˘ˇ ˆ ˚˝m ˚˘˙ ˝ ˙ ˝ ˛> ˜ ! ˜ )42 current limiting reactor (clr) 3 fault current...

قدرتيهاستمي

در كنترل سطح ابررساناي حفاظت

3دخدايم

ا تهران، رانيت



ـ آن، اولوياز صفر تا صد در صد مقدار نـامن تيا راهكـار قابـلكيحوزه به عنواننيل كوتاه در

در كنترل خطاانيجريمحدود كننده هااستفادهم سهيو مقاي، امكان سازمقالهنيادر. باشديع

قرار گرفتـهيمورد بررسخطاانيكننده جرمحدودرويسازهيشبجي همانطور كه نتا يشبكه واقعيبر

بايتر در مقاار مناسبيبسين ها سه يقبليروشو دق اريآزمون در اختطيتر شراقيل هر چه بهتر

.ان خطاي محدودساز جر

1 Superconductor 2 Current Limiting Reactor (CLR) 3 Fault Current Limiter (FCL)

سيو اتوماسكنفرانس حفاظتنيازدهمي يون درا و صنعت رانيدانشگاه علم

1395ماهيد29و 28

ترانسفورماتور اتصال كوتاه مجهز به ابرزات حفاظيان آزمون تجهيجر

رفينو،1بهناميجعفر جعفر رضا اميعل،2عيد رضا

و صنعتي، جهاد دانشگاهيفشارقويمركز مهندس1 دانشگاه علم[email protected]



جريه جهاد دانشگاه و صنعت، كنترل سطح آزمونانيعلمهاياستفاده از فناور. باشدي اتصالانيجريكنترل كننده

ايشنهاديپ دگاهيد. است افتهي سرعت توسعه ا،مقالهنيدرازيكه متناسب با تجهت مرجع شگاهيآزمانيمورد آزمون در

و بهبود گ افتهي كنترل محياز فناوريريمدار آزمون با بهرهو قابل آ اجرال مقرون به صرفه ه باشديمكينزد ندهيدر و

م MATLAB استفاده از نرم افزار نيگزيجابه عنوان دهد،ينشانكنترليرا برا اراتيباشد كه قطعا دامنه اختيماني كننده جر

جريزات حفاظتيتجه،ابررسانا ، محدواني، راكتور محدودكننده

ي

ترايطراح

دهيكچاتصال كوتا شگاهيدر آزما

اياساس منيكنترل در يحوزهس مد نظر قرار گرفتهاجرا و به

استاتصال كوتاهانيسطح جرا ك من،يعملكرد مطمئن، تحت

راه حلكيكه به عنوان استآ شگاه با استفاديزماموجود در

كياز جمله راكتورها محدوده.ما قرار خواهد داد

يديلكلماتكابررس شگاه اتصال كوتاه،يآزما


جهت كنتـرل دامنـه شگاهي روش استفاده شده در آزماطرزيـ آزمودن هر تجهي اقيـ از ياضـافه كـردن پلـه

نـوع راكتورهـا مشـكالتنيـا. باشديماني كننده جرپ جر وسـتهي جمله عدم امكان كنتـرل را داراانيـ سـطح

و نمونـه زاتيو با توجه به تجهگر سـاختهيهـا موجودويمواز،يسرديبا تشديستوريتريها كنترل كننده

شـگاهيدر حـال حاضـر در آزمازيـ نـوع تجهنيا. داردكيـ سـاخت آن بـه عنـوانيو امكان سـنجيبررسي

جريع مشكل روش موجود مبن ان،يبر كنترل گسسته

يخطـاانيـجريهـا اسـتفاده از محـدود كننـدهيعنـخواهـديو بررسـي ترانسفورماتور با هسته ابررسانا طراح

به علم مواد در سـطحيه طور عمده وابسته به دسترساي]4 ين ترانسفورماتور را با كنتـرل مـوازيك نمونه از

آنيطراحـ يي دما رويـ نمـوده اسـت كـه در كـرديكو همــاهنگيــس جر يبــرا1بازبســتيدهايــكليان بــار

ا. هسته باز اتخاذ شده استييابررسانايا خطاي نيـ درترانسـفورماتور بـا هسـتهيكرد مطرح شـده، طراحـيوباكيبه صورت ان آزمونيسطح جرل و راهكار ممكنشديس از.خواهد هسته ابررسـانا در حقيقـت اسـتفادهو هسته جهت كنترل چگالي شار هسته ميم باشـد پيچ

