بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بهینه کردن تلفات در سیستم های توزیع با استفاده از خازن
در این مجموعه دلایل استفاده ا ز خازن های شنت و مسا ائل فنی و اقتصادی که طراحان سیستم های توزیع قبل از هر چیز باید به آن بیند بیشتند عنوان گردیده و همچنین تکراری بر روش بهینه کردن تلفات در یک خط شعاعی با بار یکنواخت همراه با بار مجتمعی در انتهای آن آمده است و با استفاده ا ز همین روش طریقه برخورد با خطوطی که بار در چند نقطه از خط قرار دارد پیشنهاد شده است و روابط مورد نیاز برای چنین حالتی نیز بدست آمده است . ادامه و بسط چنین روشی از طرف طراحان سیستم های توزیع باعث بوجود
آمدن سیستم های توزیعی با کمترین تلفات خواهد شد که بسیار مهم است .
مقدمه :
بالارفتن هزینه تولید و سوخت در نیروگاهها طراحان سیستم های الکتریکی را وادار میسازند که شبکه های الکتریکی با کمترین تلفات را بوجود آورند. سیستم های توزیع نیز به عنوان بخش بسیار مهمی که ارتباط با مصرف کننده را برقرار میسازد نیز در این محدوده قرار دارند به عبارت بهتر کاهش تلفات در سیستم های توزیع به عنوان یک اصل مهم میتوانند مورد توجه قرار بگیرد.
اصولا" خازن ها تجهیزاتی هستند که در شبکه های انتقال و توزیع موارد استفاده زیادی دارند و عملا" بصورت شناست و سری مورد استفاده قرار میگیرند و وظیفه تتنظیم ولتاژ و توان را کتیو انتقالی را بعهده دارند ه خازنهای شنت با تصحیح ضریب قدرت با روخازن سری باتنظیم راکتانس اند کتیو
خط این کار را انجام میدهند. در شبکه های توزیع عملا" از خازنشهای شنت استفاده میشود و در این مقاله نیز به بررسی چنین خازنهایی پرداخته میشود. . در واقع خازنهای شنت سالیان درازی است که مورد استفاده قرار میگیرند لاکن بدلیل
شرایط خاصی که در این قبیل مسا ئل پیش می ید طراحان هنوز با پیچیدگیهای خاصی درگیر
هستند و در عین سادگی هنوز مسا ئل چندی در ارتباط با استفاده بهینه از خازن باقی است . استفاده ازخازن بمنظور تامين توان راکتيو مصرف کنندگان است چرا که توان را کتیو مصرف کنند ه از دو طریق قابل حصول میباشد یکی از طریق مراکز تولید در نیروگاهها و دیگری استفاده از خازن . روش اول شدنی است لاکن بدلیل مسائلی که انتقال توان راکتیو مانند افت ولتاژ ، با لارفتن تلفات سیستم ، ایجاد میکنند قابل استفاده نمیباشد .
و به همین دلیل روش دوم یعنی استفاده از خازن عملا" مورد استفاده قرار میگیرد .
اما خازن به عنوان یک عنصر جدید در شبکه مسائل خاص خود را دارد و اصولا طراحان شبکه های توزیع قبل از نصب خازن باید به سئوال های زیر پاسخ دهند .
۱- ظرفیت خازن نصب شد ه چقدر باید باشد
2- ضریب قدرت اقتصادی در یک شبکه چقدر است . .
۳- خازن ها در چه نقطهای از سیستم توزیع باید نصب شود
4- به چه میزان برافت ولتاژ تا ثیر میگذارد
۵- تلفات را چقدر کاهش میدهد
۶- به چه میزان جریان را کاهش میدهد و خطوط توزیع را آزاد میکند که بتوان از آن
برای انتقال توان اکتیو استفاده نمود . ،
۷- خازن ها باید بصورت یکپارچه در یک قسمت از سیستم و یا در نقاط مختلف باید
نصب گردد .
۸ به چه میزان هزینه ها ی تولید را کاهش میدهد . .
۹- آیا با ید از خا زنها ی ثابت و یا خازنها ی ثابت همرا ه با خازنهای متغیر استفاده نمود.
10. طریقه اتصالات خازنهای سه فاز به چه صورتی باید با شد و چه سیستم حفاظتی
را باید برای خازنها در نظر گرفت و بسیاری سوالهای دیگر
پیدا نمودن پاسخ هایی برای سوالات بالا طراحی سیستم های توزیع را به سمت طراحی اقتصادی فنی پیش خواهد برد .
