پروژه نقش توان راکتیو در شبکه های انتقال و فوق توزیع  (همراه با شکل )

چکیده: ۴

فصل اول: ۵

جبران بار. ۵

مقدمه. ۶

۱- جبران بار. ۸

۱-۱- اهداف درجبران بار: ۸

۲-۱- جبران کننده ایده ال. ۱۱

۱- ضریب توان را به مقدار واحد تصحیح می کند. ۱۱

۳-۱- ملا حظات عملی. ۱۱

۱-۳-۱- بارهائیکه به جبران سازی نیاز دارند. ۱۱

۴-۱- مشخصا ت یک جبران کننده بار : ۱۲

۵-۱- تئوری اسا سی جبران. ۱۳

۱-۵-۱- اصلاح ضریب توان و تنظیم ولتاژ در سیستم تکفاز : ۱۳

۲-۵-۱- ضریب توان و اصلاح آن : ۱۴

شکل۱الف یک بار تکفاز با ادمیتا نس معادله (۳-۱) که از ولتاژ vتغذیه می شود را نشان میدهد . جریان بار وبرابرست با : ۱۴

فرمول (۴-۱) ۱۴

Is=I_l+I_r 15

جدول ۱ :توان راکتیو لازم جهت جبران کامل در ضریب توان های مختلف.. ۱۶

۶-۱- بهبود ضریب توان : ۱۷

۷-۱- جبران برای ضریب توان واحد ۱۸

۸-۱- تئوری کنترل توان راکتیو در سیستم های انتقال الکتریکی در حالت ماندگار. ۱۹

توان راکتیو: ۱۹

جدول ۲: مزایا ومعایب انواع وسایل جبران کننده در سیستم انتقال. ۲۰

سادگی از نظر اصول کارو ساختمان. ۲۰

کندانسور سنکرون. ۲۰

راکتور چند فاز قابل اشباع. ۲۰

۹-۱- نیازمندیهای اساسی در انتقال توان AC.. 20

۱۰-۱- خطوط انتقال جبران نشده ۲۴

۱-۱۰-۱پارامتر های الکتریکی. ۲۴

یک خط انتقال با ۴ پارامتر پخش شده مشخص می گردد : مقاومت سری r و اندوکتانس سری l کنداکتانس موازی g و کاپاسیتانس c  حروف کوچک نشان دهنده مقادیر بر مایل هستند . تمامی ۴ پارامتر توابعی از طرح خط یعنی اندازه هادی, نوع, فاصله هادیها, ارتفاع آنها از زمین, فرکانس و درجه حرارت هستند . همچنین مقادیر آنها بر حسب تعداد خطوط موازی نزدیک به هم تغییر می کنند و برای جریانهای توالی مثبت و منفی مقادیر متفاوتی به دست می آید . ۲۴

در مشخصه رفتار خط اندوکتانس سری و کاپاسیتانس موازی غلبه دارند . در این رفتار مقاومت سری خط آنچنان تاثیری ندارد و در مشخص کردن تلفات اهمیت پیدا می کند . (در اکثر موارد از مقاومت صرف نظر می کنیم )مقادیر نامی توالی مثبت را در نظر گرفته و از کنداکتانس موازی هم صرفنظر شده است . به استثناء مواردی که ذکر گردیده در بقیه موارد از شرایط متعادل و از مدار معادل توالی مثبت استفاده شده است. ۲۴

شکل ۳ مدار معادل یک فاز خط انتقالی که ماشین سنکرون مشابه در ابتدا و انتهای آن متصل شده است را نشان میدهد.به چنین خطی متقارن گفته می شود. ۲۴

