طراحي بهينه، ايمن و اقتصادي سيستم زمين پست‌هاي فشارقوي

Optimal, Safety, and Economic Design of High Voltage Substations Grounding System

طراحي جامع و بهينه سيستم زمين پستهاي فشارقوي از دو ديدگاه ايمني و اقتصادي يكي از مهمترين، پرهزينهترين، حساسترين و پيچيدهترين مسايل پستهاي فشارقوي است. در اين مقاله يك روش جديد شامل هفت گام اساسي با در نظر گرفتن پارامترهاي موثر بر ايمني و هزينه اقتصادي سيستم زمين بعنوان متغيرهاي بهينه سازي جهت طراحي جامع و بهينه سيستم زمين پستهاي فشارقوي بر اساس استاندارد ANSI/IEEE Std. 80-2000 پيشنهاد شده است. در اين طراحي يك تابع هدف مناسب در بر گيرنده كليه مولفههاي اصلي هزينه اجراي سيستم زمين تعريف شده است. علاوه بر اين جهت بهينه سازي سيستم زمين و حل مسايل و نامعادلات غير خطي بهمراه شرايط مرزي غير خطي يك روش بهينه سازي تحت عنوان الگوريتم جستجوي تصادفي، پيشنهاد شده است. در پايان نتايج طراحي بهينه، ايمن و اقتصادي سيستم زمين پست فشارقوي شهرستان تفت و يك پست فشارقوي230/63 KV بر اساس روش پيشنهادي و بر طبق استاندارد ANSI/IEEE Std. 80-2000 و روش بهينه سازي الگوريتم جستجوي تصادفي ارايه و با نتايج طراحي آن بر اساس روش معمول آزمون و خطا و بر طبق استاندارد مذكور مقايسه شده است كه مناسب بودن روش پيشنهاد شده را براي طراحي يك سيستم زمين ايمن و اقتصادي تاييد مينمايد.

Due to both safety and economic issues, exhaustive and optimal design of the grounding system of high voltage substations is one of the most important, expensive, sensitive, and complicated problems of the high voltage substations. In this paper, a novel designing method is proposed which consist of seven fundamental steps. The method is based on the ANSI/IEEE Std. 80-2000 standard. Most of the parameters affecting the safety and economic costs are considered as the optimization variables which are set by using smart method. The grounding system is designed by defining an appropriate objective function which contains the essential parameters that affects the relevant cost. Moreover, an optimization technique known as random search algorithm is suggested in order to solve the associated nonlinear problems with nonlinear boundary conditions. As a practical case study, we implemented the proposed method for designing of the grounding system of a high voltage substation in Taft city and a 230/63 kV high voltage substation. The system was also designed using a usual approach which is based on the ANSI/IEEE Std. 80-2000 standard along with the trial and error method. Our comparison study, confirm the superiority of the proposed method from both safety and economic points of view.