و با استفاده از اثر مايسنر سـازي قابـل پيـاده2ت دماييه اتصال كوتاه شگايآزماهيترانسفورماتور تغذي در طراحوكيـ عنـوان در حـوزه كنتـرل شــارژهيـ راهكــار بـه

آانيجري جهت محدود ساز يانـدهيتا حد مطلـوب درمختلـفيدر ادامـه بـا سـاختارهانيبنـابرا، باشـديم

و نحـوه بـه شـده آشـنا شـتريبهاتصـال كوتـاانيـجرحنيا ييو جرياتيعنصر نانيدر كنترل سطح ازيمورد

د خواهـيقابـل آزمـون بررسـلهي قرار دادن هر نوع وسـموضـوع آزمـودني داشـت كـه بـه علـت جنبـه تجـار

و فناور جهـتي، حتـ مـورد اسـتفادهي صورت گرفتها و ين مقاله صرفا در راستاي صورت عام در دسترس نبوده

مي . باشديند

ان خطايجرين محدودسازها

! " #$ "% & ! "' &



(

سرينوعيبه طور كل هستنديامپدانسبسيس صفر دارند، اما هنگاميزيار ناچياجريات لحظه و ان اتصـال يـ عمـل كـرده

م ســاز محـدود. كننديمشخص، محدودو ـرديگيز وقـوع خطـا در مـدار قـرار مـ

جرياضــافيا ـانيـ را كــه بزرگتــر ازمحــدودكليســميحــداكثر نــ يي پاســخگو

دربرابــر عبــوريمقاومـت كمــي عـادامـا پــس از وقــوع اتصــال كوتــاهدهنــد،

از كبـارهيمقاومـت آنهـا، و بـزرگ شـده ـزاتيـ تجهـنيـا. كننـديميريه جلـوگو در حالــت مانـدگاريـابيقابـل باز بـوده

نشـوند سـتميسهبـكيهارمونقيتزراي

اتصــال ـانيـجريهــا محــدود كننــدهمريزياساستي دومز :باشنديرا دارا

ا پـنيقـدرت كننـد تـايمـ ـداياجـازه راه ـــدون ـــهي بـ ـــ چگونـ ويتــــنش حرارتـ

خـوديقـدرت بـه كـار عـاديدهايل كل

و افــزا ســتميس ـزاتيـه شيقــدرتو دسـت كــمـاير آنهـا مرتفـع شـود

اني ا شــبكهـنيـ صــاحبان ـنيـ هــانييپــاينــامريبـا مقــاديزاتـيز تجههزييبـاال ييجـو داشــته هـانـهيرا در

تاكنون مطرح شده استيمتفاوتيهاشيهـا استفاده از محدودكننـده. باشنديمجرها در روشنيا -يمانيكنترل سطح

هـدف. خواهد شـديبررسيكل كرديا روكنتـرل سـطحيكارآمد برايروشير رودرنيد منظور سـه نـوع راهكـار موجـود

و راهكار آت مـد نظـر قـراري قابل دسترس

حال حاضر درنانيجر براازيمورد

كيراكتورها محدودجمربوط به خود از

.باشنديمگيد كرديرو در

شده، امكان ساختوجوديمواز-يسر

يول باشديموجود نمراهكار مناسب با رفع

م .باشديقابل توجهعيسوم راهكار

در قالب تراابررساناه توسعه آن بهكشد[باشديم شرفتهيپ .

ويسيالكترومغناطبــر اســاسيمفهــوم

يجريمحدودسازهان ريمقاله ز در ادامه

ابررسانا جهت كنترلروشن بررسياندهيآ

س يممواد خاص بينكه از طريق تغييرات

روشنيا.باشدميو بـهيقابـل بررسـ

جيسيمغناط هستهقابل اعمالكينزد

جيمحدودكننده هاو پاسخگويريكارگتحت آزمون قريبرا

ديبا.ديگرد د توجـهزات، مطالعاتيتجهغالبا به صوسه،يمقافريايسازيبوم يآن

ساختمان

) .

