منبع پایان نامه درمورد راکتیو، خازنی، توزیع

داد، به گونهای که کمترین توان راکتیو مورد نیاز (رخ داده در دورههای بارگذاری سبک، مشهور به حالت پایدار) میتواند با اعمال بانکهای خازنی شنت حاصل شود، در حالیکه بانکهای خازنی کلیدزنی را میتوان در دورههای پیک بار بکار گرفت .
روشهای مختلفی را میتوان برای محاسبهی میزان اصلاح بانک خازنی کلیدزنی بکار گرفت. همانگونه که در [۴] ذکر شده، شرکتهای برق معمولا افزودن بانکهای خازنی را تحت ارضاء شرایط زیر، انجام میدهند:
(۱-۲) (KVAr of capacitor ? 0.7 (Total KVAr of feeder at peak load
اگر تعدادی بانک خازنی نصب شود، اندازهی هر بانک بایستی دارای تناسب یکسان نسبت به مکان آن باشد، این مفهوم به صورت زیر نشان داده میشود:
(۱-۳)
اندازهگذاری خازنها را میتوان برحسب افزایش درصد معقول ولتاژ تعیین کرد، که آن را میتوان با استفاده از رابطه زیر بیان کرد:
(۱-۴)
که در آن:
Qc : ظرفیت بانک خازنی (برحسب KVAr)
VR% : افزایش درصد معقول در ولتاژ
VLL: ولتاژ خط به خط
X: راکتانس خط (اهم بر مایل)
L: فاصلهی بانک خازنی از پست (مایل).
۱-۲-۲ مکان بانک خازنی بهینه
تلفات توان اکتیو و راکتیو و بهبود ولتاژ، و همچنین سود اقتصادی نصب بانک خازن را با بهینهسازی تعیین مکان برای هر بانک خازنی روی فیدر میتوان تعیین کرد. برای سودمندی اقتصادی جایابی بهینه خازن، سه عامل زیر را باید در نظر داشت:
* مکان بانک خازنی روی فیدر
* ظرفیت بانک خازنی
* الگوی بار راکتیو فیدر
الگوی بار راکتیو فیدر میتواند یکی از موارد زیر باشد:
* الگوی بار توزیع شده به صورت یکنواخت
* الگوی بار متمرکز
* ترکیبی از هر دو
تعریف مفاهیم:
(۱) نرخ KVAr بانک خازنی نصب شده به بار راکتیو کل فیدر، C، که به صورت زیر تعریف میشود:
(۱-۵)
که در آن،
Ic: جریان راکتیو اعمال شده توسط خازن
I1: جریان راکتیو کل اعمال شده در سمت فرستنده
(۲) ? نرخ جریان راکتیو در سمت خط (I2) به کل جریان راکتیو (I1)، پس ? از رابطهی زیر بدست میآید،
(۱-۶)
با انجام تحقیقات روی تاثیر کاربرد بانکهای خازنی روی شبکهی توزیع با الگوهای بار مختلف، تاثیر استفاده از بانکهای خازنی روی تلفات انرژی به خوبی مورد بررسی قرار میگیرد.
با تعریف ضریب فاکتور FL به صورت:
(۱-۷)
که در آن، ? زاویهی ضریب توان است.
به ازای FL=0.2 یا FL=0.4، کاهش تلفات انرژی برابر صفر است، هنگامیکه نرخ اصلاح یک بانک خازنی برابر۰٫۴ و ۰٫۸ باشد. این حقیقتی است که بر تمامی الگوهای بار اعمال میشود. چنین مسائلی را باید در مراحل طراحی در نظر گرفت. به صورت تجربی، تاثیر قابل ملاحظهای روی طراحی ، بازدهی و هزینهی بهرهبرداری میگذارد.
۱-۲-۳ مزایای خازن شنت
خازنهای شنت به صورت موازی با فیدرهای توزیع یک سیستم متصل میشوند. آنها جریان مورد نیاز بارهای القائی را فراهم میآورند. نوعا، برای بارهای توزیع، جریان از ولتاژ عقبتر است. بنابراین، یک خازن شنت، جریانهای پیشفازی را در مقابل مولفههای پسفاز جریان در نقطهی اتصال آن تزریق میکند. در نتیجه، ضریب قدرت جریان بهبود یافته، افزایش ولتاژی در نقطهی نصب ولتاژ رخ میدهد و مولفهی راکتیو جریان با کاهش تلفات RI2 کم میشود. هنگامیکه توان راکتیو تولید میشود، رتبهبندی ژنراتورها، ترانسفورماتورها، خطوط انتقال و توزیع نیز بایستی به همین منوال افزایش یابد. هرچند، هنگامیکه خازنهای شنت در سیستم توزیع نصب میشود، تقاضای توان راکتیو از تولید کاهش مییابد، پس آزادسازی در ظرفیت ژنراتورها، ترنسفورماتورها و خطوط توزیع ایجاد میشود. به طور خلاصه، منافع اقتصادی نصب بانکهای خازنی در شبکههای توزیع عبارتند از:
* کاهش تلفات توان پیک و انرژی
* بهبود تنظیم ولتاژ
* آزادسازی ظرفیت فیدرهای توزیع
* آزادسازی ظرفیت پست
* آزادسازی ظرفیت انتقال
* آزادسازی ظرفیت تولید
بنابراین، مسالهی جایابی بهینهی خازن با تعیین بهترین مکان، اندازه و تعداد خازنها برای نصب در یک سیستم توزیع به منظور حصول منافع اقتصادی سروکار دارد.
