حفاظت بار سرد

هنگامی که شبکه توزیع برق پس از قطعی طولانی مدت برق، مجدداً روشن می‌شود، تقاضای برق جدید می‌تواند بیشتر از تقاضای برق قبل از قطع باشد. این تقاضای فعلی جدید به عنوان جریان دریافت بار سرد شناخته می‌شود. حفاظت بار سرد زمانی اتفاق می‌افتد که برق برای یک مدت زمان برای هر نوع بار «ذخیره‌ای» مانند گرمایش، سرمایش، پمپاژ، باتری‌ها و غیره قطع شود. در شرایط عادی تنها بخشی از این بار در هر زمان معین فعال خواهد بود. هنگامی که برق پس از قطعی طولانی مدت بازیابی می‌شود، بیشتر یا نه همه این بارهای نوع ذخیره سازی به طور همزمان جریان را می‌کشند زیرا ناهمگونی دستگاه ها و تنوع رفتار مشتری از بین می‌رود.

شکل زیر اندازه گیری واقعی یک مدار توزیع صنعتی را نشان می‌دهد. بار قبل از قطع حدود 100 کیلو وات است. ولتاژ RMS با خط نقطه خاکستری نشان داده می‌شود. پس از قطع، برق پس از 10 ثانیه دوباره برقرار می‌شود که منجر به افزایش شدید بار (حفاظت دریافت بار سرد) به 732 کیلووات می شود که 7.32 برابر بار پیش از خطا است. بار افزایش یافته در حدود 23 ثانیه به مقدار اسمی باز می‌گردد. تخمین زده می‌شود که بیشتر جریان CLPU ناشی از هجوم بارهای پایین دست (ترانسفورماتورها، موتورها و غیره) است. ما می‌توانیم این نتیجه را بگیریم زیرا مدت زمان قطع 10 ثانیه برای تغییر حالت بارهای حرارتی بسیار کوتاه است. این همچنین در بازگشت سریع بار به اسمی در 23 ثانیه منعکس می‌شود. اگر قطعی طولانی‌تر باشد، CLPU به زمان بسیار بیشتری نیاز دارد تا به بار اسمی برسد.

فیدرهایی با غلظت بالایی از بارهای نوع ذخیره سازی (گرمایش، سرمایش، پمپاژ و غیره) می‌توانند جریان جمع آوری بار سرد جدی ایجاد کنند که می‌تواند منجر به تسریع فرسودگی ترانسفورماتور، اضافه بار و افت ولتاژ شود. جریان دریافت بار سرد (CLPU) همچنین می‌تواند منجر به خرابی ترمیم شود، زیرا رله‌های محافظ می‌توانند تلاش برای برداشتن این بار را آزار دهند زیرا ممکن است بار جدید (افزایش یافته) به عنوان شرایط اضافه بار برای رله ظاهر شود. پیکاپ بار سرد تشخیص عیب در خطوط توزیع را به چالش می‌کشد. بسته به مدت زمان قطع و ماهیت بار، CLPU می‌تواند از چند دقیقه تا چند ساعت ادامه یابد. پارامترهای مهمی که میزان و مدت زمان وانت بار سرد (CLPU) را تعیین می‌کنند عبارتند از:

• مدت زمان خاموشی: مدت زمان خاموشی طولانی‌تر باشد، به طور کلی CLPU شدیدتر است.
• نوع بار: نوع بار: بار روشنایی، بار موتور، بار گرمایش و غیره اثرات CLPU.
• زمان روز: بار با زمان روز و در نتیجه CLPU متفاوت است.
• آب و هوا: دمای شدید می‌تواند باعث CLPU شدید و طولانی مدت شود.
• سطح بار: CLPU به سطح بار قبل از قطع بستگی دارد.

جریان جمع آوری بار سرد از ترکیب دو حالت حاصل می‌شود:

• جریان هجومی
• از دست دادن تنوع بار

1) حفاظت بار سرد ناشی از جریان هجومی

انواع مختلف جریان هجومی که در جمع آوری بار سرد نقش دارند در زیر فهرست شده اند.