ي

مقدمه-1ان خطايجريمحدودسازها

شبكه، امپدانسيط عاديكه در شرااتصال كوتاه به صورتيبروز خطاسريكوتاه را آن ميو با امپدانس

خطـا بالفاصـله بعـد از ـانيجرجرييتوانـا هـاـانيدارد تـا تمـام

شـبكه باشـند بـا زمــان پاســخدر حالـت ـزاتيتجهـنيا. كنـدمـ ـانيجر دهنــياز خـود نشـان

ـان،يجروعشـرـهيدرلحظـات اولاتصـال كوتـاه ـانيبـاال رفـتن جر

قاـديپـس از هـر بـار عملكـرد باا ستميس و جاديباعث اضافه ولتاژ]1.[

كــه از محـييهـاسـتميسكننـد دوميكوتـاه اسـتفاده مـ

قـد سـتميس ـزاتيتجه-1ـــ ـــاه بـ ـــان اتصـــال كوتـ در زم

تــا عملكــرد كامــليكينــاميد.ادامه دهند

تجهضيبـه تعـو ـازين-2اتصـال كوتـاه درينـامريمقـادآ يبنـابرا،موكـول شـود نـدهيبـه

پ تـا از كننـديمـ ـدايامكـان راو صـرفه ج تـر اسـتفاده كـرده

.]2[باشـندجريبرا روانيكنترل سطح

شيها در مرحله آزماكه غالب آننيترياز كاربرديكي خطاانيجر

.]3[ باشدا مقاله سه نوع روش بانيدر

نتيبندجمعيينها بريريگجهيواتصال كوتاه خواهد بود، بدانيجرو قا شگاه،يآزما موجود در صنعت

. گرفته است


JJc +B=0 B0, -./ 01 12, 3n +B=0 B>>B0 4).

57#48-44 9 :; "8 -) <=) + > ?.

-44 & A]C[71 -) #48 .7 E + 56#48

E + ) .GH I 56 E + > &F7J) K +) L6 M)( ) .D' GH7P) - .' 1@

6 K &F7 M ).

! "#! $% &! '( )*(

-44 -) <=) 0F7M- 6 + ) 4 JQ #$ '

) . S K64T3>H -44 UT AC +FM=7 =/ +, 04

$ 34 6 + ) .GQ < + + MAC 064TU?44 + > &

?44 DC , + > 1VW R ; X - + > + E <=) +, 1S + + > R ;

/ 1!H -#6H6 -) + S UY 4) S 44 J.

+ > =/ -) [ <=) H 34 \ ) +44 3 64TU-

- GQ . + + J+ > .+ 1) ]

< \ + ) ^ ! GS/ % .F7MDC +) - -# 1!H )/, 1/ + S ,! R ) .0- GQ <% _;4

+ E \ K )]`.[



a

? -)1)GTO( 0 >' >=% ? 1+!'

-b + <+ 1 "c @

>#$ ! '"% & A% - GQ0 >

UY 1 ) . < @Q % + #$ ) ! "' &

4 > 34 ^ !]d.[ 1!He < -) ]f.[ 6 +

+ + + 9 1!H J7 0>

-44 J>-44 0-4)](.[ b> S

R -b 1# - GQ -;8) .

!-'! ++ ./ "$ + > >! 4%K

\ ) . G 4 A 7 + + + > 0

. + 9 + > G@g "c + J ):

10

n

c c

E JE JJ J

−=

0Jc!;Z 7Jcn + ") +)T(

]i.[

00

0

1( , )

1 1

c cc

c

TJ TJ B T B T

B T

−= ×

+ −

0 1 01

0

( , ) ( )1

n n Tn B T n B TB

−= + ×

+

6 ++Jc0

0Rn0n1 +3c - 56

; < 56 9 @\j K- & F >R4 + +?F7 M9DC

G 4 56

01( )3(:

6 ++8AC 6 +

4 3Q R ) 0+ >

+ > S/+ '>b F7M64TU44

4 .4@> & ) . + >

) -) <=) Z <% -;4

UY GS/ ?) Q .7+ > F7MDC <

0F\ '7 + >P

E + @ , @ E @

ي

4 "% >G 4)G 4 -) )ETO(

)IGBT (H6 1 4 E? % . -< @/ 1!H +=)

=/ S. 1!H <% =/ 1# &

0"%+=) -b

?? EV X k A

!H

>, F. + ;

+ >7#48#lk)(m( - 5) 8

3-678 9+,-: "+ 'H6 > b>

+=4 ? > + > b

64T > "c ? ! !;Z

)n(

6 ++E0 ! n % o) ) .7

!;Z ))B( + > 4)

)p(

)e(


q "\R r 1 -#/ - #$ "' 58 - GQ ).

)a(#$ J) 1> "'+ -) 1> + + + -) -R ) 0) - _ \ #R

0):(/; &! <=> 1*(1?-8 :7

@ *6 $:A,' A,

01()B:($@

P: sbH (t1! T: b>

:CLR-44 - GQ A:S T:#$R 1 '

RShunt:? - 14)



i

1) -44 ZEnergy #$ ' ).

? ++

/ 1 # = V;8 + 1V4c F/u+ 0) @ <v '56

? ]4 ".#$'-) +Ev ! -= طـور جـامع بـه. (

.خالصه نمود)1(توان مطابق جدول 7 ++ ?-!$

مرجعIEEE std C57.16-1996 IEEE std C57.16-1996

IEEE std C57.16-1996



IEEE std C57-12.01-2005

IEEE std C57-12.01-2005

Engineering Spec.ZP-ES-08-05

IEEE std C57-12.01-2005

1IEEE std C57-12.01-2005

دهIEEE std C57-12.01-2005

Engineering Spec.ZP-ES-08-05


IEEE std 693

$@ E

1*( +=)(t1>7 1!fa

IT + -+R b>+ -;8 #$% " "' Vv8E 0X 0%8E

0 A% < >0 0 4 8E Vv 0X8E

0 9 0RQ 1> -;8

J) _?) < +

1.

01(

.PB

(.T1a.LR

i.AB

d.TO

f.hunt

ي

-) + +S < @ 1 < @

:'7<C89+,7

S + +14Z R-;8 % 8E;8 #AISO-IEC 17025 '

Jw> 1>= V K=6

مياستانداردها تويقابل اعمال را")3(::'7 0D آزمونفيرد

س1 پيمقاومت چيم امپدانس2 كل تلفات3يجهش حرارت4 ولتاژ اعمال شده5عايضر6 يقيب توان

7گ مقاومتيرياندازه

يقيعاجر8 ان خطايآزمون نسبت دور9kV 110صاعقه ضربه 10

11 بر ضربه ديشكل مرجع

شدهشنيصدا 12 دنيقابليه جزئيتخل 13ل ارتعاشاتيتحل 14

B*(97'

B3 F%G*(J) )((& _?

R + 1! GQ -;81> _$ ]4 1,

=%# < J < 0@) 01>wM J% A% 0


H!9': 091I,( H8 J 01(CLR =) x+ -8 -S/ G) 0);k7 F > z + _/ _ -) 5 +

% 6 K.

! "+ -7,! K:

-44 -b 8 1 -) G., X + 12

(t 4) .T lR +- > X k bc 1tt 7 6 + c+

@2 , G 6 + kA CE J6 + X + 1 -) -R '\ ' K J=% : + 1=> -

J L+! $9M F ( IkA3N O!@3

': 91 J 01(L+! $9 ( IO!@ 3



d

J) + )(( 1 -) -R ):

? C 1*( #P,X/R

Pshort circuit(MVA)

Vbase(kV)

@ !-'! A, Rm(p.u.)d/aP(MVA)

Lm(p.u.)dt F(Hz)

R1(p.u.)(t V1(kV)

X1(p.u.)a`t V2(V)

QR! !-'! H ?-8 Vat P(MVA)

Vdtt Lm(p.u.)

0 7@ A, L(mH/km)(Length(km)

C(i/tR(Ω/km)

QR! 0 H ?-8 Length(km)

R(Ω/km)

L(mH/km)

++$"+

J=% 1S>% -)+ JcH x -6 + +7 4Z - GQ , ]4 +> [ J) +S &

.- GQ +]!td/t2 + -C& +S J ]4 +

1 .

! "#! 7;@ H8)I,( (CLR IRMS=1082(

01()S:(! + S

4 G y+ '

6 + -k! X k

BB7

1S>% @G 43Hd/tµF

k 5 1 G 4 J% .1 -) G 4 .

z -4 8).

01()T:( 01(

01()N:(H!9: 0

ي

+=) SQk8 g G K J

")(:P,id~f )

fa

")B(:#P,dtt p.u.)

dtt p.u.)

tt(~`d/t.u.)

tt(~`d/tp.u.)

")U(:! #P,fa V1(kV)

(t V2(kV)

")S(:#P,~C/t(mH/km)

~i/tC(µF/km)

")T:(#P,faf/ttf/

B:7 ./$

+w "Qk8 + + )? -44

=) +S+?.]4 +F8) +7 CLR =)+?

