نقش توان راكتیو در شبكه های انتقال و فوق توزیع

نقش توان راكتیو در شبكه های انتقال و فوق توزیع در 102 صفحه word قابل ویرایش با فرمت doc

چكیده:

 در این پروژه در مورد نقش توان راكتیو در شبكه های انتقال و فوق توزیع بحث شده است و شامل 5 فصل 

می باشد كه در فصل اول در مورد جبران بار و بارهایی كه به جبران سازی نیاز دارند و اهداف جبران بار و جبران كننده های اكتیو و پاسیو و از انواع اصلی جبران كننده ها و جبران كننده های استاتیك بحث شده است و در فصل دوم در مورد وسایل تولید قدرت راكتیو بحث گردیده و درمورد خازنها و ساختمان آنها و آزمایش های انجام شده روی آنها بحث گردیده است و در فصل سوم در مورد خازنهای سری و كاربرد آنها در مدارهای فوق توزیع و ظرفیت نامی آنها اشاره شده است و در فصل چهارم در مورد جبران كننده های دوار شامل ژنراتورها و كندانسورها و موتورهای سنكرون صحبت شده است و در فصل پنجم ترجمه متن انگلیسی كه از سایتهای اینترنتی در مورد خازنهای سری می باشد كه در مورد UPFC می باشد.

فصل اول:

 جبران بار

مقدمه

 توان راكتیو یكی از مهمترین عواملی است كه در طراحی و بهره برداری از سیستم های قدرت AC منظور می گردد علاوه بر بارها اغلب عناصر یك شبكه مصرف كننده توان راكتیو هستند بنابراین باید توان راكتیو در بعضی نقاط سیستم تولید و سپس به محل‌های موردنیاز منتقل شود.

در فرمول شماره (1-1) ملاحظه می گردد

 قدرت راكتیو انتقالی یك خط انتقال به اختلاف ولتاژ ابتدا و انتها خط بستگی دارد همچنین با افزایش دامنه ولتاژ شین ابتدائی قدرت راكتیو جدا شده از شین افزایش می‌یابد و در فرمول شماره (2-1) مشاهده می گردد كه قدرت راكتیو تولید شده توسط ژنراتور به تحریك آن بستگی داشته و با تغییر نیروی محركه ژنراتور می توان میزان قدرت راكتیو تولیدی و یا مصرفی آن را تنظیم نمود در یك سیستم به هم پیوسته نیز با انجام پخش بار در وضعیت های مختلف می‌توان دید كه تزریق قدرت راكتیو با یك شین ولتاژ همه شین ها را بالا می برد و بیش از همه روی ولتاژ همه شین تأثیر می گذارد. لیكن تأثیر زیادی بر زاویه ولتاژ شین ها و فركانس سیستم ندارد بنابراین قدرت راكتیو و ولتاژ در یك كانال كنترل می شود كه آنرا كانال QV قدرت راكتیو- ولتاژ یا مگادار- ولتاژ می گویند در عمل تمام تجهیزات یك سیستم قدرت برای ولتاژ مشخص ولتاژ نامی طراحی می شوند اگر ولتاژ از مقدار نامی خود منحرف شود ممكن است باعث صدمه رساندن به تجهیزات سیستم یا كاهش عمر آنها گردد برای مثال گشتاور یك موتور القایئ یك موتور با توان دوم و ولتاژ ترمینالهای آن متناسب است و یا شارنوری كه لامپ مستقیماً با ولتاژ آن تغییر می نماید بنابراین تثبیت ولتاژ نقاط سیستم از لحاظ اقتصادی عملی نمی باشد از طرف دیگر كنترل ولتاژ در حد كنترل فركانس ضرورت نداشته و در بسیاری از سیستم ها خطای ولتاژ در محدوده 5% تنظیم می شود. توان راكتیو مصرفی بارها در ساعات مختلف در حال تغییر است لذا ولتاژ و توان راكتیو باید دائماً كنترل شوند در ساعات پربار بارها قدرت راكتیو بیشتری مصرف می كنند و نیاز به تولید قدرت راكتیو زیادی در شبكه می باشد اگر قدرت راكتیو موردنیاز تأمین نشود اجباراً ولتاژ نقاط مختلف كاهش یافته و ممكن است از محدوده مجاز خارج شود. نیروگاه های دارای سیستم كنترل ولتاژ هستند كه كاهش ولتاژ را حس كرده فرمان كنترل لازم را برای بالا بردن تحریك ژنراتور و درنتیجه افزایش ولتاژ ژنراتور تا سطح ولتاژ نامی صادر می كند با بالا بردن تحریك (حالت كار فوق تحریك) قدرت راكتیو توسط ژنراتورها تولید می شود لیكن قدرت راكتیو تولیدی ژنراتورها به خاطر مسائل حرارتی سیم پیچ ها محدود بوده و ژنراتورها به تنهایی نمی تواند در ساعات پربار تمام قدرت راكتیو موردنیاز سیستم را تأمین كنند بنابراین در این ساعات به وسایل نیاز است كه بتواند در این ساعات قدرت راكتیو اضافی سیستم را مصرف نمایند نیاز می باشد. وسائلی را كه برای كنترل توان راكتیو و ولتاژ بكار می روند «جبران كننده» می نامیم.

همانطوری كه ملاحظه می شود توازن قدرت راكتیو در سیستم تضمینی بر ثابت بودن ولتاژ و كنترل قدرت راكتیو به منزله كنترل ولتاژ می باشد.

به طور كلی كنترل قدرت راكتیو ولتاژ از سه روش اصلی زیر انجام می گیرد.

1- با تزریق قدرت راكتیو سیستم توسط جبران كننده هائی كه به صورت موازی متصل می شوند مانند خازن- راكتیو كندانسور كردن و جبران كننده های استاتیك

2- با جابجا كردن قدرت راكتیو در سیستم توسط ترانسفورماتورهای متغیر ازقبیل پی و تقویت كننده ها

3- از طریق كم كردن راكتانس القائی خطوط انتقال با نصب خازن سری

خازنها و راكتورهای نشت و خازنهای سری جبرانسازی غیر فعال را فراهم می آورند این وسایل با به طور دائم به سیستم انتقال و توزیع وصل می شوند یا كلید زنی می شوند كه با تغییر دادن مشخصه های شبكه به كنترل ولتاژ شبكه كمك می كنند.

 كندانسورهای سنكرون و SVC ها جبرانسازی فعال را تأمین می كنند توان راكتیو تولید شده یا جذب شده به وسیله آنها به طور خودكار تنظیم می شود به گونه ای كه ولتاژ شینهای متصل با آنها حفظ شود به همراه واحدهای تولید این وسایل ولتاژ را در نقاط مشخصی از سیستم تثبیت می كنند ولتاژ در محلهائی دیگر سیستم باتوجه به توانهای انتقالی حقیقی و راكتیو از عناصر گوناگون دارد ازجمله وسایل جبرانسازی غیرفعال تعیین می شود.

 خطوط هوائی بسته به جریان بار توان راكتیو را جذب یا تغذیه می كنند در بارهای كمتر از بار طبیعی (امپدانس ضربه ای) خطوط توان راكتیو خالص تولید می كنند و در بارهای بیشتر از بار طبیعی خطوط توان راكتیو جذب می نمایند كابلهای زیرزمینی به علت ظرفیت بالای خازنی، دارای بارهای طبیعت بالا هستند این كابلها همیشه زیر بار طبیعی خود بارگذاری می شوند و بنابراین در تمام حالتهای كاری توان راكتیو جذب می كنند ترانسفورمرها بی توجه به بارگذاری همیشه توان راكتیو جذب می كنند در بی باری تأثیر راكتانس مغناطیس كننده شنت غالب است و در بار كامل تأثیر اندوكتانس نشتی سری اثر غالب را دارد بارها معمولاً توان راكتیو جذب می كنند یك شین نوعی بار كه از یك سیستم قدرت تغذیه می شود از تعداد زیادی وسایل تشكیل شده كه بسته به روز فصل و وضع آب و هوایی تركیب وسایل متغیر است معمولاً مصرف كننده های صنعتی علاوه بر توان حقیقی به دلیل توان راكتیو نیز باید هزینه بپردازند این موضوع آنها را به اصلاح ضریب توان با استفاده از خازنها شنت ترغیب می كند معمولاً جهت تغذیه یا جذب توان راكتیو و در نتیجه كنترل تعادل توان راكتیو به نحوه مطلوب وسایل جبرانگر اضافه می شود. 

1- جبران بار

1-1- اهداف درجبران بار:

جبران بارعبارتست از مدیریت توان راكتیوكه به منظور بهبود بخشیدن به كیفیت تغذیه در سیستم های قدرت متناوب انجام می گیرد.اصطلاح جبران بار در جایی استعمال می شود كه مدیریت توان راكتیو برای یك بار تنها (یا گروهی از بارها ) انجام می گیرد و وسیله جبران كننده معمولا در محلی كه در تملك مصرف كننده قرار دارد , در نزدیك بار نصب می شود. پاره ای از اهداف و روشهای به كار گرفته شده در جبران بار با آنچه كه در جبران شبكه های وسیع تغذیه (جبران انتقال) مورد نظر است , به طور قا بل ملاحظه ای تفاوت دارد. در جبران بار اهداف اصلی سه گانه زیر مورد نظر است.

1-اصلاح ضریب توان

2- بهبود تنظیم ولتاژ

3- متعادل كردن بار

خاطر نشان می كنیم كه اصلاح ضریب توان ومتعادل كردن بار حتی درمواقعی كه ولتاژ تغذیه فوق العاده((محكم)) است (یعنی ثابت و مستقل از بار است ) مطلوب خواهند بود.

اصلاح ضریب توان به این معنا ست كه توان راكتیو مورد نیاز به جای آنكه از نیروگاه دور تامین گردد, در محل نزدبك بار تولید گردد. اغلب بارهای صنعتی دارای ضریب توان پس فاز هستند. یعنی توان راكتیو جذب می نمایند. بنا براین جریان بار مقدارش از آنچه كه برای تامین توان واقعی ضروری است بیشتر خواهد بود. تنها توان واقعی است كه سر انجام در تبدیل انرژی مفید بوده و جریان اضافی نشان دهنده اتلاف است كه مشتری نه تنها بایستی بها هزینه اضافی كابلی كه آن را انتقال می دهد بپردازد .بلكه تلفات ژولی اضافی ایجاد شده در كابل تغذیه را نیز می پردازد.موسسات تولید كننده همچنین دلیل كافی برای عدم ضرورت انتقال توان راكتیو غیر ضروری از ژنراتورها به بار, را دارند و آن این است كه ژنراتورها و شبكه های توزیع قادر نخواهند بود در ضریب بهره كامل كار كنند و كنترل ولتاژ در سیستم تغذیه بسیار مشكل خواهد شد. تعرفه های برق تقریباٌ همواره مشتریان صنعتی را به واسط بارهای با ضریب توان پایین آنها جریمه می نمایند. و این عمل سالیان متمادی انجام گرفته و در نهایت منجر به توسعه گسترده كاربرد سیستم های اصلاح ضریب توان در مراكز صنعتی شده است . تنظیم ولتاژ در حضور بارهایی كه توان راكتیو مصرفی آنها تغییر می كند, یك موضوع مهم ودر مواردی یك مساله بحرانی خواهد بود. توان راكتیو مصرفی كلیه بارها تغییر می كند , گر چه مقدار و میزان تغییرات آنها كاملا متفاوت است. این تغییرات توان راكتیو در تمامی موارد منجر به تغییرات ولتاژ (یا تنظیم ولتاژ)در نقطه تغذیه می گردد.و این تغییرات ولتاژ بر عملكرد مفید و مؤثر كلیه وسایل متصل به نقطه تغذیه مداخله نموده ومنجر به امكان تداخل در بارهای مصرف كننده های مختلف می گردد .به منظور جلوگیری از این مساله موسسات تولید كننده برق معمولا موظف می شوند كه ولتاژ تغذیه را در یك حد قانونی نگاه دارند. امكان دارد این حد از مقدار مثلا %5+ میانگین در یك فاصله زمانی چند دقیقه یا چند ساعت تا یك مقدار بسیار محدودتر تغییر نماید این مقدار محدودتر از ناحیه بارهای بزرگ و دارای تغییرات سریع كه منجر به ایجاد فرورفتگی در ولتاژ و اثر نامطلوب بر عملكرد وسایل حفاظتی یا چشمك زدن لامپ و آزار چشم می گردد, تحمیل می شود . وسایل جبران كننده نقش اساسی را در نگاهداشتن ولتاژ در محدوه مورد نظر بازی
می كنند .

بدیهی ترین روش بهبود ولتاژ ((قوی تر كردن ))سیستم قدرت به كمك افزایش اندازه و تعداد واحد های تولید كننده برق وبا هر چه متراكم كردن شبكه های به هم پیوسته , می باشد این روش عموماٌ غیر اقتصادی بوده ومنجربه افزایش سطح اتصال كوتاه و مقادیر نامی كلیدها می شود . راه عملی تر و با صرفه تر این است كه اندازه سیستم قدرت بر حسب ماكزیمم تقاضای توان واقعی طراحی شود و توان راكتیو به وسیله جبران كننده ها- كه دارای قابلیت انعطاف بیش از مولدها بوده و در تغییر سطح اتصال كوتاه دخالت ندارند-فراهم گردد.

مساله سومی كه در جبران بار مد نظر است متعادل كردن بار است . اكثر سیستمهای قدرت متناوب سه فاز بوده و برای عملكرد متعادل طراحی می شوند. عملكرد نامتعادل منجر به ایجاد مولفه های جریان توالی صفر ومنفی می گردد. اینگونه مولفه های جریان اثرات نامطلوبی چون ایجاد تلفات اضافی در موتورها ومولدها , گشتاور نوسانی در ماشین متناوب افزایش ریپل در یكسو كننده ها , عملكرد غلط انواع تجهیزات , اشباع ترانسفورماتورها وجریان اضافی سیم زمین را به دنبال خواهند داشت.انواع خاصی از وسایل (منجمله تعدادی از انواع جبران كننده)در عملكرد متعادل, هارمونیك سوم را كاهش می دهند. در شرایط كار نا متعادل این هارمونی نیز درسیستم قدرت ظاهر
می شود محتوی هارمونیك در شكل موج ولتاژ تغذیه پارامتر مهمی در كیفیت تغذیه محسوب می شوداما این مساله ای است كه به واسطه این حقیقت كه طیف تغییرات كاملا بالاتر از فركانس پایه است, مستلزم توجه خاص جداگانه 
می گردد.

فهرست کلی مطالب:

فصل اول:

 جبران بار.

 مقدمه.

 ۱- جبران بار. 

 ۱-۱- اهداف درجبران بار: 

 ۲-۱- جبران کننده ایده ال.

 ۳-۱- ملا حظات عملی.

 ۱-۳-۱- بارهائیکه به جبران سازی نیاز دارند.

 ۴-۱- مشخصا ت یک جبران کننده بار :

 ۵-۱- تئوری اسا سی جبران.

 ۱-۵-۱- اصلاح ضریب توان و تنظیم ولتاژ در سیستم تکفاز :

 ۲-۵-۱- ضریب توان و اصلاح آن :

 ۶-۱- بهبود ضریب توان

 ۷-۱- جبران برای ضریب توان واحد

 ۸-۱- تئوری کنترل توان راکتیو در سیستم های انتقال الکتریکی در حالت ماندگار

 ۹-۱- نیازمندیهای اساسی در انتقال توان AC

 ۱۰-۱- خطوط انتقال جبران نشده

 ۱-۱۰-۱پارامتر های الکتریکی

 ۱۱-۱- خط جبران نشده در حالت بارداری 

 ۱-۱۱-۱- اثر طول خط توان بار و ضریب توان بر ولتاژ و توان راکتیو.

 ۱۲-۱- جبران کننده های اکتیو و پاسیو.

 ۱۳-۱- اصول کار جبران کننده های استاتیک

 ۲-۱۳-۱- موارد استعمال جبران کننده ها

 ۳-۱۳-۱- مشخصا ت جبران کننده های استاتیک

 ۱۴-۱- انواع اصلی جبران کننده

 ۱۵-۱- TCRهمراه با خازنهای موازی

 فصل دوم:

 وسایل تولید قدرت راکتیو.

 ۲-۱- مقدمه.

 ۲-۲- وسایل تولید قدرت راکتیو

 ۲-۳- ساختمان خازن ها

 ۲-۴- محل نصب خازن

 ۲-۵- اتصال مجموعه خازنی

 ۲-۶- حفاظت مجموعه خازنی

 ۲-۷- اشکالات مخصوص خازنهای موازی و شرایط آنها

 ۱-۲-۷- جریان لحظه ای اولیه Inruch current

 ۲-۲-۷- استفاده از راکتور برای محدود کردن جریان لحظه ای اولیه

 ۳-۲-۷- هارمونیکها

 ۴-۲-۷- قوس مجدد در دیژنکتورها 

 ۵-۲-۷- تخلیه Discharge.

 ۶-۲-۷- تهویه.

 ۷-۲-۷- ولتاژ کار

 ۸-۲-۷- کلیدهای کنترل خارجی (دیژنکتور)

 ۹-۲-۷- کنترل خودکار خازنها

 ۲-۸- آزمایش خازنها

 ۱-۲-۸- آزمایش نمونه ای.

 ۲-۲-۸- آزمایش های جاری.

 ۲-۹- اطلاعاتی که در زمان سفارش و یا خرید به سازنده باید داده شود.

 فصل سوم:

 خازن های سری

 مقدمه. 

 تاریخچه. 

 ۳-۱- خازن های سری.

 ۱-۳-۱-طراحی تجهیزات

 ۲-۳-۲ – واحدهای خازن

 ۳-۲- حفاظت با فیوز. 

 ۳-۳- فاکتورهای جبران سازی.

 ۳-۴- وسایل حفاظتی.

 ۳-۵- روش های وارد کردن مجدد خازن. 

 ۳-۶- اثرات رزونانس با خازنهای سری.. 

 ۱-۳-۷- کاربرد خازن های سری (متوالی): 

 ۱-۳-۸- کاربرد خازن های متوالی در مدارهای فوق توزیع: 

 ۱-۳-۹- کاربرد در مدارهای تغذیه کننده های فشار متوسط: 

 فصل چهارم: 

 جبران کننده های دوار.

 مقدمه.

 ۴-۱- جبران کننده های دوار: 

 ۱-۴-۱- ژنراتورهای سنکرون: 

 ۲-۴-۱- کندانسورهای سنکرون: 

 ۳-۴-۱- موتورهای سنکرون: 

 ۴-۲- خازن ها: 

 ۴-۲-۱- کلیات: 

 ۲-۴-۲- مبانی قدرت راکتیو: 

 ۳-۴-۲- اندازه گیری قدرت راکتیو و ضریب قدرت: 

 ۲-۴-۱- بهای قدرت راکتیو مصرفی: 

 ۲-۴-۲- کاهش تلفات ناشی از اصلاح ضریب قدرت: 

 ۲-۴-۳- مصارف جدید (اضافی) که می توان به پست ها، کابل ها و ترانسفورماتورها متصل نمود: 

 ۲-۴-۴- انتقال اقتصادی تر قدرت در یک سیستم برق رسانی جدید در صورت منظور نمودن خازن اصلاح ضریب: 

 ۲-۴-۵- خازن های مورد نیاز جهت کنترل ولتاژ: 

 ۲-۴-۶- راه اندازی آسان تر ماشین های بزرگ که در انتهای خطوط شبکه با مقطع نامناسب قرار دارند: 

 ۴-۵- نکاتی پیرامون نصب خازن: 

 ۴-۶- جبران کننده ها: 

 ۴-۶-۱-جبران کننده مرکزی: 

 ۴-۶-۲- جبران کننده گروهی: 

 ۴-۶-۳- جبران کننده انفرادی: 

 ۴-۷- بانک های خازن اتوماتیک: 

 فصل پنجم:

 ترجمه متن انگلیسی.. 

 ۱-۵-مدل سرنگی ( اینجکش ) 

 ۲-۵- کاربرد ابزار FACTS در جریان برق.. 

 ۳-۵-کنترلگر جریان برق یکنواخت… 

 ۱-۳-۵-مدل سرنگی UPFC..

 ۲-۳-۵- نتایج.. 

 ۴-۵-شبکه هال.

منابع و مآخذ:

جهت دریافت فایل نقش توان راكتیو در شبكه های انتقال و فوق توزیع لطفا آن را خریداری نمایید