هدف پروژه:

شرح پروژه و مشخصات فنی:
با بررسی موضوعی رفتار برجهای خطوط انتقال در برابر اضافه ولتاژهای ناشی از اصابت صاعقه، با انجام شبیه سازی و محاسبات اضافه ولتاژهای بوجود آمده بر روی شبکه، به نحوۀ حفاظت برجها توسط سیستم زمین پرداخته می شود.
مراحل انجام پروژه:
در این پروژه پس از بررسی فیزیک صاعقه به تشریح نحوۀ هدایت الکتریکی خاک پرداخته و سپس با در دست داشتن طرح سیستم زمین برجهای خطوط انتقال به نحوۀ تخلیۀ جوی الکتریکی بر روی آنها می پردازیم.

فصل اول:کلیات

۱-۱ کلیات
۱-۲ اهداف
۱-۱-۱ فصل دوم
۱-۲-۲ فصل سوم
۱-۲-۳ فصل چهارم
۱-۲-۴ فصل پنجم
۱-۲-۵فصل ششم

فصل دوم: فیزیک صاعقه و پارامترهای جریان ناشی از آن

۲-۱ فیزیک صاعقه ( Physics of lightning)
۲-۲ شاخه های پیشرونده مرحله ای صاعقه ( Stepped leader)
۲-۲-۱ مسیر برگشتی ( Return stroke)
۲-۲-۲ شاخه پیشرونده تیری شکل ( Dart leader)
۲-۲-۳ تخلیۀ بین ابر ( Intra loud discharge)
۲-۲-۴ تخلیه ای که بار مثبت به زمین می آورد
۲-۲-۵ تخلیه با جریان پیشرونده به سوی بالا
۲-۳ اختلاف پتانسیل بین ابر و زمین و انرژی موجود در صاعقه
۲-۵ جریان ناشی از اصابت صاعقه
۲-۴ رعد ( Thunder):
۲-۵-۱ اثر ارتفاع جسم در دامنه جریان
۲-۵-۲ اثر مناطق جغرافیایی
۲-۵-۳ شکل موج جریان
۲-۵-۴ معادله ریاضی شکل موج ناشی از صاعقه

فصل سوم: هدایت الکتریکی خاک

۳-۱ قابلیت هدایت الکرتیکی خاک
۳-۱-۱ اثر نوع خاک
۳-۱-۲ اثر رطوبت موجود در خاک و نمکهای محلول در آن
۳-۱-۳ اثر درجه حرارت
۳-۱-۴ اثر دانه بندی و توزیع آن
۳-۱-۵ اثر عمق
۳-۱-۷ اثر جریانهای پراکنده در زمین
۳-۱-۶  اثر قطر میله

فصل چهارم:  طرح سیستم زمین برجهای خطوط انتقال

۴-۱ مقدمه
۴-۲-۱ رفتار مقاومت زمین بر اثر موج گذرا
۴-۲ مقاومت پای برج
۴-۳ کم کردن مقاومت پایۀ برجها به وسیلۀ اتصالات اضافی
۴-۳-۱-۱ استفاده از میله های طویل
۴-۳-۱-۲- اتصال زمین چند میله ای ( میله های موازی )
۴-۳-۲- نصب میله ی افقی در زمین
۴-۳-۳- زمین کردن به صورت کانترپوز
۴-۴- نتایج آزمایش ها و تجربیات عملی اتصال زمین
۴-۵- طرح سیستم زمین برج ها در خطوط انتقال انرژی
۴-۵-۱- زمین کردن برج های خطوط انتقال انرژی

فصل پنجم:  تخلیه ی جوی الکتریکی بر خطوط انتقال انرژی

۵-۱- تخلیه جوی الکتریکی بر هادی های فاز
۵-۲- تخلیه جوی بر سیمهای محافظ
۵-۳- تخلیه جوی مستقیم بر بدنه برجها
۵-۴- تخلیه ی جوی مستقیم در مجاور پست های فشار قوی
۵-۵- انتشار موج در طول خطوط انتقال انرژی

فصل ششم: محاسبات اضافه ولتاژها در خطوط انتقال در اثر اصابت صاعقه

۶-۱- مقدمه
۶-۲-۱- محاسبه ی ولتاژدر نقطه راس برج

۶-۲-۲- محاسبه ولتاژ روی کراس آرم
۶-۲-۳- محاسبه ی ولتاژ روی زنجیره مقره
۶-۳- محاسبه ولتاژ القایی در اثر برخورد صاعقه به اطراف خطوط انتقال
۶-۳-۱- محاسبات بر روی خط زمین شده

