دانلود مقاله زمین دکل های خطوط انتقال

امپدانس موجی برج:

انتشار موج در طول برج بر اساس قوانين موجهاي حركتي صورت گرفته ، با انتشار و انعكاس متوالي موج در نقاط اتصال بازوها ، نبشي ها و غيره توام مي باشد . فاصله زماني لازم جهت انتشار موج در طول برج به ارتفاع 50 – 30 معادل 2/0 – 1/0 ميكرو ثانيه مي باشد .
تغييراتي سريع ولتاژ موجي در اين فاصله زماني ، در طي انتشار آن در طول برج ، با پديده هاي گوناگون مشابه پديده هاي حاصل از انتشار موجها با فركانس بالا ، همراه مي باشد . منجمله ايجاد ميدان مغناطيسي و ظرفيت خازني در مسير انتشار موج . در اين حالت انتشار موج در طول برج كاملا مشابه انتشار موج در طول سيمهاي فاز خطوط انتقال انرژي صورت گرفته ، اندوكتانس خود القاء L و ظرفيت خازني C را نسبت به زمين ، نبشي ها و بازوهاي مجاور خود پديدار مي سازد.
خاصيت موجي بارهاي الكتريكي همچنين موجب مي گردد ، تا مقدار امپدانس موجي بر حسب شكل موج تخليه جوي در طول زمان تحت تاثير قرار گرفته ، تغيير نمايد ، تغييرات امپدانس موجي نسبت به زمان با توجه به منحنيهاي ولتاژ و جريان موجي صورت مي پذيرد.
براي اين منظور شكل منحني ولتاژ موجي در نقطه فوقاني برج ، به ازاء جريانهاي تخليه موجي ثبت و اندازه گيري شده ، از نسبت ولتاژها به جريانهاي موجي تغيرات امپدانس موجي برجها بر جسب زمان مشخص مي گردد ، با رسم منحني ولتاژها و جريانهاي موجي عدم همزماني در برقراري جريان موجي ناشي از ولتاژ موجي آشكار مي گردد ،(شکل 22) در حاليكه تخليه سريع و به موقع بارها ايجاب مي نمايد تامنحنيها حتي الامكان بر يكديگر منطبق بوده ، فاقد تاخير زماني باشند.

شکل (24) منحنی ولتاﮊ -زمان به ازای جریان موجی و مقاومت اهمی خالص و با احتساب امپدانس موجی

وجود تاخير زماني در منحني هاي ولتاژ وجريان موجي و عدم انتقال سريع بارهاي الكتريكي به زمين ، تغيرات امپدانس موجي برج را نسبت به زمان پديد مي آورد . همچنانكه اشاره گرديد، اين تاخير زماني از خاصيت خازني C و اندوكتيو L مربوط به مسير انتشار موج، شامل بازوها ، نبشي هاي متعدد ، اسكلت فلزي ناشي گرديده ، مانع از انتقال به موقع بارها همزمان با تخليه آنان بر برج مي گردد . به همين علت امپدانس موجي برج و تغييرات آن نسبت به زمان در ولتاژ موجي ظاهر شده در برج حائز اهميت فراوان مي باشد.
با توجه به مراتب فوق امپدانس موجي برجها به شكل برج ، تعداد نبشي ها بازوهاي ارتباطي و شكل اسكلت فلزي بستگي داشته ، در برجها با حداقل تعداد نبشي ها و شكل ساده اسكلت فلزي امپدانس موجي برج محدود بوده ، در برجها با شكل پيچيده ، مقدار آن افزايش مي يابد.
با توجه به دلايل فوق ولتاژ حاصل در نقاط مختلف برج ، انتهاي بازوها و محل اتصال زنجير مقره از طريق انجام آزمايشات مستقيم بر روي مدل ساخته شده برج ومحاسبه مقدار دقيق امپدانس موجي توسط كامپيوتر بر آورد مي گردد . به منظور بر آورد ولتاژ موجي ظاهر شده در نقطه راس برج ، بدنه برج به منزله سيم فاز خط انتقال در نظر گرفته شده ، انتشار و انعكاس متوالي موجهاي حركتي در طول برج با توجه به امپدانس موجي آن تعيين مي گردند. اين ولتاژ در هنگام بر آورد درصد بروز قوسهاي برگشتي وتعيين مقدار قابل قبول مقاومت زمين برج مورد استفاده قرار مي گيرد. بر اورد امپدانس موجي برجها ، مشابه خطوط انتقال انرژي . با توجه به خصوصيات L و C آنان ، صورت مي پذيرد . مقادير Lو C مناسب با ابعاد و اندازه برجها بوده ، اين ابعاد واندازه ها در طول بدنه برج متفاوت مي باشند . به همين علت از اندازه هاي معادل استفاده مي شود.

طرق گوناگون كاهش امپدانس موجي برجها
همچنانكه بررسي نموديم امپدانس موجي برجها و تغييرات آن نسبت به زمان يكي از علل اصلي بروز قوسهاي برگشتي در برجهاي انتقال انرژي بخصوص برجها از نوع اسكلت فلزي مي باشد. به منظور كاهش امپدانس موجي برجها و جلوگيري از تاثير آن در انتقال بارهاي الكتريكي به زمين راه حل هاي گوناگون ارائه گرديده اند.
الف) عايق نمودن سيمهاي زمين از برج و اتصال مستقيم و جداگانه آنان به زمين ، با اين عمل بارهاي الكتريكي تخليه جوي نه از طريق بدنه برج بلكه از طريق سيم اتصال جداگانه به زمين منتقل مي گردند . بدين ترتيب از ظهور ولتاژهاي موجي بر روي بدنه برج و بروز قوسهاي برگشتي جلوگيري به عمل خواهد آمد.
اين روش مستلزم هزينه بالا بوده ، اجراي آن تا حدودي غير ممكن مي باشد.
ب) اتصال مستقيم سيمها به زمين ، از طريق نصب تسمه مسي در طول برج .
نصب تسمه مسي با مقاومت اهمي ناچيز متفاوت از مقاومت اهمي برج امكان مي دهد ، تا قسمت اعظم جريان موجي و بارهاي الكتريكي تخليه جوي از طريق آن به زمين منتقل مي گردند اين راه حل عملي بوده، انجام آن در خطوط انتقال انرژي معمول مي باشد. در پايه ها از نوع پايه هاي معلق يا مهاري نياز به نصب تسمه هاي مسي نبوده از سيمهاي مهاري پايه ها به عنوان اتصال زمين مستقيم سيمها استفاده مي شود.
ج) اتصال سيمهاي زمين به يكديگر توسط كندوكتورهاي عرضي . كندوكتورهاي عرضي به فواصل در طول خط نصب مي گردند . اتصال توسط تور يا ورقه فلزي مناسب تر مي باشد.
در اتصال انتهاي بازوها و محل اتصال زنجير مقره به يكديگر و به سيم زمين ، در هنگام بالا بودن طول بازوهاي برج ، به منظور تبديل مسير موج در بازوها از مدار باز به مدار بسته و جلوگيري از ظهور امپدانس بي نهايت در انتهاي آنان ، اين بازوها به يكديگر و به سيم زمين متصل ميگردند.

زمان طي شده برج يا TOWER TRAVEL TIME (TTT)

عكس العمل برج در قبال جريانهاي تخليه جوي با دو مشخصه بيان مي گردد، اين دو مشخصه عبارتند از: امپدانس موجي برج و زمان طي شده آن.
امپدانس موجــي بــرج را بررســي نموديم حال زمان طي شده آن يا TOWER TRAVEL TIME (TTT) را مورد مطالعه قرار مي دهيم . اين مشخصه فاصله زماني رفت وبرگشت موج را در طول برج نشان مي دهد.
سرعت انتشار موج در طول هاديهاي برج معادل سرعت نور يا m /μs 300 = v مي باشد چنانكه زمان لازم جهت انتشار موج در طول برج با ارتفاع h با توجه به سرعت فوق برآورد گردد ،خواهيم داشت:
τ=h/u

با اندازه گيري دقيق زمان رفت وبرگشت موج در طول برج به ارتفاع h مقدار آن بيش از رابطه فوق حاصل مي گردد، براي اين منظور ولتاژ موجي ظاهر شده در نقطه راس برج توسط دستگاه
Time Domain Reflectionery اندازه گيري می شود.
افزايش فاصله زماني رفت وبرگشت موج به منزله كاهش سرعت انتشار موج در طول برج از u به ′u مي باشد. اين كاهش با توجه به هايهاي متعدد اسكلت فلزي برج و خاصيت القايي و خازني آنان نتيجه مي گردد.
زمان طي شده برج از رابطه زير برآورد مي گردد: TTT=ZC
Z- امپدانس موجي برج
C- خاصيت خازن برج در ارتفاع h نسبت به زمين ، ارتفاع h با توجه به ارتفاع نصب سيم زمين در نظر گرفته مي شود.
چنانكه ملاحظه مي شود اين فاصله زماني با خاصيت خازني برج وامپدانس موجي آن ارتباط مستقيم داشته كاهش امپدانس موجي برج آن را به مقدار حاصل از سرعت نور نزديك مي سازد . همچنين افزايش ارتفاع برج در ولتاژهاي بالاي انتقال 500 >u كيلو ولت ، تا حدود 50 – 45 متر ، بر خاصيت خازني برج به طور قابل توجه افزوده زمان TTT را افزايش مي دهد . افزايش زمان طي شده برج مانع از انتقال كامل بارهاي الكتريكي تخليه جوي به زمين در حداقل فاصله زماني گشته ، بر دامنه ولتاژ حاصل در محل زنجير مقره مي افزايد.