بررسی استفاد ها زخازن
اولین مسئله ای که پیدا نمودن پاسخی برای آن ، پاسخ بعضی سئوالهای دیگر
را بدنبال خواهد داشت پیدا نمودن ضریب قدرت اقتصادی در یک شبکه توزیع میباشد . منطقی
ترین روش برای پیدا نمودن ضریب قدرت اقتصادی در شبکه توزیع به هم پیوسته استفاده
از برنامه های کامپیوتری پخش بار میباشد که صیتوان به کمک این برنامه ها ولتاژ
نقاط مختلف شبکه توزیع و نیز تلفات سیستم و توان اکتیو و را کتیو بین نقاط مختلف
را بدست آورد و سپس با قرار دادن خازنهایی در نقاط مختلف به تصحیح ضریب قدرت پرداخت
بعد از قرار دهی خازن در شبکه پخش بار مجددی را انجام داده و ولتاژ و تلفات و توان
انتقالی بدست آورده میشود آنگاه با اضافه نمودن مقادیر خازنها همین مراحل را تکرار
میکنیم و اینقدر مقادیر خازنها را افزایش میدهیم تا ضریب قدرت نقاط مختلف به یک
برسد . در این مرحله به ازای تمامی مقادیر خازنها هزینه اقتصادی لازم برای خازن ها
و نیز مزایایی که استفاده از خازن به همراه خواهد داشت را مقایسه کرده و با تعیین
نقطه سر به سر ، ضریب قدرت اقتصادی بدست میاید . .
اکنون به تاثیر خازن در کاهش تلفات سیستم میپردازیم .
برای مطالعه و بررسی این بخش یک فیدر شعاعی را در نظر میگیریم و فرض میکنیم که بار
یکنواختی بر روی خط توزیع قرار دارد ودرا نتهای خط نیز بار مجتمعی قرار گرفته است.
در این شکل جریانهای 11 و 2 I جریانهای را کتیو عبوری هستند و بخش اکتیو
جریان که تلفات را بهمراه دارد بعد از قرار دادن خازن نیز تغییر نمیکنند ، و تلفات نا شی
از جریان اکتیو ثابت باقی میماند و گذاشتن خازن فقط بر جریان را کتیو موثراست به همین دلیل فقط جریان را کتیو را در محاسبات وارد میسازیم و تلفا ت ناشی از ا ین جریان را کاهش میدهیم . با فرض توزیع جریان یکنواخت در طول خط پروفیل جریان بصورت شکل ( ۲ ) در خواهد آمد
همچنانکه در این شکل دیده میشود مقدار جریان در نقطه X از سرخط به صورت زیر است
بنا براین تلفات سه فاز در یک المان از خط که در فاصله X از سر خط قرار دارد و مقاومت
R اهم با شد برابر با خواهد شد.
برای بدست آوردن کل تلفات در خط ناشی از عبور جریان را کتیو کافی است در طول
خط از معادله با لا انتگرال بگیریم در این انتگرال فرض میکنیم که طول خط یک پریونیت باشد .
حال اگر درفاصله X از سر خط خازنی نصب شود پروفیل جریان بصورت زیر در میاید
شکل زیر پروفیل جریان در این حالت را نشان میدهد .
با توجه به اینکه خازن فقط بر روی جریان راکتیو بین سرخط وهحل نصب خازن تا ثیر میگذارد بنا براین خواهیم داشت
اگر تغییرات تلفات در هنگام نصب خازن را بصورت زیر تعریف کنیم
خواهیم داشت
که در ان
همچنانکه در معادله بالا میبینیم تغییرات تلفات بستگی به محل قرار گیری خازن، ظرفیت
خازن و توزیع بار دارد .
اگر همین روند را ادامه دهیم و تعداد خازنهای نصب شده در طول خط را بیشتر نمائیم رابطه تغییر تلفات بصورت زیر در میا ید
که در آن
تعداد خازنها در طول خط n
فاصله i امین خازن از سر خط است Xi
همچنانکه در معادله قبل نیز دیدیم محل قرارگیری خازن بر میزان تغییرات
تلفات تا ثیر میگذارد بنا براین بهترین نقطه برای بیشترین کاهش تلفات را میتوان
با مشتق گیری از معادله بالا بدست آورد .
در نتیجه خواهیم داشت
که در ان بهترین مکان برای نصب i امین خازن در طول پریونیت شده خط
