حفاظت توربين هاي بادي در برابر صاعقه با استفاده از برقگير به روش جذب و انتقال موج صاعقه به زمين

كارشناسي ارشد

منابع انرژي تجديدپذير به طور گسترده به عنوان ابزاري براي كاهش آلودگي هوا به‌كار گرفته مي‌شوند. توسعه انرژي‌هاي تجديدپذير منافع اقتصادي و اجتماعي مختلفي را به همراه دارد كه از جمله مهم‌‌ترين آن‌‌ها مي‌‌توان به كافي نبودن سوخت‌هاي فسيلي و محدوديت آن‌ها در تامين انرژي در آينده نزديك بر اساس پيش‌بيني تمام سناريوها اشاره كرد. لذا انتظار مي‌رود استفاده از اين منابع انرژي مخصوصا انرژي بادي به عنوان بخش مهمي از انرژي‌هاي تجديدپذير به ميزان قابل توجهي افزايش يابد كه همين موضوع اهميت حفاظت مزارع بادي را نشان مي‌دهد. يكي از پديده‌هاي طبيعي كه با توجه به ارتفاع بلند توربين‌هاي بادي مي‌تواند به آن‌ها آسيب‌هاي جبران ناپذيري وارد كند برخورد صاعقه مي‌باشد. برخورد مستقيم صاعقه به پره‌ها و همچنين برخورد غيرمستقيم به خاك مجاور برج توربين بادي، علاوه بر خطر آتش‌سوزي پره و محفظه توربين، باعث ايجاد اضافه‌ولتاژ و اضافه‌جريان مي‌شود كه منجر به آسيب ديدگي تجهيزات و ادوات كنترلي توربين بادي مي‌شود كه در نهايت باعث خاموشي و كاهش قابليت اطمينان در شبكه مي‌گردد. در اين پايان‌نامه مطالعه موردي بر روي يك توربين بادي متصل به دو ترانسفورماتور اصلي جهت انتقال توان به شبكه و ترانسفورماتور كمكي جهت تغذيه مدار كنترلي انجام شده است. مدل‌سازي توربين بادي در كنار ديگر ادوات با استفاده از مدل‌هاي اصلاح شده دقيق مربوط به مطالعات فركانس بالا در محيط نرم‌افزار EMTP-RV نسخه 4.1 انجام شده و نحوه مدل‌سازي قسمت‌هاي مختلف شرح داده شده است. سه موج صاعقه مختلف با حداكثر اندازه‌هاي جريان 10، 50، و 100 كيلوآمپر، هم به صورت برخورد مستقيم به پره توربين بادي، و هم به صورت برخورد غيرمستقيم به پاي برج توربين به مدل اعمال گشته‌اند تا مشاهده گردد در صورت عدم وجود تجهيز حفاظتي مناسب در توربين بادي در برابر اصابت صاعقه، چه ميزان اضافه‌ولتاژهايي در قسمت‌هاي مختلف و مهم به وجود مي‌آيد. تجهيز اصلي به كار گرفته شده در اين پايان‌نامه جهت حفاظت توربين بادي در برابر صاعقه و به حداقل رساندن صدمات ناشي از آن، برق‌گير ZnO (اكسيد روي) مي‌باشد كه انتخاب و محاسبات پارامترهاي مدل مناسب آن با توجه به پارامترهاي شبكه و صاعقه‌هاي اعمالي به طور كامل شرح داده شده است. سه محل پيشنهادي براي قرارگيري برق‌گير پيشنهاد شده است كه اثر حضور برق‌گير پيشنهادي به صورت تكي در هر كدام از اين محل‌ها و همچنين اثر حضور همزمان سه برق‌گير در سه محل در كاهش اضافه‌ولتاژ ناشي از اصابت صاعقه در قسمت‌هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. مشاهده شده است كه با حضور برق‌گيرهاي پيشنهادي در محل‌ها مشخص شده، اضافه‌ولتاژ در قسمت‌هاي مختلف براي هركدام از صاعقه‌هاي اعمال شده تا مقدار قابل توجهي كاهش مي‌يابد و انتقال ايمن موج صاعقه به زمين توسط برق‌گيرها حاصل شده است.

207421

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق - سيستم هاي قدرت

دكتر احمد غلامي