۱-۲-۴ گزینههای عملی برای کاهش تلفات
نصب خازنهای شنت در شبکههای توزیع، جریانهای راکتیو را کاهش میدهد. این امر با کاهش یا حذف مولفهی راکتیو جریانهائی که تلفات RI2 را کم میکند، بدست میآید. رائول۳ دریافت که استفاده از خازنهای شنت قادر به ۲۲٫۵ میلیون دلار صرفهجوئی در ۱۰ سال با اجرای روی تنها ۵۰ درصد شبکههای توزیع حاصل میشود [۵]. او همچنین کاهش تلفات قابل ملاحظهای از پروژهی نصب خازن برای برخی از فیدرهای توزیع را تجربه کرد [۶].
مشخص است که غالب تلفات در سطح توزیع وجود دارد. بسیاری از شرکتهای برق توانستهاند صرفهجوئیهای زیادی از اجرای یک روش یا ترکیبی از روشهای مختلف کاهش تلفات بدست آورند. نرخهای سود به هزینه را میتوان به منظور اندازهگیری کاهش تلفات تعیین کرد. در یک مطالعه در اروپا، نرخ سود به هزینهی طرحهای کاهش تلفات مختلف در [۷] مورد بررسی قرار گرفته است. این شاخصها در جدول (۱-۱) فهرست شده است. دامنههای تغییر نرخ سود به هزینه به صورت گستردهای قابل تغییر است. جایابی خازن، بازآرائی و مدیریت بار ترانسفورماتور توزیع، جزء بهترین تکنیکهای بهبود نرخ سود به هزینه است. بازآرائی و مدیریت بار ترانسفورماتور توزیع ممکن است دارای سودهای بزرگتری در اروپا باشد، جائیکه این سیستمها دارای بار سنگین هستند. در شمال آمریکا، که در آن شبکه دارای بار سنگین نیست، دو روش کاهش تلفات فوق چندان موثر نیست. گزارش ارائه شده در [۷] تصریح میکند که جایابی خازن، به عنوان رایجترین تکنیک کاهش تلفات توان باقی میماند، چرا که آن نیاز به هزینهی سرمایهگذاری سنگین و سیمکشی و کابلکشی مجدد یا ارتقاء ولتاژ ندارد. بعلاوه، مدارات شبکههای توزیع همیشه دارای یک مولفهی القائیاند و جایابی خازن مناسب همیشه منجر به کاهش تلفات میگردد. همچنین، از نقطهنظر بهرهبرداری، نصب خازنهای ثابت نیازی به هیچ ارتقاء قابل ملاحظهای در سیستم کنترل نظارتی و اکتساب دادهها ۴ (SCADA) ندارد. از این رو، اجرای برنامهی بازآرائی جدید یا مدیریت بار ترانسفورماتور نیازمند افزایش ظرفیتهای SCADA میباشد. این امر برای هزینههای سرمایهگذاری در [۷] لحاظ نشده است. پس در اغلب موارد، جایابی خازن بهترین گزینهی کاهش تلفات سیستم توزیع است.
جدول (۱-۱) : مقایسهی نرخهای سود به هزینهی روشهای کاهش تلفات
نوع تکنیک کاهش تلفات
رنج نرخ سود به هزینه
جایابی خازن
۲ به ۸
سیمکشی مجدد
۰٫۶ به ۷
ارتقاء ولتاژ
۱٫۵ به ۳
بازآرائی
تا ۱۳
مدیریت بار ترانسفورماتور توزیع
۱ به ۱۵
۱-۳ معیار طراحی
ملاحضات بسیار مهمی در طراحی یک سیستم توزیع الکتریکی در نظر گرفته میشود، که عبارتند از بازدهی تلفات/انرژی، هزینهی کل، ایمنی و تناسب. نوع مرتبط در بین آنها، کاهش تلفات توان فیدر توزیع شده است. کمترین تلفات توان و انرژی منجر به بالاترین بازدهی توان و انرژی، سیستم قابل اطمینان و کاهش هزینهی کل شبکه میشود.
معیار طراحی شبکه توزیع بایستی با اهداف زیر جهتدهی شود:
* کمینهسازی تلفات انرژی کل فیدر اصلی.
* تنظیم پروفیل ولتاژ فیدر اصلی، به گونهای که تمامی بارها تا سمت گیرنده با محدودهی خطای ولتاژ مشخص بکار روند.
* تنظیم پخش بار راکتیو در محدودههای توان مشخص، به گونهای که با کمترین تلفات جمع شده در کل سیستم بکار روند.
* تنظیم امپدانس ظاهری فیدر در محدودههای مشخص برای حفظ امپدانس شبکه یکنواخت.
مبنای میزان ارضاء شرایط فوق را از رابطهی زیر میتوان تقریب زد:
(۱-۸)
که در آن، ?Vi، ?Ploss و ?Qloss به ترتیب انحراف ولتاژ در گره i ام، تلفات توان اکتیو و تلفات توان راکتیو است. ضرائب ?۱، ?۲ و ?۳ توسط کاربر با تعیین میزان اهمیت هر پارامتر در فرآیند طراحی شبکه مقداردهی میشود.
۱-۴ جبرانسازی توان راکتیو
جبرانسازی توان راکتیو فیدر را میتوان با استفاده از یک یا چند ابزار زیر انجام داد:
* جبرانسازی توان راکتیو از طریق کنترل ولتاژ پست
مقداری که ولتاژ پست بایستی تغییر دهد با استفاده از مدل مجموع۵ محاسبه میشود. در ادامه، IP و IQ (جریان اکتیو و راکتیو) با استفاده از روابط زیر بدست میآیند :
(۱-۹)
و
(۱-۱۰)
مقدار ?V با استفاده از رابطهی زیر بدست میآید:
(۱-۱۱)
* جبرانسازی توان راکتیو با استفاده از خازن
نصب بانکهای خازنی، یکی از موثرترین و رایجترین روشهای بکار رفته برای اصلاح ضریب قدرت، کنترل ولتاژ یا جبرانسازی توان راکتیو است. ظرفیت بانک خازنی مورد نیاز برای جبرانسازی توان راکتیو را میتوان با استفاده از مدل بار مجموع توسط روش لحظهای تعیین کرد (شکل (۱-۴) را ببینید).
خازن مورد نیاز بایستی در اندازهی Qc باشد. آن بایستی در نزدیکی نقطهی اتصال بار راکتیو فیدر محاسبه شود، که برابر است با فاصلهی Lqeq از پست. اندازهی Qc به الگوی بار بستگی داشته و با اجتناب از جبرانسازی بیش از حد به ازای ولتاژ در دیماند بار پائین انتخاب میشود. سطح جبرانسازی ۵۰-۶۰ درصد معمولا کافیست (Qc=(50-60%)Qleq).
* جبرانسازی توان راکتیو با استفاده از کنترل رگولاتور ولتاژ
رگولاتور ولتاژ قادر به اصلاح ولتاژ در یک محدوده مشخص است. قوانین محدودیت پروفیل ولتاژ، مقداری که توسط رگولاتور ولتاژ تنظیم میشود را تعیین خواهد کرد.
۱-۵ اصلاح ضریب قدرت
اصلاح ضریب قدرت در شبکهی توزیع معمولا با استفاده از جبرانسازی توان راکتیو بدست میآید که اساسا با نصب بانک خازنی حاصل میشود. بهترین مکان یا فاصلهی الکتریکی Lc برای نصب بانک خازنی به ازای اصلاح ضریب توان در شکل (۱-۵) نشان داده شده است.
که در آن،
(۱-۱۲)
و Lc فاصلهی الکتریکی هندسی است.
اندازهی بانک خازنی مورد نیاز را بر مبنای زیر میتوان محاسبه کرد:
PFeq: ضریب قدرت بار کلی معادل حاصل از مدل معادل فیدر.
PFsp: ضریب قدرت مشخص شینهی پست تحت شرایط بار سنگین و سبک برای اجتناب از اضافه جبرانسازی.
شکل (۱-۴): نمایش مدل بار معادل فیدر شعاعی
شکل (۱-۵): بهترین مکان بانک خازنی برای اصلاح ضریب قدرت
از مثلث توان نشان داده شده در شکل (۱-۶) و با فرض ضریب توان پسفاز، داریم:
(۱-۱۳)
قبل از جبرانسازی
(۱-۱۴)
(۱-۱۵)
(۱-۱۶)
و در آن
که وابسته به ظرفیت پست است.
شکل (۱-۶): مثلث توان
۱-۶ محدوده و هدف پایاننامه
در ای

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *