بخشی از مقاله
چکیده
بمنظور جبران توان راکتیو نیروگاه هاي بادي منجیل و بهبود وضعیت پست 63/20 کیلوولت لوشان نصب جبران کننده توان راکتیو استاتیک در این پست در نظر گرفته شده است.مطالعات مورد نیاز براي طراحی SVC شامل جمعآوري اطلاعات شبکه و اندازهگیري شاخصهاي کیفیت توان پست،تعیین ظرفیت بانک فیلتر و TCR، تعیین آریش بانک فیلتر و تعیین مشخصات فنی المانهاي قدرت آن در این مقاله انجام گرفته است.
واژههاي کلیدي: فیلتر پسیو، جبران کننده توان راکتیو، .SVC
.1 مقدمه
افزایش مصرف انرژي و اثرات سوء ناشی از سوختهاي فسیلی بر محیط زیست و پیامدهاي آن بر اقتصاد و سلامت،باعث تلاش در جهت کاهش سهم این سوختها در تولیدانرژي مورد نیاز شده است. استفاده از انرژي باد یکی از منابع جایگزین قابل توجه در این زمینه است.اولین نیروگاههاي بادي ایران در منطقه منجیل و رودبار در سال 1373 مورد بهره برداري قرار گرفتند. از آن زمان تا کنوندر مقاطع مختلف واحدهاي بادي جدید در منطقه احداث گردیده و به شبکه متصل گردیده اند. نحوه اتصال این واحدها به شبکه به این صورت است که واحدهاي مختلف با توجه
به فاصله از فیدرهاي 20 کیلوولت شبکه توزیع هر یک بطورمستقل به شبکه توزیع متصل گردیدهاند.
پست 63/20کیلوولت لوشان یکی از پستهایی است که نیروگاههاي بادي به سه فیدر خروجی آن متصل هستند. این نحوه اتصال با توجه به توسعه تدریجی واحدهاي بادي صورت گرفته و مشکلاتی را در پست لوشان ایجاد کرده است.بمنظور رفع مشکلات پست لوشان نصب یک جبران کنندهتوان راکتیو استاتیک - SVC - در این پست در نظر گرفته شده که در ادامه به بررسی نحوه طراحی و انتخاب المانهاي قدرت این سیستم پرداخته میشود..2 جبران توان راکتیو در پست لوشان.1-2 مفهوم جبران توان راکتیو جبران توان راکتیو یکی از مسائل مهم مرتبط با شبکه هاي توزیع و بارهاي صنعتی است. یک جبران کننده توان راکتیو ایده ال قادر به ایفاي نقش بمنظور اصلاح ضریب توان بار، بهبود تنظیم ولتاژ و متعادلسازي بار است.[1] بانکهاي خازنی و کندانسورهاي سنکرون را می توان از جمله اولین جبران کننده هاي توان راکتیو بکار گرفته شده در شبکه برق دانست.
عیب عمده بانکهاي خازنی عملکرد گسسته و عدم توانایی آنها در پاسخ به تغییرات دائمی بار است.با توسعه و پیشرفت ادوات الکترونیک قدرت ایده استفاده از آنها در شبکه برق شکل گرفت. ادوات جبران کننده توان1طراحی و ساخت جبران کننده توان راکتیو استاتیک پست لوشان- طراحی بخش قدرت راکتیو استاتیک - - SVC شامل راکتور تایریستور کنترل - - TCR،خازن تایریستور سوئیچ - - TSC و راکتور قابل اشباع - - SR را می توان اولین جبران کننده هاي توان راکتیو دانست که از ادوات الکترونیک قدرت در ساخت آنها استفاده گردیده است.[1] شکل1 شماي کلی SVC از نوع TCR را نشان می دهد. این SVC متشکل از یک بانک فیلتر و یک TCR است.
بانک فیلتر وظیفه تأمین توان راکتیو خازنی ثابت مورد نیاز و همچنین حذف هارمونیکهاي ناشی از TCR را دارد. وظیفه تأمین توان راکتیو سلفی قابل کنترل بر عهده TCRاست که هر فاز آن شامل یک راکتور دو تکه و یک ولو تریستوري است. با کنترل زاویه آتش تریستورها می توان توان راکتیو سلفی قابل کنترل پیوستهاي توسط راکتورها تولید نمود..2-2 مشخصات پست 63/20 کیلوولت لوشان پست 63/20 کیلوولت لوشان در 5 کیلومتري شهر لوشان و در مجاورت نیروگاه شهید بهشتی لوشان قرار دارد. این پست توسط یک خط 63 کیلوولت بطول 100 متر توسط یک ترانسفورماتور 230/63 کیلوولت به ظرفیت 125 مگاولتآمپر تغذیه میشود.نیروگاههاي بادي منطقه منجیل و رودبار اولین نیروگاههاي بادي در حال بهرهبرداري در ایران هستند. تعدادي از واحدهاي نیروگاههاي بادي این منطقه به سه فیدر خروجی20 کیلوولت پست 63/20 کیلوولت لوشان متصل گردیده اند.
این نیروگاهها با توجه به فاصله از فیدرهاي 20 کیلوولت در طرح توسعه پست 230/63 کیلوولت یک ترانسفورم شبکه توزیع در طول فیدر و توسط ترانسفورمرهاي جدید با ترانسفورمر موجود موازي خواهد شد که با توجه به 20000/660 ولت به شبکه متصل گردیدهاند، که این نحوه سال بهره برداري SVC وجود این ترانسفورمر در مطال عات در اتصال مشکلاتی را در پست لوشان ایجاد کرده است. عامل نظر گرفته میشود. پست شامل دو ترانسفورمر 63/20 اصلی این مشکلات توان راکتیو مورد نیاز نیروگاه هاي بادي کیلوولت 15 مگاولت آمپري است و 10 فیدر خروجی دارداست.
که نیروگاه هاي بادي از طریق سه فیدر پسکولان، سیاهپوش و بعلت استفاده از ژنراتورهاي القایی در نیروگاه هاي بادي منجیل به شبکه متصل شده اند. توان نامی نیروگاه هاي بادي نیاز به جبران کننده توان راکتیو در کنار آنها، اجتناب ناپذیر بترتیب 9/1، 9/4 و 8/5 مگاوات است. در حال حاضر به است که عموما در کنار هر واحد نیروگاه بادي بانکهاي خازنی علت مشکلات بهره برداري کوپلاژ ترانسفورمرهاي پست باز به این منظور وجود دارد. این بانکهاي خازنی بصورت پله اي است. طبق برنامه ریزي صورت گرفته در سال 1390 نیروگاه بوده و توسط سیستم کنترل قطع و وصل می شوند. گسستگی بادي سیاهپوش از پست لوشان جدا شده و مستقیما به شبکه عملکرد و کندي مکانیزم قطع و وصل مکانیکی این خازنها 63 کیلوولت متصل خواهد شدباعث پدید آمدن مشکلاتی در شبکه میشود.
2طراحی و ساخت جبران کننده توان راکتیو استاتیک پست لوشان- طراحی بخش قدرت
پست 63/20 کیلوولت لوشان یک پست نسبتا قدیمی با عمر 27 سال است. تپ چنجر ترانسفورمرها دستی بوده وتوسط اپراتور کنترل می شود. به علت وجود نیروگاه هاي بادي بر روي فیدرهاي خروجی پست، تغییرات ولتاژ پست بخصوص در موقع راه اندازي و توقف نیروگاه هاي بادي بسیار زیاد بوده و اپراتور عملا قادر به تنظیم مناسب ولتاژ با استفاده از تپ چنجر ترانسفورمرها نیست. علاوه بر این تغییرات مداوم تپ ترانسفورمرها با توجه به قدمت آنها اثرات مخربی داشته و ادامه بهرهبرداري از آنها در این شرایط باعث آسیبهاي جدي خواهد شد.مسأله دیگري که در این پست وجود دارد درصد بارگذاري بالاي ترانسفورمرها است. یکی از دلایل این میزان بارگذاري تأمین توان راکتیو نیروگاه هاي بادي توسط شبکه و از طریق این ترانسفورمرها است. استفاده از یک سیستم تنظیم ولتاژ در پست می تواند ضمن تأمین توان راکتیو نیروگاه هاي بادي نیروگاه هاي بادي نصب شده در منطقه، ضریب توان آنها در بدترین وضعیت %98 است.باعث کاهش بارگذاري ترانسفورمرها و کاهش دفعات عملکرد تپ چنجر ترانسفورمرها شود.
.3 تعیین ظرفیت و مشخصات نامی SVC
همانطور که در بخش قبل ذکر گردید هدف از نصبSVC در پست لوشان جبران توان راکتیو و تنظیم ولتاژ پست الف - وضعیت 1است. براي مطالعات پخش بار نیاز به اطلاعات بار مصرفی،
تولید نیروگاه هاي بادي و توان مبادله شده با شبکه است.بعلت اینکه نیروگاه هاي بادي در طول فیدرها به شبکه متصل شده و بار شبکه نیز در طول فیدر گسترده است و همچنین عدم امکان اندازه گیري همزمان توان تولیدي نیروگاه هاي بادي ب - وضعیت 2 و توان مبادله شده ترانسفورمرهاي پست با شبکه، سه وضعیت بارگذاري مختلف براي مطالعه شبکه در نظر گرفته شده است::
-1 بار پست در حالت ماکزیمم مگاوات مصرفی -2 بار پست در حالت ماکزیمم مگاوار مصرفی -3 بار پست در حالت ماکزیمم مگاوات تولیدي وضعیت اول نشان دهنده شرایطی است که پیک بار شبکه رخ داده و نیروگاه هاي بادي در تأمین این توان نقش ناچیزي داشته اند. وضعیت دوم می تواند نشان دهنده شرایطی باشد که بار شبکه حوالی پیک بوده و توان تولیدي نیروگاه هاي بادي
نیز حداکثر است. طبق مشخصات موجود از واحدهاي ج - وضعیت 3 با فرض اینکه ضریب توان میانگین بار شبکه توزیع %90باشد، ماکزیمم توان راکتیو شبکه را می توان بصورت زیرتقسیم کرد:
