شکل ۳-۳۶: منحنی ضریب توان کوره قوس الکتریکی در طول یک ذوب
۳-۶-۲- نتایج اندازه گیری رو باسبار ۳۳ KV کوره قوس و SVC

شکل ۳-۳۷: شکل موجهای ولتاژ و جریان بر روی باس MV کوره قوس الکتریکی

شکل ۳-۳۸: شکل موجهای جریان بر روی باس SVC
فصل چهارم: محدود سازهای جریان های خطا
۴-۱- مقدمه
در مرجع ( حیدری و شریفی، ۱۳۸۸) مطالعات کاهش جریان اتصال کوتاه در شبکه های برق به عنوان یکی از مهمترین موضوعات همشه مطرح بوده است. محققین ابتدا تلاش کردند تجهیزاتی بشازند که بتواند دامنه جریان خطا را در همان لحظه شروع خطا کاهش دهد که برای این کار روش های مختلفی ارائه شده است که از آن جمله می توان به جداسازی و تغییر شینه بندی، زمین کردن نقطه ستاره از طریق امپدانس و راکتور سری اشاره کرد. اما محدود کننده های جریان خطا عناصری سری با تجهیزات شبکه و وظیفه آنها محدود کردن جریان خطا قبل از رسیدن به مقدار ماکزیمم خود که توسط کلیدهای قدرت قابل قطع باشد.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
این تجهیزات در حالت عادی مقاومت کمی از خود نشان می دهند ولی پس از اتصال کوتاه و در لحظات اولیه مقاومت آنها یکباره زیاد شده و باعث جلوگیری از افزایش جریان اتصال کوتاه می شوند
این تجهیزات باید بعد از هر عملکرد قابل بازیابی باشند و درحالت ماندگار باعث ایجاد اضافه ولتاژ و یا تزریق هارمونیک نگردند.
محدود سازهای جریان خطا تجهیزا ت جدیدی از وسایل حفاظتی هستند که شبکه را در برابر اضافه جریانهای خطا و خسارت به تجهیزات شبکه جلوگیری میکنند. در زمان وقوع اتصال کوتاه جریان خطا تا ده برابر جریان نامی افزایش می یابد و با رشد وگسترش شبکه برق به قدرت اتصال کوتاه شبکه افزوده می گردد.
این افزایش قدرت اتصال کوتاه باعث مستهلک شدن تجهیزات شبکه و همچنین با لا رفتن قیمت تجهیزات با قدرت قطع بیشتر یا قدرت تحمل اتصال کوتاه می شود اما اگر بتوان پس از رخ دادن رخ دادن خطا جریا ن خطارا محدود کرد از نظر فنی و اقتصادی صرفه جویی قابل توجهی صورت می‌گیرد
ار آنجا که جریان خطا در لحظات اولیه به خصوص در نیم سیکل اول موج دارای بیشترین دامنه است و بیشترین اثر مخری در همین سیکلهای اولیه صورت میگیرد باید محدود سازها وارد عمل شوند و از افزایش جریان جلوگیری کنند.
محدود سازهای جریان خطا ابررسانا در شرایط نرمال بهره برداری دارای مقاومت وافت ولتاژ کمی می باشند ولی در لحظه وقوع اتصال کوتاه و با افزایش جریان از مقدار جریان بهرانی ابررسانا مقاومت بالایی از خود نشان می دهد و باعث محدود شدن جریان خطا تا قابل قطع توسط بریکرها باشد می شوند
۴-۲- مفاهیم محدود سازهای جریان خطا
برای بررسی مفهوم محدود سازهای جریان خطا باید خاصیت ابررسانایی بررسی شود که در زیر به آن می پردازیم.
ابررسانایی پدیده ای است که در بعضی از مواد در دمای بسیار پائین اتفاق می افتد در این حالت مقاومت الکتریکی و میدان مغناطیسی در این مواد به صفر می رسد.
مقاومت الکتریکی هادیهای فلزی معمول مانند مس، نقره نیز با کاهش دما کم می شود با این حال در اثر وجود ناخالصی در این هادیها حتی در دمای صفر مطلق نیز مقاومت الکتریکی صفر نخواهد شد.
اما مقاومت الکتریکی یک ابر رسانا با کاهش دمای آن به زیر دمای مشخصی که دمای بحرانی (Tc) نامیده می شود به صفر خواهد رسید.
خاصیت ابررسانایی در مواد مشخصی شامل عناصر ساده همانند آلومینیوم و الیاژهای فلزی مختلف و بعضی از نیمه هادیها که به شدت به آنها ناخالصی افزوده شده است رخ می دهد.
در مواد ابررسانا بعضی از خواص از جمله ظرفیت گرمایی و دمای بحرانی با یکدیگر متفاوت است. از طرفی خواص دیگری نیز وجود دارد که مستقل از نوع ماده به کار رفته است مانند همه ابررساناها در نبود میدان مغناطیسی، دارای مقاومت الکتریکی صفر هستند(موسس، ۲۰۱۱).
در شکل زیر چگونگی محدود کردن جریان خطا توسط محدود سازهای جریان خطا نشان داده شده است.

