پایان نامه : خازن گذاری در پست های مخابرات و شبیه سازی با DIgSILENT

. خازن گذاری در پست های مخابرات و شبیه سازی با DIgSILENT در یک سیستم قدرت الکتریکی ac ایدهآل، ولتاژ و فرکانس در هر نقطه تغذیه ثابت و عاری از هارمونیک و مقدار ضریب توان واحد میباشد. ضمن اینکه این پارامترها مستقل از اندازه و مشخصات بار مصرفی خواهند بود. بر این اساس، چگونگی ثابت بودن ولتاژ و فرکانس و میزان نزدیکی ضریب توان به مقدار یک، کیفیت تغذیه را مشخص میکند. چنانچه کیفیت تغذیه از شرایط ایدهآل فاصله داشته باشد با انجام جبرانسازیهای مناسب میتوان کیفیت تغذیه را بهبود بخشید. در ابتدا به دلایل و ان ...

دانلود کاهش تلفات در خطوط فشار ضعیف

کاهش تلفات در خطوط فشار ضعیف

بخشی از انرژی الکتریکی تولید شده توسط نیروگاهها در حدفاصل تولید تا مصرف به هدر می روند، همچنین مقدار قابل توجهی از این انرژی در داخل نیروگاهها صرف مصارف داخلی می شوند طبق نظر برخی از کارشناسان این انرژی که صرف تاسیسات می شود جزو تلفات محسوب نمی شوند همچنین در مورد ترانسفورماتورهایی که سیستم خنک کننده آنها و یا سیستم گردش روغن آنها توسط پمپ کار می

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	2174 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	117

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 8044

تمام فایل ها

فهرست مطالب

فصل اول : تلفات خطوط فشار ضعیف

مقدمه_________________________________________ 2

تلفات_________________________________________ 3

عوامل موثر بر تلفات_______________________________ 7

روشهای محاسبه تلفات _____________________________ 16

یک کیلو وات تلفات چقدر از ظرفیت اسمی نیروگاه را هدر می دهد ___ 23

بهینه سازی و ساماندهی و کاهش تلفات شبکه________________ 28

فصل دوم : راهکارهای مناسب جهت کاهش تلفات 34

روش اول : خازن گذاری ____________________________ 35

روش دوم : تجدید آرایش شبکه _______________________ 60

روش سوم : جبران ساز خازنی _______________________ 86

روش چهارم : اصلاح اتصالات ثابت ____________________ 106

نتیجه نهایی ____________________________________ 121

منابع و مآخذ____________________________________ 122

فصل اول

مقدمه:

بخشی از انرژی الکتریکی تولید شده توسط نیروگاهها در حدفاصل تولید تا مصرف به هدر می روند، همچنین مقدار قابل توجهی از این انرژی در داخل نیروگاهها صرف مصارف داخلی می شوند. طبق نظر برخی از کارشناسان این انرژی که صرف تاسیسات می شود جزو تلفات محسوب نمی شوند. همچنین در مورد ترانسفورماتورهایی که سیستم خنک کننده آنها و یا سیستم گردش روغن آنها توسط پمپ کار می کند این انرژی مصرف شده برای پمپها را جزو تلفات محاسبه نمی کنند. اما نظرات دیگری نیز در مورد تلفات وجود دارد و تلفات از دیدگاههای مختلف تعاریف متفاوتی دارد. در اینجا ابتدا تلفات را تعریف کرده و سپس عوامل موثر برایجاد تلفات را بیان می کنیم و در آخر راه حل های کاهش تلفات در خطوط فشار ضعیف را بررسی می کنیم.

تعریف تلفات:

با توجه به اینکه هدف اصلی شبکه برق رسانی، انتقال انرژی تولید شده توسط نیروگاهها، از مراکز تا مصرف کننده می باشد بنابراین قسمتی از انرژی تولید شده که به مصرف نرسد به عنوان تلفات نام برده خواهد شد. به عبارت دیگر آن قسمتی از انرژی که به کار مفید تبدیل نشود تلفات نام دارد. تعریف کار مفید هم برای مراکز مختلف مشخص است. مثلاً به علت اینکه وظیفه نیروگاهها تولید و فروش برق با کمترین تلفات می باشد، بنابراین کار مفید برای نیروگاهها همان انرژی خالص تحویل داده شده به شرکتهای برق می باشد و یا در مورد شرکتهای برق منطقه، کار مفید انرژی تحویلی آنها به شرکتهای توزیع نیرو می باشد. همچنین کار مفید برای شرکتهای توزیع، انرژی تحویلی آنها به مصرف کنندگان می باشد. بنابراین تلفات را در مفهوم کلی می توان به صورت زیر بیان نمود:

