- 31/اردیبهشت/1404
بررسی خطاهای گذرا در شبکه‌های توزیع برق و علل وقوع آن‌ها
چکیده
خطاهای گذرا یکی از رایج‌ترین انواع اختلالات در سیستم‌های قدرت هستند، به‌ویژه در شبکه‌های توزیع با ولتاژ متوسط مانند خطوط ۲۰ کیلوولت. این مقاله به بررسی جامع ماهیت خطاهای گذرا، مکانیزم‌های وقوع، انواع آن‌ها، عوامل مؤثر و راهکارهای مقابله با آن‌ها می‌پردازد. همچنین نقش تجهیزات حفاظتی مانند ریکلوزرها، رله‌ها و بررسی آماری این خطاها مورد توجه قرار می‌گیرد.
مقدمه
در سیستم‌های قدرت الکتریکی، انواع مختلفی از خطاها ممکن است رخ دهند که یکی از مهم‌ترین آن‌ها، خطاهای گذرا (Transient Faults) هستند. این نوع خطاها اغلب برای مدت زمان کوتاهی رخ داده و بدون نیاز به مداخله انسانی برطرف می‌شوند. با افزایش تمرکز بر پایداری شبکه و کیفیت توان، شناخت دقیق این نوع خطاها اهمیت بالایی پیدا کرده است.
تعریف خطای گذرا
خطای گذرا حالتی از اختلال در سیستم قدرت است که در مدت زمان کوتاه (چند میلی‌ثانیه تا چند ثانیه) رخ می‌دهد و معمولاً خودبه‌خود از بین می‌رود. این خطاها ممکن است باعث تریپ موقتی کلیدها شوند ولی پس از رفع خطا، شبکه می‌تواند دوباره به حالت نرمال بازگردد.
انواع خطاهای گذرا
| نوع خطا | توضیح |
|---|---|
| اتصال کوتاه لحظه‌ای | تماس لحظه‌ای شاخه درخت، حیوان یا پرنده با هادی‌ها |
| فلش‌اور مقره | عبور جریان از سطح آلوده مقره در اثر رطوبت یا آلودگی |
| خطاهای ناشی از صاعقه | تخلیه الکتریکی لحظه‌ای در نزدیکی یا روی خط |
| اضافه ولتاژ گذرا | تغییرات ناگهانی در بار یا سوئیچینگ تجهیزات |
| بازتاب موج‌های الکترومغناطیسی | به‌ویژه در خطوط بلند یا دارای ناهماهنگی امپدانسی |
علل وقوع خطاهای گذرا
عوامل طبیعی
-
صاعقه: یکی از شایع‌ترین دلایل ایجاد اضافه ولتاژ گذرا.
-
باد و طوفان: موجب برخورد شاخه درختان یا اشیای خارجی به خط می‌شود.
-
رطوبت بالا: می‌تواند باعث ایجاد قوس الکتریکی سطحی روی مقره‌ها شود.
عوامل محیطی
-
آلودگی صنعتی یا نمک‌زار: موجب کثیف شدن سطح مقره‌ها و پدید آمدن فلش‌اور.
-
پرندگان و حیوانات: تماس بدن حیوان با دو فاز باعث ایجاد اتصال کوتاه لحظه‌ای می‌شود.
خطاهای انسانی یا تجهیزات
-
سوئیچینگ نادرست تجهیزات یا بارهای بزرگ.
-
ناهماهنگی در ایزولاسیون کابل‌ها یا تجهیزات.
تجهیزات و روش‌های مقابله با خطاهای گذرا
ریکلوزرها (Reclosers)
تجهیزاتی هستند که پس از تشخیص خطا، به‌صورت خودکار قطع و بعد از چند ثانیه مجدداً وصل می‌کنند. اگر خطا گذرا باشد، خط دوباره به مدار برمی‌گردد.
رله‌های حفاظتی با تأخیر زمانی
این رله‌ها زمان کافی برای رفع خودبه‌خودی خطای گذرا فراهم می‌کنند و از قطع دائمی شبکه جلوگیری می‌کنند.
مقره‌های با پوشش سیلیکونی
در مناطق آلوده، استفاده از این مقره‌ها احتمال فلش‌اور را به‌شدت کاهش می‌دهد.
نصب برقگیرها (Arresters)
برای مقابله با اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه یا سوئیچینگ.
آثار خطاهای گذرا بر شبکه
-
ایجاد خاموشی‌های موقت برای مشترکین.
-
کاهش قابلیت اطمینان شبکه در صورت تکرار زیاد.
-
آسیب دیدن تجهیزات حساس در اثر اضافه ولتاژ لحظه‌ای.
-
ایجاد نوسانات ولتاژ و جریان در شبکه.
تحلیل آماری
در بسیاری از شبکه‌های توزیع، بیش از ۷۰ درصد خطاها از نوع گذرا هستند. این آمار ضرورت توجه به طراحی درست تجهیزات حفاظتی و نگهداری پیشگیرانه را نشان می‌دهد.
خطاهای گذرا بخش جدایی‌ناپذیر شبکه‌های توزیع به‌ویژه در خطوط ۲۰ کیلوولت هستند. شناخت دقیق عوامل ایجاد این خطاها، تحلیل رفتار آن‌ها و استفاده از تجهیزات حفاظتی مناسب می‌تواند تا حد زیادی اثرات منفی آن‌ها را کاهش داده و پایداری شبکه را افزایش دهد.
منابع
-
کتاب "سیستم‌های قدرت" نوشته استیونسون و گراونگر
-
مقالات IEEE در مورد Transient Faults
-
گزارش‌های عملیاتی شرکت‌های توزیع برق ایران
-
نشریه شماره ۱۱۰ وزارت نیرو: دستورالعمل حفاظت در برابر صاعقه و اضافه ولتاژ
-
استاندارد IEC ۶۰۰۷۱ و IEEE C۶۲.۴۱
