دانلود مقاله نقش توان راكتيو در شبكه های انتقال و فوق توزيع

توان راكتيو يكي از مهمترين عواملي است كه در طراحي و بهره برداري از سيستم هاي قدرت AC منظور مي گردد علاوه بر بارها اغلب عناصر يك شبكه مصرف كننده توان راكتيو هستند بنابراين بايد توان راكتيو در بعضي نقاط سيستم توليد و سپس به محل‌هاي موردنياز منتقل شود… پیشنهاد می کنیم ادامه این مطلب مفید و ارزشمند را در مقاله نقش توان راكتيو در شبكه های انتقال و فوق توزيع دنبال نمایید. این فایل شامل 104 صفحه و در قالب word ارائه شده است.

مشخصات فایل نقش توان راكتيو در شبكه های انتقال و فوق توزيع

عنوان: نقش توان راكتيو در شبكه های انتقال و فوق توزيع
فرمت فایل : word (قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 104
حجم فایل : 2,15 مگابایت

بخشی از  مقاله نقش توان راكتيو در شبكه های انتقال و فوق توزيع را در ادامه مشاهده خواهید نمود.

مقدمه

توان راكتيو يكي از مهمترين عواملي است كه در طراحي و بهره برداري از سيستم هاي قدرت AC منظور مي گردد علاوه بر بارها اغلب عناصر يك شبكه مصرف كننده توان راكتيو هستند بنابراين بايد توان راكتيو در بعضي نقاط سيستم توليد و سپس به محل‌هاي موردنياز منتقل شود.

در فرمول شماره (1-1)  ملاحظه مي گردد

قدرت راكتيو انتقالي يك خط انتقال به اختلاف ولتاژ ابتدا و انتها خط بستگي دارد همچنين با افزايش دامنه ولتاژ شين ابتدائي قدرت راكتيو جدا شده از شين افزايش مي‌يابد و در فرمول شماره (2-1) مشاهده مي گردد كه قدرت راكتيو توليد شده توسط ژنراتور به تحريك آن بستگي داشته و با تغيير نيروي محركه ژنراتور مي توان ميزان قدرت راكتيو توليدي و يا مصرفي آن را تنظيم نمود در يك سيستم به هم پيوسته نيز با انجام پخش بار در وضعيت هاي مختلف مي‌توان ديد كه تزريق قدرت راكتيو با يك شين ولتاژ همه شين ها  را بالا مي برد و بيش از همه روي ولتاژ همه شين تأثير مي گذارد. ليكن تأثير زيادي بر زاويه ولتاژ شين ها و فركانس سيستم ندارد بنابراين قدرت راكتيو و ولتاژ در يك كانال كنترل مي شود كه آنرا كانال QV قدرت راكتيو- ولتاژ يا مگادار- ولتاژ مي گويند در عمل تمام تجهيزات يك سيستم قدرت براي ولتاژ مشخص ولتاژ نامي طراحي مي شوند اگر ولتاژ از مقدار نامي خود منحرف شود ممكن است باعث صدمه رساندن به تجهيزات سيستم يا كاهش عمر آنها گردد براي مثال گشتاور يك موتور القايئ يك موتور با توان دوم و ولتاژ ترمينالهاي آن متناسب است و يا شارنوري كه لامپ مستقيماً با ولتاژ آن تغيير مي نمايد بنابراين تثبيت ولتاژ نقاط سيستم از لحاظ اقتصادي عملي نمي باشد از طرف ديگر كنترل ولتاژ در حد كنترل فركانس ضرورت نداشته و در بسياري از سيستم ها خطاي ولتاژ در محدوده 5% تنظيم مي شود. توان راكتيو مصرفي بارها در ساعات مختلف در حال تغيير است لذا ولتاژ و توان راكتيو بايد دائماً كنترل شوند در ساعات پربار بارها قدرت راكتيو بيشتري مصرف مي كنند و نياز به توليد قدرت راكتيو زيادي در شبكه مي باشد اگر قدرت راكتيو موردنياز تأمين نشود اجباراً ولتاژ نقاط مختلف كاهش يافته و ممكن است از محدوده مجاز خارج شود. نيروگاه هاي داراي سيستم كنترل ولتاژ هستند كه كاهش ولتاژ را حس كرده  فرمان كنترل لازم را براي بالا بردن تحريك ژنراتور و درنتيجه افزايش ولتاژ ژنراتور تا سطح ولتاژ نامي صادر مي كند با بالا بردن تحريك (حالت كار فوق تحريك) قدرت  راكتيو توسط ژنراتورها توليد مي شود ليكن قدرت راكتيو توليدي ژنراتورها به خاطر مسائل حرارتي سيم پيچ ها محدود بوده و ژنراتورها به تنهايي نمي تواند در ساعات پربار تمام قدرت راكتيو موردنياز سيستم را تأمين كنند بنابراين در اين ساعات به وسايل نياز است كه بتواند در اين ساعات قدرت راكتيو اضافي سيستم را مصرف نمايند نياز مي باشد. وسائلي را كه براي كنترل توان راكتيو و ولتاژ بكار مي روند «جبران كننده» مي ناميم.