انرژی فروخته شده- انرژی خریداری شده= تلفات

اما همین تعریف نیز از دیدگاههای مختلف مفاهیم متفاوتی را ارائه می دهد. مثلاً از دیدگاه شرکتهای برق منطقه ای و یا شرکتهای توزیع نیرو، تلفات در حقیقت آن بخش از انرژی است که از تفاضل انرژی ورودی و خروجی به شبکه حاصل می شود. اما از دیدگاه منافع ملی مفهوم کار مفید به صورت دیگری می باشد زیرا تمام انرژی تحویلی به مشترک به کار مفید تبدیل نمی شود یا به عبارت دیگر از آن انرژی که به صورت مفید مصرف نشود تلفات نام دارد. مثلاً وقتی روشنایی اتاقها بیش از حد باشد و لامپ بی مورد روشن باشد در حقیقت بخشی از انرژی تلف شده است. همچنین در مصارف صنعتی نیز بخش قابل توجهی از انرژی هدر می رود که از دیدگاه منافع ملی جزو تلفات است ولی در محاسبات ما جزو تلفات محسوب نمی شود. همچنین عدم رعایت مدیریت بار و انرژی در صنایع نوعی تلفات است به طوریکه در اثر ناهماهنگی در برنامه کار ماشین آلات دیماند مصرفی کارخانجات افزایش می یابد، نوعی تلفات دیماندی داریم.

با توجه به دو دیدگاهی که گفته شد مشاهده می شود که دو اختلاف عمده در این دیدگاهها وجود دارد. در دیدگاه اول (دیدگاه شرکتهای برق) آن بخش از انرژی که فروخته شود جزو کار مفید است و تلفاتی ندارد اما از دیدگاه منافع ملی همین انرژی فروخته شده دارای تلفات است و تمامی آن به کار مفید تبدیل نمی شود.

همچنین از دیدگاه اول ممکن است بخشی از انرژی جزو تلفات محاسبه شود که از دیدگاه دوم این بخش از انرژی به کار مفید تبدیل شده است. مثلاً از دیدگاه شرکت های برق آن بخش که به صورت برق دزدی مصرف می شود. جزو تلفات است در صورتیکه از دیدگاه دوم این انرژی به کار مفید تبدیل شده است و یا در برخی قسمتهای شبکه به علت نداشتن کنتور برای مصارف روشنایی، مصرف روشنایی جزو تلفات محاسبه می شوند در صورتیکه از دیدگاه دوم این انرژی به کار مفید تبدیل شده است.

حال با توجه به تعریفاتی که از تلفات شد و با بیان دیدگاههای مختلف، مشاهده شد که تلفات در شبکه های انتقال و توزیع تنها درصد محدودی از کل انرژی الکتریکی را در برمی گیرند که در این بخش و در کل گزارش آنچه از آن به عنوان تلفات نام برده می شود، همان تلفات از دیدگاه شرکتهای برق و یا به عبارت دیگر تفاضل انرژی خریداری شده و فروخته شده می باشد که این تلفات خود دارای اجزاء مختلفی می باشد. حال که تعریف تلفات مشخص گردید باید انواع تلفات نیز بررسی شود و مشخص گردد که منظور ما از کاهش تلفات کاهش کدام نوع از تلفات می باشد:

انواع تلفات:

معمولاً در شبکه های برق رسانی هنگامی که بحث از تلفات و کاهش آن می شود منظور کاهش تلفات انرژی است و نه کاهش تلفات توان. جهت روشن شدن مفاهیم تلفات ابتدا این دو نوع تلفات را مورد بررسی قرار می دهیم.

1- تلفات توان:

توان مصرفی برای هر مشترک به پارامترهای مختلفی بستگی دارد که باعث می شود میزان مصرف مشترک در ساعات مختلف شبانه روز، هفته، ماه و سال متفاوت باشد. به همین دلیل می توان تولیدی نیروگاهها نیز متغیر خواهد بود و به دلیل اینکه برنامه ریزی توسعه و ظرفیت تولید نیروگاهها براساس مصرف پیک مشترکان تنظیم می گردد، بنابراین هر چه مصرف در پیک بیشتر باشد افزایش ظرفیت نیروگاهها را به همراه خواهد داشت.

