محاسبه ی پخش بار در سیستم توزیع + انتقال توان در شبکه قدرت

[spow 44197]

مقدمه

 

ولتاژ توليد شده در شبکه هاي قدرت سه فاز متعادل، به صورت سينوسي با دامنه هاي برابر بوده و هر فاز با فاز ديگر 120 درجه الکتريکي اختلاف دارد. يک سيستم سه فاز را "نامتعادل" گويند، هرگاه دامنه و يا اختلاف زاويه ولتاژهاي فاز يا خط آن با هم نابرابر باشد.

اصولاً عدم تعادل ولتاژ مسأله ايست که از طرف شرکت هاي توزيع انرژي الکتريکي کمتر مورد توجه قرار مي¬گيرد، چراکه اثرات منفي آن در کوتاه مدت آشکار نمي¬شود. بطور معمول بررسي کيفيت توان الکتريکي در سطح توزيع به پديده هايي از نوع کاهش ولتاژ ، افزايش ولتاژ ، اضافه ولتاژ ، افت ولتاژ ، ولتاژهاي ضربه ، صاعقه و وقفه ها (خروجها) محدود مي¬شود که خود اين پديده ها نيز مي¬توانند باعث ايجاد شرايط دشوار عدم تعادل شوند. هدف از اين مقاله بررسي عدم تعادل و اثرات آن در شبکه هاي فشار ضعيف (V400) توزيع است.

بي شک کارآمدترين شيوه براي بررسي عدم تعادل، روش "مولفه هاي متقارن" است که اولين بار در سال 1918 توسط فورتسکيو مطرح شد. فورتسکيو در مقاله معروف خود ثابت کرد که، يک سيستم نامتعادل متشکل از n فيزور وابسته را مي توان به n سيستم متعادل مستقل موسوم به مؤلفه هاي متقارن تبديل کرد و براي دستيابي به اين منظور يک تبديل خطي نيز تعريف نمود.

درابتداي مباحث اين مقاله و در بخش 2 براي اينکه ارزيابي درستي از عدم تعادل در دست داشته باشيم و به عبارتي بهتر، براي اينکه بتوان به مقياس استانداردي براي بيان کمي و کيفی اين پديده دست يافت، به بررسي تعاريف و استاندارد هاي ارايه شده از عدم تعادل پرداخته می شود. با اين کار عملاً عدم تعادل از يک تعريف کلي و عمومي (نابرابري دامنه و اختلاف فاز) به يک کميت قابل اندازه گيري تبديل مي شود. اين کار را با ذکر اين پرسش که "عدم تعادل چيست؟" آغاز شده, سپس به تجزيه و تحليل تعاريف و نقاط قوت و ضعف استانداردهاي بيان شده پرداخته است.

در بخش 3 اين مقاله, پس از شناختي که در بخش هاي قبلي از عدم تعادل به دست آمده است به بررسي طبيعت عدم تعادل و عوامل به وجودآورنده آن و همچنين روش هاي کاهش آن پرداخته می شود. در بخش 4 نيز آثار عدم تعادل بر برخي تجهيزات و مصرف کنندگان شبکه الکتريکي بررسی می شود. البته واضح است که عدم تعادل نمي تواند براي يک سيستم مفيد باشد. در اين بخش به صورت مبسوط تري به بررسي عوارض عدم تعادل بر برخي تجهيزات مهم و حساس به عدم تعادل شبکه پرداخته مي شود.

در بخش 5 نيز محدوده هاي مجاز عدم تعادل ولتاژ که توسط مؤسسات استاندارد معتبر بين المللي نظير NEMA و IEEE تعيين شده اند به صورت خلاصه ارايه مي شوند تا از حدود غيرقابل قبول و زيان ساز عدم تعادل نيز اطلاع حاصل شود.

[spow 44197]

2) عدم تعادل چيست؟

طبيعت عدم تعادل شامل نابرابري در دامنه و همچنين اختلاف زاويه الکتريکي مؤلفه فرکانسي اصلي ولتاژ فازها است. همان طورکه گفته شداين تعريف براي کسي که مي¬خواهد به صورت فني به مسأله نگاه کند، بسيار کلي است، بنابراین نياز به معياري مناسب برای اندازه گيري کيفيت و کميت پديده¬ها و مشخصه هاي مختلف يک سيستم محسوس است. براي وقتي که گفته می¬شود ولتاژ شبکه اي نامتعادل است بايد مقدار و معياري نيز براي لمس اندازه اين پديده در دست باشد. همچنين بايد به اين پرسش نيز پاسخ داده شود که "چه عدم تعادلي زياد محسوب مي¬شود؟" آيا محدوده مجاز عدم تعادل ولتاژ يک موتور القايي يا يک ژنراتور سنکرون با عدم تعادل قابل قبول براي يک ترانسفورمر برابر است؟ که البته پاسخ به اين سوال نيز "خير" است.

با تفاسير فوق قطعاً اين پرسش مطرح مي¬شود که "عدم تعادل چگونه سنجيده مي¬شود و از چه کميتي براي اندازه گيري آن استفاده مي¬شود؟" براي پاسخ به اين پرسش به تعاريف و استانداردهاي مختلفي که تاکنون براي عدم تعادل ارايه شده است اشاره مي¬شود.

 

2-1) تعاريف عدم تعادل

در طي ساليان گذشته با گسترش سيستم هاي قدرت، متعاقباً تعداد و انواع مصرف کننده ها نيز افزايش يافته¬اند. اين افزايش در تنوع مصرف کننده¬ها باعث شده است که اهميت پديده عدم تعادل و کنترل آنها نيز دوچندان شود. از طرفي گسترش روز افزون مصرف کننده هاي غيرخطي سوئيچ شونده با عناصر الکترونيک قدرت باعث افزايش عدم تعادل مي¬شود و از طرف ديگر مصرف کننده هايي (از جمله، خود مصرف کننده هاي سوئيچ شونده الکترونيک قدرت) نيز به بازار مصرف وارد شده اند که حساسيت بالايي به عدم تعادل دارند. اين فرايند باعث شد که مهندسين با ديد تخصصي تري به مسأله عدم تعادل نگريسته و استانداردهايي جهت سنجش عدم تعادل مطرح کنند که بتواند معيار مشخصي از نابرابري دامنه و اختلاف زاويه فازها باشد.

