امروز: پنجشنبه 9 فروردین 1403
دسته بندی محصولات
بخش همکاران
لینک دوستان
بلوک کد اختصاصی

بررسی نقش توان راكتیو در شبكه های انتقال و فوق توزیع

بررسی نقش توان راكتیو در شبكه های انتقال و فوق توزیع دسته: برق
بازدید: 1 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 2212 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 102

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

قیمت فایل فقط 26,000 تومان

خرید

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.

هارمونیك ها معمولا به وسیله فیلتر ها- كه دارای اصول طراحی متفاوتی با جبران كننده ها هستند- حذف
می گردند. با وجود این  مسائل هارمونیك اغلب همراه با مسائل جبران پیش می آیند و همواره مساله هارمونیك و فیلتر كردن مورد توجه خواهند بود . به علاوه , تعداد زیادی از جبران كننده ها ذاتاٌ تولید هارمونیك می كنند كه بایستی به روش داخلی یا فیلتر خارجی تضعیف شوند .

2-1- جبران كننده ایده ال

با معرفی اجمالی اهداف اصلی در جبران بار, هم اكنون می توان مفهوم جبران كننده ایده ال را بیان كرد . جبران كننده ایده ال وسیله ای است كه در نقطه تغذیه (یعنی به موازات بار)متصل و وظایف سه گا نه زیر را به عهده
 می گیرد:

1- ضریب توان را به مقدار واحد تصحیح می كند

2- تنظیم (تغییر)ولتاژرا حذف می كند و یا مقدارش را تا سطح قابل قبولی كاهش می دهد .

3- جریان های یا ولتاژ سه فاز را متعادل می كند .

جبران كننده ایده ال در حذف اعواج ناشی از هارمونیك  كه در جریان یا ولتاژ های تغذیه موجود است,,نقشی ندارد (این عمل به عهده فیلتر مناسب می باشد), لیكن جبران كننده ایده ال خودش نبایستی تولید هارمونی اضافی نماید. از خواص دیگر جبران كننده ایده ال توانائیش در پاسخ لحظه ای است كه می تواند نقش سه گانه فوق را انجام دهد . مفهوم پاسخ لحظه ای, تعریف كردن ضریب توان لحظه ای و عدم تعادل فاز لحظه ای را ایجاب می كند. جبران كننده ایده ال همچنین توان متوسط را مصرف نمی كند  یعنی بدون تلفات در نظر گرفته می شود .

عملیات اصلی سه گانه جبران كننده ایده ال مستقل از یكدیگر هستند .البته , اصلاح ضریب توان و متعادل كردن فازها خود به خود منجر به بهبود در وضع تنظیم ولتاژ می گردد .در حقیقت در بعضی از موارد, مخصوصاٌ وقتی كه تغییرات بار كند یا وقوع آن كم است, جبران كننده ای كه برای اصلاح ضریب توان و یا متعادل كردن فاز ها طراحی شده است لازم نیست كه عمل خاصی را به منظور تنظیم ولتاژ انجام دهد.

3-1- ملا حظات عملی

1-3-1- بارهائیكه به جبران سازی نیاز دارند.

مساله اینكه آیا یك بار معین در شرایط پایدار نیاز به اصلاح ضریب توان دارد یا خیر, یك مساله اقتصادی است كه جواب آن به عوامل مختلفی از آن جمله تعرفه برق, اندازه بار و ضریب توان جبران نشده بستگی دارد . برای بارهای صنعتی بزرگ با ضریب توان جبران نشده كمتر از 0.8 اصلاح ضریب توان از نظر اقتصادی مقرون به صرفه خواهد بود .

بارهای كه منجر به تغییرات سریع ولتاژ تغذیه می شوند بایستی برای اصلاح ضریب توان و همچنین تنظیم ولتاژ جبران شوند .

نمونه بارهائیكه مستلزم جبران هستند عبارتند از كوره های الكتریكی, كوره های القائی, دستگاه جوش الكتریكی, دستگاه جوش القائی, انواع دستگاه غلطك برای شكل دادن فلزات به كار می رود . موتور های بزرگ (بخصوص آنهائی كه به كرات روشن و خاموش می شوند) ,دستگاه چوب بری, دستگاههای مثل سینكروترون كه نیاز به منبع تغذیه با قدرت بالای پالسی دارند .این بارها را می‌توان به بار های كه ذاتاٌ رفتار غیر خطی دارند و بارهائی كه با قطع و وصل آنها ایجاد اغتشاش می شود, طبقه بندی كرد . بارهای غیر خطی معمولاٌ علاوه بر تولید هارمونیك باعث تغییرات ولتاژ فركانس پایه می گردند .كه برای حذف هارمونیك ها از فیلتر مناسب استفاده می كنند.

در صورتی كه تعدادی از محرك های موجود در مراكز صنعتی به جای موتور القائی از نوع موتور سنكرون باشند, در ضریب توان و تنظیم ولتاژ بهبود حاصل می شود,زیرا موتور سنكرون قادر است كه مقدار قابل كنترل توان راكتیو را وارد شبكه یا از آن جذب نماید. موتور سنكرون همچنین به واسطه داشتن قسمت گردان, انرژی جنبشی را در خود ذخیره كرده و می تواند سیستم تغذیه را در موقع افزایش ناگهانی بار حمایت كند .

4-1- مشخصا ت یك جبران كننده بار :

پارامترها و فاكتورهائی كه بایستی در تعریف یك جبران كننده بار در نظر گرفت,  در لیست زیر به طور اجمال آمده است . منظور ارائه لیست كامل نیست بلكه هدف ارائه یك ایده از نوع عملی جبران كننده و در نظر گرفتن ملاحظات مهم است.

1-حداكثر توان راكتیو پیوسته مورد لزوم كه بایستی جذب یا تولید گردد .

2-مقدار نامی اضافه بار و مدت زمان آن

3-ولتاژ نامی و حدود ولتاژ كه مقدار نامی توان راكتیو نبایستی از آن حدود تجاوز نماید .

4-فركا نس وتغییرات آن

5-دقت لازم در تنظیم ولتاژ

6-زمان پاسخ جبران كننده در مقابل یك اغتشاش معین

7-نیازمندی های كنترل ویژه

8-حفاظت جبران كننده و هماهنگی آن با حفاظت سیستم و در نظر گرفتن محدودیت توان راكتیو در صورت لزوم

9-حداكثر اعوجاج ناشی از هارمونیك با در نظر گرفتن جبران كننده

10-اقدامات مربوط به انرژی دار كردن و اقدامات احتیاطی

11-نگهداری, قطعات یدكی, پیش بینی برای توسعه و آرایش جدید سیستم در آینده

12-عوامل محیطی, سطح نویز, نصب تاسیسات در محیط باز یا بسته, درجه حرارت , رطوبت, آلودگی هوا, باد وعوامل زلزله, نشتی در ترانس ها, خازن ها,  سیستم خنك كننده 

13-رفتار و عملكرد در معرض ولتاژ تغذیه نامتعادل و یا بارهای نا متعادل

14-نیازمندی های كابل كشی و طرح بندی وآرایش اجزاء, قابل دسترسی بودن, محصور بودن, زمین كردن

15-قابلیت اعتماد و خارج از سرویس(یدكی)بودن اجزا

5-1- تئوری اسا سی جبران

1-5-1- اصلاح ضریب توان و تنظیم ولتاژ در سیستم تكفاز :

سیستم تغذیه, بار و جبران كننده را می توان به روش های مختلف مشخص یا مدل كرد . بنابراین سیستم تغذیه را می توان به صورت مدار معادل تونن با ولتاژ مدار باز همراه با امپدانس سری و جریانش و یا همراه با توان واقعی و توان راكتیوش (با ضریب توان ) مدل كرد .

جبران كننده را می توان به صورت امپدانس متغیر یا منبع جریان راكتیو متغیر ویا منبع توان راكتیو متغیر مدل كرد . انتخاب مدل برای هر یك از اجزاء و بر حسب نیازمندی ها تغییر می كند .

