بخشی از مقاله
چکیده
در کنار ویژگیهاي مثبتی که خطوط انتقال نیروي کمپکت دارا میباشند، بهبود برخی از پارامترهاي الکتریکی آنها در مقایسه با خطوط انتقال معمولی ، امتیازات آنها را در انتقال انرژي الکتریکی افزایش میدهد. کاهش راکتانس سلفی خط، افزایش کاپاسیتانس، افزایش قدرت طبیعی خطوط و کاهش یا افزایش برخی از دیگر پارامترهاي الکتریکی سبب میشود تا ظرفیت این نوع خطوط انتقال در مقایسه با خطوط انتقال معمولی نیز افزایش یابند که همین امر کاربرد آنها را در نقاط مختلف شبکه افزایش میدهد.
سالها است در شبکههاي برقرسانی کشور، به خصوص در سطوح ولتاژ 230 و 400 کیلوولت، از برجهاي مشخصی استفاده میشود که در مقایسه با برجهاي متداول در سایر کشورهاي جهان داراي وزن و ابعاد بیشتري است. همین امر سبب افزایش فواصل فازي و کاهش ظرفیت خطوط میگردد.
در این مقاله تأثیر شکل برجهاي خطوط انتقال نیرو در افزایش ظرفیت آنها و تغییر پارامترهاي الکتریکی خطوط انتقال، مورد بررسی و مطالعه قرار میگیرد.
-1 مقدمه
کمپکتسازي خطوط به کلیه ترفندها و روشهایی اطلاق میگردد که در نزدیکسازي فواصل افقی و عمودي فازها مؤثر باشند. طبیعی است نزدیکسازي فازها خود به عوامل بسیار متعدد دیگري بستگی دارد که در مجموعه دانشهاي متعلق به خطوط انتقال کمپکت جاي میگیرند.
بنابراین حاصل بکارگیري تمام این روشها علاوه بر بهبود پارامترهاي الکتریکی خط , باعث تقلیل پهنا و ارتفاع پایهها یا برجها و در نتیجه تقلیل مساحت زمین اشغالی در طول مسیر میشوند1]،..،.[4
بطورکلی خطوط انتقال کمپکت به پایهها یا برجهاي خاص اطلاق نمیشود, بلکه برحسب اینکه هدف از کمپکتسازي چه باشد، میتوان روشهاي مختلفی را بکار گرفت. به عبارت دیگر پهناي برج یا فاصله فازهاي کناري که عملاً در محاسبه
عرض باند عبور دخالت دارند، بر حسب اینکه خطوط انتقال معمولی یا خیلی کمپکت باشند میتواند در محدوده وسیعی تغییر نماید، بنابراین خطوط کمپکت میتواند از انواع مختلفی تشکیل گردد که برحسب شرایط جغرافیائی و جوي
تاثیر شکل برجهاي خطوط انتقال نیرو در افزایش قدرت طبیعی خطوط منطقه و سایر پارامترهاي فنی و اقتصادي میتواند تغییر نماید.
از آنجا که لازمه کمپکتسازي خطوط انتقال, بکارگیري طرحهاي ویژه و در برخی موارد استفاده از تجهیزات اضافی است، لذا ممکن است در برخی موارد سرمایهگذاري لازم جهت احداث آنها در مقایسه با خطوط انتقال معمولی افزایش
یابد، اما اگر در محاسبات اقتصادي قیمت زمین و افزایش ظرفیت خط نیز منظور گردد، در اغلب موارد بکارگیري خطوط انتقال کمپکت ضمن دارا بودن مزیتهاي فنی، توجیه اقتصادي نیز خواهد داشت.[5] خطوط انتقال نیروي کمپکت ضمن اینکه داراي باند عبور کمتري هستند, از نظر الکتریکی نیز داراي برتریهاي مانند افزایش ظرفیت خط و بالا رفتن قدرت طبیعی خط نسبت به خطوط ساده میباشند که دراین مقاله به آنها پرداخته میشود.
-2 فاصله متوسط هندسی فازها
یکی از مهمترین پارامترهاي تعیینکننده اندوکتانس و کاپاسیتانس خط انتقال، فاصله بین فازهاي خط میباشد که با فرض ترانسپوزه شدن خط در طول مسیر، از فاصله متوسط هندسی جکطغهصکطخ غهکق طططصکعپکنض جهت محاسبه پارامترهاي خط انتقال استفاده میشود که با توجه به مشخص بودن فواصل هادیها در آرایش دکل، براي یک خط تکمداره از رابطه - 1 - بدست میآید:
طبیعی است با توجه به جایگذاري فازها روي برجها، مقدار خقن حتی براي یک خط انتقال مشخص میتواند ارقام متفاوتی را به خود اختصاص دهد. برحسب اینکه آرایش فازها به چه صورت باشد، خقن در محدوده وسیعی تغییر
مینماید که این تغییرات میتواند در سطوح ولتاژ 132 تا 400 کیلوولت، در محدوده 3 تا 10 متر تغییر مینماید و بنابراین پارامترهاي الکتریکی خط انتقال با توجه به نوع آرایش هادیها، تغییرات زیادي خواهند داشت.
