بکارگیری IGBTها جهت بهره‌برداری بهینه و ارتقاء کیفیت شبکه‌های توزیع نیروی برق

در این مقاله استفاده از گونه منحصر به فردی از ادوات الکترونیک قدرت به عنوان کلیدهای قدرت بسیار سریع مورد بررسی قرار گرفته و شبیه‌سازی شده است. ارزانتر شدن و گسترش روزافزون IGBT ها (ترانزیستورهای دو قطبی با گیت عایق شده) با ولتاژ شکست بالا تا حد 6500 ولت و جریان نامی حدود 700 آمپر این ایده را مطرح می‌سازد که با بکارگیری آنها به جای فیوزها و کلیدهای قدرت شبکه‌های فشار ضعیف و فشار متوسط که دارای عملکردی نامطمئن‌تر، کندتر و مخاطره‌آمیزتر هستند، قابلیت اطمینان شبکه های توزیع و سرعت سیستم حفاظتی را افزایش داده و هزینه بهره‌برداری از شبکه را تا حد قابل توجهی کاهش داد. از طرف دیگر مزایای IGBTها برای بکارگیری در محدودسازهای جریان خطا (FCL) و کلیدهای انتقال بار (SSTS) مورد بررسی قرار گرفته و توسط نرم‌افزار MATLAB شبیه‌سازی شده است.
استفاده از ادوات الکترونیک قدرت مدت زمانی است که در سیستم‌های قدرت مرسوم شده است. استفاده از چنین تجهیزاتی به علت بالا بودن سرعت دینامیک و تغییر مشخصه‌های ذاتی سیستم‌های قدرت سنتی، هر چند با محدودیت‌هایی مواجه است لیکن غیر قابل اجتناب است. در این مقاله ضمن بررسی ساختار میکروسکوپی و ماکروسکوپی IGBT ها به عنوان یکی از قطعات مطرح الکترونیک قدرت، عملکرد آنها در نقش‌های مختلفی چون کلید قدرت، محدود ساز جریان خطا و کلید انتقال بار الکترونیکی مورد بررسی و شبیه‌سازی قرار گرفته است.

مزایای کلیدهای قدرت الکترونیک:
در سال های اخیر به دلیل افزایش حساسیت بارها و آسیب‌پذیری آنها در قبال اختلالاتی چون کمبود ولتاژ، عدم امکان احداث خطوط جدید و ضرورت بهره‌برداری حلقوی از شبکه‌ها به دلیل محدودیت زمین پر تراکم شهری، افزایش قابل توجه جریان نامی و ولتاژ شکست تغذیه معکوس قطعات الکترونیک قدرت و کاهش قیمت این قطعات، افزایش سطوح جریان خطا و نیاز به کاهش زمان تداوم جریان خطا (برای جلوگیری از فروپاشی حرارتی تحهیزات)، گرانقیمت‌تر شدن تجهیزات سیستم قدرت و ضرورت اتخاذ تدابیری جهت افزایش عمر آنها، جایگزینی کلیدهای قدرت سنتی با انواع الکترونیکی (حالت جامد) در کانون توجه قرار گرفته است.

ساختار میکروسکوپی IGBT ها:
IGBT به عنوان یک ترانزیستور با قابلیت هدایت در ناحیه جریان – ولتاژ بالا و همچنین افت ولتاژ بایاس مستقیم متوسط (در حدود 8/1 ولت) قطعه ایده‌الی برای بکارگیری در شبکه توزیع محسوب می‌شود. در کل، ساختار IGBT مشابه تریستورها، متشکل از دو ترانزیستور دو قطبی NPN , PNP و یک MOSFET با گیت عایق شده است. در شکل‌های (1) و (2) ساختار لایه به لایه و سه بعدی یک IGBT نشان داده شده است. ساختار دو قطبی IGBT سبب می‌شود افزایش جریان نامی آن تا مقادیر حدود 700 آمپر فراهم شود.
قابلیت تطبیق انواع تجهیزات حفاظتی در مدار راه‌اندازی گیت IGBT ها یکی دیگر از مزایای آنها به شمار می‌رود. علاوه بر آن امکان تغییر حالت کلیدی مبتنی بر IGBT از وصل به قطع در هر لحظه (بر خلاف تریستورها) با استفاده از مدار راه‌اندازی گیت، مزیت آنها از نظر سرعت است.

عملکرد IGBT در حالت‌های وصل و قطع:
اعمال ولتاژ مثبت به گیت با مقداری بیش از ولتاژ آستانه سبب می‌شود که در مجاورت گیت، حامل‌های اکثریت لایه‌های n+,n- به داخل لایه p نفوذ کرده و از ایجاد اتصال بایاس معکوس pn- جلوگیری کنند. در این صورت اتصال باقیمانده بین n+,n- و P+(زیر لایه)، دارای بایاس مستقیم خواهد بود.
در حالت قطع وجود اتصال pn- با بایاس معکوس سبب عدم هدایت IGBT خواهد شد. تنها جریان موجود، جریان نشتی با مقداری در حدود میلی آمپر خواهد بود. وجود لایه n-  با ضخامت بالا نیز سبب می‌شود تا در هنگام بایاس معکوس اتصال pn- ، ضخامت ناحیه تهی به مقدار قابل ملاحظه‌ای افزایش یابد و ولتاژ شکست معکوس  IGBT متناظر با آن بالا برود.

قابلیت‌های IGBT:
یکی از مزایای مهم IGBT، قابلیت روشن وخاموش شدن سریع است که ناشی از وجود حامل‌های اکثریت (الکترون‌ها) است.
در حال حاضر IGBT های تولید شده دارای آستانه فروپاشی حرارتی (I 2 t) در حدود 2.7*105 A2S هستند از این رو با توجه به حداکثر جریان اتصال کوتاه فعلی در شبکه‌های توزیع کشورمان (20 کیلوآمپر) است، نگرانی خاصی از نقطه‌نظر شکست حرارتی در مدت زمان تداوم جریان اتصال کوتاه وجود ندارد.

شبیه‌سازی عملکرد IGBT ها به عنوان کلیدهای قدرت:
شبیه‌سازی IGBT برای آگاهی از مقدار ولتاژ برگشتی در هنگام قطع کلید و نیز تحمل آن در برابر جریان اتصال کوتاه نیازمند بکارگیری مشخصه‌های دقیق‌ از نوع عناصر کتابخانه نرم‌افزارهای Spice است. شناسایی مقادیر بار و خطوط و تعیین ولتاژهای برگشتی و جریان‌های اتصال کوتاه برای تطبیق با مقادیر ارائه شده در Data Sheet قطعات نیز می‌تواند تا حدودی به فهم شرایط عملکرد واقعی IGBT ها کمک کند. در مدار شکل (5) که در نرم‌افزار Matlab پیاده شده، شرایط عمومی، عملکرد قطع و نحوه تاثیر آن در مدار شبیه‌سازی شده است. با این حال، اخیراً با درج مشخصه‌های قطعات الکترونیک قدرت در service pack نرم‌افزار Circuit Marker 2000، امکان شبیه‌سازی دقیق این قطعات نیز فراهم شده است.
مدار شکل (3) شامل دو IGBT با اتصال موازی معکوس و بار توان ثابت 5/7 کیلوواتی و توان سلفی 200 و خازنی 100 وار است. در لحظه t = 0.1 تحریک گیت قطع شده و کلیدها به حالت قطع در آمده‌اند. نمودار جریان‌ها و ولتاژهای مختلف نیز در شکل (4) نشان داده شده است.
تجزیه و تحلیل ساختار میکروسکوپی توزیع الکترون‌ها (شکل 5- الف) و حفره‌ها (شکل 5- ب) در یک IGBT در حالت وصل، محدودیت‌های پیش روی جریان مجاز را مشخص می‌کند. همچنین توزیع الکترون‌ها برای حالت وصل، در شکل    5-‌الف و توزیع حفره‌ها در شکل 5-ب نشان داده شده است. فضای نارنجی رنگ حجمی از کریستال است که مقدار حامل‌ها در آن متعادل بوده و لذا جریان در آن قسمت برقرار می‌شود. در شکل‌های (6) و (7) نتایج حاصل از شبیه‌سازی عملکرد کلید حالت جامد فوق با یک برقگیر شانت نشان داده شده است.