شکل ۳- نمایش خط انتقال طویل به کمک اجزاء متمرکز. ۲۴

۱۱-۱- خط جبران نشده در حالت بارداری : ۲۵

۱-۱۱-۱- اثر طول خط   توان بار و ضریب توان بر ولتاژ و توان راکتیو. ۲۵

۱۲-۱- جبران کننده های اکتیو و پاسیو. ۲۷

جدول ۳ : طبقه بندی جبران کننده ها برحسب نوع و عملکرد آنها ۲۹

جریان امپدانس ضربه ای.. ۲۹

خازنهای سری.. ۲۹

۱۳-۱- اصول کار جبران کننده های استاتیک.. ۳۱

۲-۱۳-۱- موارد استعمال جبران کننده ها ۳۱

جدول ۴ : کاربردهای عملی جبران کننده های استاتیک در سیستم های قدرت الکتریکی. ۳۱

ثا بت نگه داشتن ولتاژ در یک سطح معین ویا نزدیک به آن. ۳۱

تحت شرایط تغییرات کند ناشی از تغییرات بار. ۳۱

تصحیح عدم تقارن فازها ۳۱

۳-۱۳-۱- مشخصا ت جبران کننده های استاتیک.. ۳۱

۱۴-۱- انواع اصلی جبران کننده ۳۲

۱۵-۱- TCRهمراه با خازنهای موازی.. ۳۴

فصل دوم: ۳۷

وسایل تولید قدرت راکتیو. ۳۷

۲-۱- مقدمه. ۳۸

۲-۲- وسایل تولید قدرت راکتیو. ۳۸

۲-۳- ساختمان خازن ها ۴۰

۲-۴- محل نصب خازن. ۴۱

۲-۵- اتصال مجموعه خازنی. ۴۲

۲-۶- حفاظت مجموعه خازنی. ۴۴

۲-۷- اشکالات مخصوص خازنهای موازی و شرایط آنها ۴۴

۱-۲-۷- جریان لحظه ای اولیه Inruch current 44

۲-۲-۷- استفاده از راکتور برای محدود کردن جریان لحظه ای اولیه. ۴۵

۳-۲-۷- هارمونیکها ۴۶

۴-۲-۷- قوس مجدد در دیژنکتورها ۴۷

۵-۲-۷- تخلیه Discharge. 47

۶-۲-۷- تهویه. ۴۸

۷-۲-۷- ولتاژ کار. ۴۹

۸-۲-۷- کلیدهای کنترل خارجی (دیژنکتور) ۴۹

۹-۲-۷- کنترل خودکار خازنها ۵۰

۲-۸- آزمایش خازنها ۵۱

۱-۲-۸- آزمایش نمونه ای.. ۵۱

۲-۲-۸- آزمایش های جاری.. ۵۱

۲-۹- اطلاعاتی که در زمان سفارش و یا خرید به سازنده باید داده شود. ۵۲

فصل سوم: ۵۴

خازن های سری.. ۵۴

مقدمه. ۵۵

تاریخچه. ۵۵

۳-۱-  خازن های سری.. ۵۶

۱-۳-۱-طراحی تجهیزات.. ۵۶

۲-۳-۲ – واحدهای خازن. ۵۶

۳-۲- حفاظت با فیوز. ۵۸

۳-۳- فاکتورهای جبران سازی.. ۵۸

۳-۴- وسایل حفاظتی. ۵۹

۳-۵- روش های وارد کردن مجدد خازن. ۶۰

۳-۶- اثرات رزونانس با خازنهای سری.. ۶۱

خازن های سری: ۶۳

۱-۳-۷- کاربرد خازن های سری (متوالی): ۶۳

۱-۳-۸- کاربرد خازن های متوالی در مدارهای فوق توزیع: ۶۶

ظرفیت نامی خازن: ۶۷

۱-۳-۹- کاربرد در مدارهای تغذیه کننده های فشار متوسط: ۶۹

فصل چهارم: ۷۰

جبران کننده های دوار. ۷۰

مقدمه. ۷۱

۴-۱- جبران کننده های دوار: ۷۲

۱-۴-۱- ژنراتورهای سنکرون: ۷۲

۲-۴-۱- کندانسورهای سنکرون: ۷۲

۳-۴-۱- موتورهای سنکرون: ۷۲

۴-۲- خازن ها: ۷۲

۴-۲-۱- کلیات: ۷۲

۲-۴-۲- مبانی قدرت راکتیو: ۷۳

۳-۴-۲- اندازه گیری قدرت راکتیو و ضریب قدرت: ۷۴

– تعیین قدرت خازن: ۷۵

۲-۴-۱- بهای قدرت راکتیو مصرفی: ۷۵

۲-۴-۲- کاهش تلفات ناشی از اصلاح ضریب قدرت: ۷۶

۲-۴-۳- مصارف جدید (اضافی) که می توان به پست ها، کابل ها و ترانسفورماتورها متصل نمود: ۷۶

۲-۴-۴- انتقال اقتصادی تر قدرت در یک سیستم برق رسانی جدید در صورت منظور نمودن خازن اصلاح ضریب: ۷۶