جریان هجومی مغناطیسی:

بلافاصله پس از بازیابی نیرو، ترانسفورماتورهای متصل به خط، جریان هجومی مغناطیسی را می‌کشند که می‌تواند 6 تا 12 برابر جریان بار سرد کامل باشد که برای بسیاری از چرخه ها دوام می‌آورد. در یک مدار توزیع، صدها ترانسفورماتور می‌توانند متصل شوند و مجموع جریان هجومی می‌تواند باعث ایجاد مزاحمت برای دستگاه محافظ شود.

جریان گذرای خازنی:

خازن‌های متصل به مدار نیز جریان هجومی را می‌کشند. جریان هجومی خازنی می‌تواند اوج بالایی را نشان دهد، اما مدت زمان آن بسیار کمتر خواهد بود (معمولاً در میکروثانیه یا میلی ثانیه). جریان گذرای سوئیچینگ خازن را ببینید.

جریان هجومی بار:

جریان هجومی بار جریان هجومی است که هنگام راه‌اندازی موتورها، شروع به گرم شدن رشته‌های لامپ رشته‌ای، روشن شدن لامپ‌های قوس الکتریکی و غیره جریان می‌یابد.

2) جریان بار سرد به دلیل از بین رفتن تنوع بار

هنگامی که برق به دنبال قطعی طولانی مدت بازیابی می‌شود، بارهای متصل ممکن است همه سعی کنند همزمان روشن شوند. در شرایط عادی، بارها به طور تصادفی بر اساس دما/فشار/نقطه تنظیم دیگر روشن و خاموش می‌شوند. پس از قطعی طولانی مدت برق، دما/فشار/ سایر نقاط تنظیم احتمالاً از مقدار تنظیم شده خارج شده اند و از این رو تجهیزاتی مانند موتورها، پمپ ها، کمپرسورها همگی سعی می‌کنند همزمان در سراسر خط توزیع راه اندازی شوند. این می‌تواند به وضعیت اضافه بار وانت بار سرد منجر شود.

یک مثال مرتبط از از دست دادن تنوع، واحدهای تهویه مطبوع مسکونی (AC) است. در شرایط عادی، هر واحد AC ممکن است در زمان‌های تصادفی روشن و خاموش شود، در حالی که پس از قطعی برق طولانی مدت، دما در هر واحد مسکونی ممکن است از نقطه تنظیم فاصله گرفته باشد و باعث شود که همه واحدها همزمان با بازیابی برق شروع به کار کنند. این به عنوان از دست دادن تنوع بار شناخته می‌شود.

موتورها و بارهای مسکونی کوچک برای راه اندازی مجدد نیازی به مداخله دستی ندارند در حالی که موتورها و بارهای صنعتی بزرگ معمولاً به تنظیم مجدد دستی نیاز دارند. به همین دلیل، محاسبات پیکاپ بار سرد معمولاً راه اندازی موتورهای صنعتی بزرگ را شامل نمی‌شود.

پیش بینی جریان وانت بار سرد

پیش‌بینی جریان حفاظت  بار سرد (CLPU) برای بازیابی برق پس از قطعی طولانی‌مدت مهم است. پیش‌بینی CLPU به درک رفتار دینامیکی اتصال مجدد در کنترل فرکانس ماشین‌های تولید دوار کمک می‌کند. پیش‌بینی CLPU همچنین برای ارزیابی جریان توان بین نقاط مختلف شبکه و ارزیابی حداکثر بارگذاری حرارتی تجهیزات توزیع متصل مورد نیاز است. اگرچه محاسبه دقیق جریان حفاظت بار سرد عملی نیست، اما تقریب‌های مختلفی مانند مدل نمایی تاخیری [Ref 3] و مدل‌های فیزیکی مختلف [Ref 1-2] انجام شده است. مدل‌های فیزیکی بر گرمایش و سرمایش، دما و سایر اطلاعات مشابه متکی هستند.

شکل بالا مدل تقریبی نمایی را برای CLPU نشان می‌دهد. مدل فروپاشی نمایی تناسب خوبی با اندازه‌گیری‌ها فراهم می‌کند و همچنین رفتاری را که از اثرات فیزیکی مانند گرمایش، سرمایش و غیره انتظار می‌رود تقلید می‌کند.