تاكنون تعاريف مختلفي از عدم تعادل در يك سيستم سه فاز ارائه شده‌اند، اين تعاريف متفاوت مي توانند به نتايج بسيار مختلفي در محاسبة عدم تعادل منجر شوند. سه تعريف عمده از عدم تعادل كه دو تعریف مربوط به IEEE و ديگري از NEMA است با روابط زير تعريف مي شوند:

 

2-1-1) تعريف اول IEEE Std.936-1987

اختلاف بين بيشترين وكمترين مقدار مؤثر ولتاژ فازها، نسبت به ميانگين مقدار مؤثر ولتاژ فازها(%PVUR 936) .

 

2-1-2) تعريف دوم IEEE 112-1991

بيشترين انحراف مقدار مؤثر ولتاژ فازها از ميانگين مقدار مؤثر ولتاژ فازها، نسبت به ميانگين مقدار متوسط ولتاژ فازها (%PVUR 112) .

استاندارد 936 همواره عدم تعادل بزرگتري را نسبت به استاندارد 112 نشان مي¬دهد، که علت آن نيز با توجه به اختلاف موجود در تعاريف واضح به نظر مي¬رسد. چرا که با توجه به برابري مخرج کسر در هر دو تعريف، از آنجا که همواره اختلاف بين بزرگترين و کوچکترين ولتاژ مؤثر فازها از بيشترين اختلاف بين ميانگين مقدار مؤثر فازها با مقدار مؤثر ولتاژ فازها بيشتر است بديهي به نظر مي¬رسد که استاندارد 936 همواره درصد بزرگتري را نسبت به استاندارد 112 نشان مي¬دهد.

با توجه به دو تعريف فوق متوجه مي¬شويم که در استانداردهاي مطرح شده از مقادير فازي ولتاژها استفاده شده است. حال اين سوال پيش مي¬آيد که "در سيستم هاي سه فاز سه سيمه، در آنجا که اثري از ولتاژهاي فازي نیست عدم تعادل چگونه تعريف مي¬شود؟". براي پاسخ به پرسش مطرح شده خوب است که به دو تعريفي که در ساليان بعد توسط NEMA و IEEE ارايه شدند توجه نماييم.

[spow 44197]

2-1-3) تعريف سوم NEMA

در سال 1993 NEMA استانداردي براي عدم تعادل ارايه کرد که در آن تنها اندازه مؤثر ولتاژهاي خط به خط لحاظ مي¬شد. اين تعريف به فرم زير است:

بيشترين انحراف مقدار مؤثر ولتاژهاي خط از ميانگين مقدار مؤثر ولتاژهاي خط، نسبت به ميانگين مقدار متوسط ولتاژهای خط (%LVUF) .

 

2-1-4) تعريف درست (اصلاح شده) عدم تعادل IEEE

نهايتاً در سال 1996 تعريف زير به عنوان تعريفي درست از عدم تعادل ولتاژ مطرح گشت:

%VUF=(اندازه مؤلفه توالي منفي ولتاژ) / (اندازه مؤلفه توالي مثبت)

همانطورکه ملاحظه مي¬شود اين استاندارد بر اساس تعريف مؤلفه هاي متقارن برابر با نسبت بين اندازه مؤثر مؤلفه منفي به اندازه مؤثر مؤلفه مثبت ولتاژ خط است. تعريف IEEE 112-1991 نيز همچنان به قوت خود باقي است.

علاوه بر تعريف درست عدم تعادل، در بسياري از مقالات و محاسبات از تعريف NEMA برای محاسبه درصد عدم تعادل استفاده مي¬شود. شايد يكي از دلايل استفاده زياد از اين تعريف سادگي محاسبة آن و عدم نياز به محاسبات مختلط برای به دست آوردن مؤلفه‌هاي توالي منفي و مثبت است. رابطه زير نشان دهنده اين تعريف است:

%U= (بيشترين انحراف از ميانگين مقدار مؤثر ولتاژ خطوط) / (ميانگين مقدار مؤثر ولتاژخطوط)

لازم به ذکر است که هر آنقدر که استفاده از تعاريف سوم و چهارم متداول است به ندرت ديده مي شود که از روابط اول و دوم برای بيان عدم تعادل استفاده شود. چنانکه اگر گفته شود که تعاريف اول و دوم تعاريفي منسوخ شده اند، سخني گزاف نبوده است. نکته جالب اينجاست که اختلاف بين عدم تعادل محاسبه شده توسط تعاريف دوم و سوم معمولاً ناچيز است. به جدول زير توجه نماييد:

جدول گستره تغييرات عدم تعادل تعريف شده توسط IEEE و NEMA

 

[spow 44197]

3) دلايل ايجاد عدم تعادل

پديده عدم تعادل از جنبه هاي متفاوتي قابل بررسي است. در اين بخش توضيحات مختصري درباره طبيعت عدم تعادل، عوامل پيدايش آن و همچنين روش هاي کاهش اين پديده ارايه مي¬شود.

3-1) طبيعت عدم تعادل

طبيعت عدم تعادل به سه دسته زير قابل تقسيم¬بندی است:

- عدم تعادل در اندازه بردارهاي ولتاژ در فركانس اصلي

- عدم تعادل در زاويه فاز بردارهاي ولتاژ در فركانس اصلي

- اغتشاشات هارمونيكي نامتعادل بين فازها

درباره قسمت سوم يعني اغتشاشات هارمونيكي نامتعادل بين فازها نيز بايد به اين نکته اشاره نمود که اگر در شبکه اي علاوه بر مؤلفه اصلي فرکانس، هارمونيک¬هايي نيز موجود باشند، آنگاه بايد تعادل شبکه را در فرکانس هاي مختلف (اعم از فرکانس اصلي و هارمونيک هاي آن) به صورت مجزا مورد بررسي قرار داد. خلاصه آنکه مي¬توان گفت آن شبکه اي متعادل است که در همه فرکانس¬هاي خود متعادل باشد. البته اين مباحث خالي از اشکال نبوده و در بعضي موارد خاص جاي ترديد باقي مي¬ماند.

 

3-2) عوامل ايجاد عدم تعادل

اگر بخواهيم عوامل ايجاد عدم تعادل را به دو دسته عمده تقسيم كنيم ميتوان به دو عامل ساختاري و كاركردي شبكه اشاره نمود.

عوامل ساختاري شبکه چنانکه از نام آن نيز پيداست به ساختار و آرايش شبکه بر مي¬گردند. در بسياري از موارد آرايش نامتقارن يک سيستم، عامل ايجاد عدم تعادل در آن است. از جمله عوامل ساختاري ايجاد عدم تعادل مي¬توان به عدم تقارن هندسي در امپدانس¬هاي خطوط و كابل ها در اثر ترانسپوزيسيون ناقص خطوط، عدم تقارن در سيم‌بندي ترانسفورمرها، بانك¬هاي ترانسفورمري مثلث باز و ستاره باز (v) (اين اتصالات مؤلفه صفر ولتاژ سيستم اوليه را به مؤلفه منفي در ثانويه تبديل مي¬كنند)، فيوزهاي فرسوده و خسته و بانك¬هاي خازني و … اشاره نمود.

عامل دوم ايجاد عدم تعادل که در واقع عامل اصلي اين پديده نيز است، عامل کارکردي شبکه و در واقع بارهاي نامتعادل سيستم است. عدم تعادل ناشي از عوامل ساختاري عمدتاً بسيار کوچک بوده و قابل حل است. آنچه مشكلات عدم تعادل را دوچندان مي¬كند عوامل كاركردي از جمله بارهاي تكفاز و دو فاز، و بارهاي سه فازي از قبيل كوره‌هاي قوس الكتريكي و تجهيزات نامتعادلي مانند اتصالات داراي امپدانس زياد مثل كنتاكت¬هاي شل و بدِ كنتاكتورهاي فرسوده، تعداد دور نامتعادل سيم‌بندي‌هاي موتورهاي القايي و يا عدم تقارن ناشي از تعميرات نادرست آنها و همچنين عدم تقارن در روتور و استاتور اين دسته از موتورها است. علاوه بر اين¬ها مي¬توان از كاركرد اشتباه تجهيزات اصلاح ضريب قدرت و خطاهاي اتصال تكفاز به زمين نام برد.

از جمله دلايل مشكل بودن از بين بردن عدم تعادل ناشي از كاركرد شبكه مي¬توان به دلايل زير اشاره نمود:

- وجود بارهاي تکفاز خانگي، تجاري و احياناً صنعتي (بارهاي صنعتي غالباً سه فاز بوده که البته بسياري از اين بارهاي سه فاز نيز به علت طراحي نامناسب فيدرها باعث عدم تعادل سيستم را مضاعف مي¬نمايند) و سيستم هاي روشنايي معابر، در سيستم هاي توزيع سه فاز که بدون پيش بيني و زمانبندي از قبل تعيين شده به شبکه متصل و از آن قطع مي¬شوند.

- تغييرات مداوم توان مصرفي شبكه در اثر تغييرات بارهاي بزرگ صنعتي (مانند كوره‌هاي قوس الكتريكي و سيستمهاي ذخيره كننده انرژي مانند درايوهاي دور متغير asd و تغييرات بارساعتي).

- علاوه براينها asd ها به علت داشتن يكسوسازهاي ديودي، غيرخطي بوده و در صورت تكفاز بودن با كشيدن جريان هاي (بسيار) غيرسينوسي باعث ايجاد اغتشاشات هارمونيكي درشبكه مي¬شوند. امروزه علاوه بر asdها، افزايش روزافزون سيستم هاي غيرخطي تکفاز به صورت منبع تغذيه سوييچينگ كه برحسب نياز بار سوئيچ مي¬شوند باعث مشكل¬ترشدن جبران عدم تعادل بين فازها مي-شود.

[spow 44197]

3-3) روش هاي کاهش عدم تعادل

برقراري تعادل کامل در يک سيستم توزيع به دلايل تصادفي بودن اتصال و قطع بارهاي تکفاز به شبکه، عدم توزيع يکنواخت بارهاي تکفاز در سه فاز و نامتعادلي ذاتي سيستم قدرت آشکارا غير ممکن است. ولي روشهايي برای کاهش عدم تعادل و آثار آن در سطح شرکت هاي توزيع برق و همچنين در سطح شبکه هاي صنعتي موجود است.

روشهاي سطح توزيع:

- توزيع متعادل بارهاي تکفاز بين تمامي فازها.

- کاهش عدم تعادل ناشي از امپدانس هاي سيستم مانند ترانسفورمرها و خطوط.

- استفاده از تنظيم کننده هاي تکفاز1 برای کاهش عدم تعادل. به کنترل اين رگولاتورها بايد توجه زيادي شود تا خود آنها عامل تشديد عدم تعادل نشوند.

- استفاده از سيستم هاي شبکه پسيو و سيستم¬هاي الکترونيک قدرت اکتيو مانند جبران سازهاي استاتيکي و مطلوب سازهاي خط نيز براي جبران عدم تعادل پيشنهاد مي¬شوند. سيستم هاي اکتيو در مقايسه با سيستم هاي پسيو قابليت جبران ديناميکي عدم تعادل را نيز دارا هستند.

 

روشهاي سطح صنعتي:

- متعادل سازي بار

- استفاده از جبرانسازهاي پسيو و اکتيو

- تجهيزات حساس به عدم تعادل نبايد به شبکه هاي نامتعادل وصل شوند

- آثار عدم تعادل بر درايوهاي دور متغير ac با اندازه يابي مناسب طرف ac و راکتور لينک dc کاهش می¬يابد.