۲-۴-۵- خازن های مورد نیاز جهت کنترل ولتاژ: ۷۶

۲-۴-۶- راه اندازی آسان تر ماشین های بزرگ که در انتهای خطوط شبکه با مقطع نامناسب قرار دارند: ۷۷

۴-۵- نکاتی پیرامون نصب خازن: ۷۷

۴-۶- جبران کننده ها: ۷۸

۴-۶-۱-جبران کننده مرکزی: ۷۸

۴-۶-۲- جبران کننده گروهی: ۷۹

۴-۶-۳- جبران کننده انفرادی: ۷۹

۴-۷- بانک های خازن اتوماتیک: ۸۰

فصل پنجم: ۸۲

ترجمه متن انگلیسی. ۸۲

۱-۵-مدل سرنگی ( اینجکش ) ۸۳

۲-۵- کاربرد ابزار FACTS در جریان برق. ۸۵

۳-۵ : نتایج : ۸۶

تغییر دهنده فاز : ۹۱

۲-۵- نتایج. ۹۲

۳-۵-کنترلگر جریان برق یکنواخت.. ۹۴

۱-۳-۵-مدل سرنگی UPFC.. 95

۲-۳-۵- نتایج. ۹۷

۴-۵-شبکه هال. ۱۰۳

منابع و مآخذ: ۱۰۵

موضوع :

نقش توان راکتیو در شبکه های انتقال و فوق توزیع

چکیده:

در این پروژه در مورد نقش توان راکتیو در شبکه های انتقال و فوق توزیع بحث شده است و شامل ۵ فصل
می باشد که در فصل اول در مورد جبران بار و بارهایی که به جبران سازی نیاز دارند و اهداف جبران بار و جبران کننده های اکتیو و پاسیو و از انواع اصلی جبران کننده ها و جبران کننده های استاتیک بحث شده است و در فصل دوم در مورد وسایل تولید قدرت راکتیو 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 کاربرد آنها در مدارهای فوق توزیع و ظرفیت نامی آنها اشاره شده است و در فصل چهارم در مورد جبران کننده های دوار شامل ژنراتورها و کندانسورها و موتورهای سنکرون صحبت شده است و در فصل پنجم  ترجمه متن انگلیسی که از سایتهای اینترنتی در مورد خازنهای سری می باشد که در مورد UPFC می باشد.

فصل اول:

جبران بار

مقدمه

توان راکتیو یکی از مهمترین عواملی است که در طراحی و بهره برداری از سیستم های قدرت AC منظور می گردد علاوه بر بارها اغلب عناصر یک شبکه مصرف کننده توان راکتیو هستند بنابراین باید توان راکتیو در بعضی نقاط سیستم تولید و سپس به محل‌های موردنیاز منتقل شود.

