مقاله افزايش ظرفيت انتقال توان خطوط هوائي با استفاده از خطوط چند فاز

[am in 25,041]

ايده افزايش ظرفيت انتقال توان خطوط هوائي توسط بيش از 3 فاز، مدتي است كه مورد توجه قرار گرفته است . تحقيقات انجام گرفته توسط PTI با ساخت و احداث نمونه اوليه خط انتقال 6 و 12 فاز و آزمايش آن نشان داده كه چنين امري امكان پذير است. اين خطوط، برقرار شده و از نظر الكتريكي مورد آزمايش قرار گرفته اند . همچنين آزمايش هاي مكانيكي، طراحي سازها و زنجيره مقره ها نيز براي آنها انجام گرفته است . اين پروژه در سال 1987 بطور كامل به انجام رسيده است . پس از آنكه خبر انجام اين پروژه منتشر شد، سه سوال در ذهن ناظران بوجود آورد :

 

1- چگونه مي توان براي سيستم انتقالي كه در حال بهره برداري است ، بطور موفقيت آميز اين افزايش فاز را انجام داد ؟

 

2- آيا رله هاي حفاظتي موجود قابل استفاده و مطمئن هستند ؟

 

3- آيا مي توان پست ها را بگونه اي طراحي كرد كه سازگار با خطوط انتقال با فازهاي متعدد باشند ؟

 

به اين سه سوال با تبديل يك خط دو مداره KV 115 به 6 فاز KV93 و بهره برداري از آن براي مدت 3 سال در سيستم گاز و برق ايالتي نيويورك (NYSEG ) نزديك Binghamton پاسخ مثبت داده شده است.

[am in 25,041]

علاوه بر nyseg ، ساير مراكز مانند مركز تحقيقات انرژي الكتريكي امپايراستيت، دپارتمان انرژي آمريكا، سازمان توسعه وتحقيقات انرژي ايالتي نيويورك و انستيتو تحقيقات توان الكتريكي (epri ) حمايت از اين طرح را بر عهده داشتند.

 

همانطور كه پيش بيني مي شد خط انتقال 6 فاز كه بعنوان قسمتي از سيستم انتقال بكار برده شد ، ثابت كرد كه خط 6 فاز مي تواند بطور موفقيت آميزي به سيستم قدرت اضافه شود . رله هاي حفاظتي ابتدا توسط شبيه ساز و سپس با انواع خطاها در سطح ولتاژ پايين آزمايش شدند . وقوع دو خطا بطور طبيعي در طول مدت آزمايش نيز مناسب بودن عملكرد رله ها را ثابت كرد . پست هايي كه در دو سر خط واقع شده بودند يكي داراي فضاي محدود بود كه در طراحي بگونه اي تنظيم شد تا فضاي مناسب در اختيار قرار گيرد و ديگري داراي فضاي كافي بود كه انعطاف پذيري بيشتري را براي طراحي فراهم مي كرد . پيش از احداث پستها، بايد ملاحظات مربوط به پيچيدگي بيشتر سيستم با فاز زيادتر را در نظر گرفت .

 

خط احداث شده آزمايشي، علاوه بر اينكه به سه سوال فوق پاسخ مي دهد، صحت پيش بيني هاي ما در مورد نويزهاي صوتي و راديويي، ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي و پارامترهاي كاري مدار را نيز نشان ميدهد . علاوه بر آن نشان ميدهد كه ارتقاء موفقيت آميز سطح ولتاژ در يك خط موجود با سازه دو مداره باعث افزايش 40 درصدي ولتاژ فاز به زمين ميشود. سه دكل تغيير داده شده و بصورت كمپكت درآمده اند تا امكان استفاده از خطوط 6 فاز در طراحي خطوط هوائي كمپكت بوجود آيد. اسپيسرهاي عايقي بين فازي طراحي شده اند كه با استفاده از آنها مي توان در فواصل طولاني ساختار فشرده خط را حفظ كرد .

 

تعميرات خط گرم، يكي از معضلات خطوط كمپكت هوايي هستند . فرايند تعميرات خط گرم نيز توسعه داده شده و مورد آزمايش قرار گرفته است . فعاليت هايي كه در زمينه تعمير و نگهداري انجام گرفته شامل تعويض يك مقره در يكي از سازه هاي خط كمپكت و نيز تعويض يكي از اسپيسرهاي بين فازي در وسط اسپن مي باشد .

[am in 25,041]

داده هاي بدست آمده از اين پروژه ، مبناي تجزيه و تحليل هاي اقتصادي قرار گرفته است. اين مطالعات نشان دهنده فايده اقتصادي ارتقاي ولتاژ خطوط دو مداره موجود است. يك نقطه سر به سر ميان صرفه جوئي ناشي از افزايش ولتاژ خط و افزايش هزينه پستها وجود دارد. براي احداث يك خط جديد هنگامي كه محدوديت فضا عامل مهمي است، هزينه بيشتر خطوط 6 فاز براي انتقال توان بالاتر در يك حريم محدود انتخاب جذابي محسوب ميشود.

 

نمايي از خطوط كمپكت 6 و 12 فاز

استفاده از خطوط با تعداد فاز بيشتر پاسخ تمامي مشكلات خطوط انتقال نيست ، اما در شرائطي كه خطوط انتقال از سوي فاكتورهاي متعددي از جمله محدوديت فضا تحت فشار هستند ، روش مفيدي است.