شكل 1- الف الی (ت) اصلاح ضریب توان

 2-5-1- ضریب توان و اصلاح آن :

فرمول (4-1)

شكل1الف یك بار تكفاز با ادمیتا نس معادله (3-1) كه از ولتاژ vتغذیه می شود را نشان میدهد . جریان بار وبرابرست با :

IL= V (GL+JBL)=VGL+JVBL=IR+JIX

V,IL هر دو فازور هستند وفرمول (4) در دیاگرام فازور شكل 2 ب كه درآنV   به عنوان مرجع انتخاب شده است, نشان داده شده است.جریان بار دارای مولفه اهمیIR  همفاز با V و مولفه راكتیوIX=VBL كه با V اختلاف فاز 90درجه دارد. در این مثال Ix منفی و Il پس فاز وبار القائی است (حالتی كه عمومیت دارد )زاویه بین V, Il  برابر o است. توان ظاهری كه به بار داده می شود برابرست با:

 فرمول (5-1)                                                                

بنابراین توان ظاهری دارای مولفه حقیقیPl  (یعنی توان مفیدی كه به حرارت,  كار مكانیكی, نور و یا اشكال دیگر انرژی تبدیل می شود ) و یك مولفه راكتیو Ql (توانی كه به اشكال مفید انرژی تبدیل نمی شود اما با وجود این , وجودش ضرورت ذاتی بار است )است.به عنوان مثال در یك موتور القائی, Ql  نشانگر توان راكتیو مغناطیس كننده است. رابطه بین Sl,,Pl,,Ql در شكل 1پ نشان داده شده است برای بارهای پس فاز (القائی)بر حسب قراردادBl منفی وQl مثبت است .

جریانIs=Il كه از طرف سیستم فراهم می شود مقدارش از آنچه برای تامین توان واقعی ضروری است واندازه ضریب زیر بزرگتر است .

فرمول (6-1)                                                                       

در این جا  ضریب توان و برابر است با :

فرمول (7-1)                                                                     

یعنی عبارتست از كسری از توان ظاهری كه به اشكال مفید انرژی تبدیل می شود.

تلفات ژولی در كابل های سیستم تغذیه با ضریب  افزایش می یابد .

از این رو مقادیر نامی كابل بایستی افزایش یابد و بهای آن به وسیله مشتری پرداخت شود .

اصلاح ضریب توان بر این اصل استوار است كه بایستی توان راكتیو جبران شود به این معنا كه با موازی كردن یك جبران كننده با بار (كه دارای ادمیتانس راكتیو خالص JBL – می باشد ), توان راكتیو مورد نیاز در محل فراهم شود . بنابراین جریانی كه از طریق سیستم به تركیب بار و جبران كننده داده می شود برابر خواهد بود با :

فرمول (8-1)

                                                                                                                             Is=Il+Ir

=V(Gl+JBl)-V(JBl)=VGl=IR

كه این جریان با ولتاژ V همفاز بوده و ضریب توان این مجموعه برابر 1 می شود شكل 1 ت روابط فازوری را نشان می دهد.حال جریان تغذیه Is كمترین مقدار را داشته و قادر است توان كل Pl در ولتاژ V را تغذیه نماید و تمام توان راكتیو مورد نیاز بار توسط جبران كننده در محل فراهم می شود, بنابراین بار تماماٌ جبران می شود. سیستم تغذیه در این صورت ظرفیت بیشتری شده كه می تواند بارهای دیگر را تغذیه نماید .

فرمول شماره (9-1)

جریان جبران كننده از رابطه زیر بدست می آید :

Ir=Vyr=-jVBl

توان ظاهری كه با سیستم تغذیه تبادل شده است برابرست با:

 فرمول شماره (10-1)                                                             

بنابراین Pr =0 و Qr=VBl=-Ql است .

 جبران كننده به توان مكانیكی ورودی نیاز ندارد. اغلب بارها القائی بوده و نیاز به جبران خازنی دارند (Br مثبت  Qr منفی است ).

فرمول شماره (11-1)

در شكل 1 پ ملاحظه می شود كه به منظور جبران كامل توان راكتیو ,مقدار نامی توان راكتیو جبران كننده با توان Pl بار به وسیله رابطه زیر ارتباط دارد ,

با توان ظاهری Sl به وسیله رابطه زیر ارتباط دارد,

فرمول شماره (12-1)                                                                 

جدول 2 مقدار نامی جبران كننده بر حسب پریونیت Sl برای ضریب توان های مختلف را نشان می دهد. جریان نامی جبران كننده از Qr/V به دست می آید كه با جریان  راكتیو بار در ولتاژ نامی برابرست . ممكن است كسری از بار جبران  شود (یعنی |Br|<|Bl|;|Qr|<|Ql| ),درجه جبران با مقایسه اقتصادی بین هزینه جبران كننده(كه بستگی به مقدار نامی آن دارد )و هزینه فراهم آوردن توان راكتیو از سیستم تغذیه در یك فاصله زمانی تصمیم گیری می شود.

جدول 1 :توان راكتیو لازم جهت جبران كامل در ضریب توان های مختلف

ضریب توان بار

مقدار نامی جبران كننده Qr

(بر حسب پریونیت توان ظاهری بار )

1

0

95/0

312/0

90/0

436/0

80/0

600/0

60/0

800/0

40/0

917/0

0

1

در بررسی ای كه تاكنون انجام گرفت, جبران كننده یك ادمیتانس (یا سوسپتانس)ثابت بود كه قادر نخواهد بود به تغییرات توان راكتیو مورد نیاز پاسخ دهد . در عمل یك جبران كننده مانند یك مجموعه ای از خازن (یا راكتور)می تواند به بخش های موازی تقسیم شود كه هر كدام می توانند به طور جداگانه به مدار متصل گردند, طوری كه بر حسب تقاضای بار, تغییرات گسسته در توان راكتیو جبران كننده انجام گیرد. جبران كننده های بهتر (نظیر كندانسور سنكرون یا جبران كننده های استاتیك )قادر هستند كه توان راكتیو متغیر پیوسته ایجاد نمایند در تحلیل پیشین, اثر تغییرات ولتاژ تغذیه بر روی میزان تاثیر جبران كننده در نگهداری ضریب قدرت در مقدار واحد, در نظر گرفته نشده است. به طور كلی ولتاژ تغذیه تغییر می كند توان راكتیو یك جبران كننده راكتانس ثابت همراه با تغییرات بار تغییر نمی كند ویك خطای جبران ایجاد می شود .

6-1- بهبود ضریب توان :  

ضریب توان میانگین بار القائی كه به طور القائی جبران شده است اساساٌ از ضریب توان بار جبران نشده بدتر است.اگر به عنوان مثال توان راكتیو میانگین بار یعنی Ql نصف حداكثر باشد,آنگاه توان راكتیو میانگینی كه از طرف سیستم به بار جبران شده تحویل می گردد برابر2Ql یعنی دو برابر خواهد بود .

به منظور به دست آوردن تنظیم ولتاژ ایده ال و همچنین ضریب توان میانگین واحد, واضح است كه یك جبران كننده كاپاسیتیو(خازنی )لازم است به جای آنكه رابطه  را در معادله  ثابت نگه داریم جبران كننده بایستی رابطه زیر را برقرار كند.

فرمول شماره (14-1)

فرمول شماره (13-1)                                                                                    

با صرف نظر كردن از تغییرات توان بار با روش مشابه بخش 2 مشخصه ولتاژ توان راكتیو جبران كننده ایده ال بدست خواهد آمد, شكل 2 الف الی ت روش ها را نشان می دهد شكل 3 پ مشخصه جبران كننده ایده ال را نشان می دهد. حداقل مقدار نامی كاپاسیتیو جبران كننده به وسیله فرمول(14-1) به دست می آید و فرض می شود كه جبران كننده در فواصل خارج از محدوده تنظیم خود,توان راكتیو  ثابت Qmax را تولید می كند .

حال ولتاژ واحد مربوط می شود به شرایط جبران كامل كه توسط فرمول(13-1) تعریف می شود,و نقطه كار میانگین در Qs=0 باV=1pu می باشد.

فرمول شماره (15-1)

Qrmax=Qlmax-Ssc(^Vmp/V)                                                                                          

Qs= Constant=0                                                                                                          

به جای اینكه به مقدار كافی توان راكتیو جذب شود تا اینكه مقدار كل Ql+Qr را برابر Qlmax كند,حال جبران كننده می تواند به مقداری كه بار جذب می كند تولید نماید, در این صورت جبران كننده كاپاسیتیو خالص است .

اگر جبران كننده به عنوان رگولاتور ولتاژ ایده ال طراحی شود آن گاه Qs مقدارش كاملاٌ صفر نیست زیرا توان بار دارای تغییرات است.عموماٌ این اثر خیلی ناچیز است .

شكل شماره 2- مشخصه تقریبی ولتاژ- توان راكتیو سیستم جبران نشده (ب) مشخصه تقریبی ولتاژ- توان راكتیو سیستم جبران شده (پ) مشخصه تقریبی ولتاژ- توان راكتیو جبران كننده ایده آل (ت) دیاگرام تعادل توان راكتیو

7-1- جبران برای ضریب توان واحد

با Qr=Ql دیاگرام فازور مطابق شكل 4 است كه Ir=j5/129KA=-Ilx وQs=0 با Vx=1/006KV و Vr=0/201KV ولتاژ برابر است با V=9/748KV و بنابر این مقدار كاهش ولتاژ برابر است با

9/748-10/0=-0/252KV یا تقریباٌ برابر 2/5% است بنابر این تصحیح ضریب توان به طور قابل ملاحظه ای تنظیم ولتاژ را بهبود می بخشد.در بسیاری از موارد چنین بهبودی كافی است و جبران كننده را می توان به عنوان وسیله فراهم كننده توان راكتیو مورد نیاز بار- به جای رگولاتور ولتاژ ایده‌ال- طراحی كرد .

8-1- تئوری كنترل توان راكتیو در سیستم های انتقال الكتریكی در حالت ماندگار
توان راكتیو:

مطابق قراردادی كه به طور وسیع استفاده می شود .

1-     توان راكتیو در یك نیروگاه تولیدی :

مثبت است اگر چنانچه تولید گردد

منفی است اگر چنانچه جذب گردد

2-     توان راكتیو در یك مصرف كننده :

منفی است اگر تولید گردد

مثبت است اگر جذب گردد

3-انتهای یك خط انتقال (طرف گیرنده) همواره به عنوان بار تلقی می گردد


جدول 2: مزایا ومعایب انواع وسایل جبران كننده در سیستم انتقال

وسایل جبران كننده

مزایا

معایب

راكتورموازی

سادگی از نظر اصول كارو ساختمان

مقدار آن ثابت است

خازن سری

سادگی از نظر اصول كارورفتار آن نسبت به محل قرار گرفتن حساس نیست

در مقابل اضافه ولتاژ باید حفاظت شود وبه فیلتر زیر هارمونیك نیاز دارد از نظر تحمل اضافه بار محدودیت دارد

خازن موازی

سادگی از نظر اصول كاروساختمان

مقدار آن ثابت است-سویچ كردن آن همراه با گذرا است

كندانسور سنكرون

توانایی تحمل اضافه بار دارد-قابل كنترل كامل است-هارمونیك كم تولید می كند 

نیاز به نگهداری زیادی دارد-پاسخ كنترل آن كند است رفتارش نسبت به قرار گرفتن محل حساس است نیاز به فونداسیون محكمی دارد

راكتور چند فاز قابل اشباع

از نظر ساختمان محكم وقابل اطمینان است-توانایی تحمل اضافه بار آن زیاد است-برسطح اتصال كوتاه اثر نمی گذارد-هارمونیك كم تولید می كند

اسا ساٌ مقدارش ثابت است رفتارش نسبت به محل قرار گرفتنش حساس است تولید صدا میكند

راكتور تایریستور كنترل (TCR)

پاسخ آن سریع است قابل كنترل است-برسطح اتصال كوتاه اثر نمی گذارد-وقتی خراب می شود به سرعت قابل تعمیر است 

تولید هارمونیك میكند-رفتارش نسبت به محل قرار گرفتنش حساس است

خازن تایریستور سویچ (TSC)

وقتی خراب میشود به سرعت قابل تعمیر است –تولید هارمونیك نمی كند

توانایی ذاتی محدود كردن اضافه ولتاژ را ندارد از نظر كنترل پیچیده است پاسخ فركانس آن كند است-رفتارش نسبت به محل قرار گرفتنش حساس است

9-1- نیازمندیهای اساسی در انتقال توان AC

انتقال مقدار عظیم توان الكتریكی ac وقتی امكان پذیر است كه نیازمندیهای اساسی زیر برآورده گردد :

1-ماشینهای سنكرون بزرگ بایستی در وضعیت سنكرون باقی بمانند .

ماشین های سنكرون بزرگ در یك سیستم انتقال عبارتند از ژنراتورها و كندانسورهای سنكرون كه تمامی آنها فقط وقتی به طور مفید كارمی كنند كه با ماشین های دیگر سنكرون باشند. مفهوم اصلی در نگهداری سنكرونیزم پایداری است . پایداری عبارتست از تمایل سیستم قدرت الكتریكی (و به ویژه ماشینهای سنكرون )به اینكه در مد مورد نظر به طور پایدار به كارش ادامه دهد . همچنین پایداری بیانگر توانائی ذاتی سیستم است كه خود را از اغتشاشات فاحش (مثل اتصال كوتاه,رعدوبرق و تغییر بار )و به علاوه از اغتشاشات پیش بینی شده در طراحی (نظیر سوئیچینگ)باز یابد .

یكی از محدودیتهای  بهره برداری از خطوط انتقال این است كه در یك خط با طول معین با افزایش توان انتقالی,پایداری آن كاهش می یابد . اگر توان انتقالی به تدریج افزایش یابد (بدون بروز اغتشاش فاحش )در سطح معینی از توان انتقالی سیستم ناگهان ناپایدار می شود.ماشینهای سنكرون در دو انتهای خط از سنكرون خارج می شوند . این سطح توان انتقالی به حد پایداری ماندگار موسوم است زیرا ماكزیمم توانی است كه می تواند در حالت ماندگار (از نظر تئوری ) انتقال یابد. این حد یك مقدار لایتغیر كه با طراحی ماشین سنكرون و تجهیزات خط تثبیت شده باشد نیست و با عوامل مختلف به طور قابل ملاحظه تغییر می كند .مهمترین آنها تحریك ماشین سنكرون (و بنابراین ولتاژ خط ) , تعداد و اتصال خطوط انتقال, تعداد و انواع ماشینهای سنكرون متصل به شبكه (كه اغلب در زمانهای مختلف روز تغییر می كند ),پاترن( الگوی) پخش توان واقعی و راكتیو سیستم و موضوع مورد علاقه مان در اینجا اتصال و مشخصه تجهیزات جبران كننده خواهد بود.

در عمل, سیستم انتقال نمی تواند خیلی نزدیك  به حد پایداری ماندگارش كار كند . بلكه بایستی برای اغتشاشات (نظیر تغییر بار, اتصالی و عمل كلید زنی ) مارجینی (فاصله اطمینانی ) را در توان انتقالی در نظر گرفت . در معین كردن یك مارجین مناسب مفهوم پایداری دینامیكی و گذرا مفید خواهد بود . یك سیستم انتقال از نظر دینامیكی پایدار است وقتی كه عملكرد نرمال خود را پس از یك اغتشاش كوچك مشخص, بازیابد . درجه پایداری دینامیكی را می توان برحسب میزان میرائی مولفه های ولتاژ و جریان و زاویه بار ماشینهای سنكرون بیان كرد . میزان میرائی نكته اصلی در مطالعه پایداری دینامیكی است . از این رو محاسبات,جدید معمولاٌ بر تئوری اغتشاشات كوچك و تجزیه وتحلیل مقادیر خاص استوار است .

