تخمین اثر صاعقه برگشتی بر روی ریسک عایقی ترانسفورماتورهای قدرت در پست‌های فشارقوی با در نظر گرفتن اثر آلودگی

این مقاله به تخمین اثر صاعقه برگشتی و ارائه معیار ارزیابی ریسک عایقی ترانسفورماتور در پست فشارقوی ناشی با استفاده از روش پارامتر محدودکننده بهبودیافته مونت کارلو می باشد. بطوریکه ضمن در نظر گرفتن شرایط محیطی حاکم بر پست فشارقوی، برای جلوگیری از بار محاسباتی شبیه سازی حالت گذرا، روش شبیه سازی مونت‌کارلو با روش پارامتر محدودکننده ترکیب شده است. درنتیجه این روش، محاسبات را فقط بر اساس تنش های محتمل وارد به ترانسفورماتور انجام خواهد داد. از طرف دیگر، هر تنش ناشی از اضافه ولتاژ با توجه به دامنه و زمان ماندگاری‌اش اثرات مخرب ساختاری ایجاد می کند. بطوریکه ممکن است رفتار عایقی بعد و قبل از اعمال تنش متفاوت گردد. همچنین بررسی رفتار آلودگی بر دامنه اضافه ولتاژ صاعقه برگشتی و پیری عایقی در سیستم‌های قدرت ضروری است. برای مثال در رابطه با خطوط انتقال قدیمی مازندران شامل (خطوط ناریوران، جلال و خطوط پست فشارقوی 230 کیلوولت قائم‌شهر) و با طول عمر حدود 20 سال از قدیمی‌ترین خطوط آن منطقه می‌باشند و تعدد مسائل و مشکلاتی که در این خطوط وجود دارد نشان‌دهنده کاهش قابلیت اطمینان خطوط مذکور می‌باشد. در این مقاله، با توجه به رفتار غیرخود-ترمیم ترانسفورماتور در برابر تنش های عایقی مختلف، مشخصه استقامتی تجمیعی ولتاژ-زمان توسعه داده شده است. روش ناحیه محدود- مونت کارلو پیشنهادی با انتخاب صحیح توزیع آماری ضربات محتمل و لحاظ کردن اثر آلودگی بر روی مقره ها، ریسک عایقی ترانسفورماتور را بر مبنای اضافه ولتاژ گذرای ظاهر شده در سر ترانسفورماتور تخمین می زند. علاوه بر این، رابطه بین صاعقه برگشتی و وضعیت آلودگی سطح عایق تحت تنش‌های ناشی از ضربات صاعقه مورد بحث قرار می‌گیرد. نتایج شبیه سازی حاصل از این مقاله، مبتنی بر اطلاعات میدانی و آزمایشگاهی بوده و در دو شبکه نمونه واقعی انجام شده است. نتایج نشان می دهد با لحاظ نمودن اثر عوامل محیطی بر پست فشار قوی، میزان ریسک عایقی تا 18 درصد افزایش می یابد.

analysis of transformer insulation risk due to back flashover lightning on high voltage substations by considering the effect of environmental pollution

the improved limiting parameter method of monte carlo is used in this study to estimate the impact of back-flashover (bf) due to lightning and provide an evaluation criterion for the insulation risk of the transformer in the high-voltage substation. in order to avoid the computational burden of the transient-state simulation, the monte carlo (mc) simulation method is combined with the limiting parameter method while taking into account the environmental conditions governing the high-voltage substation. on the other hand, depending on its amplitude and duration, any stress brought on by an excess of voltage causes destructive structural effects. insulating behavior may be different before or after applying stress. additionally, it is necessary to consider how the presence of environmental pollutants affects on bf lightning overvoltage amplitude. therefore, the voltage-time-dependent strength accumulation characteristic has been developed in this study based on the transformer’s non-self-healing behavior when exposed to various insulation stresses. by selecting appropriate distribution of expected strokes to estimate insulation risk, the finite area mc method that is being proposed calculates the insulation risk of the transformer based on the transient overvoltage that appears at the transformer terminals. also discussed is the relationship between bf lightning and the contamination level of the insulation surface under the stresses brought on by lightning strikes. in this manner, the insulation coordination of the transformer can be known with the least number of calculations by using the structural data of the substation, the lines connected to it, and the transformer. the simulation results presented in this study were performed in a real sample network using the field and experimental data. the results showed an 18 percent increase in  insulation risk considering the effect of environmental condition..