بخشی از مقاله
چکیده:
یکی از معضلات موجود در شبکههای توزیع که باعث ایجاد عوارض و اثرات نامطلوبی در سیستم میگردد، نامتعادلی بار میباشد. در واقع امروزه میزان عدم تعادل بار به عنوان یکی از شاخصهای کیفیت انرﮊی الکتریکی مطرح میباشد.از عوامل ایجاد کننده نامتعادلی بار در شبکههای توزیع میتوان به توزیع ناهمگون و غیر یکنواخت مشترکین تک فاز بین فازهای فیدر و رفتار تصادفی و غیر همزمان مشترکین تک فاز اشاره کرد. به طوریکه حتی اگر بار بطور یکنواخت بین مشترکین توزیع گردد باز هم نامتعادلی بار تا حدودی ظاهر میگردد. در این مقاله با بررسی روشهای متفاوت متعادل سازی بار و با استفاده از نتایج اندازهگیری شده بر روی چند فیدر از شبکه واقعی روشهای مختلف مقایسه و بهترین روش انتخاب گردیده است .
کلمات کلیدی : تعادل بار ، توان متوسط ، قدرت قراردادی
مقدمه:
بدلیل عدم آشنایی از الگوی بار مشترکین مختلف ، وجود مشترکین سه فاز نامتعادل ، غیر یکنواخت بودن مصرف مشترکین و عدم توزیع مناسب مشترکین بین فازهای مختلف شبکه بار فازهای شبکه برابر نبوده و سبب ایجاد نامتعادلی میگردد .از اثرات و عوارض سوﺀ ناشی از نامتعادلی بار میتوان به افزایش تلفات انرﮊی الکتریکی، اشغال ظرفیت شبکه، برقدار شدن سیم نول، نامتعادلی ولتاﮊهای سه فاز و افزایش تلفات مسی و آهنی ترانسفورماتور اشاره کرد. به منظور متعادلسازی بار مشترکین روشهای متفاوتی وجود دارد که هر کدام به نوبه خود دارای نواقص و مزیتهایی میباشد. از روشهایی که در شبکههای توزیع میتوان به منظور متعادلسازی به کار گرفت به شرح زیر میباشد:
-1 استفاده از قدرت قراردادی مشترکین:
در این روش مشترکین روی فیدر با استفاده از نوع مصرف - قدرت قراردادی - متعادل میشوند. به این ترتیب که قدرت قراردادی مشترکین روی فیدر آورده میشوند و سپس تعادل بار به صورتی انجام میگیرد که مجموع قدرتهای قراردادی روی سه فاز به صورت مساوی تقسیم شده باشد.این روش با وجود اینکه روش ساده و به ظاهر معقولی به نظر میرسد اما به دلیل عدم استفاده مشترک به اندازه قدرت قراردادیاش و همچنین مصرف متغیر با زمان مشترکین و همچنین متفاوت بودن مصارف مشترکین با یک قدرت قراردادی، این روش، روش مناسبی برای تعادل بار نمیباشد.
-2 استفاده از روش مشترک شماری:
برای بکارگیری این روش لازم است که تعداد مشترکین روی هر فیدر مشخص باشد و نیازی به نوع مصرف، قدرت قراردادی و میزان مصرف مشترکین نمیباشد. به منظور اجراﺀ این روش، تعداد مشترکین روی یک فیدر به نحوی به سه فاز تقسیم میگردد که روی هر فاز تعداد مساوی از مشترکین قرار داشته باشد. این روش با وجود اینکه نیازمند اطلاعات کمتری نسبت به روشهای دیگر میباشد ولی با توجه به اینکه مشترکین روی یک فیدر از لحاظ مصرف متفاوت می باشند و نمیتوان آنها را در یک سطح قرار داد، روش خوبی به شمار نمیرود.
-3 استفاده از روش :Pave
در این روش مبنای محاسبات بر اساس توان متوسط مشترکین میباشد .مقادیر توان متوسط از میزان مصرف مشترکین که در اطلاعات ؟غطئئطB آورده شده است، بدست میآید.در این روش میبایست اطلاعات تعداد مشترکین روی فیدر، نوع مصرف و میزان مصرف هر کدام از مشترکین را داشته باشیم. بنابراین روشی است که نسبت به روشهای قبل به اطلاعات گستردهتری نیاز میباشد. اما با توجه به اینکه در شبکههای توزیع به علت رفتار تصادفی و غیر همزمان مشترکین تکفاز نامتعادلی بار دارای ماهیتی دینامیکی و متغیر با زمان میباشد، این روش دارای این مزیت است که چون با مصرف واقعی مشترکین سر و کار داریم نسبت به دو روش بالا بهتر میباشد.اما این روش دارای این عیب میباشد که ممکن است در منطقهای تمام این اطلاعات موجود نباشد. در روش مذکور سعی میشود که روی هر سه فاز به اندازه مساوی کههب قرار داشته باشد.
-4 به کار گیری جبرانساز به منظور متعادلسازی بار
همانطور که میدانیم با بکارگیری خازنها در شبکههای توزیع با جبران بخشی از جریان راکتیو مصرفی، علاوه بر کاهش تلفات انرﮊی و تلفات پیک مصرف، میتواند باعث آزادسازی ظرفیت تجهیزات نصب شده در سیستم توزیع و نیز بهبود پروفیل ولتاﮊ گردد و در عین حال میتواند بیشترین منافع اقتصادی را نیز در بر داشته باشد. به منظور بررسی نحوه تأثیر خازن بر کاهش تلفات میتوان توان تلفی یک فیدر نمونه را مثال زد.اما استفاده از خازن ثابت در شبکههای توزیع باعث نامتعادلی جریان به علت رفتار تصادفی و غیر همزمان مشترکین و تغییر بار در طول شبانهروز میگردد.با استفاده از خازنهای کنترل شونده نه تنها مسائل مربوط به جبران توان راکتیو و کاهش تلفات را حل میکند، بلکه میتواند در متعادلسازی بار نقش مهمی را ایفا کند.
با توجه به اینکه یکی از ویژگیهای مهم جریان سه فاز نامتعادل حضور مولفههای منفی و صفر جریان میباشد، بنابراین اساس متعادلسازی بار به کمک جبرانسازی توان راکتیو بر حذف مولفههای منفی و صفر موجود در جریان فیدر میباشد.کنترل کننده جبران ساز با اندازهگیری فازور جریانهای سه فاز در هر لحظه و پردازش آنها توسط کنترل کننده جبران ساز، میزان عدم تعادل بار بر حسب مولفههای منفی و صفر جریان اندازهگیری شده و بر اساس آن جبرانساز توان راکتیو به قسمی کنترل میگردد تا بتواند جریانهای برابر با مقادیر مؤلفههای منفی و صفر فیدر را با تنذ درجه اختلاف فاز به شین مورد نظر تزری ق نماید در نتیجه عملکرد جبران ساز باعث حذ ف و خنثی شدن مولفههای منفی و صفر جریان و در نتیجه متعادل سازی جریانهای سه فاز خواهد شد. همچنین با کنترل مناسب جزﺀ موهومی مولفه مثبت جریان، جبران ساز قادر به کنترل و تنظیم ضریب قدرت جریان بار فیدر میباشد.
تاثیر عدم تعادل بار بر روی تلفات
با داشتن مقاومتهای مربوط به هر کدام از فازهای فیدر میتوان تاثیرات نامتعادلی بار را بر روی افزایش تلفات محاسبه کرد . با فرض نامتعادلی بار مقادیر زیر برای جریانها در نظر گرفته میشود. ع و غ معرف میزان تغییرات جریان فازهای ت و ط از فاز ه میباشد. با در نظر گرفتن این میزان تغییرات مقدار متوسط جریانهای سه فاز برابر خواهد شد با :
در این حالت میزان تلفات اهمی مربوط به سیم های فاز و سیم نول در اثر بار نامتعادل برابر خواهد شد با: با فرض ف برابر بودن مقاومت سیم نول نسبت به مقاومت سیمهای فاز میزان تلفات اهمی در شرایط بار نامتعادل برابر خواهد شد با : اما میزان تلفات اهمی سیمهای فاز و نول در حالت بار متعادل برابر است با :
با توجه به اینکه در حالت بار متعادل جریان فازها برابر مقدار متوسط جریان در حالت بار نامتعادل میباشد میزان تلفات بار اهمی برابر است با: با توجه به مقادیر بدست آمده ، تفاوت تلفات حالت بار نامتعادل و بار متعادل برابر است با:
به منظور محاسبه درصد افزایش تلفات نسبت به حالت بار متعادل خواهیم داشت :