یکی از عوامل مهمی که در عمل به حساب تلفات منظور نمی شود بالا بودن غیرمنطقی دیماند مصرف مشترکین اعم از صنعتی، تجاری، خانگی و … می باشد. به عبارت دیگر در اکثر موارد می توان با اجرای صحیح مدیریت مصرف، توان ماکزیمم مصرف کننده را کاهش دهیم بدون اینکه در برنامه کاری آن اختلالی ایجاد شود. حال اگر به عنوان مثال مصرف یک مشترک از p1 به p2 کاهش یابد، ظرفیت تولیدی نیروگاه به اندازه (p1 – p2) آزاد می شود بنابراین از یک دیدگاه دیگر می توان گفت این مقدار یعنی p1 – p2 جزو تلفات می باشد.

2- تلفات انرژی:

آنچه در گزارشات به عنوان تلفات نام برده می شود، میزان تلفات انرژی می باشد که در حقیقت از مجموع مقادیر لحظه ای تلفات توان به دست می آید و یا به عبارت دیگر تلفات انرژی مقدار متوسط تلفات توان در دوره مورد مطالعه می باشد. از آنجا که مقدار تلفات توان در دامنه وسیعی تغییر می کند در نتیجه مقدار ماکزیمم تلفات که عمدتاً در ساعات پیک اتفاق می افتد بمراتب بیش از مقدار متوسط تلفات انرژی می باشد. به عبارت دیگر وقتی تلفات انرژی در یک شبکه 10 درصد می باشد، مقدار تلفات توان همان شبکه در ساعات پیک بار بمراتب بیش از ده درصد می باشد که نسبت این ارقام تابعی است از شکل منحنی تغییرات بار و ضریب بار مصرف. در یک مصرف کننده با ماهیت بار شبکه بار سراسری برق، درصد تلفات توان چنین مصرف کننده حدود 50 درصد ترقی می کند و در نتیجه مقدار تلفات توان در ساعت پیک به حدود 15 درصد می رسد. اما اگر هدف مطالعه تلفات توان در شبکه ای با ضریب بار کمتر از ضریب بار شبکه سراسری برق باشد، مقدار افزایش توان بمراتب بیشتر از 50 درصد خواهد بود.

گرچه کاهش تلفات انرژی در برخی موارد ممکن است تقلیل دیماند مصرف را به همراه داشته باشد اما این عمل موقعی موثرتر می شود که دیماند مصرف در پیک کاهش یابد چون در چنین حالتی افزایش ظرفیت مفید نیروگاهها را نیز به همراه خواهد داشت. بنابراین تلفات انرژی به تنهایی نمی تواند شاخص مناسبی برای ارزیابی تلفات در یک شبکه باشد بلکه لازم است تلفات توان و انرژی مشترکاً مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرند.

گرچه میزان تلفات انرژی تابعی است از تلفات توان اما بدان مفهوم نیست که برای مقدار معینی از تلفات توان انرژی تلف شده ثابت باشد بلکه ممکن است ارقام متفاوتی را به خود اختصاص دهد که این تغییرات به نوع مصرف و شکل منحنی تغییرات بار بستگی دارد. به عبارت دیگر کم بودن تلفات انرژی در یک شبکه همواره به معنی پایین بودن تلفات توان نمی باشد و چه بسا ممکن است تلفات انرژی در دو حالت مختلف برابر باشند، اما تلفات توان در آنها یکسان نباشد.

عوامل موثر برتلفات

1- تغییر در سطح مقطع هادیها:

طبق نتایج بدست آمده در چند پروژه، متوسط کاهش تلفات براثر تغییر سطح مقطع از 25 به 35 یا 50 از 35 به 50 حدود %1/2 می باشد. همچنین در صورتیکه از سیم نول با سطح مقطع با سیم فاز استفاده شود، تلفات برای مقاومتهای زمین زیاد تا 20 درصد کاهش می یابد.

2- وضعیت اتصالات:

همچنین در مورد تاثیر نحوه اتصال بر روی تلفات، طبق آزمایشات انجام شده، تلفات مقدار سیم مشخص با یک اتصال سفت %5/3 تلفات همان مقدار سیم با اتصال شل %10 بیشتر از تلفات همان طول سیم بدون اتصال می باشد. همچنین هراتصال بدون کلمپ در شبکه توزیع به طور متوسط معادل 4/0 متر از همان نوع شبکه ایجاد تلفات می کند.

3- نحوة اتصال مشترکین:

در مورد نحوه اتصال مشترکین نیز می توان گفت که طبق آزمایشات انجام شده هر اتصال فاقد کلمپ حدود 0027/0 اهم مقاومت ایجاد می کند، که برای حدود 20000 مشترک با جریان پیک 2/3 آمپر برای 4 ساعت و 4/1 آمپر برای 20 ساعت مقدار تلفات سالیانه آن حدود ^kwh16000 می باشد. در صورتیکه کل توان فروخته شده در سال ^kwh000/300/481 باشد تلفات ناشی مشترکین حدود %003/0 می باشد که البته این رقم ناچیز است ولی عدم اتصال درست مشترکین تاثیرات منفی دیگری دارد که لزوم اتصال صحیح را توجیه می کند. برخی از این تاثیرات منفی به شرح زیر می باشند:

یکی از این تاثیرات خورده شدن سیم در محل اتصال شل و افزایش مقاومت آن نقطه و در نتیجه گرم شدن آن نقطه می باشد. از دیگر تاثیراتی که اتصالات شل و نادرست دارد احتمال قطعی سیم و در نتیجه افزایش انرژی توزیع نشده، همچنین کاهش قابلیت اطمینان برق مصرفی برای مشترکین می باشد.

4- نامتعادلی بار:

یکی دیگر از عوامل موثر در ایجاد تلفات نامتعادل بودن بار بر روی فازها می باشد به طور خلاصه می توان گفت که نامتعادلی بار اثراتی دارد که برخی از آنها به شرح زیر می باشد:

به علت عبور جریان از سیم نول تلفات توان بیشتری خواهیم داشت. همچنین به علت این که سیم نول دارای جریان می باشد اختلاف فاز بین فاز و نول کمتر خواهد بود بنابراین افت ولتاژ بیشتری خواهیم داشت.

یکی دیگری از اثرات نامتعادلی ولتاژ سه فاز، نامناسب بودن آن برای بارهای سه فاز می باشد. از دیگر مشکلات نامتعادل بودن بار عدم وجود ایمنی به علت برقدار بودن سیم نول می باشد. همچنین ممکن است یکی از فازها در ترانس بیشتر از بار نامی ترانس بار داشته باشد.

5- نوع بار:

از دیگر عوامل موثر بر تلفات تاثیر نوع بار بر میزان تلفات می باشد. بارهای موجود در شبکه توزیع چهار نوع می باشد، بار توان مثبت، بار جریان ثابت و بار امپدانس ثابت و بار ترکیبی.

طبق بررسی های انجام شده بیشترین تلفات را بارهای توان ثابت ایجاد می کنند زیرا در بارهای توان ثابت با کاهش ولتاژ دو سر بار، جریان، افزایش می یابد و به علت اینکه تلفات با مجذور جریان رابطه دارد بنابراین تلفات افزایش می یابد. پس از بار توان ثابت بیشترین تلفات مربوط به بار جریان ثابت و ترکیبی می باشد.(میزان تلفات در بارهای جریان ثابت و ترکیبی به میزان مساوی می باشد).

در بار جریان ثابت با تغییر ولتاژ جریان بار تغییری نمی کند بنابراین تلفات ثابت می ماند. نکته دیگری که حائز اهمیت می باشد اینست که به علت مساوی بودن منحنی های بارهای جریان ثابت و ترکیبی؛ برای فیدرهایی که انواع بارها را دارد می توان برای سادگی محاسبات فرض کرد که بار این فیدر جریان ثابت است.

در مورد بار امپدانس باید گفت که کمترین تلفات مربوط به این نوع بار می باشد. زیرا طبق رابطه در بار امپدانس ثابت، با کاهش ولتاژ، جریان نیز کاهش خواهد یافت بنابراین تلفات کاهش می یابد. در نمودار زیر تغییرات تلفات نسبت به توان آمده است. نکته دیگری که از نمودار زیر قابل ملاحظه است اینست که نه تنها بارهای توان ثابت تلفات بیشتری نسبت به بارهای جریان ثابت، ترکیبی و امپدانس ثابت دارند بلکه طبق نمودار شیب خط مربوط به بارهای توان ثابت از دیگر بارها و شیب خط مربوط به بارهای جریان ثابت و ترکیبی از شیب خط مربوط به بارهای امپدانس ثابت بیشتر است بدین معنی که با افزایش توان مصرفی بار توان ثابت مقدار افزایش تلفات در این نوع بار نسبت به دیگر بارها بیشتر است.

6- ضریب قدرت:

یکی دیگر از مولفه های موثر بر تلفات، ضریب قدرت و ترکیبی می باشد. نوع تغییرات تلفات نسبت به تغییرات بیشترین تغییر در بارهای توان ثابت، پس از آن در بارهای جریان ثابت و ترکیبی و در نهایت کمترین تغییرات در بارهای امپدانس ثابت خواهد بود.

نمودار تغییرات تلفات نسبت به تغییرات در زیر آمده است

همانطور که در نمودار مشاهده می شود در بالا در هر چهار مدل بار مقدار تلفات برابر است ولی با کاهش مقدار تغییرات تلفات تغییر می کند که مقدار تغییرات تلفات برای بارهای گوناگون متفاوت است به طوریکه برای بارهای توان ثابت بیشترین تغییرات را خواهیم داشت و برای بارهای جریان ثابت و بارهای ترکیبی مقدار تغییرات کمتری را نسبت به بارهای توان ثابت شاهد خواهیم بود. همچنین کمترین میزان تغییرات تلفات نسبت به تغییرات برای بارهای امپدانس ثابت خواهد بود.

رابطه تجربی رابطه تقریبی تلفات با را نشان می دهد.

در جدول زیر نیز درصد تغییرات تلفات با ضریب قدرت آمده است.

7- خازن گذاری از دیگر موارد موثر بر تلفات تاثیر خازن در شبکه است. البته باید توجه داشت که خازن تا مقدار مشخصی قابل استفاده است و اگر بیشتر از آن مقدار از خازن استفاده شود باعث افزایش تلفات در شبکه خواهد شد. تاثیر نصب خازن بر بارهای مختلف، متفاوت است. مقدار نصب خازن تا یک مقدار بر بار توان ثابت و ترکیبی تاثیر در کاهش تلفات دارد. ولی از آن مقدار بیشتر تلفات در بار ترکیبی شروع به افزایش می کند ولی در بار توان ثابت همچنان در حال کاهش است (البته این کاهش تا مقدار مشخصی ادامه دارد) پس از بار توان ثابت و ترکیبی بیشترین تاثیر بر بار جریان ثابت است و پس از آن بر بار امپدانس ثابت. در نمودار زیر میزان تاثیر نصب خازن بر کاهش تلفات در بارهای مختلف مقایسه شده است. همانطور که در نمودار نیز قابل ملاحظه است نصب خازن نمی تواند تلفات را به صفر برساند بلکه تا یک مقدار مشخصی تلفات را کاهش می دهد.

8- چند فازه بودن شبکه:

از دیگر مولفه های مهم موثر در میزان تلفات در شبکه توزیع، تعداد فازها در شبکه می باشد. یعنی تکفاز یا دو فاز و یا سه فاز بودن شبکه در میزان تلفات موثر است.

میزان افزایش تلفات نسبت به افزایش توان مصرفی در شبکه تکفاز بسیار زیاد است به طوریکه اگر مقدار توان مصرفی در یک شبکه ^kw50 باشد، تلفات محاسبه شده در شبکه تکفاز 33kw و در شبکه دو فاز kw5 و در شبکه سه فاز ^kw9/0 می باشد. همانطور که مشاهده می شود مقدار تلفات در شبکه تکفاز بسیار بالاتر از شبکه دو فاز و سه فاز است. یعنی تلفات سیستم تکفاز 36 برابر سیستم سه فاز و تلفات سیستم دو فاز 5/5 برابر سیستم سه فاز می باشد. مقدار تغییرات تلفات نسبت به توان مصرفی نیز در شبکه تکفاز خیلی بیشتر است.

میزان این تغییرات نسبت به توان مصرفی در نمودار زیر آمده است. 9- مصارف روشنایی: یکی دیگر از موارد مهم که باید در تعیین میزان دقیق تلفات مورد توجه قرار گیرد مصرف روشنایی است. زیرا مصارف روشنایی در حقیقت به صورت مفید مصرف می شوند اما به علت عدم اطلاع از میزان دقیق این مصارف، آنرا جزو تلفات محاسبه می کنند که این عمل باعث ایجاد خطا در محاسبه دقیق تلفات می گردد. برای رفع این مشکل باید برای مصارف روشنایی در پستهای توزیع کنتور نصب شود و در محاسبه تلفات لحاظ شود طبق مطالعات انجام شده، میزان تلفات عوامل مختلفی که ذکر شد، در دو پست قدیمی و جدید در جدول زیر آمده است. پست قدیمی جهت محاسبه میزان تلفات حداکثر و پست جدید جهت محاسبه میزان تلفات حداقل مورد بررسی قرار گرفته است. لازم به ذکر است که درصد تلفات حداقل ممکن، میزان تلفاتی است که در بهترین حالت شبکه از نظر طراحی و بهره برداری، این مقدار تلفات وجود خواهد داشت.

تلفات خطوط فشار ضعیفعوامل موثر برتلفاتخازن گذاری