در فرمول شماره (۱-۱)  ملاحظه می گردد

قدرت راکتیو انتقالی یک خط انتقال به اختلاف ولتاژ ابتدا و انتها خط بستگی دارد همچنین با افزایش دامنه ولتاژ شین ابتدائی قدرت راکتیو جدا شده از شین افزایش می‌یابد و در فرمول شماره (۲-۱) مشاهده می گردد که قدرت راکتیو تولید شده توسط ژنراتور به تحریک آن بستگی داشته و با تغییر نیروی محرکه ژنراتور می توان میزان قدرت راکتیو تولیدی و یا مصرفی آن را تنظیم نمود در یک سیستم به هم پیوسته نیز با انجام پخش بار در وضعیت های مختلف می‌توان دید که تزریق قدرت راکتیو با یک شین ولتاژ همه شین ها  را بالا می برد و بیش از همه روی ولتاژ همه شین تأثیر می گذارد. لیکن تأثیر زیادی بر زاویه ولتاژ شین ها و فرکانس سیستم ندارد بنابراین قدرت راکتیو و ولتاژ در یک کانال کنترل می شود که آنرا کانال QV قدرت راکتیو- ولتاژ یا مگادار- ولتاژ می گویند در عمل تمام تجهیزات یک سیستم قدرت برای ولتاژ مشخص ولتاژ نامی طراحی می شوند اگر ولتاژ از مقدار نامی خود منحرف شود ممکن است باعث صدمه رساندن به تجهیزات سیستم یا کاهش عمر آنها گردد برای مثال گشتاور یک موتور القایئ یک موتور با توان دوم و ولتاژ ترمینالهای آن متناسب است و یا شارنوری که لامپ مستقیماً با ولتاژ آن تغییر می نماید بنابراین تثبیت ولتاژ نقاط سیستم از لحاظ اقتصادی عملی نمی باشد از طرف دیگر کنترل ولتاژ در حد کنترل فرکانس ضرورت نداشته و در بسیاری از سیستم ها خطای ولتاژ در محدوده ۵% تنظیم می شود. توان راکتیو مصرفی بارها در ساعات مختلف در حال تغییر است لذا ولتاژ و توان راکتیو باید دائماً کنترل شوند در ساعات پربار بارها قدرت راکتیو بیشتری مصرف می کنند و نیاز به تولید قدرت راکتیو زیادی در شبکه می باشد اگر قدرت راکتیو موردنیاز تأمین نشود اجباراً ولتاژ نقاط مختلف کاهش یافته و ممکن است از محدوده مجاز خارج شود. نیروگاه های دارای سیستم کنترل ولتاژ هستند که کاهش ولتاژ را حس کرده  فرمان کنترل لازم را برای بالا بردن تحریک ژنراتور و درنتیجه افزایش ولتاژ ژنراتور تا سطح ولتاژ نامی صادر می کند با بالا بردن تحریک (حالت کار فوق تحریک) قدرت  راکتیو توسط ژنراتورها تولید می شود لیکن قدرت راکتیو تولیدی ژنراتورها به خاطر مسائل حرارتی سیم پیچ ها محدود بوده و ژنراتورها به تنهایی نمی تواند در ساعات پربار تمام قدرت راکتیو موردنیاز سیستم را تأمین کنند بنابراین در این ساعات به وسایل نیاز است که بتواند در این ساعات قدرت راکتیو اضافی سیستم را مصرف نمایند نیاز می باشد. وسائلی را که برای کنترل توان راکتیو و ولتاژ بکار می روند «جبران کننده» می نامیم.

همانطوری که ملاحظه می شود توازن قدرت راکتیو در سیستم تضمینی بر ثابت بودن ولتاژ و کنترل قدرت راکتیو به منزله کنترل ولتاژ می باشد.

به طور کلی کنترل قدرت راکتیو ولتاژ از سه روش اصلی زیر انجام می گیرد.

۱- با تزریق قدرت راکتیو  سیستم توسط جبران کننده هائی که به صورت موازی متصل می شوند مانند خازن- راکتیو کندانسور کردن و جبران کننده های استاتیک

۲- با جابجا کردن قدرت راکتیو  در سیستم توسط ترانسفورماتورهای متغیر ازقبیل پی و تقویت کننده ها

۳- از طریق کم کردن راکتانس القائی خطوط انتقال با نصب خازن سری

خازنها و راکتورهای 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 کلید زنی می شوند که با تغییر دادن مشخصه های شبکه به کنترل ولتاژ شبکه کمک می کنند.

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

خطوط هوائی بسته به جریان بار توان راکتیو را جذب یا تغذیه می کنند در بارهای کمتر از بار طبیعی (امپدانس ضربه ای) خطوط توان راکتیو خالص تولید می کنند و در بارهای بیشتر از بار طبیعی خطوط توان راکتیو جذب می نمایند کابلهای زیرزمینی به علت ظرفیت بالای خازنی، دارای بارهای طبیعت بالا هستند این کابلها همیشه زیر بار طبیعی خود بارگذاری می شوند و بنابراین در تمام حالتهای کاری توان راکتیو جذب می کنند ترانسفورمرها بی توجه به بارگذاری همیشه توان راکتیو جذب می کنند در بی باری تأثیر راکتانس مغناطیس کننده شنت غالب است و در بار کامل تأثیر اندوکتانس نشتی سری اثر غالب را دارد بارها معمولاً توان راکتیو جذب می کنند یک شین نوعی بار که از یک سیستم قدرت تغذیه می شود از تعداد زیادی وسایل تشکیل شده که بسته به روز فصل و وضع آب و هوایی ترکیب وسایل متغیر است معمولاً مصرف کننده های صنعتی علاوه بر توان حقیقی به دلیل توان راکتیو نیز باید هزینه بپردازند این موضوع آنها را به اصلاح ضریب توان با استفاده از خازنها شنت ترغیب می کند معمولاً جهت تغذیه یا جذب توان راکتیو و در نتیجه کنترل تعادل توان راکتیو به نحوه مطلوب وسایل جبرانگر اضافه
می شود.