براي حفاظت موتورهای القايي، رله هاي حساس به مؤلفه منفي ولتاژ و جريان مي¬توانند مورد استفاده قرار گيرند. همچنين گفته شده است که رله هاي مؤلفه منفي جريان حساسيت بهتري نسبت به رله هاي مؤلفه منفي ولتاژ دارند.

[babaeian.amir 45]

تست ولتاژ بالا HIPOTمقدمه: واژه HIPOT یا HI POT مخفف واژه HIGH POTENTIAL است.براي اينكه بدانيم تست HI POT چيست و چگونه انجام مي شود، لازم است در ابتدا تئوري تست HI POT را تشريح كنيم. گاهي اوقات اين تست، تست استقامت دي الكتريك ناميده مي شود و به منظور تشخيص قدرت عايقي بين حامل هاي جريان فشار قوي و متعلقات آنها بكار مي رود. اين تست با اعمال يك ولتاژ بالا به هادي ها و متعلقات آنها انجام مي گيرد و ميزان جريان نشتي جاري شده بين عايق اندازه گيري مي شود. بر طبق نظريه اگر يك مقدار ولتاژ بالاتر از ولتاژ نامي هادي به عايق اعمال گردد و بدون اينكه شكست (كه نتيجه آن جريان نشتي بزرگي مي باشد) اتفاق بيفتد، آنرا تحمل كند آنگاه هادي مورد تست در شرايط كار نرمال خود بدون هيچ مشكلي راه اندازي مي گردد. این تست بر روی کابل های ولتاژ بالا و باسبار ها صورت می گیرد.تست HI POT با نشان دادن ميزان جريان نشتي ، نشان مي دهد كه آيا شكست دي الكتريك در مجموعه هادي وجود دارد يا نه؟ ذکر این نکته ضروری است که در برخی شرایط از بهترین عایق ها هم می تواند مقداری جریان عبور کند. گاهي اوقات ممكن است با اعمال ولتاژي كمتر از ولتاژ نامي نيز مقداركمي جريان نشتي وجود داشته باشد. این جریان نشتی می تواند ناشی از عواملی مانند ظرفیت خازنی عایق، مقاومت عایق، پدیده کرونا و تاثیرات الکتروشیمیایی باشد. اما اگر كابل يا مجموع هادي مورد تست، آسيب ديده يا زدگي داشته باشد، مقدار جريان نشتي بسيار زياد خواهد بود.و اين امر ميتواند به شخصي كه در نزديكي محل آسيب ديده قرار گرفته است، صدمه وارد نمايد. اگر در فرایند ساخت کابل یا در بقیه مراحل مانند حمل و نقل، کابل کشی ، مفصل زنی ، سر کابل زنی و ... آسیبی به کابل و عایق آن وارد شده یا منفذ یا ناخالصی در کابل وجود داشته باشد ، احتمال صدمه دیدن آن قسمت از کابل در حالتی که در سرویس است، در اثر نشت جریان وجود دارد; و به کابل و تاسیسات آسیب های جبران ناپذیری وارد می گردد. و تست HI POTبهترين راه تشخيص موارد فوق مي باشد. اين تست مي تواند عايق كم، سوراخ بودن كابل، پيچش ناكافي سيم (هادي كابل)، له شدگي كابل و... را نيز تشخيص دهد.مشخصات تست HI POTاين تست مي تواند با اعمال ولتاژ AC يا DC انجام گيرد. تست با هر كدام از روشهاي اعمال ولتاژ (DC , AC) مزايا و معايب خاص خود را داراست. و در واقع به تجهيز مورد تست وابسته است.مزاياي تست DC مزاياي تست ACاين تست با يك سطح جريان بسيار كوچك، مصرف توان كمتر و خطر كمتر براي اپراتور انجام مي گيرد.جريان نشتي اندازه گيري شده، تصوير واقعي تري از جريان واقعي است.براي تست برخي از مدارها كه در آنها از ديود، خازن و ... استفاده شده است ، فقط از اين روش مي توان استفاده كرد به علت تغيير مرتب پلاريته شكل موج اعمالي، نيازي به افزايش آهسته ولتاژ نيست.پس از اتمام تست نيازي به تخليه الكتريكي تجهيز مورد تست نيست.اين تست در هر دو پلاريته به عايق استرس اعمال مي كند. شکل فوق تصویری از یک دستگاه HI POT که هم در روش ACو هم در روش DC کاربرد دارد را نشان می دهد.تفاوت بين شكل موج هاي AC وDC ما را مجبور به اعمال روشهاي متفاوت براي انجام تست مي كند. اصول انجام تست با روشهاي فوق يكسان است و كافيست اپراتور رابطه بين شكل موج DC و معادل AC آنرا محاسبه کند.شکل موج AC غالباً به صورت مقدار موثر(RMS : Root Mean Squared) بیان می شود. توسط این مقدار موثرAC، مقدار انرژی موثر مشابهی مانند شکل موج DC در یک ولتاژ مشابه فراهم می شود.به عنوان مثال مقدار انرژی موثر یک منبع 25 ولت DC و یک منبع ولتاژ AC با مقدار ولتاژ موثر 25 ولت مشابه است.مقدار کمی شکل موج RMS در برق AC در نقطه Peak شکل موج سینوسی به مراتب بیشتر است. در حقیقت بین ولتاژ پیک اندازه گیری شده و مقدار RMS رابطه زیر وجود دارد:Vpeak =√2 * Vrmsاز آنجا اين تست همواره با خطر همراه است، قبل از انجام تست لازم است براي ايمني بيشتر شخص و تجهيزات تدابيري انديشيده شود. و براي انجام تست طبق دستورالعمل كارخانه سازنده آن دستگاه خاص عمل گردد. روش انجام این تست طبق استاندارد IEC 502-2ویرایش 5-1998 به صورت زیر است:تست DC: توسط دستگاه HI POT يك ولتاژ DCمعادل چهار برابر ولتاژ نامی فاز، به مدت 15 دقيقه به کابل ها اعمال می گردد. در صورت سلامت كابل يا تجهيز مورد تست، ميزان جريان نشتي ماكزيمم نبايد از 5 mA بيشتر شود (3.5 mA rms). براي يك كابل سه Core مطابق شكل عمل مي شود. (دو تا از Core-ها، اسكرين و آرمور كابل به هم وصل شده و زمين مي شوند.) اين عمل در مراحل بعد براي بقيه Core- ها نيز بكار مي رود. ولتاژ فوق را بايد به تدريج اعمال نمود.(حدود دو دقيقه)تست AC: در روش AC تست HI POT به دو روش صورت مي گيرد:1- به مدت 5 دقيقه ولتاژي معادل ولتاژ خط (فاز به فاز) بين يكي از هادي ها و شيلد و ديگر هادي ها اعمال مي شود.2- ولتاژي برابر با ولتاژ نامي، به مدت 24 ساعت و همانند شرايط بهره برداري به كابل اعمال مي گردد.

[babaeian.amir 45]

اضافه ولتاژطبق استاندارد بين المللي ، ايزولاسيون تجهيزات فشار قوي در هر سطح ولتاژي با در نظر گرفتن اضافه ولتاژهاي موجي پيش بيني و ساخته مي شود . اضافه ولتاژها به عنوان تهديدي جدي براي ايزولاسيون تجهيزات فشار قوي مي باشند كه موجب بروز قوس الكتريكي بروي تجهيزات ميشود؛ كه اگر ين قوس بصورت داخلي باشد موجب انفجار و انهدام تجهيز مي گردد.برقگيرهاي فشار قوي براي جلوگيري از بوجود آمدن هر نوع قوسي بروي تجهيزات در نظر گرفته ميشود و با توجه به سطح ولتاژ ، با تجهيزات ديگر بصورت موازي نصب مي گردد.منبع اضافه ولتاژ ميتواند به شرح ذيل باشد:الف : اضافه ولتاژهاي موقت: افزايش ولتاژهاي با فركانس 50 هرتز شبكه بهن.ان اضافه ولتاژهاي موقت ناميده مي شود و به دو صورت در شبكه ها ايجاد ميشود .1- اضافه ولتاژهاي موقت دراز مدت ( بيش از يك دقيقه ):اين نوع اضافه ولتاژها با افزايش محدود دامنه به ميزان 5 تا 10 درصد ( با ضريب اضافه ولتاژ 05/1 تا 1/1 ) كه به علت تغييرات توان هاي اكتيو و راكتيو بار شبكه در 24 ساعت است ايجاد مي شود .2- اضافه ولتاژها موقت كوتاه مدت ( كمتر از يك دقيقه):اين نوع اضفه ولتاژها با افزايش دامنه به ميزان 20 تا 80 درصد (با ضريب اضافه ولتاژ 2/1 تا 8/1 ) در كمتر از يك دقيقه بر اثر اتصالي يك فاز به زمين و لفزايش ولتاژهاي فازي سالم ايجاد مي شود .ب : اضافه ولتاژهاي موجي :اين نوع اضافه ولتاژها با فاصله زماني بسيار كم ( از 2 تا 3 ميلي ثانيه ) بروي نيم پريود ولتاژ سينوسي ظاهر ميشود.با توجه به فاصله زماني محدود آن ( در حدود 300-50 ميكرو ثانيه) .اضافه ولتاژها در مقايسه با منحني سينوسي فركانس 50 هرتز با دامنه بزرگتري همراه خواهد بود لذا بدانها اضافه ولتاژ موجي (يا ضربه اي ) اتلاق ميشود.اين نوع اضافه ولتاژها ناشي از دو عاملند :1- پديده تخليه جوي : با ايجاد رعد و برق بين ابرهاي آسمان وهادي هاي فاز شبكه اضافه ولتاژ صاعقه ايجاد مي شود.2- پديده بروز برگشت جرقه ( يا كليد زني ) : كه اين نوع اضافه ولتاژ در نوع خود جالب و بسيار مخرب است . هنگامي كه در مسير جريان بار شبكه ، پارگي يا قطع هادي هاي فاز به گونه اي رخ دهد كه فاصله هادي ها در محل قطع ناچيز باشد آنگاه جريان بار از طريق قوس الكتريكي در نقطه پارگي هادي ايجاد مي شود .قوس الكتريكي بطور طبيعي در لحظات صفر سينوسي خاموش شده و جريان عبوري به مدت زمان 100 – 50 ميكرو ثانيه قطع ميشود . پس از قطع جريان ، ولتاژ دو سر پارگي ( يا قطع ) هادي پس از خاتمه حالت هاي گذراي مدار به حالت ماندگار خود مي رسد كه بسته به نوع مدار ( سلفي يا خازني ) ممكن است تا دو برابر ولتاژ شبكه نيز برسد . از لحظه قطع كامل جريان تا رسيدن آن به وضعيت ماندگار ( كه داراي شرايط حالت گذرا است ) ولتاژ ايجاد شده به ولتاژ گذراي برگشتي معروف است . اين ولتاژ برگشتي دو تاثير عمده دارد اول آنكه پيك اين ولتاژ مي تواند به چند برابر پيك ولتاژ شبكه برسد كه تجهيزات عايقي ممكن است تحمل اين ولتاژ را نداشته باشند و منجر به پديده برگشت جرقه گردد . دوم آنكه سرعت افزايش ولتاژ برگشتي از مقدار اوليه كه صفر فرض شد تا اولين پيك گذراي آن نيز عامل مهمي در برگشت جرقه است .از مهمترين عوامل بوجود آمدن چنين اضافه ولتاژهايي پارگي يا قطع هادي در مسير جريان و درنقطه اتصال در محل برج هاي انتهايي ، در داخل محفظه قطع بريكر ها در هنگام جدا شدن كنتاكتها و خفه شدن قوس و در هنگام باز نمودن ديسكانكتهاي قابل قطع زير بار مي باشند . البته در زمان وصل كليدهاي قدرت نيز امكان برگشت جرقه وجود دارد لذا به اين نوع اضافه ولتاژها ، اضافه ولتاژهاي كليد زني (سوئيچينگ ) نيز مي گويند.به منظور جلوگيري از بوجود آمدن قوس ، كافي است دامنه ولتاژهاي موجي تا كمتر از سطح BIL (Basic Insulation Level ) كاهش يابد( در حدود 80 تا 85 درصد ) . كاهش دامنه ولتاژهاي موجي از طريق تخليه بارها از هادي فاز به زمين و هم زمان با تخليه ابرها به هادي فاز صورت مي گيرد . به عبارت ديگر در طول مدت برقرار تخليه از ابر هادي هاي فاز به طور موقت زمين شده تا مانع تجمع بارهاي ناشي از ابر در هادي هاي فاز گردد كه نتيجتاً مانع از ظهور ولتاژ موجي با دامنه قابل ملاحظه خواهد شد .ارتباط مستقيم هادي فاز با زمين در طول مدت تخليه توسط برقگيرها (Lighting Arrester or Surge Arrester ) صورت مي گيرد . سطح يا دامنه ولتاژهاي موجي قابل قبول در پست هاي فشار قوي ، به عنوان سطح محافظت پست (PL) بيان ميشود ( protection level ) كه آن هم برابر است با : PL = ( 0.8 – 0.85 ) × BIL