شکل ۴-۱: چگونگی محدود کردن جریان خطا توسط محدود سازهای جریان خطا
۴-۲-۱- مهمترین خواص ابررساناها
در مرجع (موسس، ۲۰۱۱) درمورد مهمترین خواص ابررساناها میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

• • مقاومت ناچیز در مقابل عبور جریان مستقیم و توانایی عبور چگالی جریان بالا

با توجه به اینکه مقاومت ابررساناها تقریبا برابر صفر است این خاصیت باعث می شود که اگر جریانی در یک ابررسانا ایجاد شود بدون کاهش قابل توجهی تا مدت زیادی بر قرار بماند. همینطور شدت جریان عبوری از ابر رسانا نیز به علت مقاومت اهمی کم بسیار بالا می باشد.

• • توانایی تولید میدانهای مغناطیسی قوی

خواص ابررسانایی در مواد علاوه بر دمای محیط و شدت جریان عبوری به میدان مغناطیسی هم بستگی دارد که ممکن است در دماهای پایین تر از دمای ابر رسانایی اگر میدان مغناطیسی از میزان مشخصی بیشتر شود می تواند خاصیت ابررسانایی را از بین ببرد که این میدان به عنوان شدت میدان بحرانی نامیده می شود.

• • خاصیت تونل زنی

اگر دو ابررسانا را خیلی به هم نزدیک کنیم مقداری از جریان یکی به دیگری نشت می کند در دو سر این تونل هیچ ولتاژی وجود ندارد. یعنی میزان جریان نشتی به ولتاژ بستگی ندارد ولی به میدا ن مغناطیس و تابش مغناطیسی به شدت وابسته است. یک مدار ابر رسانا قادر به حفظ جریان الکتریکی بدون وجود منبع تغذیه است از این خاصیت در آهنربای الکتریکی MRI استفاده می‌شود.
۴-۲-۲- تئوری عبور جریان
در یک مدار معمولی جریان به صورت حرکت الکترونها در شبکه یونی هادی تعریف می شود. الکترونها در طول این حرکت به یونهای موجود در شبکه یونی برخورد کرده و مقداری از انرژی خود را به یونها می دهند این انرژی تلف شده بصورت گرما نمایان می شود که مقاومت الکتریکی نامیده می شود.
اما در ابررساناها وضعیت متفاوت است در یک ابررسانا جریان الکتریکی ناشی از جفت های الکترونی است. این جفت الکترونها در اثر نیروی جاذبه بین الکترونها که ناشی از تبادل فونون ها بین آنهاست به وجود می آیند وجود اختلاف انرژی (EΔ ) در طیف انرژی این جفت الکترونها حاکی از آن است که برای تحریک کردن آنها حداقل به انرژی EΔ نیاز است حال اگر انرژی گرمایی شبکه یونی KT ( T دما و K ثابت بولتزمان ) کمتر از EΔ باشد آنگاه جفت های الکترونی دچار پراکندگی و تلفات انرژی نمی شوند و در نتیجه مقاومت الکتریکی صفر خواهد بود.
در نزدیک دمای بحرانی، مواد HTS در برابر عبور جریان الکتریکی به واسطه وجود میدان مغناطیسی ناشی از جریانهای الکتریکی از خود مقاومت نشان می دهد دلیل این امر وجود جریانهای گردابی است. در صورتی که دما به اندازه کافی کاهش یابد این گردابها منجمد شده و مقاومت کاملا صفر می شود.
مشخصات ابررسانایی هنگامی ظاهر می شود که دمای آن کمتر از دمای بحرانی Tc گردد. مقدار این دما در مواد مختلف متفاوت می باشد ۰حیدری و شریفی،۱۳۸۸).
قبل از کشف ابررساناها با دمای بحرانی بالا یا HTS مواد LTS (ابررسانایی با دمای بحرانی پائین) مورد استفاده قرار میگرفت. دمای بحرانی در ابررساناهای LTS معمولا زیر ۲۰ درجه کلوین می باشد. از سویی دمای بحرانی در HTS ها در حدود ۷۷ درجه کلوین، دمای نیتروژن مایع است.
از تعداد مواد HTS که تا به حال شناخته شده اند تنها دو گروه به لحاظ اقتصادی مورد استفاده قرار گرفته اند. این دو گروه شامل BSCCO (هادیهای نسل اول) و YBCO (هادیهای نسل دوم) می باشند. یک ابررسانای HTS حدودا قادر به حمل جریان تا ۱۴۰ برابر یک هادی معمولی است(وجدا و همکاران، ۲۰۰۷)
۴-۲-۳- برخی اصطلاحات ابررساناها