-5 طرح سیستم زمین برجهای خطوط انتقال انرژی...............................................................51
4-5-1 زمین کردن برجهای خطوط انتقال انرژی....................................................................53
فصل پنجم
تخلیة جوی الکتریکی بر خطوط انتقال
5-1 تخلیة جوی الکتریکی بر هادیهای فاز...........................................................................59
5-2 تخلیة جوی بر سیمهای محافظ........................................................................................64
5-3 تخلیة جوی مستقیم بر بدنة برجها.....................................................................................67
5-4 تخلیة جوی مستقیم در مجاور پستهای فشار قوی..............................................................71
5-5 انتشار موج در طول خطوط انتقال انرژی..........................................................................73
فصل ششم
محاسبات اضافه ولتاژها در خطوط انتقال در اثر اصابت صاعقه
6-1 مقدمه.............................................................................................................................76
6-2 محاسبات اضافه ولتاژ در برج در اثر برخورد مستقیم صاعقه ..........................................76
6-2-1 محاسبة ولتاژ در نقطة رأس برج...................................................................................76
6-2-2 محاسبة ولتاژ روی کراس آرم.....................................................................................79
6-2-3 محاسبة ولتاژ روی زنجیر مقره.....................................................................................80
6-3 محاسبة ولتاژ القائی در اثر برخورد صاعقه به اطراف خطوط انتقال....................................82
6-3-1 محاسبات بر روی خط زمین شده................................................................................83
6-3-2 اثر زمین شدن یکی از هادیهای خط انتقال.................................................................84
فصل هفتم
بررسی حادثة خط منتظرقائم - قزوین
7-1 شرح حادثه...................................................................................................................87
7-2 علت حادثه.....................................................................................................................88
7-2-1 برخورد صاعقه با فاز...................................................................................................88
7-2-2 برخورد مستقیم صاعقه با برج......................................................................................90
7-3 پیشنهادات......................................................................................................................90
7-3-1 تقویت اتصال زمین پایة برجها.....................................................................................91
7-3-2 نصب برقگیر...............................................................................................................91
7-3-3 نصب سیم محافظ هوایی.............................................................................................92
7-3-4 نصب شاخکهای برقگیر در طول زنجیر مقره................................................................92
7-4 گزارشی از پست منتظرقائم..............................................................................................93
فصل هشتم
شبیه سازی
8-1 مدل زنجیر مقره..............................................................................................................96
8-2 شبیه سازی برج...............................................................................................................96
8-2-1 مشخصات برجهای شبکة مورد نظر.............................................................................96
8-2-2 مدلسازی برج در حالتی که شبکه دارای سیم محافظ نباشد..........................................97
8-2-3 شبیه سازی برج در حالتی که شبکه دارای سیم محافظ باشد.........................................97
8-3 مدل سازی خط انتقال و پستهای فشار قوی......................................................................98
8-4 شبیه سازی موج صاعقه...................................................................................................98
8-5 شبیه سازی حادثه...........................................................................................................99
8-6 شبیه سازی شبکه با وجود سیم محافظ در مقابل بر خورد صاعقه ..................................102
8-6-1 بررسی رفتار شبکه در حالت بدون برقگیر در پست منتظرقائم در مقابل برخورد صاعقه
سیم محافظ..............................................................................................................102
8-6-2 بررسی رفتار شبکه در حالت وجود برقگیر در پست منتظرقائم در مقابل برخورد صاعقه
سیم محافظ..............................................................................................................104
فصل نهم
نتیجه گیری و پیشنهادات
9-1 نتایج..........................................................................................................................106
9-2 ارائة پیشنهادات...........................................................................................................107
پیوستها
تئوری ویلسون......................................................................................................................110
تئوری سیمپسون....................................................................................................................111
تئوری ورکمن......................................................................................................................113
مراجع و مآخذ.....................................................................................115
بررسی عملکرد سیستم زمین برجهای خطوط انتقال در برابر صاعقه
