بخشی از مقاله
چکیده -
یکی از حالتهای گذاری شبکه برق که مورد بررسی در این مقاله قرار گرفته است اضافه ولتاژ های گذرا با نرخ تغییرات زمانی بسیار سریع و با دامنه پریونیت بالاست که میتوانند بر عایقی تجهیزات الکتریکی موجود در شبکه از جمله بانکهای خازنی تاثیر مخرب داشته باشد و حتی منجر به پدیده شکست عایقی در آنها شود خسارات در شبکه برق با توجه قیمیت بالای اداوات و تجهیزات خسارات مالی بسیار مورد توجه میباشد .
در این تحقیق الگوریتم حل مسئله مکانیابی خازن با توجه به عواملی مثل وسعت و ویژگیهای سیستم توزیع، دقت نتایج مورد انتظار، در دسترس بودن داده های سیستم و امکانات موجود انتخاب شده است الگوریتم ژنتیک به صورت جدی به مسئله مکان یابی خازن در شبکه توزیع با در نظر گرفتن حالت گذاری کلید زنی اعمال گردیده است. این الگوریتم مکان و اندازه بهینه خازنها را روی هر باس مشخص میکند که نتیجه مطلوب بیشترین کاهش تلفات و کاهش توان پیک و ازاد سازی ظرفیت شبکه با لحاظ قیمت خازنهاست.
-1مقدمه
-1-1اصلاح ضریب قدرت توان:
تولید قدرت راکتیو در نیرو گاه انتقال آن به مصرف کنندگان در فاصله دور از نیروگاه از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبوده و به سادگی می توان توسط خازنها موازی توان راکتیو مورد نیاز را در محل بار تولید کرد
شکل-1 نمایش ضریب توان همانطور که مشاهده می گرددخازن جریان پیش فاز راکیتو از منبع میکشد و یا جریان راکتیو پس فازبه بار مدهد
فرض کنید که بار توان حقیقی p و توان راکتیو Q1 را جذب نماید، قدرت دستگاه S1 با ضریب پس فاز فوق میباشد.
وقتی یک خازن با قدرت Qc به موزات بار قرا گیرد cosƟ1 به cosƟ2 تغییر میکند
همانظور که مشاهد میشود توان ظاهری از S1 به S2 و توان راکتیو از Q1 به Q 2 کاهش می یابد
اصلاح ضریب توان باعث منافع اقتصادی در هزینه سوخت از طریق آزاد کردن ظرفیت کیلو ولت آمپر و کاهش تلفات در تمام تجهیزات بین نقطه خازن و منبع قدرت شامل خطوط توزیع، ترانسفورماتورهای توزیع و خطوط انتقال می شود. بنابراین ضریب توان اقتصادی آن است به ازای نصب خازن ، هزینه صرفه جویی شده مساوی هزینه نصب خازن شده باشد. در گذشته ضریب توان اقتصادی حدود %95 بوده امروز افزایش هزینه واحدهای تولید انرژی و هزینه سوخت و دیگر فاکتورهای اقتصادی، ضریب را به سمت 1 میل میدهند.
-2-1آزاد سازی ظرفیت
توزیع به محل بار کاهش یافته افزایش و مقداری از ظرفیت فیدرها ازاد میشود. آزاد سازی ظرفیت فقط محدود به فیدر نیست و شامل کلیه المانهای سیستم بین خازن و ژنراتور، شامل پست توزیع ، فیدرهای توزیع ، پستهای انتقال، خطوط انتقال ،ترانسفورماتورهای توزیع، فوق توزیع و انتقال میشود.آزاد شدن ظرفیت در سیستم قدرت بعث تاخیر در نصب و توسعه سیستم میگردد و سود قابل توجهی به همراه خواهد داشت. اگر یک خازن در محل بار نصب شود جریان Ic به پست بارترزیق مینماید. از رابطه - 3 - و مطابق شکل - - 2 ظرفیت آزاد شده در محل ژنراتور داریم
که در رابطه فوق - 4 - 5
Eg ولتاژدر محل ژنراتور، Ic جریان خازن، Il جریان بار، RLF ضریبب راکتیو و LR کاهش تلفات در اثر نصب خازن و Sظرفیت پست قبل از نصب خازن است.
شکل -2 آزاد سازی ظرفیت پستدر اثر نصب خازن
-3-1 کاهش تلفات
یکی از مهمترین مزایای نصب خازن در شبکه کاهش تلفات است، با نصب خازن در یک پست، جریان عبوری از فیدرها، پستها، ترانسفورماتورها و کلیه المانهای قبل از محل نصب خازن تا ژنراتور کاهش می یابداگر کاهش تلفات توان پس از نصب خازن در فیدر از رابطه - 6 - بدست می آید
که در آن IL جریان بار، Ic جریان خازن RLF ضریب بار راکتیو است بعداز کاهش تلفات توان، سه سود دیگر حاصل میشود که مربوط به کاهش تلفات بار حداکثر - تقاضا - ، صرفه جویی در انرژی بخاطر کاهش تلفاتی و کاهش حداکثر بار راکتیو است.
