بررسی و شبیه‌سازی چند پاره شدن شبکه زمین و تأثیر آن بر تغییر ولتاژهای گام و تماس در پست‌های فشارقوی با استفاده از روش اجزای محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی اراک،اراک، ایران

2 دانشجوی کارشناسی، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی اراک،اراک، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی اراک،اراک، ایران

چکیده

وقوع خطاهایی نظیر اتصال کوتاه و عبور جریان‌های خطای نسبتاً بزرگ در شبکه‌های قدرت، امری اجتناب‌ناپذیر است، لذا طراحی شبکه زمین جهت تخلیه هر چه مناسب‌تر این جریان‌ها، باید با دقت کامل صورت پذیرد، به‌طوری‌که علاوه بر تامین مقاومت مناسب باعث افزایش بی‌رویه ولتاژ گام و تماس نگردد. شبکه زمین در پست‌های فشارقوی بایستی ایمنی افراد وتجهیزات را تأمین نماید، لذا محاسبات طراحی و عملکرد صحیح و سالم شبکه باید با دقت مورد توجه قرار گیرد. ولتاژهای گام وتماس در پست‌های فشارقوی به‌شدت در حفظ ایمنی افراد تأثیرگذار می‌باشند، یکی از بدترین شرایطی که منجر به افزایش مقاومت الکتریکی کلی شبکه زمین می‌شود، چندپاره شدن شبکه زمین در اثر عواملی همچون خوردگی هادی‌ها می‌باشد. در این مقاله ضمن ارائه توضیحاتی پیرامون طراحی مناسب شبکه زمین پست فشارقوی، به شبیه‌سازی شبکه زمین یک پست فوق‌توزیع و اثر چندپاره شدن شبکه زمین در آن بر ولتاژهای گام و تماس در نرم‌افزار اجزای محدودCOMSOLMultiphysics پرداخته شده است.پس از انجام و بررسی شبیه‌سازی ملاحظه شد که ولتاژهای گام و تماس در شبکه‌های زمین دو تکه و سه تکه بسیار بیشتر و پرخطرتر نسبت به شبکه زمین سالم بوده و به‌طور خطرناکی تا بیش از48مقدار اولیه برابر می‌توانند افزایش یابند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation and Electromagnetic Modeling of Earth Grid Islanding and Its Effect on Touch and Step Voltage Profile Variation Using Finite Element Method

نویسندگان [English]

  • asaad shemshadi 1
  • alireza nasiri 2
  • pourya khorampour 3
1 Assistant Professor, Faculty of Electrical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
2 Undergraduate student, Faculty of Electrical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
3 Master student, Faculty of Electrical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
چکیده [English]

The earth grid at high voltage substations should provide safety for people and normal equipment operation, therefore design calculations should be consideredaccurately. Step and touch voltages are among the items that affect people’s safety at high voltage substations. Grounding is suitable so that in addition to having low electrical resistance to the ground, it does not increase the step and touch voltages. Among the factors that laed to an increase in the electrical resistance of the earth’s grid is the tearing of the earth’s grid due to factors such as corrosion of conductors. In this article we provide a description of the appropriate design of high voltage substations grid to simulate the overhead substation grid and its effect on step and touch voltages in ComsulMultiphysics software based on the finit element method. After performing the simulation,it is noticed  that the stepand touch voltages in the two-and three-piece earth’s grid are much higher than the healthy earth’s grid and about 48 times comparing with the normal grid.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electromagnetic Modeling
  • High Voltage Substation
  • Earthgrid
  • Step and Touch Voltages

مراجع

[1] R. Hooshmand, “Design of High Voltage Substations,” Isfahan University Press, Isfahan, 2012.##
[2] H. Kalhor, “Electric Planting,” Shiraz University Press, 2018.##
[3]  S. A. Taher and A. Shemshadi, “Analysis and Design of a New Method for Reduction of Touch and Step Voltages for Earthing Systems Using FEM Approach,” International Journal of Electrical and Power Engineering .vol. 2, Issue 6, pp. 409-414, 2008.##
[4] M. Nayel, J. Zhao, J. He, Z. Cai, and Q. Wang, “Study of Step and Touch Voltages in Resistive/Capacitive Ground due to Lightning Stroke,” 4th Asia-Pacific Conference on Environmental Electromagnetic, Dalian, pp. 56-60, 2006.##
[5] U. Schümann, F. Barcikowski, M. Schreiber, and H. C. Kärner, “FEM Calculation and Measurement of the Electrical Field Distribution of HV Composite Insulator Arrangements,” 39th cigre session, Paris, , pp. 404-408, 2002.##
[6] A. Habjanic and M .Trlep, “The Simulation of the Soil Ionization Phenomenon around the Grounding System by the "Finite Element Method,” IEEE Transactions on Magnetic, vol. 42, no. 4, pp. 867-870, 2006.##
[7] N. Golihaghighi and M. Biguesh, “Node Selection in a Cooperating Position Finding Distributed System Concerning the Computational Complexity Reduction,” Scientific Journal of Radar, vol. 7, Issue 2, pp. 15-23, 2020.##
الکترومغناطیس کاربردی
دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 22
شماره پیاپی 22، دوفصلنامه بهار و تابستان
اردیبهشت 1400
صفحه 89-97

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 10 شهریور 1399
  • تاریخ بازنگری: 02 دی 1399
  • تاریخ پذیرش: 10 دی 1399
  • تاریخ انتشار: 01 اردیبهشت 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار