کنترل توان راکتیو

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی
رشته تحصیلی:مهندسی برق
نوع ارائه:پایان نامه
تعداد صفحات:96
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

چکیده

پیشگفتار………………………………………………………………………………………………………. ۱

توان راکتیو یک از مهمترین عوامل حائز اهمیت در طراحی و بهره برداری سیستمهای قدرت الکتریکی جریان متناوب از دیر باز مورد توجه بوده است .در یک بیان ساده و بسیار کلی میتوان گفت از آنجاییکه امپدانسهای اجزاء سیستم قدرت بطور غالب راکتیو می باشند،انتقال توان اکتیو مستلزم وجود اختلاف زاویه فاز بین ولتاژهای ابتداو انتهای خط است.درحالیکه برای انتقال توان راکتیولازم است که اندازه این ولتاژهامتفاوت باشد.بنابراین باید توان راکتیو در بعضی از نقاط سیستم تولید و سپس به محلهای مورد نیاز منتقل شود.اما به چه دلیل میخواهیم توان راکتیو را انتقال دهیم؟ جواب این است که نه تنها اغلب اجزاءسیستم توان راکتیو مصرف می کنندبلکه اکثر بارهای الکتریکی نیز توان راکتیو مصرف می کنند.بنابراین توان راکتیو مصرفی بایستی از محلی تامین گردد.اگر قادر نباشیم آن را به سهولت انتقال دهیم آنگاه بایستی در محلی که مورد نیاز است آن را تولید نماییم. یک رابطه بنیادی مهمی بین انتقال توان راکتیو و اکتیو وجود دارد.همانطوریکه گقتیم انتقال توان اکتیو مستلزم جابجایی فاز وولتاژها می باشد.لیکن مقدار ولتاژهانیز به همین منوال حائز اهمیت است.مقدار آنها نه تنها بایستی بقدر کافی بالا باشد که بتواند بارها را حمایت نماید،بلکه بقدر کافی پایین باشدکه بتواند که منجر به شکست عایقی تجهیزات عایق نگردد.بایستی،بنابراین-در صورت لزوم ولتاژها را در نقاط کلیدی کنترل کرده و یا حمایت یا محدودیتی را به آن اعمال کنیم.این عمل کنترل می تواند در سطح وسعی بوسیله تولیدیا مصرف توان راکتیودر نقاط کلیدی صورت گیرد.در عمل تمام تجهیزات یک سیستم قدرت برای ولتاژ مشخصی،ولتاژنامی، طراحی می شوند.اگر ولتاژازمقدار نامی خودمنحرف شود ممکن است باعث صدمه رساندن به تجهیزات سیستم ویا کاهش عمر آنهاگردد.برای مثال گشتاوریک موتور القایی با توان دوم ولتاژترمینالهای آن متناسب است.بنابراین تثبیت ولتاژنقاط یک سیستم قدرت کاملاً ضروری است.بدیهی است که کنترل ولتاژتمام نقاط سیستم از لحاظ اقتصادی عملی نمی باشد.از طرف دیگر کنترل ولتاژدر حد کنترل فرکانس ضرورت نداشته ودر بسیاری از سیستمهای خطای ولتاژ در محدوده تنظیم می شود.توان راکتیو مصرفی بارها در ساعات مختلف در حال تغییر است،لذا ولتاژ وتوان راکتیوبایددائماًکنترل شوند.در ساعات پربار بارهاقدرت راکتیوبیشتری مصرف می کنندو نیاز به تولید قدرت راکتیوزیادی در شبکه می باشد.اگر قدرت راکتیو مورد نیاز تامین نشوداجباراًولتاژ نقاطمختلف شبکه کاهش یافته و ممکن است از محدوده مجاز خارج شود.

نیروگاهها دارای سیستم کنترل ولتاژهستندکه کاهش ولتاژ را حس می کنندوفرمان کنترل لازم را برای بالا بردن تحریک ژنراتورو در نتیجه افزایش ولتاژژنراتور تا سطح ولتاز نامی صادرمی کند.با بالا بردن تحریک،قدرتراکتیوتوسط ژنراتورها تولید می شود.لیکن قدرت راکتیو تولیدی ژنراتورهابخاطر مسایل حرارتی سیم پیچ ها محدود بوده و ژنراتورها به تنهایی نمی تواند در ساعات پربار تمام قدرت راکتیو مورد نیاز سیستم را تامین کنند.بنابر این در این ساعات بوسایلی نیاز است که بتوانند قدرت راکتیو به شبکه تزریق نمایندتا سطح ولتاژدر محدوده مجاز قرار گیرند.در ساعات کم بار،بارها وعناصر شبکه،قدرت راکتیومصرف می کنند و کاپاسیتانس خطوط انتقال باعث اضافه شدن قدرت راکتیو تولیدی در شبکه می گردد. در این حالت ژنراتورها بصورت زیر تحریک بکار اقتاده و مقداری از قدرت راکتیو مصرفی ژنراتورها نیز محدود بوده وژنراتورها نمی توانند به تنهایی مساله اضافه تولید قدرت راکتیووافزایش ولتاژ ناشی از آن را حل کنند.بنابراین به وسایلی که بتوانند در این ساعات قدرت راکتیو اضافی سیستم را مصرف نمایند نیاز می باشد.

گر چه این جنبه از توان راکتیو از دیر باز مورد توجه بوده است لیکن حداقل به ۲ دلیل اهمیت زیادی پیدا کرده است:

 ۱- مربوط به فشار روز افزون در جهت بهره برداری حداکثر ممکن از سیستمهای انتقال است و۲- انواع جدید از جبران کننده های راکتیو استاتیکی قابل کنترل توسعه یافته است.درسنوات خیلی دوردر روند رشد شبکه های قدرت بای حمایت ولتاژو بهبود توانایی انتقال توان از کندانسورهای سنکرون استفاده گردید.همزمان در سیستم توزیع از خازنهای موازی برای بهبود پروفایل ولتاژوکاهش بارگیری خط وتلفات استفاده شد.توسعه سریع واقتصادی بودن خازنهای موازی منجر به جایگزینی آنها با کندانسورهای سنکرون در سیستمهای انتقال گردید.ملاحظه گردید که عملاً میتوان انچه را که کندانسورهای سنکرون انجام می داده اند از سوییچ کردن خازنهای موازی با هزینه ای خیلی کمتر بدست اورد.هم اکنون نشانه هایی است که مجدداً شیوه رجعت یافته وتامین توان راکتیو قابل کنترل در قالب وسایلی استاتیکی مطرح شده است. البته از نقطه نظر اقتصادی،هنوز بایستی یک مهندس سیستم تعیین کند که چقدر از خازن ثابت استفاده گرددو چه مقدارسوییچ گردد ودر نهایت چه مقداربطور پیوسته وسریع کنترل گردد.

بدلایل متعددی که تعدادی از آنها را به اختصار در اینجا ذکر میکنم اهمیت روز افزون یافته-کنترل توان راکتیووبررسی روشهای کنترل ان- اینجانب را بر آن داشت که در قالب پروژه درسی به مطالعه وبررسی این مهم بپردازم:

دلیل۱): با توجه به قیمت سوخت،نیاز به بهره برداری بهینه از سیستمهای قدرت افزایش یافته است.برای توزیع یک مقدار معین توان به حداقل رساندن پخش توان راکتیو کل،تلفات کاهش می یابد.این اصل می تواند در شکل ساده یک خازن اصلاح کننده ضریب توان یک بار اندوکتیوی در قالب الگوریتمهای پیشرفته توسط کامپیوتر کنترل می شوند در سراسر سیستم اعمال گردد.

دلیل ۲) : بواسطه میزان بالای نرخ سود عموماً و مشکلات مربوط به حریم خطوط انتقال در مواردی خاص از توسعه واحداث شبکه های انتقال حتی الامکان جلوگیری می شود.در موارد متعددی سعی شده است که با استفاده از وسایل کنترل توان راکتیووبهبود پایداری،میزان توان انتقالی خطوط موجود افزایش داد.