-3 قدرت طبیعی خط
یک پارامتر مهم در خطوط انتقال نیرو، قدرت طبیعی خط - ؟غط2هپع کطغه2کژعع ک؟طأح - میباشد که مقدار آن برابر قدرتی است که به باري با ماهیت مقاومت خالص و معادل امپدانس موجی تحویل گردد. درصورتیکه توان انتقالی از خط برابر قدرت طبیعی خطوط باشد، در اینحالت ولتاژ اول و آخر خط تقریبًا با هم برابرند. لذا این قدرت میتواند بعنوان شاخص مهمی در بارگذاري خطوط انتقال نیرو مورد استفاده قرار گیرد. مقدار قدرت طبیعی خطوط انتقال نیرو بستگی به مقادیر راکتانس و سوسپتانس خطوط دارد که در حالت کلی, روابط آنها بصورت روابط - 2 - تا : - 5 -
همانطور که رابطه فوق نشان میدهد قدرت طبیعی خط تابعی از راکتانس سلفی و خازنی خط و ولتاژ خط میباشد, بنابراین هرچه از مقدار راکتانس کاسته شود - یا بر میزان کاپاسیتانس خطوط افزوده شود - ، مقدار قدرت طبیعی خط افزایش مییابد بنابراین خطوط انتقال کمپاکت و یا باندل که داراي راکتانس سلفی کم می باشند، داراي قدرت طبیعی بیشتري نیز هستند.
حاصلضرب اندوکتانس و کاپاسیتانس خط، تابعی از سرعت امواج الکترومغناطیس است که بصورت رابطه زیر بیان میشود:
همانطور که ازاین روابط مشهود است، چون دریک خط انتقال مشخص مقادیر س و ب ثابت میباشند، قدرت طبیعی تنها تابعی از راکتانس سلفی یا خازنی خطوط میباشد. به عبارت دیگر افزایش یا کاهش مقادیر راکتانس سلفی و خازنی خط، مستقیماً بر قدرت طبیعی خطوط تأثیر میگذارد .[3]
-4 نقش آرایش فازها در پارامترهاي الکتریکی خطوط
همانگونه که مشاهده شد، با نزدیکسازي فازها یا طراحی خطوط انتقال بصورت کمپکت, امکان بهبود پارامترهاي الکتریکی خطوط انتقال نیرو میسر میشود.
جهت مشخص شدن تأثیر آرایش هاديها - تغییر مقدار خقن - و تأثیر آن در قدرت طبیعی خط انتقال، در شکلهاي - 3 - تا - 8 - ، برجهاي متداول و نیز برجهاي خاصی که در سطح ولتاژ 230 و 400 کیلوولت استفاده میشوند، مورد مقایسه قرار میگیرند.
-4-1 مقایسه آرایش برجهاي 230 کیلوولت
شکل - - 3 برجهاي خط انتقال 230 کیلوولت خط
فسا- جهرم را نشان میدهد. در این خط انتقال فاصله فازها از هم، برابر 8/25 متر میباشد که خقن آن در آرایش افقی استفاده شده معادل 10/4 متر میباشد. در جدول - - 1،
مشخصات الکتریکی خطوط انتقال نشان داده شده در شکلهاي - 3 - تا - 8 - ذکر شده است. چنانچه مشاهده میشود در خط انتقال شکل - 3 - راکتانس خط معادل 0/428 اهم برکیلومتر و امپدانس موجی خط معادل 401 اهم میباشد. با هادي yطهغهه و با چنین آرایشی در خط انتقال - ع 10/4 چخقن - ، قدرت طبیعی خط معادل 132 مگاوات بدست میآید.
در صورتیکه با تغییر آرایش هاديها - مثلاً از حالت افقی به عمودي - ، خقن کاهش یابد، امکان افزایش قدرت طبیعی خط ایجاد میگردد. در شکل - - 4 یک نمونه از خط 230 کیلوولت با خقن کمتر مشاهده میشود. در این حالت فاصله فازها 5/8 متر بوده و خقن خط برابر 7/31 متر میباشد و در این حالت راکتانس خط 5/1 درصد کاهش یافته است.
امپدانس موجی خط برابر 380 اهم و توان طبیعی خط برابر 139 مگاوات شده است که در این حالت 5/3 درصد افزایش در ظرفیت خط مشاهده میشود. در صورتیکه به آرایش این برج دقت شود، مشاهده میشود که از زنجیره مقره استفاده شده است که در این برج، طول این زنجیره مقره حدود 2/85 متر میباشد و میتوان با جایگزینی بازوهاي فلزي برج با مقرههاي کامپوزیت و حفظ فاصله مجاز هادي تا بدنه، باز هم فاصله فازي را کاهش داد. در شکل - - 5، یک نمونه از برج کمپاکت 230 کیلوولت مشاهده میشود. در این حالت، فاصله فازها از هم حدود 4/9 متر میباشد و آرایش هاديها بنحوي میباشد که خقن این خط معادل 3/92 متر بدست آمده است. در چنین شرایطی خقن خط در مقایسه با خط انتقال با آرایش شکل - - 3، حدود 62 درصد کاهش یافته است.
در صورتیکه از همان هادي خط شکل - - 3 در این خط استفاده شود، راکتانس آن معادل 0/366 اهم بر کیلومتر خواهد بود که معادل 14/5 درصد کاهش در راکتانس بوجود آمده است.
همچنین امپدانس موجی خط، معادل 342 اهم میباشد که حدود 14/7 درصد کاهش نشان میدهد و در نهایت توان طبیعی این خط انتقال، معادل 155 مگاوات خواهد بود که حدود 17/4 درصد افزایش در ظرفیت خط را نشان میدهد.
بنابراین میتوان نتیجه گرفت که با آرایش هاديها