[سمندون 19437]

از مهمترین کاربردهای ولتاژ فشار قوی DC ، می توان به موارد زیر اشاره نمود :

• انجام کارهای تحقیقاتی و مطالعاتی روی عایق ها : برای مطالعه رفتار عایق ها از ولتاژهای DC استفاده می کنند . اگر عایقی در برابر ولتاژهای فشار قوی DC ، استقامت داشته باشد ، آنگاه حتماً در برابر ولتاژهای فشار قوی AC نیز استقامت خواهد داشت .
  
• در فیزیک برای شتاب دهنده ها ( مشابه شتاب دادن پروتون یا الکترون در تلویزیون ) : درمیدان های الکتریکی قوی یکنواخت ، به ذرّات الکتریکی نیروی زیادی وارد شده و شتابمی گیرند .
  
• در پزشکی برای تولید اشعه X .
  
• در صنایع برای ***** کردن دود خروجی نیروگاه های حرارتی و کارخانجات سیمان و پاشیدن رنگ : ذرّات آلوده در بین الکترودهای فلزی میدان الکتریکی به صورت ذرّات باردار در می آیند و با سرعت به سمت الکترودهای مذکور جذب می شوند . این الکترودها در مسیر دودکش خروجی نصب می گردند و بدین وسیله ، از ورود ذرّات آلوده به هوای آزاد جلوگیری می شود . دررنگ آمیزی الکترواستاتیکی نیز ذرّات رنگ به صورت ذرّات باردار ، با سرعت روی سطح مورد نظر پاشیده می شوند . از ویژگی های این نوع رنگ آمیزی ، یکنواختی ضخامت رنگ در تمام نقاط سطوح و قابلیت تنظیم ضخامت رنگ روی سطح مورد نظر است .
  

• در مخابرات برای ایستگاه های پخش تلویزیونی .
  
• برای آزمایش کابل های فشار قوی AC با طول زیاد : اگر کابل های فشار قوی AC را بخواهیم با ولتاژهای بالای AC آزمایش کنیم ، به علت ظرفیت خازنی نسبتاً بالای کابل های با طول زیاد ، به جریان زیادی نیاز می باشد . همچنین تخلیه های مکرر در حفره های داخلی احتمالی ، باعث کاهش درجۀ عایقی آنها می شود . بنابراین ، آزمایش آنها با ولتاژ DC مناسب تر است . اگر چه در این آزمایش ها از نظر شرایط کاری ، کابلی که با ولتاژ AC کار می کند متفاوت می باشد ، ولی اعتبار آن از دیدگاه تجربی پذیرفته می شود ؛ زیرا هدف از این کار ، بررسی توزیع شدت میدان درون عایق می باشد .
  
• برای آزمایش تجهیزات مورد استفاده در خطوط انتقال HVDC : در خطوط انتقال HVDC ، نیاز به جریان های خیلی زیادی است . از سال 1970 به بعد ، تریستورهای فشار قوی با تحمل ولتاژ بالاتری ساخته شده است که در یکسوکننده های خطوط مورد نظر به کار می رود . در سال 1972 ، تریستورهای تا قدرت kw 70 و در سال 1983 با قدرت kw1000 ساخته شده است . در خطوط انتقال HVDC ، عموماً از یکسوکننده های 12 پالس استفادهمی شود تا اعوجاج ولتاژ خروجی بسیار کم باشد
  

[pesare irani 41805]

منظور از افت ولتاژ در شبکه ها چیست ؟

می دانیم که هرگاه در یک مدار از مقاومت جریان بگذرد در دو سر آن ولتاژی ایجاد می شود که مطابق قانون اهم از حاصل ضرب میزان جریان عبوری از مقاومت در مقدار مقاومت بدست می آید . در شبکه ها

 

منظور از افت ولتاژ در شبکه ها چیست ؟

می دانیم که هرگاه در یک مدار از مقاومت جریان بگذرد در دو سر آن ولتاژی ایجاد می شود که مطابق قانون اهم از حاصل ضرب میزان جریان عبوری از مقاومت در مقدار مقاومت بدست می آید . در شبکه ها علاوه بر مصرف کننده ها که به نوعی مقاومت بحساب می آیند مقاومتهای ناخواسته دیگری هم وجود دارند که سبب کاهش ولتاژ دو سر بار می شوند . مهمترین این مقاومتها همان مقاومتهای سیمهای حامل جریان است . مقاومت سیمها با سطح مقطع آنها نسبت معکوس و با طول آنها نسبت مستقیم دارد به عبارت دیگر با افزایش طول یا کاهش سطح مقطع یا هردو میزان مقاومت سیمها زیاد می شود که همین موضع افت ولتاژ را زیاد می کند .

 

درصورت افزایش افت ولتاژ چه تاثیری در کارکرد مدار و شبکه ایجاد می شود ؟

 

ولتاژی که به دو سر مصرف کننده می رسد همان ولتاژ خط است که افت ولتاژ از آن کم شده . هرچقدر افت ولتاژ بیشتر باشد ولتاژی که مصرف کننده می رسد کمتر خواهد بود . برخی دستگاهها در برابر کاهش ولتاژ کار زیاد حساس نیستند . مانند تلویزون یا سایر دستگاهها الکترونیکی . زیرا این دستگاهها در داخل مجهز به مدارات تثبیت کننده ولتاژ هستند که به آن رگولاتور می گویند . اما برخی دیگر به کاهش ولتاژ بسیار حساسند . مثلا موتور ها یه لامپها که نقطه کارشان تغییر می کند و همین امر در راندمان دستگاه تاثیر مستقیم می گذارد . بنابراین در طراحی شبکه باید افت ولتاژ مورد نظر قرار بگیرد .

 

 

آیا می توان افت ولتاژ را صفر کرد ؟

 

در مدارات صفر کردن افت ولتاژ در صورتی ممکن است که مقاومت سیمها را صفر کنیم که این موضوع از نظر عملی امکان پذیر نیست . اما می توان مقدار آن را تا حد مجاز کاهش داد .

 

 

منظور از حد مجاز افت ولتاژ چیست ؟

 

در طراحی دستگاهها مقداری تلورانس برای تغییر ولتاژ بصورت مجاز در نظر می گیرند به این معنی که اگر ولتاژ در این محدوده مجاز تغییر کند دستگاه دچار اختلال نشود . از همین موضوع می توان به منظور تعیین درصد مجاز افت ولتاژ کمک گرفت . در شبکه های بطور کلی مقدار مجاز را 5 درصد ولتاژ کل مدار در ابتدای خط در نظر می گیرند که از این مقدار نیم درصد مربوط به ادارات برق است که نباید بیشتر از این مقدار را افت داشته باشند . یک ونیم درصد در مصارف روشنایی و سه درصد برای مصارف موتوری در نظر می گیرند .

 

 

 

 

[pesare irani 41805]

محاسبه ی پخش بار در سیستم توزیع + انتقال توان در شبکه قدرت

در مقاله ی زیر محاسبه ی پخش بار یک شبکه ی توزیع استاندارد را به دو روش زیر می توانید مشاهده کنید :

A Novel and Fast Three-Phase Load Flow for Unbalanced Radial Distribution Systems

A Direct Approach for Distribution System Load Flow Solutions

مقدمه :

هدف از انجام این پروژه بررسی دو مقاله در رابطه با بررسی پخش بار در یک سیستم نمونه با ١٢ شین می باشد که با در نظر گرفتن یک شین به عنوان شین مرجع با اندازه ولتاژ ١ و زاویه ولتاژ ٠ برای فاز A به محاسبه ولتاژ شین های شبکه توزیع پرداخته می شود.

پخش بار در شبکه توزیع اکثرا غیر متقارن می باشد که علت آن مصرف کننده های تک فاز با بار غیر متقارن روی فاز ها می باشد شبکه مورد بررسی نیز یک شبکه غیر متقارن می باشد. در ابتدا پارامترهای شبکه را بر حسب واحد P.u. در می آوریم. این کار با توجه به ولتاژ و توان نامی داده شده صورت می گیرد. ترانسفور ماتور بین شین ٦٣٣ و ٦٣١ را نیز مانند خط مدل سازی کرده و مقادیر راکتانس و مقاومت آن را پریونیت می کنیم.

در ابتدا شبکه را بر اساس مقاله “A Direct Approach for Distribution System Load Flow Solutions” مورد بررسی قرار می دهیم. پس از شرح روش فوق ماتریس های امپدانس خطوط توزیع را متقارن کرده و ماتریس های BCBV و BIBC را محاسبه کرده و با نوشتن برنامه در محیط Matlab ولتاژ شین ها را بدست می آوریم.

سپس شبکه را بر اساس مقاله “A Novel and Fast Three-Phase Load Flow for Unbalanced Radial Distribution Systems” به شکل نا متقارن مورد بررسی قرار می دهیم. در این روش ماتریس های ID و DY محاسبه می کنیم و روش نیوتون رافسون را برای رسیدن به ولتاژهای شبکه و الگوریتم آن را شرح می دهیم.

 

منابع :

[1] Jen-Hao Teng, “A Direct Approach for Distribution System Load Flow Solutions”, IEEE Trans on Power Delivery, vol. 18, no. 3, July 2003

[2] Jen-Hao Teng, Chuo-Yean Chang“A Novel and Fast Three-Phase Load Flow for Unbalanced Radial Distribution Systems” IEEE Trans on Power Systems, vol. 17, no. 4, November 2002

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[samyar 3407]

طبق استاندارد بين المللي ، ايزولاسيون تجهيزات فشار قوي در هر سطح ولتاژي با در نظر گرفتن اضافه ولتاژهاي موجي پيش بيني و ساخته مي شود . اضافه ولتاژها به عنوان تهديدي جدي براي ايزولاسيون تجهيزات فشار قوي مي باشند كه موجب بروز قوس الكتريكي بروي تجهيزات ميشود؛ كه اگر ين قوس بصورت داخلي باشد موجب انفجار و انهدام تجهيز مي گردد.

برقگيرهاي فشار قوي براي جلوگيري از بوجود آمدن هر نوع قوسي بروي تجهيزات در نظر گرفته ميشود و با توجه به سطح ولتاژ ، با تجهيزات ديگر بصورت موازي نصب مي گردد.

منبع اضافه ولتاژ ميتواند به شرح ذيل باشد:

الف : اضافه ولتاژهاي موقت: افزايش ولتاژهاي با فركانس 50 هرتز شبكه بهن.ان اضافه ولتاژهاي موقت ناميده مي شود و به دو صورت در شبكه ها ايجاد ميشود .

1- اضافه ولتاژهاي موقت دراز مدت ( بيش از يك دقيقه ):

اين نوع اضافه ولتاژها با افزايش محدود دامنه به ميزان 5 تا 10 درصد ( با ضريب اضافه ولتاژ 05/1 تا 1/1 ) كه به علت تغييرات توان هاي اكتيو و راكتيو بار شبكه در 24 ساعت است ايجاد مي شود .

2- اضافه ولتاژها موقت كوتاه مدت ( كمتر از يك دقيقه):

اين نوع اضفه ولتاژها با افزايش دامنه به ميزان 20 تا 80 درصد (با ضريب اضافه ولتاژ 2/1 تا 8/1 ) در كمتر از يك دقيقه بر اثر اتصالي يك فاز به زمين و لفزايش ولتاژهاي فازي سالم ايجاد مي شود .

ب : اضافه ولتاژهاي موجي :اين نوع اضافه ولتاژها با فاصله زماني بسيار كم ( از 2 تا 3 ميلي ثانيه ) بروي نيم پريود ولتاژ سينوسي ظاهر ميشود.با توجه به فاصله زماني محدود آن ( در حدود 300-50 ميكرو ثانيه) .اضافه ولتاژها در مقايسه با منحني سينوسي فركانس 50 هرتز با دامنه بزرگتري همراه خواهد بود لذا بدانها اضافه ولتاژ موجي (يا ضربه اي ) اتلاق ميشود.

اين نوع اضافه ولتاژها ناشي از دو عاملند :

1- پديده تخليه جوي : با ايجاد رعد و برق بين ابرهاي آسمان وهادي هاي فاز شبكه اضافه ولتاژ صاعقه ايجاد مي شود.

2- پديده بروز برگشت جرقه ( يا كليد زني ) : كه اين نوع اضافه ولتاژ در نوع خود جالب و بسيار مخرب است . هنگامي

كه در مسير جريان بار شبكه ، پارگي يا قطع هادي هاي فاز به گونه اي رخ دهد كه فاصله هادي ها در محل قطع ناچيز باشد آنگاه جريان بار از طريق قوس الكتريكي در نقطه پارگي هادي ايجاد مي شود .قوس الكتريكي بطور طبيعي در لحظات صفر سينوسي خاموش شده و جريان عبوري به مدت زمان 100 – 50 ميكرو ثانيه قطع ميشود . پس از قطع جريان ، ولتاژ دو سر پارگي ( يا قطع ) هادي پس از خاتمه حالت هاي گذراي مدار به حالت ماندگار خود مي رسد كه بسته به نوع مدار ( سلفي يا خازني ) ممكن است تا دو برابر ولتاژ شبكه نيز برسد . از لحظه قطع كامل جريان تا رسيدن آن به وضعيت ماندگار ( كه داراي شرايط حالت گذرا است ) ولتاژ ايجاد شده به ولتاژ گذراي برگشتي معروف است . اين ولتاژ برگشتي دو تاثير عمده دارد اول آنكه پيك اين ولتاژ مي تواند به چند برابر پيك ولتاژ شبكه برسد كه تجهيزات عايقي ممكن است تحمل اين ولتاژ را نداشته باشند و منجر به پديده برگشت جرقه گردد . دوم آنكه سرعت افزايش ولتاژ برگشتي از مقدار اوليه كه صفر فرض شد تا اولين پيك گذراي آن نيز عامل مهمي در برگشت جرقه است .

از مهمترين عوامل بوجود آمدن چنين اضافه ولتاژهايي پارگي يا قطع هادي در مسير جريان و درنقطه اتصال در محل برج هاي انتهايي ، در داخل محفظه قطع بريكر ها در هنگام جدا شدن كنتاكتها و خفه شدن قوس و در هنگام باز نمودن ديسكانكتهاي قابل قطع زير بار مي باشند . البته در زمان وصل كليدهاي قدرت نيز امكان برگشت جرقه وجود دارد لذا به اين نوع اضافه ولتاژها ، اضافه ولتاژهاي كليد زني (سوئيچينگ ) نيز مي گويند.

به منظور جلوگيري از بوجود آمدن قوس ، كافي است دامنه ولتاژهاي موجي تا كمتر از سطح BIL (Basic Insulation Level ) كاهش يابد( در حدود 80 تا 85 درصد ) . كاهش دامنه ولتاژهاي موجي از طريق تخليه بارها از هادي فاز به زمين و هم زمان با تخليه ابرها به هادي فاز صورت مي گيرد . به عبارت ديگر در طول مدت برقرار تخليه از ابر هادي هاي فاز به طور موقت زمين شده تا مانع تجمع بارهاي ناشي از ابر در هادي هاي فاز گردد كه نتيجتاً مانع از ظهور ولتاژ موجي با دامنه قابل ملاحظه خواهد شد .ارتباط مستقيم هادي فاز با زمين در طول مدت تخليه توسط برقگيرها (Lighting Arrester or Surge Arrester ) صورت مي گيرد . سطح يا دامنه ولتاژهاي موجي قابل قبول در پست هاي فشار قوي ، به عنوان سطح محافظت پست (PL) بيان ميشود ( protection level ) كه آن هم برابر است با : PL = ( 0.8 – 0.85 ) × BIL

[فرهاد رحمتی 10]

سلام فایل بالا را چطور دانلود کنم

[فرهاد رحمتی 10]

سلام فایل پخش بار در شبکه های توزیع را چطور دانلود کنم؟

[seyed mehdi hoseyni 27119]

سلام فایل بالا را چطور دانلود کنم

 

سلام فایل پخش بار در شبکه های توزیع را چطور دانلود کنم؟

 

فایلی برای دانلود وجود نداره که بخواد دانلود بشه