همانطوري كه ملاحظه مي شود توازن قدرت راكتيو در سيستم تضميني بر ثابت بودن ولتاژ و كنترل قدرت راكتيو به منزله كنترل ولتاژ مي باشد.

به طور كلي كنترل قدرت راكتيو ولتاژ از سه روش اصلي زير انجام مي گيرد.

1- با تزريق قدرت راكتيو  سيستم توسط جبران كننده هائي كه به صورت موازي متصل مي شوند مانند خازن- راكتيو كندانسور كردن و جبران كننده هاي استاتيك

2- با جابجا كردن قدرت راكتيو  در سيستم توسط ترانسفورماتورهاي متغير ازقبيل پي و تقويت كننده ها

3- از طريق كم كردن راكتانس القائي خطوط انتقال با نصب خازن سري

خازنها و راكتورهاي نشت و خازنهاي سري جبرانسازي غير فعال را فراهم مي آورند اين وسايل با به طور دائم به سيستم انتقال و توزيع وصل مي شوند يا كليد زني مي شوند كه با تغيير دادن مشخصه هاي شبكه به كنترل ولتاژ شبكه كمك مي كنند.

كندانسورهاي سنكرون و SVC ها جبرانسازي فعال را تأمين مي كنند  توان راكتيو توليد شده يا جذب شده به وسيله آنها به طور خودكار تنظيم مي شود به گونه اي كه ولتاژ شينهاي متصل با آنها حفظ شود به همراه واحدهاي توليد اين وسايل ولتاژ را در نقاط مشخصي از سيستم تثبيت مي كنند ولتاژ در محلهائي ديگر سيستم باتوجه به توانهاي انتقالي حقيقي و راكتيو از عناصر گوناگون دارد ازجمله وسايل جبرانسازي غيرفعال تعيين مي شود.

خطوط هوائي بسته به جريان بار توان راكتيو را جذب يا تغذيه مي كنند در بارهاي كمتر از بار طبيعي (امپدانس ضربه اي) خطوط توان راكتيو خالص توليد مي كنند و در بارهاي بيشتر از بار طبيعي خطوط توان راكتيو جذب مي نمايند كابلهاي زيرزميني به علت ظرفيت بالاي خازني، داراي بارهاي طبيعت بالا هستند اين كابلها هميشه زير بار طبيعي خود بارگذاري مي شوند و بنابراين در تمام حالتهاي كاري توان راكتيو جذب مي كنند ترانسفورمرها بي توجه به بارگذاري هميشه توان راكتيو جذب مي كنند در بي باري تأثير راكتانس مغناطيس كننده شنت غالب است و در بار كامل تأثير اندوكتانس نشتي سري اثر غالب را دارد بارها معمولاً توان راكتيو جذب مي كنند يك شين نوعي بار كه از يك سيستم قدرت تغذيه مي شود از تعداد زيادي وسايل تشكيل شده كه بسته به روز فصل و وضع آب و هوايي تركيب وسايل متغير است معمولاً مصرف كننده هاي صنعتي علاوه بر توان حقيقي به دليل توان راكتيو نيز بايد هزينه بپردازند اين موضوع آنها را به اصلاح ضريب توان با استفاده از خازنها شنت ترغيب مي كند معمولاً جهت تغذيه يا جذب توان راكتيو و در نتيجه كنترل تعادل توان راكتيو به نحوه مطلوب وسايل جبرانگر اضافه
مي شود.

1- جبران بار

1-1- اهداف درجبران بار:

جبران بارعبارتست از مديريت توان راكتيوكه به منظور بهبود بخشيدن به كيفيت تغذيه در سيستم هاي قدرت متناوب انجام مي گيرد.اصطلاح جبران بار در جايي استعمال مي شود كه مديريت توان راكتيو براي يك بار تنها (يا گروهي از بارها ) انجام مي گيرد و وسيله جبران كننده معمولا در محلي كه در تملك مصرف كننده قرار دارد , در نزديك بار نصب مي شود. پاره اي از اهداف و روشهاي به كار گرفته شده در جبران بار با آنچه كه در جبران شبكه هاي وسيع تغذيه (جبران انتقال) مورد نظر است , به طور قا بل ملاحظه اي تفاوت دارد. در جبران بار اهداف اصلي سه گانه زير مورد نظر است.

1-اصلاح ضريب توان

2- بهبود تنظيم ولتاژ

3- متعادل كردن بار

خاطر نشان مي كنيم كه اصلاح ضريب توان ومتعادل كردن بار حتي درمواقعي كه ولتاژ تغذيه فوق العاده((محكم)) است (يعني ثابت و مستقل از بار است ) مطلوب خواهند بود.

اصلاح ضريب توان به اين معنا ست كه توان راكتيو مورد نياز به جاي آنكه از نيروگاه دور تامين گردد, در محل نزدبك بار توليد گردد. اغلب بارهاي صنعتي داراي ضريب توان پس فاز هستند. يعني توان راكتيو جذب مي نمايند. بنا براين جريان بار مقدارش از آنچه كه براي تامين توان واقعي ضروري است بيشتر خواهد بود. تنها توان واقعي است كه سر انجام در تبديل انرژي مفيد بوده و جريان اضافي نشان دهنده اتلاف است كه مشتري نه تنها بايستي بها هزينه اضافي كابلي كه آن را انتقال مي دهد بپردازد .بلكه تلفات ژولي اضافي ايجاد شده در كابل تغذيه را نيز مي پردازد.موسسات توليد كننده همچنين دليل كافي براي عدم ضرورت انتقال توان راكتيو غير ضروري از ژنراتورها به بار, را دارند و آن اين است كه ژنراتورها و شبكه هاي توزيع قادر نخواهند بود در ضريب بهره كامل كار كنند و كنترل ولتاژ در سيستم تغذيه بسيار مشكل خواهد شد. تعرفه هاي برق تقريباٌ همواره مشتريان صنعتي را به واسط بارهاي با ضريب توان پايين آنها جريمه مي نمايند. و اين عمل ساليان متمادي انجام گرفته و در نهايت منجر به توسعه گسترده كاربرد سيستم هاي اصلاح ضريب توان در مراكز صنعتي شده است . تنظيم ولتاژ در حضور بارهايي كه توان راكتيو مصرفي آنها تغيير مي كند,  يك موضوع مهم ودر مواردي يك مساله بحراني خواهد بود. توان راكتيو مصرفي كليه بارها تغيير مي كند , گر چه مقدار و ميزان تغييرات آنها كاملا متفاوت است. اين تغييرات توان راكتيو در تمامي موارد منجر به تغييرات ولتاژ (يا تنظيم ولتاژ)در نقطه تغذيه مي گردد.و اين تغييرات ولتاژ بر عملكرد مفيد و مؤثر كليه وسايل متصل به نقطه تغذيه مداخله نموده ومنجر به امكان تداخل در بارهاي مصرف كننده هاي مختلف مي گردد .به منظور جلوگيري از اين مساله موسسات توليد كننده برق معمولا موظف مي شوند كه ولتاژ تغذيه را در يك حد قانوني نگاه دارند. امكان دارد اين حد از مقدار مثلا %5+ ميانگين در يك فاصله زماني چند دقيقه يا چند ساعت  تا يك مقدار بسيار محدودتر تغيير نمايد اين مقدار محدودتر از ناحيه بارهاي بزرگ و داراي تغييرات سريع كه منجر به ايجاد فرورفتگي در ولتاژ و اثر نامطلوب بر عملكرد وسايل حفاظتي يا چشمك زدن لامپ و آزار چشم مي گردد, تحميل مي شود . وسايل جبران كننده نقش اساسي را در نگاهداشتن ولتاژ در محدوه مورد نظر بازي
مي كنند .

بديهي ترين روش بهبود ولتاژ ((قوي تر كردن ))سيستم قدرت به كمك افزايش اندازه و تعداد واحد هاي توليد كننده برق وبا هر چه متراكم كردن شبكه هاي به هم پيوسته , مي باشد اين روش عموماٌ غير اقتصادي بوده ومنجربه افزايش سطح اتصال كوتاه و مقادير نامي كليدها مي شود . راه عملي تر و با صرفه تر اين است كه اندازه سيستم قدرت بر حسب ماكزيمم تقاضاي توان واقعي طراحي شود و توان راكتيو به وسيله جبران كننده ها- كه داراي قابليت انعطاف بيش از مولدها بوده و در تغيير سطح اتصال كوتاه دخالت ندارند-فراهم گردد.

مساله سومي كه در جبران بار مد نظر است متعادل كردن بار است . اكثر سيستمهاي قدرت متناوب سه فاز بوده و براي عملكرد متعادل طراحي مي شوند.  عملكرد نامتعادل منجر به ايجاد مولفه هاي جريان توالي صفر ومنفي مي گردد. اينگونه مولفه هاي جريان اثرات نامطلوبي چون ايجاد تلفات اضافي در موتورها ومولدها , گشتاور نوساني در ماشين متناوب افزايش ريپل در يكسو كننده ها , عملكرد غلط انواع تجهيزات , اشباع ترانسفورماتورها وجريان اضافي سيم زمين را به دنبال خواهند داشت.انواع خاصي از وسايل (منجمله تعدادي از انواع جبران كننده)در عملكرد متعادل, هارمونيك سوم را كاهش مي دهند. در شرايط كار    نا متعادل اين هارموني نيز درسيستم قدرت ظاهر
مي شود محتوي هارمونيك در شكل موج ولتاژ تغذيه پارامتر مهمي در كيفيت تغذيه محسوب مي شوداما اين مساله اي است كه به واسطه اين حقيقت كه طيف تغييرات كاملا بالاتر از فركانس پايه است, مستلزم توجه خاص جداگانه
مي گردد.

هارمونيك ها معمولا به وسيله فيلتر ها- كه داراي اصول طراحي متفاوتي با جبران كننده ها هستند- حذف
مي گردند. با وجود اين  مسائل هارمونيك اغلب همراه با مسائل جبران پيش مي آيند و همواره مساله هارمونيك و فيلتر كردن مورد توجه خواهند بود . به علاوه , تعداد زيادي از جبران كننده ها ذاتاٌ توليد هارمونيك مي كنند كه بايستي به روش داخلي يا فيلتر خارجي تضعيف شوند .

2-1- جبران كننده ايده ال

با معرفي اجمالي اهداف اصلي در جبران بار, هم اكنون مي توان مفهوم جبران كننده ايده ال را بيان كرد . جبران كننده ايده ال وسيله اي است كه در نقطه تغذيه (يعني به موازات بار)متصل و وظايف سه گا نه زير را به عهده
مي گيرد:

1- ضريب توان را به مقدار واحد تصحيح مي كند

2- تنظيم (تغيير)ولتاژرا حذف مي كند و يا مقدارش را تا سطح قابل قبولي كاهش مي دهد .

3- جريان هاي يا ولتاژ سه فاز را متعادل مي كند .

جبران كننده ايده ال در حذف اعواج ناشي از هارمونيك  كه در جريان يا ولتاژ هاي تغذيه موجود است,,نقشي ندارد (اين عمل به عهده فيلتر مناسب مي باشد), ليكن جبران كننده ايده ال خودش نبايستي توليد هارموني اضافي نمايد. از خواص ديگر جبران كننده ايده ال توانائيش در پاسخ لحظه اي است كه مي تواند نقش سه گانه فوق را انجام دهد . مفهوم پاسخ لحظه اي, تعريف كردن ضريب توان لحظه اي و عدم تعادل فاز لحظه اي را ايجاب مي كند. جبران كننده ايده ال همچنين توان متوسط را مصرف نمي كند  يعني بدون تلفات در نظر گرفته مي شود .

عمليات اصلي سه گانه جبران كننده ايده ال مستقل از يكديگر هستند .البته , اصلاح ضريب توان و متعادل كردن فازها خود به خود منجر به بهبود در وضع تنظيم ولتاژ مي گردد .در حقيقت در بعضي از موارد, مخصوصاٌ وقتي كه تغييرات بار كند يا وقوع آن كم است, جبران كننده اي كه براي اصلاح ضريب توان و يا متعادل كردن فاز ها طراحي شده است لازم نيست كه عمل خاصي را به منظور تنظيم ولتاژ انجام دهد.

3-1- ملا حظات عملي

1-3-1- بارهائيكه به جبران سازي نياز دارند.

مساله اينكه آيا يك بار معين در شرايط پايدار نياز به اصلاح ضريب توان دارد يا خير, يك مساله اقتصادي است كه جواب آن به عوامل مختلفي از آن جمله تعرفه برق, اندازه بار و ضريب توان جبران نشده بستگي دارد . براي بارهاي صنعتي بزرگ با ضريب توان جبران نشده كمتر از 0.8 اصلاح ضريب توان از نظر اقتصادي مقرون به صرفه خواهد بود .

بارهاي كه منجر به تغييرات سريع ولتاژ تغذيه مي شوند بايستي براي اصلاح ضريب توان و همچنين تنظيم ولتاژ جبران شوند .

نمونه بارهائيكه مستلزم جبران هستند عبارتند از كوره هاي الكتريكي, كوره هاي القائي, دستگاه جوش الكتريكي, دستگاه جوش القائي, انواع دستگاه غلطك براي شكل دادن فلزات به كار مي رود . موتور هاي بزرگ (بخصوص آنهائي كه به كرات روشن و خاموش مي شوند) ,دستگاه چوب بري, دستگاههاي مثل سينكروترون كه نياز به منبع تغذيه با قدرت بالاي پالسي دارند .اين بارها را مي‌توان به بار هاي كه ذاتاٌ رفتار غير خطي دارند و بارهائي كه با قطع و وصل آنها ايجاد اغتشاش مي شود, طبقه بندي كرد . بارهاي غير خطي معمولاٌ علاوه بر توليد هارمونيك باعث تغييرات ولتاژ فركانس پايه مي گردند .كه براي حذف هارمونيك ها از فيلتر مناسب استفاده مي كنند.

در صورتي كه تعدادي از محرك هاي موجود در مراكز صنعتي به جاي موتور القائي از نوع موتور سنكرون باشند, در ضريب توان و تنظيم ولتاژ بهبود حاصل مي شود,زيرا موتور سنكرون قادر است كه مقدار قابل كنترل توان راكتيو را وارد شبكه يا از آن جذب نمايد. موتور سنكرون همچنين به واسطه داشتن قسمت گردان, انرژي جنبشي را در خود ذخيره كرده و مي تواند سيستم تغذيه را در موقع افزايش ناگهاني بار حمايت كند .

4-1- مشخصا ت يك جبران كننده بار :

پارامترها و فاكتورهائي كه بايستي در تعريف يك جبران كننده بار در نظر گرفت,  در ليست زير به طور اجمال آمده است . منظور ارائه ليست كامل نيست بلكه هدف ارائه يك ايده از نوع عملي جبران كننده و در نظر گرفتن ملاحظات مهم است.

1-حداكثر توان راكتيو پيوسته مورد لزوم كه بايستي جذب يا توليد گردد .

2-مقدار نامي اضافه بار و مدت زمان آن

3-ولتاژ نامي و حدود ولتاژ كه مقدار نامي توان راكتيو نبايستي از آن حدود تجاوز نمايد .

4-فركا نس وتغييرات آن

5-دقت لازم در تنظيم ولتاژ

6-زمان پاسخ جبران كننده در مقابل يك اغتشاش معين

7-نيازمندي هاي كنترل ويژه

8-حفاظت جبران كننده و هماهنگي آن با حفاظت سيستم و در نظر گرفتن محدوديت توان راكتيو در صورت لزوم

9-حداكثر اعوجاج ناشي از هارمونيك با در نظر گرفتن جبران كننده

10-اقدامات مربوط به انرژي دار كردن و اقدامات احتياطي

11-نگهداري, قطعات يدكي, پيش بيني براي توسعه و آرايش جديد سيستم در آينده

12-عوامل محيطي, سطح نويز, نصب تاسيسات در محيط باز يا بسته, درجه حرارت , رطوبت, آلودگي هوا, باد وعوامل زلزله, نشتي در ترانس ها, خازن ها,  سيستم خنك كننده

13-رفتار و عملكرد در معرض ولتاژ تغذيه نامتعادل و يا بارهاي نا متعادل

14-نيازمندي هاي كابل كشي و طرح بندي وآرايش اجزاء, قابل دسترسي بودن, محصور بودن, زمين كردن

15-قابليت اعتماد و خارج از سرويس(يدكي)بودن اجزا

5-1- تئوري اسا سي جبران

1-5-1- اصلاح ضريب توان و تنظيم ولتاژ در سيستم تكفاز :

سيستم تغذيه, بار و جبران كننده را مي توان به روش هاي مختلف مشخص يا مدل كرد . بنابراين سيستم تغذيه را مي توان به صورت مدار معادل تونن با ولتاژ مدار باز همراه با امپدانس سري و جريانش و يا همراه با توان واقعي و توان راكتيوش (با ضريب توان ) مدل كرد .

جبران كننده را مي توان به صورت امپدانس متغير يا منبع جريان راكتيو متغير ويا منبع توان راكتيو متغير مدل كرد . انتخاب مدل براي هر يك از اجزاء و بر حسب نيازمندي ها تغيير مي كند .

در صورت تمایل شما می توانید مقاله نقش توان راكتيو در شبكه های انتقال و فوق توزيع را به قیمت 16900 تومان از سایت فراپروژه دانلود نمایید. اگر در هر کدام از مراحل خرید یا دانلود با سوال یا ابهامی مواجه شدید می توانید از طریق آدرس contact-us@faraproje.ir و یا ارسال پیامک به شماره: 09382333070 با ما در تماس باشید. با اطمینان از وب سایت فراپروژه خرید کنید، زیرا پشتیبانی سایت همیشه همراه شماست.