-4-1 اصلاح ولتاژ
خازنها دارای دو فادیده از نظر اصلاح ولتاژ هستند. خازنها قابل قطع و وصل بعنوان وسیله ی بجای تنظیم کننده های ولتاژ در فیدر ها و پستها و یا ترانسفور ماتورها با نسبت تبدیل متغیر بکار میروند. خازنهای ثابت ولتاژ متوسط سیستم را بالا می برند. با بالا رفتن سطح ولتاژ متوسط توسط خازنهای ثابت، هزینه ولتاژ کاهش می یابد.
البته باید توجه داشت که خازن ثابت یک تنظیم کننده های ولتاژ مقایسه کرد ولی علاوه بر بالا بردن ولتاژ، خازنهای ثابت باعث کم کردن تغییرات ولتاژ در طول فیدر نیز میشوند. بنابراین وقتی خازن کار رگولاتور را تا حدودی انجام میدهد باید صرفه جویی ناشی از به کار بردن آن را نیز در محاسبات به حساب آورد. با بالا بردن سطوح ولتاژ بوسیله خازن ثابت، سود حاصل از طرف بارها را باید به حساب آورد. این مسئله بخصوص در بارهای مسکونی اهمیت دارد.چرا که یک درصد افزایش در متوسط ولتاژ فیدرها باعث یک درصد افزایش در مصرف کننده ها میشود. در محاسبات مکانیابی خازن میتوان این فاکتور را نیز منظور کرد.
-2بررسی حالت گذرای ناشی از کلید زنی
یکی از مسایل مهم در سیستمهای قدرت حالات گذرای الکترو مغناطیسی است که در اثر عوامل مختلف در شبکه بوجود میایند، شناخت و بررسی آنها و سپس مهار و کنترلشان می تواند شبکه ی مطمین با قابلیت اطمینان بالا را به دنبال داشته باشد عدم شناخت حالات گذاری الکترو مغناطیسی باعث میشود پیش بینی های لازم برای شناخت جلو گیری از ضربه ها و نوسانات گذرا صورت نگیرد.
در هنگام قطع و وصل کلید و خارج نمودن تجهیزات و دستگاه های فشار قوی ولتاژ شیکه به طور موقت و برای کوتاه مدت از مقدار نامی و تعیین شده تجاوز کرده و عایقبندی شبکه را در نقاط مختلف آن تحت تاثیر قرار میدهند و شرایط بروز قوس را در آنان فراهم مسازد. هرگونه افزایش و تجاوز از مقدار اسمی به منزله اضافه ولتاژ محسوب میگردد و لازم است از بروز آن در شبکه جلوگری به عمل آید اضافه ولتاژهای ناشی از قطع و وصل کلید ها به اضافه ولتاژهای کلید زنی موسوم است.
انتهای خط با در نظر گرفتن مقاومت برای خط را نشان میدهد و کاملا مشخص است که با حضور مقاومت خط و دامنه اضافه ولتاژ به مرور کاهش میابد
-4نتایج تحلیل کامپیوتری به کمک نرم افزار EMTP
از انجا که کلیدهای قدرت هرگز نیمتوانند دو طرف یک خط انتقال را در یک زمان وصل نمایند لذا معمولا زمان کوتاهی وجود دارد که خط فقط از یک طرف وصل و یا وصل مجدد میگردد در حالی که هنوز انتهایی دیگر خط باز است تحت شرایط امواج سیار، با اثر بسیار معروف 2برابر شدن دامنه در انتهای خط، انعکاس پیدا کرده و اضافه ولتاژ گذاری با دامنه 2 برابر پریونیت در انتهای دیگر خط ایجاد میشود.
شکل 3 مدار معادل خط زمانی که انتهای آن مدار باز و منبع پله میباشد را نشان میدهد.
شکل -3 مدار معادل خط زمانی که انتهای مدار باز است
شکل -4 نمایش ولتاژ ابتدا به انتها ی خط در حالت باز بودن انتهای خط و میزان اضافه ولتاژ در چنین حالتی تا 2 پریونیت رسیده است. که تحلیل منبع شکل پله و دامنه 1 پریونیت می باشد
شکل - 5 نمایش ولتاژ ابتدا به انتهای خط با در نظر گرفتن مقاومت
شکل 6 مدار معدل خط با انتهای باز و منبع سینوسی را نشان میدهد
شکل 6 مدار معادل خط با انتهای باز ومنبع سینوسی
شکل7ولتاِ ابتدا و انتهای خط زمانی که انتها باز است را در لحظه صفر یعنی زمانی که ولتاژ عمومی ماکزیمم است را نشان میدهد
شکل -4 ولتاژ ابتدا و انتهای خط بدون در نظر گرفتن مقاومت
شکل 5 ولتاژ ابتدا و انتهای خط در حالت مدار باز بودن شکل 7 -ولتاژ ابتدا و انتهای خط زمانی که انتهای خط باز است