مقدمه
۱-۱ کلیات
با توجه به ماهیت و نقش شبکه های سراسری انتقال انرژی در زندگی امروزی و پیشرفتهای صنعتی کشورها، خطوط انتقال انرژی و ایستگاه های فشار قوی در این شبکه ها آسیب پذیرترین و حساس ترین قسمتهای شبکه را در قبال پدیده های طبیعی منجمله رعد و برق با تخلیه جوی الکتریکی تشکیل می دهند. شبکه های سراسری انتقال انرژی به صورت خطوط هوایی با هادیهای تحت ولتاژ در ارتفاع کافی از زمین در معرض برخورد مستقیم رعد و برق و تخلیه جوی الکتریکی واقع می باشند.
تأثیر تخلیۀ جوی الکتریکی بر این خطوط صدمه موضعی و خسارات ناشی از آن مورد نظر نبوده ،اهمیت عمده آن ایجاد اختلال در برق رسانی و قطع سراسری شبکه و انرژی مورد نیاز مصرف کننده ها می باشد.هر گونه تخلیۀ جوی بر هر نقطه از خطوط انتقال انرژی به صوورت قوس الکتریکی در فواصل هوایی ایزولاسیون خطوط ظاهر گردیده ، ایزولاسیون پیشبینی شدۀ خطوط را نختل و شبکه را با خاموشی کامل مواجه می سازد.
صاعقه یکی از عوامل مهم قطع برق در خطوط انتقال و توزیع نیرو می باشد، بررسیهای انجام شده در کشور آمریکا و کانادا در طول ۱۴ سال بهره بردرای از حدود ۲۵۰۰۰  مایل خطوط انتقال نیرو نشان می دهد که ۲۶ درصد قطعی های برق خطوط انتقال ۳۴۵ کیلو ولت در اثر برخورد صاعقه به وجود آمده است و بررسیهای مشابه در کشور انگلستان که آنهم در یک دوره ۱۴ ساله انجام گرفته نشان می دهد که از حدود ۵۰۰۰ قطعی درخطوط توزیع نیرو تا ولتاژ ۳۳ کیلو ولت، ۴۷ درصد آنها در اثر صاعقه به وجود آمده اند.

۱-۲ اهداف
۱-۲-۱ فصل دوم
با توجه به اینکه امواج گذاری صاعقه باعث پدید آمدن مشکلات عدیده ای در خطوط انتقال و پست های فشار قوی شده اند، لذا می بایست حفاظتت مناسبی از خطوط و پستهای فشار قوی در برابر این پدیدۀ طبیعی صورت گیرد.لزوم حفاظت صحیح از سیستمهای قدت، مستلزم شناخت کافی از مکانیزم، ماهیت و عملکرد صاعقه بر روی خطوط شکل موج، رابطۀ ریاضی و انرژی موجود در صاعقه می پردازیم، به طوری که در فصلهای بعدی از این شکل موجها و معادلات استفاده خواهیم کرد.
۱-۲-۳ فصل چهارم
با توجه به اهمیت امپدانس موجی برجها در کاهش درصد بروز قوسهای برگشتی، همچنین تأثیر زمین طبیعی برجها در ولتاژ تماس بدنه، لازم است مقاومت طبیعی و امپدانس موجی موجها از مقدار مجاز و قابل قبول تجاوز ننماید، مقاومت اهمی طبیعی برجها تابع مقاومت مخصوص خاک بوده و بر حسب نوع زمین و موقعیت برج در رنج وسیعی تغییر می نماید. به منظور کاهش مقاومت زمین طبیعی برجها در زمینهای با مقاومت مخصوص بالا، سیستم زمین مناسب جهت برج پیش بینی شده، مقاومت زمین طبیعی برج کاهش می یابد. در فصل چهارم ضمن آشنایی با مقاومت پای برج و رفتار آن در برخورد با امواج گذرا، روشهای مختلف کم کردن این مقاومت مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت طرح سیستم زمین برجها در خطوط انتقال انرژی ارائه می شود.
۱-۲-۴ فصل پنجم
خطوط انتقال انرژی الکتریکی ، متشکل از برجهای فولادی، سیمهای زمین، هادیهای فاز واقع در دشتها، مناطق کوهستانی، بیابانها، مزارع کشاورزی و غیره مناسب ترین و کوتاهترین وسیله را جهت تخلیۀ جوی بارهای الکتریکی به زمین تشکیل می دهند.به طوری که تخلیه جوی در مناطق کوهستانی و دشتها به سمت این خطوط منحرف گشته، از طریق آنها به زمین تخلیه می گردد. تخلیه در کلیۀ قسمتها و اجزای خطوط انتقال انرژی امکان پذیر بوده، در هر قسمت با پدیده ها و عکس العملهای متفاوت همراه می باشد.در این فصل نحوۀ تخلیه جوی الکتریکی بر اجزای خطوط انتقال انرژی مورد مطالعه قرار می گیرد.