استفاده از IGBT ها به عنوان محدود ساز جریان خطا:
یکی از قابلیت‌های بسیار مهم IGBT، امکان محدودسازی جریان‌های خطا توسط آن است. به علت افزایش فوق‌العاده دمای IGBT در حین محدودسازی جریان خطا، امکان تداوم محدودسازی تنها در حدود چند ثانیه وجود دارد. با این وجود، همین زمان برای از مدار خارج کردن سایر ادوات سیستم توزیع کافی خواهد بود تا سیستم‌های حفاظتی وارد عمل شوند. استفاده از سیستم‌های خنک کننده نیز برای اطمینان از حفظ سلامت IGBT ها ضروری خواهد بود.
عملیات محدودسازی جریان خطا با استفاده از کنترل ولتاژ گیت انجام می‌شود. همچنین عملیات خنک توسط سیستم خنک کننده هوا – گلیکول می‌تواند منجر به افزایش قابلیت تحمل حرارتی IGBT ها شود. شکل (8) برخی آرایش‌های مختلف برای محدودسازی جریان خطا با استفاده از IGBT و سایر قطعات الکترونیک را نشان می‌دهند. در این شکل‌ها و شکل‌های بعد محدودسازها و کلیدهای IGBT به صورت Subsystem نمایش داده شده‌اند.

استفاده از IGBT ها به عنوان کلیدهای انتقال بار:
کلیدهای انتقال بار کلیدهایی هستند که وظیفه انتخاب بهترین گزینه تغذیه را برای یک بار حساس به عهده دارند. به عبارت دیگر، وظیفه دارند تا با تغییر منبع تغذیه، بار حساس را از اختلالات به وجود آمده در یک فیدر از قبیل کمبود یا بیشبود ولتاژ، هارمونیک، جریان اتصال کوتاه و سایر اختلالات کیفیت توان رهایی بخشند. در طراحی کلیدهای انتقال بار عوامل مهمی چون اختلاف فاز کلیدزنی دو کلید قطع و وصل (شکل 13)، میزان استقلال منابع تغذیه و ... موثرند که در این مقاله بدانها پرداخته نمی‌شود. در شکل (14) عملکرد دو متوالی دو کلید ( کلیدهای الکترونیکی) و در شکل (15) عملکرد با اختلاف فاز دوکلید (کلیدهای مکانیکی) نشان داده شده است.
شایان ذکر است که در کلیدهای انتقال بار مبتنی بر IGBT، برخلاف کلیدهای انتقال بار مبتنی بر تریستور، کموتاسیون قطعات در ایجاد انتقال فاز بین عملکرد نقشی نداشته و دارای مزیت غیر قابل چشم‌پوشی است.

بکارگیری موردی کلیدهای قدرت مبتنی بر IGBT در شبکه‌های موجود:
بکارگیری کلیدهای قدرت الکترونیکی در یک نقطه خاص از سیستم توزیع موجود برای آنکه بتوان از مزایای آن استفاده کرد بدون آنکه تغییرات گسترده را در سیستم ایجاد کرد، نیازمند بررسی و مطالعه دقیق شبکه است. برای مثال شکل 16 یک سیستم توزیع حلقوی را که به صورت شعاعی بهره‌برداری می‌شود نمایش می‌دهد. در این شبکه تنها نقاط 1 و 4، یعنی ابتدای فیدر تغذیه کننده بار حساس و باس سکشن شینه فشار متوسط قابلیت نصب کلید قدرت الکترونیکی را دارند؛ زیرا سرعت سریع عملکرد کلیدها قربانی عدم امکان تغییر تنظیم رله‌های اضافه جریان مربوط به کلیدهای کند کار مکانیکی نخواهد شد.
با این وجود باید توجه داشت که استفاده از کلیدهای قدرت الکترونیکی نیازمند جایگزینی همه کلیدهای مکانیکی و تجدید تنظیم رله‌های اضافه جریان برای افزایش سرعت عملکرد کلیدهای جدید خواهد بود. در این حالت به علت کاهش چشمگیر CTI مورد نیاز برای تنظیم رله‌ها، سرعت سیستم حفاظتی به نحو چشمگیری افزایش خواهد یافت.