) .+7 F8))R(CLR

,-) -R V 1S>% +>

01()U:( J 01(#! $)82 A


%8E "'#$ 1 A4c AE S# _% 4) + ) 8 G.

[1] M. Rezaee, R. G. Harley and H. Heydari, "Saturatedresonant fault current limiter," Power Systems Conference (PSC), 2015 Clemson University, Clemson,5.

ديجديمحدودساز گذرايمعرف"ان،يرضا عدالتي اسحق، علو كنترلي، كنفرانس تخصص"ده گذرايب پد حفاظت

برق دانشگاهيدانشكده مهندس-قدرت، دوره نهم، تهران.1392ماهيد 25و

[3] B. W. Lee et al., "Design and Experiments of Novel Hybrid Type Superconducting Fault Current Limiters," in IEEE Transactions on Applied Superconductivitypp. 624-627, June 2008.

[4] H. Heydari, A. A. Abrishami and M. Mordadi Bidgoli, "Comprehensive Analysis for Magnetic Shield Superconducting Fault Current Limiters," inTransactions on Applied Superconductivitypp. 5604610-5604610, Oct. 2013.

[5] S. Sugimoto, S. Neo, H. Arita, J. Kida, YYamagiwa, "Thyristor controlled ground fault current limiting system for ungrounded power distribution systems," in IEEE Transactions on Power Delivery, v940-945, Apr 1996.

[6] J. P. Sharma and V. Chauhan, "Application of sfault current limiter on express feeder for voltage sag mitigation," Computational Intelligence and Computing Research (ICCIC), 2014 IEEE International Conference onCoimbatore, 2014, pp. 1-4.

[7] Y. Xin, “Development of saturated iron core HTS faucurrent limiters,” IEEE Trans. Appl. Supercon2, pp. 1760–1763, 2007.

[8] Keyue Smedley, Alexander Abravomitz, “Development of Fault Current Controller Technlogy Prototyping, Laboratory Testing and Field Demonstration”, Public Interest EnergyResearch (PIER) Program Final Project Report

1 Recloser 2 Meissner Effect 3 Solid State Fault Current Limiter (SSFCL)4 High-Temperature Superconducting Fault Current Limiter ( HTS FCL)



f

' !-'! =+ G 4 -) _$

7 + ) F >A+ 1=> z G 4 % 6 + K

G 4 +4 ) 1E8 + > 1 1V4c

1E .

! "#! $"+ V! (' )IRMS=29 kA(

-) _$S/ x -) 8 -44 + 1b? -b V S 0R 3 +

;k7 1/ + +Z? ) - R % . ; >E 3Q LIH 1#

4/ > JH - &@S 34 - ; % -b .# 1

0J=% : GS/ 04)

G 4 -H + 34 >S/ 34

: @ "c + = 1#4/ 7 & #48 J% -H @

S _ #). 4 _H br1#

@ F/ ;8 # lk

R;8 % +GS 01 8

W i, "Saturated-core stems Conference , SC, 2015, pp. 1-

وحنايامانوئل])[جهت سركوب

قيهاستميسو24ر،يركبيام

of Novel Hybrid miters," in IEEE y, vol. 18, no. 2,

Mordadi Bidgoli, agnetic Shield

miters," in IEEE y, vol. 23, no. 5,

Y. Matsui and T. nd fault current ribution systems," vol. 11, no. 2, pp.

ion of solid state for voltage sag and Computing

al Conference on,

core HTS fault rcon., vol. 17, no.

“Development of yping, Laboratory c Interest Energyport, June 2011.

'X:

Current Limiter

ي

BU )' =) + + 1S>% @2 ,kA(~ -8 )

J=% 1!H 4 )1H #4 7 + + + )

!=% J% H l)7

01()Y:( J 01( !-'!

جهينت-4=) + + +R -;8

-44 4/-b G=, JH - &

S G 4 + 4

& +=) / + G 4GQ R , + 1b? : +>

G 4 +4 + +Z? H +V 1# 344E 1 4/ + 4

; % -b .+?-#?' / + _ ).

ZA[7 _\ +!, @b!

%R 4 +Sw? 94# %8E 4# ' 1

˘ˇ ˆ ˚˝m ˚˘˙ ˝ ˙ ˝ ˛> ˜ ! ˜ )42 current limiting reactor (clr) 3 fault current...

Documents