سومین مطلب در مورد پایداری این است كه آیا سیستم پس از یك اغتشاش فاحش, نظیر اتصال كوتاه شدید كه منجر به قطع مدار بزرگ یا از كار افتادن جزء مهم شبكه نظیر ژنراتور, خط هوایی یا ترانسفورماتور می گردد, عملكرد نرمال خود را باز خواهد یافت . این پایداری به پایداری گذرا موسوم است . یك سیستم دارای پایداری گذراست وقتی كه پس از یك اغتشاش فاحش عملكرد نرمال خودش را بازیابد. اینكه آیا بازكشت به كار طبیعی و نرمال ممكن است یا خیر, از میان عوامل مختلف به سطح انتقال توان قبل از اتصال كوتاه بستگی دارد حد پایداری گذرا بالاترین سطح توان انتقالی است كه سیستم پس از یك اغتشاش معین پایداری گذرا خواهد داشت .

2- ولتاژ بایستی نزدیك مقادیر نامی آنها نگاهداشته شود.

دومین نیازمندی اساسی شبكه انتقال ac نگهداری سطوح صحیح ولتاژ است . سیستم های قدرت جدید ولتاژ های غیر عادی را حتی برای مدت زمان كوتاه هم تحمل نمی كنند .كاهش ولتاژ كه عموماٌ در اثر بار زیاد و یا قطع تولید ایجاد می شود منجر به رفتار و عملكرد نامطلوب بار مخصوصاٌ موتورهای القائی می شود . در سیستم های تحت بار زیاد, كاهش ولتاژ ممكن است نشانه این باشد كه بار به حد پایداری ماندگار نزدیك می شود . كاهش ولتاژ ناگهانی ممكن است در اثر اتصال دادن بارهای خیلی بزرگ ایجاد گردد.

اضافه ولتاژ به دلیل ریسك جرقه زدن و شكست عایق, یك شرایط خطرناكی است . اشباع ترانسفورماتورهائی كه در معرض اضافه ولتاژ قرار دارند منجر به تولید جریان زیاد محتوی هارمونیك می شود كه در صورت وجود كاپاسیتانس كافی ریسك فرورزونانس و رزونانس هارمونیك وجود دارد . اضافه ولتاژ منشاء متعددی دارد .كاهش بار در قسمت های معینی از سیكل بار روزانه سبب افزایش ولتاژ تدریجی می شود . اگر این اضافه ولتاژ كنترل نگردد سبب كاهش عمر مفید عایق ها می گردد,حتی اگر چنانچه به سطح شكست عایق نرسیده باشد . اضافه ولتاژ ناگهانی از قطع بار یا تجهیزات دیگر سیستم ناشی می شود, در حالی كه اضافه ولتاژ سریع و تند از عمل كلید زنی اتصال كوتاه و رعد وبرق ناشی می شود .در سیستم انتقال طولانی اگر چنانچه از جبران كننده استفاده نشده باشد,  اثر فرانتی (اضافه ولتاژ در بار كم )مقدار توان انتقالی و فاصله انتقال را محدود می كند.

10-1- خطوط انتقال جبران نشده

1-10-1پارامتر های الكتریكی

یك خط انتقال با 4 پارامتر پخش شده  مشخص می گردد : مقاومت سری r و اندوكتانس سری l كنداكتانس موازی g و كاپاسیتانس c  حروف كوچك نشان دهنده مقادیر بر مایل هستند . تمامی 4 پارامتر توابعی از طرح خط یعنی اندازه هادی, نوع, فاصله هادیها, ارتفاع آنها از زمین, فركانس و درجه حرارت هستند . همچنین مقادیر آنها بر حسب تعداد خطوط موازی نزدیك به هم تغییر می كنند و برای جریانهای توالی مثبت و منفی مقادیر متفاوتی به دست
می آید . 

قیمت فایل فقط 26,000 تومان

خرید

برچسب ها : توان راكتیو , شبكه های انتقال , پارامتر های الكتریكی , جبران بار

نظرات کاربران در مورد این کالا
تا کنون هیچ نظری درباره این کالا ثبت نگردیده است.
ارسال نظر