دلیل ۳) : در بهره برداری از منابع آبی نیروگاههای دور دست نظیر مناطق کوهستانی توسعه یافته است.علیرغم توسعه تکنولوژی انتقال dc در بسیاری از این طرحهاانتقال ac ترجیح داده شده است.مسایل پایداری وکنترل ولتاژبه مسایل کنترل راکتیودر ارتباط داشته وراه حلهای زیادی ارایه گردیده است.

دلیل ۴): بواسطه مصرف روزافزون وسایل الکترونیکی(بخصوص کامپیوتروتلویزیون رنگی) و همچنین رشد صنایع با فرایند پیوسته،نیاز به داشتن تغذیه با کیفیت بالاافزایش یافته است.کاهش ولتاژ یا فرکانس اثر نامطلوبی رابرروی چنین بارهایی اعمال می کند وقطع تغذیه می تواند خیلی صدمه آوروپرهزینه باشد.

-کنترل توان راکتیو یک ازار اساسی در حفظ کیفیت تغذیه می باشد.بخصوص برای جلوگیری از اغتشاشات ولتاژکه از عمومی ترین نوع اغتشاش می باشد.امواع معین از بارهای صنعتی، از آن جمله کوره های الکتریکی،دستگاههای حفاری و دستگاههای جوشکاری با دریافت توان راکتیوو اکتیواز سیستم تغذیه تغییرات سریع ووسیعی را بر آن تحمیل می نمایند.و اغلب لازم است که با بکار گرفتن وسایل تثبیت کننده ولتاژ،نظیر جبران کننده های توان راکتیواستاتسکس در طرف ac مبدلها این ضرورت را کاهش داد.

دلیل ۵): با توسعه واحداث خطوط انتقالdc کنترل توان راکتیودر طرف ac مبدلها ضرورت پیدا کرده تا بدینوسیله ولتازتثبیت گردیده وبه عمل کموتاسیون مبدل مساعدت گردد.

در این پروژه ودر ادامه کلیه این مباحث از جنبه های مهندسی از نقطه نظر تئوری و عملی به بحث کشیده می شود.

فصل اول

پارامترها وفاکتورهایی که بایستی در تعریف یک جبران کننده باردر نظر گرفت در لیست زیر بطور اجمال آمده است ومنظور ارائه لیست کامل نیست بلکه هدف ارایه یک ایده از نوع عملی جبران کننده ودر نظر گرفتن ملاحظات مهم است:

  • حداکثر توان راکتیوپیوسته مورد لزوم که بایستی جذب یا تولید گردد.
  • مقدار نامی اضافه بارو مدت زمان آن.
  • ولتازنامی وحدود ولتاژکه مقدار نامی توان راکتیو نبایستی از آن حدود تجاوز نماید.
  • فرکانس و تغییرات آن.
  • دقت لازم در تغییر ولتاژ.
  • زمان پاسخ جبران کننده در مقابل یک اغتشاش معین.
  • نیازمندیهای کنترل ویژه.
  • حفاظت جبران کننده وهماهنگی آن با حفاظت سیستم ودر نظر گرفتن محدودیت توان راکتیودر صورت لزوم.
  • حداکثر اعوجاج ناشی از هارمونیک بادر نظر گرفتن جبران کننده.
  • اقدامات مربوط به انرژی دار کردن واقدامات احتیاطی.
  • نگهداری ، قطعات یدکی،پیش بینی برای توسعه،وآرایش جدید سیستم در آینده.
  • عوامل محیطی،سطح نویز،نصب تاسیسات در محیط باز یا بسته،درجه حرارت،رطوبت،آلودگی هوا،باد و زلزله،نشتی در ترانسفورماتورها،خازنها،سیستمهای خنک کننده.
  • رفتار وعملکرددرمعرض ولتاژتغذیه نامتعادل ویا بارهای نا متعادل.
  • نیازمندیهای کابل کشی و طرح بندی وآرایش اجزاء قابل دسترسی بودن،محصور بودن،زمین کردن.
  • قابلیت اعتمادوخارج از سرویس بودن اجزاء.

در مورد جبران کوره های الکتریکی بایستی نسبت بهبود یا نسبت کاهش چشمک زدن به عنوان معیاری برای سنجش رفتار و عملکرد جبران کننده مشخص شود.

تئوری جبران بار…………………………………………………………………………………………… ۵
ضرورت جبران سازی…………………………………………………………………………………………………….. ۵
جبران کننده ایده آل…………………………………………………………………………………………………………. ۷
بایاس کردن توان راکتیو……………………………………………………………………………………………. ۸
جبران کننده بار بصورت رگولاتور ولتاژ……………………………………………………………………….. ۱۳

فصل دوم

تئوری کنترل توان راکتیو در سیستمهای انتقالدر حالت ماندگار…………………………………………… ۱۹
نیازمندیهای اساسی در انتقال……………………………………………………………………………………………….. ۱۹
خطوط انتقال جبران نشده…………………………………………………………………………………………………….. ۲۰
خطوط انتقال جبران نشده در حالت بارداری ……………………………………………………….. ۲۳
نیازمندی توان راکتیو …………………………………………………………………………………………………… ۲۵
خطوط انتقال جبران شده ……………………………………………………………………………………………… ۲۹
جبران کننده های اکتیو وپاسیو …………………………………………………………………………………………. ۳۰
کنترل ولتاژ بوسیله سوئیچ کردن جبران کننده موازی ……………………………………………………. ۳۸
جبران سری ……………………………………………………………………………………………………………………….. ۴۰
اهداف کلی ومحدودیت های عملی ………………………………………………………………………………… ۴۱
مثال …………………………………………………………………………………………………………………………….. ۴۸

فصل سوم

جبران توان راکتیو ورفتار دینامیکی سیستمهای انتقال ………………………………………………… ۵۰
ضرورت جبران ………………………………………………………………………………………………………………… ۵۱
چهار پریود زمانی ……………………………………………………………………………………………………………. ۵۲
جبران سازی دینامیک سیستم ………………………………………………………………………………………….. ۵۵
جبران موازی پاسیو …………………………………………………………………………………………………………….. ۵۵
پریود اولین نوسان ……………………………………………………………………………………………………………… ۵۶
جبران کننده های استاتیک …………………………………………………………………………………………….. ۵۸
ممانعت از ناپایداری ولتاژبا استفاده از جبران استاتیک ………………………………………………….. ۶۰

فصل چهارم

خازنهای سری …………………………………………………………………………………………………………………. ۶۱
مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………… ۶۳
طراحی تجهیزات واحدهای خازن …………………………………………………………………………………. ۶۵
آرایش فیزیکی …………………………………………………………………………………………………. ۶۶
وسایل حفاظتی ……………………………………………………………………………………………………… ۶۶
روشهای وارد کردن مجدد خازن ……………………………………………………………………………… ۶۷
اثرات رزونانس با خازنهای سری ……………………………………………………………………………………… ۶۸

فصل پنجم

کندانسورهای سنکرون ۷۰
جنبه های طراحی کندانسور ۷۴
تامین توان راکتیو ضروری ۷۵
تقلیل نوسانات گذرا ۷۸
روشهای راه اندازی ۷۹
سیستمهای کمکی ۸۰

فصل ششم

هارمونیک ۸۳
اثرات هارمونیک بر تجهیزات الکتریکی ۸۶
رزونانس،خازنهای موازی،فیلترها ۸۷
سیستم فیلتر ۹۰
اعوجاج در ولتاژهارمونیک ۹۲

فصل هفتم

هماهنگی ومدیریت توان راکتیو ۹۶

در سالهای اخیرتوجه فزاینده ای به بهبود عملکرد سیستم قدرت ازطریق کاهش مصرف موادسوختی وبهره برداری از وسایل وتجهیزات موجود ودرنتیجه اجتناب از خریدتجهیزات جدید معطوف گشته است.یکی از روشهای که این موضوع رامورد توجه قرارمی دهد مدیریت توان راکتیو است.

بطورطبیعی دونوع عبورتوان راکتیو در سیستم قدرت وجود دارد:

  • توان راکتیوی که توسط بارها مصرف می شود.
  • توان راکتیوی که درداخل شبکه مصرف می شود.

اجزایی که توان راکتیو مصرف می کنند شامل ژنراتورهاوکندانسورهای سنکرون که بازاویه پیش فاز کار می کنند،راکتورهای موازی ،اندوکتانس خطوط وترانسفورماتورها،جبران کننده های راکتیو استاتیک وبار ها می باشند.ژنراتورها وکندانسورها با عملکرد پس فاز ،خازنهای استاتیک،جبران کننده های استاتیک وکاپاسیتانس کابلها وخطوط تولیدکننده توان راکتیو می باشند.

مدیریت توان راکتیو را می توان به صورت کنترل ولتاژژنراتورها،تنظیم تپ ترانسفورماتورها،جبران سازی وبانکهای راکتوروخازنی موازی قابل سوئیچ تعریف کردبه گونه ای که بهترین کنترل ولتاژ وکمترین تلفات سیستم رافراهم نماید.

مدیریت توان راکتیو از دیدگاه موسسات تولیدکننده برق در شرایط ماندگارودینامیک سیستم می تواند به طبقه بندی زیر تقسیم گردد:”

  • طرح ریزی توان راکتیو
  • طرح ریزی بهره برداری سیستم
  • کنترل وپخش توان راکتیو

از اقدامات موسسات این است که ولتاژرادرنقاط کلیدی سیستم مورد نظاره قرار دهند.این اطلاعات به انضمام تحلیل غیر فعال سیستم منجربه فراهم شدن خطوط راهنمایی برای اپراتورها می گردد تابتوانند ولتاژوپخش توان راکتیو راکنترل نمایند.

بطور کلی مدیریت توان راکتیو بواسطه فقدان موارد زیر دچار اشکال شده است :

  • دانش ودرک صنعت
  • در دسترس بودن برنامه کامپیوتری
  • داده های زمان- واقعی
  • انگیزه های اقتصادی

اما در حال حاضر بواسطه قیمت سوخت ومشکلات مالی احداث تاسیسات جدید،توجه بیشتری به مدیریت توان راکتیو معطوف گشته است.

مهمترین ابزاری که در پخش توان راکتیو به کار برده می شودیک برنامه پخش توان بهینه است.

پخش اقتصادی توان در طح ریزی بهره برداری سیستم عبارت از توانایی مینیمم کردن تلفات کلی سیستم قدرت به کمک تنظیم پارامترهای سیستم قدرت خواهد بودمشروط بر اینکه در داخل محدودیت های تجهیزات سیستم باقی بمانیم.در پخش اقتصادی توان راکتیو فرض می شود که پخش اقتصادی توان واقعی صورت پذیرفته استودر خلال فرایند بهینه سازی ثابت خواهد ماند.توجه اینکه توان واقعی باس مادر بواسطه کاهش تلفات کل سیستم کاهش می یابد.

کاربرد استراژی پخش اقتصادی توان راکتیو برای بهبود عملکرد سیستم قدرت فواید مشخصی راعاید موسسه تولید کنده برق می کند.تعدادی از این فواید عبارتند از :

الف) کاهش هزینه بواسطه کاهش تلفات سیستم

ب)بهبود پروفایل ولتاژ

ج)کناترل بهترولتاژ

د)بهبود ایمنی سیستم

ه) بهبود ظرفیت توان انتقالی مبادله شده

و) بهبود بهره برداری سیستم

استراتژی پخش توان راکتیو بصورت بهینه ،خطوط راهنمایی رادر زمینه پخش توان، سطح رزرووکنترل ولتاژدر اختیار اپراتور قرارمی دهند.این فرایند می تواند به طور اتوماتیک انجام گیردوبا روشهای پخش توان که در حال حاضر در مراکز دیسپاچینگ به کار می رود همراه گردد.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت