شکل۲- ۴: ساختار یک SSFCL
زمانی که خطایی رخ می­دهد سوئیچ یا تریستوری که به صورت موازی با خازن قرار گرفته بانک خازنی را از خط خارج کرده و راکتور جریان اتصال کوتاه را محدود می­ کند.
ساختار دیگری از محدودکننده­ی SSFCL در شکل زیر نشان داده شده است.
شکل۲- ۵: ساختار دیگری از SSFCL
همانطور که در شکل(۲-۵) مشاهده می­ شود راکتور L1 با خازن C1 برای حالت تشدید طراحی شده است و مجموع آنها امپدانس تقریباً صفر از خود نشان می­دهد. با وقوع خطا، تریستورها آتش شده و راکتور L2 وارد مدار می­ شود. در این حالت خازن C1 و راکتور L2 با تشکیل یک مدار LC رزونانسی به صورت سری با خط باعث افزایش امپدانس خط و در نتیجه محدود شدن جریان اتصال کوتاه می­شوند.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

ایده­ دیگر برای SSFCLها در شکل(۲-۶) نشان داده شده است. این مدار از دو شاخه­ رزونانسی و یک شیر تریستوری تشکیل شده است.
شکل۲- ۶: ساختار یک SSFCL با شاخه میانی
در کار عادی سیستم قدرت تریستورها آتش نمی­شوند. در نتیجه شاخه­ های رزونانسی (C1 با L1) و (C2 با L2) اتصال کوتاه می­باشند. در این شرایط هیچگونه افت ولتاژی در دو سر محدودکننده وجود نخواهد داشت. بعد از زمان کوتاهی پس از اتصال کوتاه (کمتر از نیم سیکل) مدار کنترل، تریستورها را آتش کرده و در نتیجه مدار معادل محدودکننده به شکل زیر تبدیل می­ شود.
شکل۲- ۷: مدار معادل محدودکننده رزونانسی در زمان اتصال کوتاه
در این حالت امپدانس سری شده با خط باعث محدود شدن جریان اتصال کوتاه می­گردد. از مزایای این محدودکننده­ها می­توان به عملکرد بسیار سریع و عدم تولید قوس و نویز در زمان عمل کردن اشاره نمود. از معایب آن می­توان به هزینه­ ساخت بالا، قابلیت اطمینان پایین و مدار جانبی پیچیده اشاره کرد. همچنین قرار گرفتن خازن سری با خط نیز ممکن است باعث بروز مشکلاتی در سیستم قدرت شود.
محدودکننده جریان خطا از نوع فوق هادی(SFCL^[25])
ابررساناها تنها موادی هستند که مقاومت آنها از صفر تا یک مقدار بسیار بالا قابل تغییر می­باشد. زمانی که چگالی جریان از مقدار بحرانی آن بالاتر رود به سرعت مقاومت ابررسانا تغییر کرده و به یک آلیاژ با مقاومت بالا تبدیل می­ شود. سیم­پیچ ابررسانا در دمای ۱۸۰- درجه سانتیگراد دارای خاصیت ابررسانایی بوده و مقاومت و افت ولتاژ بسیار کمی دارد. به محض وقوع اتصال کوتاه و افزایش جریان از یک حد معینی که جریان بحرانی نامیده می­ شود، سیم پیچ گرم شده و مقاومت بالایی از خود نشان می­دهد. به همین دلیل جریان خطا کاهش می­یابد. محدودکننده­های ابررسانا هرچند از سرعت خوبی برخوردارند اما برای بازیابی حالت ابررسانایی و وصل مجدد به زمان نسبتاً زیادی نیازمندند. با ارائه محدودسازهای نوع عبور شار^[۲۶] که به جای جریان بحرانی با افزایش عبور شار مغناطیسی، به شرایط محدودسازی می­رسند مشکل سرعت بازیابی تا حدود زیادی مرتفع می­ شود.
SFCL از نوع مقاومتی^[۲۷]
همانطور که در شکل (۲-۸) دیده می­ شود می­توان این محدودکننده­ها را با یک مقاومت متغیر مدل کرد.
شکل۲- ۸: مدل یک سیم ابررسانا
با وقوع عیب در سیستم قدرت، چگالی جریان عبوری از ابررسانا افزایش یافته و با افزایش چگالی جریان مقاومت آن افزایش پیدا می­ کند که نتیجه آن محدود شدن جریان اتصال کوتاه می­باشد.
SFCL از نوع القایی^[۲۸]
همانطور که در شکل(۲-۹) نشان داده شده این نوع از محدودکننده­ها از یک ترانسفورماتور تشکیل شده ­اند که اولیه آن با خط سری بوده و ثانویه آن توسط ابررسانا اتصال کوتاه شده است.
شکل۲- ۹: مدل مداری یک SFCL از نوع القایی
وقوع عیب و افزایش دانسیته جریان در ثانویه ترانسفورماتور باعث افزایش مقاومت ابررسانا شده و یک امپدانس معادل سلفی-مقاومتی به صورت سری با خط تولید می­ شود که باعث محدود شدن جریان اتصال کوتاه می­گردد.
قیمت یک محدود کننده جریان خطا از نوع راکتور سری در سال ۱۳۸۹ در پست ۶۳ کیلوولت اصفهان تقریباً برابر با ۸۰۰ میلیون تومان بوده است. برای یافتن قیمت FCL برای ولتاژهای مختلف باید به شرکت­های سازنده سفارش داده شود تا قیمت آن را برآورد نمایند.
SFCL از نوع راکتور DC^[29]
همانگونه که در شکل (۲-۱۰) مشاهده می­ شود به طور معمول این نوع از محدودکننده­ها از چهار دیود و یک راکتور ابررسانا در حالت تکفاز تشکیل شده ­اند که به صورت سری باخط قرار می­گیرند. راکتور DC به خاطر عبور دادن جریان DC در کار عادی شبکه هیچ­گونه افت ولتاژی در دو سر خود نخواهد داشت.

