Surge arresters are the most critical equipment for protecting high voltage substations. They play an important role in substations for limiting switching and lightning surges and diverting these surges to ground. On the other hand, surge arrester number and placement for high voltage substations can be determined based on some evaluations in the designing process of substations. Surge arresters can be placed on the both ends of substations, transformers, circuit breakers, reactors, capacitors and also high long bus-bars and etc. Therefore, failure of arresters during overvoltage can put substations in risk condition. Moreover, surge arresters may be inclined to be short circuit during normal operation condition due to ageing process and/or improper quality. This paper attempts to assess reliability of three common substation configurations namely: (1) one breaker and a half; (2) double-bus double-breaker; and (3) ring bus-bar in different placement of surge arresters. At first, maximum voltages on equipment are calculated in different lightning stroke locations through simulation in EMTP-RV. Studies without surge arrester and the presence of surge arrester in different locations are analyzed and compared. Then surge arrester’s placement impacts on the substations reliability indices are calculated in normal operating condition and overvoltage condition by minimal cut set method and simulation results. Analytical studies reveal that surge arrester can increase substations reliability. But for low annual number of lightning stroke, substation reliability may decrease. Also increasing surge arrester number more than substation need reduces reliability

چکیده

برق گیرها حیاتی ترین تجهیزات برای حفاظت پست های فشار قوی هستند. این تجهیزات، نقش مهمی برای محدود کردن جریان سوئیچینگ و یا جریان صاعقه در پست ها ایفا می کنند و در واقع این جریان ها را به زمین منتقل می کنند. از سوی دیگر، تعداد و مکان برق گیرها را برای پست های فشار قوی می توان بر اساس یک سری ارزیابی هایی در پروسه طراحی پست، تعیین کرد. برق گیرها را می توان هم در انتهای پست، انتهای ترانس ها، مدارشکن ها، رأکتورها، خازن ها قرار داد و هم سمت فشار قوی باس بار نصب کرد. بنابراین، خرابی برق گیرها در اثر اضافه ولتاژ می تواند پست مذکور را در شرایط پرخطری قرار دهد. علاوه بر این، برق گیرها مکن است به خاطر فرسودگی و یا کیفیت نامرغوب، در شرایط کار عادی پست، در معرض اتصال کوتاه قرار بگیرند. این مقاله به ارزیابی قابلیت اطمینان سه ساختار متداول از پست ها با جایابی متفاوت برای برق گیرها پرداخته است که عبارت اند از: 1) ساختار یک و نیم مدارشکن 2) دو باس و دو مدارشکن و 3) باس بار حلقوی. در ابتدا، ماکزیمم ولتاژ تجهیزات در مکان های مختلف برخورد صاعقه، از طریق شبیه سازی در EMTP-RV، محاسبه می شود. مطالعات مربوط به عدم وجود برق‌گیر و وجود برق‌گیر در مکان های مختلف مورد تحلیل و مقایسه قرار گرفته است. سپس اثرات مکان های مختلف برق گیر روی شاخص های قابلیت اطمینان پست ها در شرایط عملکرد عادی و شرایط اضافه ولتاژ، به کمک روش مجموعه برش مینیمال و نتایج شبیه سازی، محاسبه شده است. مطالعات تحلیلی اثبات می کند که برق گیر می توان قابلیت اطمینان پست ها را افزایش دهد. اما برای تعداد برخورد صاعقه کم در طول سال، ممکن است قابلیت اطمینان پست کم شود. همچنین افزایش تعداد برق گیرها به گونه ای که بیشتر از تعداد مورد نیاز پست باشد، می توان سبب کاهش قابلیت اطمینان شود.

1-مقدمه

پست ها به عنوان بخش های اصلی شبکه برق، برق مورد نیاز مصرف‌کننده را از طریق خطوط انتقال هوایی و خطوط توزیع، تأمین می کنند. در دنیای امروز، افزایش تقاضا برای انرژی و رشد شبکه قدرت، باعث شده است که اهمیت پست ها بیش از پیش آشکار شود و از این رو، به مسئله قابلیت اطمینان در پست ها، به خصوص در پست های فشار قوی، توجه بیشتری شده است...