نتیجه‌گیری:
در این مقاله نحوه عملکرد IGBT ها به عنوان یکی از مهمترین قطعات مطرح در الکترونیک قدرت سیستم‌های توزیع مورد بررسی قرار گرفت و مزایای آن تشریح شد. همچنین مشخص شد که بکارگیری این کلیدها در شبکه‌های توزیع فشار ضعیف و فشار متوسط تا محدوده ولتاژ 5 کیلوولت با هزینه بسیار پایینی انجام می‌گیرد و با توجه به منافع حاصل شده، ارزش سرمایه‌گذاری را دارد. این امر به خصوص برای حفاظت مدارهای مربوط به تجهیزات حساس و گرانقیمت که در مراکزی چون بیمارستانها وجود دارند بسیار مناسب است. همچنین در خصوص مشترکینی که دارای فیدرهای 3/3 کیلوولت هستند (مانند کارخانجات سیمان) بکارگیری این کلیدها دارای مزایای غیر قابل چشم پوشی خواهد بود.

گاز SF6 و استفاده از آن در کلیدهای SF6

همانطور که می‌دانیم قطع جرقه در کلیدهای فشار قوی به دو عامل مهم بستگی دارد:
1- مدت اثر عامل خاموش‌کننده
2- عامل موثر در خاموش کردن جرقه
این عوامل موثر عبارتند از:
1- خاموش‌کننده‌های جامد
2- خاموش‌کننده‌های مایع
3- خاموش‌کننده‌های گازی
که ما در اینجا به اختصار به خاموش‌کننده‌های گازی به خصوص SF6 می‌پردازیم.

علت آزمایش گاز SF6:
- افزایش ایمنی
- کاهش آثار مخرب زیست محیطی
-  صرفه‌جویی هزینه تعمیرات و نگهداری
- روشهای بکارگیری توسعه یافته
( بهینه‌سازی روشهای کاربرد قدیمی )
گاز هگزا فلوئورید گوگرد ( SF6 ) یک دی الکتریک عالی با خواص بی‌نظیر در قطع کنندگی ( خاموش کردن ) قوس است و این ویژگی منجر به کاربرد وسیع و موفقیت آمیز در کلید‌های قدرت پستهای گازی است. معرفی و شناخت آن در سال 1960 بوده و تجهیزات گازی SF6 تا سال 1980 ساخته شده‌اند. امروزه، کاربرد این گاز به حد مطلوبی رسیده و تعداد تجهیزات تعویضی ( تجهیزات روغنی جایگزین شده با گازی)، افزایش یافته است. عموماً کلیدهای روغنی با تجهیزات گازی SF6 جایگزین می‌شوند. در حال حاضر گاز SF6 کاربرد زیادی در رده فشار قوی داشته و شواهد، تمایل کاربرد این گاز را برای رده‌های پایین‌تر سطوح ولتاژ نشان می‌دهد تحت شرایط ایده‌آل، وقتی یک عمل تخلیه در کلید رخ می‌دهد، هر کدام از اتمهای فلوئور موجود در گاز SF6 یک الکترون گرفته و از اتم گوگرد جدا می‌شوند و هنگام پایان عمل، آن الکترون بدست آورده را از دست داده و با ترکیب با یک اتم گوگرد، دوباره گاز  SF6 را تشکیل میدهد که به این مراحل "خودسازی" و یا "خواص بازیابی " گاز SF6 گویند. این واکنش در تجهیزات الکتریکی گازی ( SF6 ) فشار قوی رخ میدهد و وقتی که ذرات دیگری از قبیل اکسیژن، آب حاصل از آلودگی اتمسفری، کربن موجود در مولفه‌های تفلونی کلید، مس، تنگستن موجود در کنتاکتها و همچنین آلومینیوم، با ذرات گوناگونی که از تجزیه SF6 بوجود آمده‌اند برخورد کند، واکنش میدهد‌.
علاوه بر مزایای فوق، تجهیزات تزریق شده با گاز SF6، نیازی به تعمیرات و نگهداری نداشته و بدون دردسر است. شایان توجه اینکه SF6 توانسته استفاده از تجهیزات روغنی را محدود سازد، از اینرو با توجه به نیاز صنعت، دستورالعملهای جدید مطابق با آنها ( تجهیزات گازی ) با موارد جدید باید تطبیق یابد. ایمنی، نوع عملکرد آنها در خاموش کردن قوس و در نظر گرفتن اثر گلخانه‌ای محیط زیست این گاز ( عدم تاثیر در سوراخ لایه ازن )، از جمله این موارد است که علاوه بر ایجاد تغییر کاربری قدیمی گاز SF6، انگیزه زیادی در ارزیابی فرآیند گاز و استفاده مجدد از گازهای ذخیره شده بوجود آورده است.

خاموش کننده‌های گازی :
1- ازت : ساختمان کلیدهای فشار قوی اصولاً با کلیدهای هوایی شروع می‌شود. در این کلیدها ماده خاموش کننده جرقه در همان هوایی که اطراف کنتاکت کلید را پوشانده و موثرترین آنها گاز ازت است که درهوا وجود دارد.
البته چون گاز ازت دارای قابلیت هدایت دمای چندان خوبی نیست اثر خنک کننده آن نیز کم است و به این جهت استفاده ساده آن در فشار قی زیاد ممکن نیست لذا در کلیدهای فشار قوی زیاد از هوای فشرده و یا گاز دیگری که دارای اثر خنک کنندگی بیشتری باشد استفاده می‌شود ولی در قدرت‌های کم هوا یک عامل موثربسیار عالی است زیرا علاوه بر ارزانی هم‌جا نیز در دسترس است از گاز ازت در حال حاضر بیشتر برای کابل‌های گازی با غلاف آلومینیومی استفاده می‌شود.
2 – هیدروژن : اثر خاموش کننده گاز هیدروژن نسبت به گاز ازت خیلی بیشتر است زیرا هیدروژن دارای قابلیت هدایت حرارت بیشتری نسبت به گازهای دیگر است ولی به علت گرانی تهیه آن در کلیدهای فشار قوی تا به امروز از این گاز به عنوان ماده اولیه مثلاً کلید با گاز هیدروژن فشرده استفاده نشده است بلکه معمولاً کلیدها را با عایقی پر می‌کنند که در موقع جرقه زدن بین کنتاکت‌ها گاز هیدروژن خودبه‌خود به وجود آید.
همانطور که می‌دانیم با کلیدهای با عایق مایع حرارت جرقه باعث تجزیه قسمتی از مایع و متصاعد شدن گاز هیدروژن می‌شود و در کلیدهای با گاز جامد در اثر حرارت شدید جرقه از دیواره‌های عایقی محفظه جرقه خاموش کن گاز هیدروژن متصاعد شده و این گاز باعث خاموش کردن جرقه می‌شود.
3 – در این اواخر کلیدهای فشارقوی با گاز SF6 که دارای قابلیت هدایت حرارتی بسیار عالی است ساخته شده است خواص عایقی بسیار خوب این گاز از زمانهای نسبتاً دور معلوم بود ولی به علت گرانی قیمت آن می‌بایست ساختمان کلید طوری باشد که گاز SF6 در ضمن کار مصرف نشده و بیرون نرود. از این جهت کلیدهای SF6 دارای یک مدار بسته برای گاز SF6 هستند.
یکی از موارد مهم استفاده از گاز SF6 استفاده از این گاز در کابل‌های کپسولی است کابل‌های کپسولی با گاز SF6 به خصوص در پست‌های کپسولی با گاز SF6 و در انتقال انرژی جریانهای زیاد و قدرت زیاد از ژنراتورها تا ترانسفورماتورها در نیروگاههای بزرگ به کار برده می‌شود. این کابل‌ها در مسافتهای کوتاه به خاطر سادگی آن در ارتباط با سیم هوایی به صورت تکفازه و در مسافتهای زیاد به خاطر کم کردن کارهای حفاری و خاک‌برداری به صورت سه فاز ساخته می‌شوند این کابل‌ها در قطعات 12 متری ساخته می‌شوند به طوری که کپسول و سیم هادی آلومینیومی و عایق نگهدارنده  ( پایه‌ها ) تماماً در کارخانه نصب و پس از آزمایش‌های لازم برای بهره‌برداری حمل می‌شوند جوش دادن و ارتباط قطعات با یکدیگر در محل نصب صورت می‌گیرد.

خواص گاز SF6 به طور اختصار
1- استقامت دی الکتریک بالا
2- هدایت حرارتی بالا ( انتقال حرارتی گازSF6 از روغن هم بیشتر است )
3- خاصیت جذب الکترون‌های آزاد
4- غیر قابل اشتعال بودن
5- قابل ترکیب با فلزات نیست‌(روی فلزات اطراف خود اثر ندارد )
6- غیر سمی است
7-  بی رنگ و بی بو است
8- 5 برابر سنگین‌تر از هوا است.

مزایا :
- کاهش هزینه تعمیرات ( به جهت اینکه کلیدهای گازی در مقایسه با دیگر کلیدها، تعمیرات کمتری نیاز دارند.)
- امکان مونیتورینگ اجزا داخلی کلید و کاهش هزینه بازرسی مولفه‌های داخلی کلید
- هزینه‌های راه‌اندازی در فرآیندهای گازی کم می‌شود .
- قابلیت اطمینان بهبود می‌یابد.
- ایمنی نیز زیاد می‌شود.

کلیدهای SF6 :
در این نوع کلید از SF6 ماده خاموش کننده جرقه و عایق بین دو کنتاکت و نگهدارنده ولتاژ استفاده می‌شود. گاز SF6 در طبیعت وجود ندارد و در کارخانه مصنوعی تولید می‌شود.
گاز SF6 الکترون‌های آزاد را جذب می‌کند و ایجاد یون منفی بدون تحرک می‌کند. در نتیجه مانع از ایجاد ابر الکترونی که باعث شکست عایق و ایجاد جرقه می‌شود است بطوریکه استقامت الکتریکی گاز SF6 به 2 تا 3 برابر استقامت الکتریکی هوا می‌رسد. گاز SF6 از نظر شیمیایی کاملاً با ثبات است و میل ترکیبی آن خیلی کم است و غیر سمی می‌باشد و تقریباً 5 برابرهوا وزن دارد در مقابل حرارت زیاد نیز پایدار و غیر قابل اشتعال است در ضمن این گاز دارای قابلیت حرارتی بسیار خوبی است لذا علاوه بر اینکه خاموش کردن جرقه بسیار موثر است عایق بسیار با ارزشی نیز است.
طرز استفاده از این گاز در کلیدهای فشار قوی عموماً بر مبنای انژکسیون گاز متراکم شده SF6 به محل قوس الکتریکی در محفظه احتراق است. یعنی به صورت پاشش گاز بر حمل قوس الکتریکی در محفظه احتراق در کلیدهای SF6 مانند کلیدهای هوایی از یک کنتاکت ثابت و یک کنتاکت متحرک استفاده نشده است بلکه قسمت اصلی کلید تشکیل شده است از دو لوله ثابت که به فاصله معینی متناسب با ولتاژ نامی کلید در مقابل هم قرار گرفته‌اند.
ارتباط این دو لوله در حالت وصل کلید توسط مصرف انگشتانه مانند فلزی به نام موف اتصالی انجام می‌گیرد.

 

مشخصه‌های عمده کلیدهایSF6:
1- در انواع جدید کلیدهای SF6 از نوع  SELE  EXTINGISH جهت قطع و وصل انرژی کمی نیاز است.
2- کلیه مولکول‌های تجزیه شده پس از خاموش شدن قوس مجدد ترکیب شده کسر گاز حاصل نمی‌شود.
3- فشار گاز قابل کنترل است.
4- گاز SF6 به سادگی یونیزه شده و خاصیت هدایت پلاسما تا درجه حرارت‌های پایین برقرار می‌کند و این خاصیت مشکل ناپایداری قوس و قطع ناگهانی آنرا و نهایتاً اضافه ولتاژهای ناشی از آنرا به مقدار زیادی کاهش می‌دهد.
5- جریانهای گذرا و با فرکانس بالا که در بعضی از قطع و وصل بوجود می‌آید در کلیدهای SF6 در زمانیکه جریان کم است قطع می‌شود و لذا اضافه ولتاژ خطرناکی در بر ندارد.

دستورالعمل‌های کلی نگهداری کلید SF6 :
1- احتیاط و موارد ایمنی
2- اهمیت تمیز بودن
3- تمیز کردن
4- تخلیه مواد زاید
5- تخلیه گاز

1- احتیاطات و موارد ایمنی :
مقررات محلی در مورد ایمنی فشار قوی را رعایت کنید. کلید را در وضعیت قطع قرار دهید طرف فشار قوی را باز کرده و ارت کنید. ولتاژ مکانیزم فرمان و هیتر را قطع کنید.
برای کار روی مقره‌های کلید و یا قطعات تحت ولتاژ و همچنین حمل و باز کردن پل‌ها حتماً می‌بایستی ابتدا فشار داخل پل‌های کلید را تا 125/0 مگا پاسکال پایین آورد قبل از باز کردن یک محفظه تحت فشار گاز بایستی ابتدا فشار آنرا تا حد فشار اتمسفر کاهش دهیم اگر قرار است که گاز را در هوای آزاد تخلیه کنید این کار بایستی از طریق کلینر جذب کننده گرد وغبار صورت گیرد.
2- اهمیت تمیز بودن :
گاز SF6 و دیگر قطعات ایزوله بایستی از قدرت دی الکتریک بالایی برخوردار باشند و به همین علت بایستی تمیز و خشک باشند.
در تمام مواردی که بر روی کلیدهای باز شده کار می‌کنید بایستی بدانید که نه تنها آلودگی بلکه رطوبت هوا و عرق دست هم زیان آور و مضر است. چنانچه به هر دلیل قسمت‌هایی که در تماس با گاز می‌باشند و یا محفظه‌های گاز بیش از 24 ساعت در معرض رطوبت هوا قرار گیرند در این صورت‌این محفظه‌ها بایستی با فشار     bar 2/1 با گاز SF6 پر شوند.
گاز SF6 مصرف نشده غیر سمی، بدون بو و بی‌رنگ است با این حال این گاز سنگین‌تر از هواست و با مقدار جریان قابل توجهی به سهولت در مکانهای گود مانند کانال‌های کابل، مخزن‌ها و غیره جمع می‌شود در صورتی که مقدار زیادی گاز SF6 در این مکانها جمع شده باشد خطر خفگی بر اثر عدم وجود اکسیژن وجود دارد لذا عملیات بازرسی و تعمیرات را بایستی در مکانهایی که تهویه مناسب دارند انجام داد.
مواد حاصل از تجزیه گاز که بر روی قسمت‌های قطع کننده جریان تشکیل می‌شوند به هنگام تماس با رطوبت خاصیت خورندگی پیدا می‌کنند و باعث ناراحتی پوست، چشم، مخاط می‌شوند.

3- تمیز کردن :
سطوح بیرونی مقره‌ها را کاملاً با آب شستشو داده و بعد از خشک شدن قبل از باز کردن کلید انتها و سطوح داخلی را با آب اتانول تمیز کنید پس از باز کردن کلید قطعات داخلی را با پارچه آغشته به اتانول خوب تمیز و خشک کنید.

4- مواد زاید :
کلیه گرد غبارها و همچنین مواد پاک‌کننده مورد استفاده را در یک ظرف مهر و موم شده به عنوان زباله شیمیایی دفع کنید.
5- تخلیه گاز :
کلید با استفاده از تجهیزات تصفیه گاز تخلیه می‌شود که گاز تصفیه شده را فشرده می‌سازد به طوری که می‌توان آنرا دوباره به کار برد مخلوط گاز SF6+N2 فقط زمانی می‌تواند مجدداً مورد استفاده قرار گیرد که شرایط مخلوط شدن آن تحت کنترل باشد پس از تخلیه کلید را با گاز نیتروژن تا حد اتمسفر پر کرده و پس از آن مجدداً خالی می‌کنیم بدین ترتیب گرد وغبار باقی مانده در کلید تمیز می‌شود. در نهایت کلید را با گاز نیتروژن خشک تا حد اتمسفر پر می‌کنیم و بعد از آن کلید آماده باز شدن و انتقال به کارگاه است.

طراحی و بهینه سازی پروفیل داخلی یك نمونه شیر كنترلی با استفاده از روشهای دینامیك سیالات محاسباتی

واژه های كلیدی: دینامیك سیالات محاسباتی، بهینه سازی، منحنی عملكرد، شیر كنترلی، خاصیت جریان، ظرفیت شیر

با استفاده از مدلسازی سیالاتی شیر كنترلی، رفتار جریان در
(CFD) داخل شیر بوسیله دینامیك سیالات محاسباتی
شبیه سازی می گردد تا به كمك نتایج تحلیلی بتوان یك پروفیل
داخلی مناسب برای شیر كنترلی بگونه ای طراحی نمود كه از
لحاظ دبی ع بوری و خاصیت اعمال شده به شیر پاسخگوی
نیاز مورد نظر باشد . در این تحقیق پروفیل داخلی یك نمونه
شیر با خاصیت كنترلی مشخص طراحی شده و سپس بوسیله
بررسی و تحلیل شده است و شكل داخلی CFX نرم افزار
شیر در جهت رسیدن به حداكثر ظرفیت جریان عبوری با
خاصیت كنترلی م عین و كاهش نواحی دارای سرعت های غیر
مجاز بهینه شده است . جهت كنترل صحت نتایج مدلسازی در
حصول به خاصیت كنترلی مشخص شیر، نتایج بدست آمده با
اطلاعات ارایه شده توسط سازنده اصلی شیر كنترلی مقایسه و
بصورت نمودار ارایه شده است.

دانلود

طراحی سیستم زمین حفاظتی بهینه با در نظر گرفتن پارامترهای مختلف موثر بر ایمنی آن به كمك الگوریتم ژنتیك

واژه های كلیدی: سیستم زمین حفاظتی بهینه، ولتاژ تماس، ولتاژ گام، الگوریتم ژنتیك

در این مقاله هدف، طراحی سیستم زمین بهینه از نظر اقتصادی
برای پستهای برق، با شرط حفظ شرایط ایمنی سیستم زمین بر
می باشد . این مطالعه برای شرایط IEEE اساس استاندارد
مختلف سیستم زمین و خاك یك لایه و دو لایه انجام شده و
برای هر كدام از این شرایط، سیستمهای طراحی شده، ارائه و
با هم مقایسه گردیده است . در این مقاله، طراحی سیستم زمین
در سه حالت انجام گرفته است . در حالت اول از شبكه زمین
با فواصل یكسان استفاده می شود و حالت دوم مرب وط به
طراحی سیستم زمین با جایابی بهینه هادیهای شبكه زمین به
می باشد و نهایتاً در حالت سوم، (GA) كمك الگوریتم ژنتیك
با در نظر GA طراحی سیستم زمین بهینه جامع، به كمك
گرفتن كلیه پارامترهای مختلف موثر بر ایمنی سیستم زمین
بعنوان متغیرهای بهینه سازی ارائه می شود كه باعث افزایش
قابلیت انعطاف بهینه سازی و كاهش قابل توجه هزینه های
سیستم زمین می گردد.

دانلود

توسعه سیستم عرضه برق كشور در شرایط محدودیت سوخت نیروگا هها در ماه های سرد

واژه های كلیدی: سیستم عرضه برق ؛ محدودیت سوخت نیروگاهی ؛ ظرفیت بهینه ؛ بهره برداری بهینه

در مقاله حاضر تركیب بهینه تكنولوژی های تولید برق در
كشور با درنظر گرفتن محدودیت سوخ ت رسانی به
نیروگاه های حرارتی تعیین می شود . محدودیت سوخت به
صورت حداكثر سهم گاز طبیعی قابل تخصیص به نیروگا ههای
حرارتی در كل سال و بطور خاص در 4 ماه سرد آن درنظر
گرفته می شود. به منظور ارزیابی و تحلیل اثرات این
سیستم عرضه ،MESSAGE محدودیت، با بهره گیری از مدل
انرژی الكتریكی كشور مدلسازی می شود . در این مدل كل
هزینه های سیستم عرضه انرژی الكتریكی به منظور تأمین
تقاضای نهایی برق حداقل می گردد. نتایج اصلی مدل شامل
روند بهینه كل ظرفیت مورد نیاز برای نصب، تولید ناویژه هر
یك از نیروگاه ها و ضریب بهره برداری بهینه آنها در یك افق
زمانی 30 ساله می باشد. مدل طراحی شده و نتایج حاصل از
آن می تواند به عنوان ابزاری مناسب جهت تسهیل فرآیند
برنامه ریزی میان مدت و درازمدت در بخش عرضه برق مورد
استفاده قرار گیرد.

دانلود