شکل۲- ۱۰: مدل مداری یک SFCL از نوع راکتور DC
در بعضی از موارد به جای دیود از تریستور استفاده می­ شود تا بتوان جریان اتصال کوتاه را قطع کرده و همچنین انرژی جذب شده در زمان اتصال کوتاه را به شبکه برگرداند.
نوع سه­فاز راکتور DC در شکل (۲-۱۱) نشان داده شده است.

شکل۲- ۱۱: مدار سه فاز SFCL از نوع راکتور DC
در این بخش ساختارهای مختلف محدودکننده­های جریان اتصال کوتاه ابررسانا معرفی شدند. در حالت کلی مزایای زیر را می­توان برای همه آنها قائل شد:
بدون تأثیر در حالت کار عادی شبکه (افت توان و افت ولتاژ)
خاصیت غیرخطی فوق هادی در جریان­ها و دماهای مختلف
حجم کوچک
از معایب این محدودکننده­ها می­توان به موارد زیر اشاره کرد:
هزینه بالای فوق­هادی
هزینه بالای خنک کردن
محدودکننده غیر فوق­هادی نوع راکتور DC
شکل زیر مدار تکفاز محدودکننده غیر فوق هادی نوع راکتور DC را نشان می­دهد. همانطور که در این شکل مشاهده می­ شود راکتور غیر فوق هادی با یک سلف ایده­ال و یک مقاومت سری مدل شده است. همچنین یک منبع ولتاژ DC جهت جبران تلفات اهمی سلف و دیودها با راکتور سری شده است.

شکل۲- ۱۲: مدار تکفاز محدودکننده غیر فوق هادی نوع راکتور DC
مدار سه­فاز این محدودکننده نیز به صورت شکل زیر می­باشد.

شکل۲- ۱۳: مدار سه فاز محدودکننده غیر فوق هادی نوع راکتور DC
استفاده از محدودکننده جریان خطا پس از ورود تولیدپراکنده:
در شبکه ­های توزیع، که عموماً به صورت شعاعی می­باشند، سیستم حفاظتی بدون در نظر گرفتن منابع تولیدپراکنده طراحی و هماهنگ می­ شود. با نصب منابع تولید پراکنده ماهیت شعاعی شبکه از بین می­رود و اندازه و جهت جریان اتصال کوتاه تغییر می­ کند. در نتیجه هماهنگی حفاظت قبلی برقرار نمی­ماند. در اثر عملکرد نادرست و نابجای تجهیزات حفاظتی، میزان قابلیت اطمینان سیستم به شدت کاهش خواهد یافت. مشکلات مطرح شده تحت عنوان ناهماهنگی­های حفاظتی شناخته می­شوند [۳۱, ۳۲]. قوانین حفاظتی در نظر گرفته شده برای سیستم­های حفاظتی باید به نحوی باشند که اولاً خطاهای ایجاد شده در کمترین زمان برطرف گردند و ثانیاً محدوده­ای که در اثرعملکرد تجهیزات حفاظتی بی­برق می­گردد، تا حد امکان کوچک باشد. تنظیمات رله­ها و ریکلوزرها و انتخاب فیوزها برای یک شبکه توزیع باید به صورتی انجام شوند که هماهنگی بین تمام جفت تجهیزات حفاظتی اصلی-پشتیبان به ازای تمامی شرایط اتصال کوتاه برقرار باشد. شکل زیر یک منبع تولیدپراکنده متصل به شبکه قدرت را نشان می­دهد که خطایی درجلوی فیدر آن رخ داده است.

شکل۲- ۱۴: وقوع خطا در جلوی فیدر متصل به منبع تغذیه
I_DG و I_Net به ترتیب سهم منبع و شبکه­ اصلی در تأمین جریان خطا می­باشند. با توجه به این شکل، قبل از نصب FCL جریان­ها به صورت زیر محاسبه می شوند.