توضیحات

افزایش بار ناگهانی در شبکه های توضیع

افزایش بار ناگهانی به عنوان یکی از مشکلات رایج شبکه های توزیع می باشد. افزایش بار ناگهانی به دو شکل استاتیکی و دینامیکی وجود دارد.  عدم

تعادل استاتیکی مربوط به بارهای امپدانس ثابت می باشد که همواره دارای یک رفتار مشخص و معین می باشند. اما عدم تعادل دینامیکی مربوط به

رفتار جمعی بارهای مرکب می باشد. بار فیدرهای شبکه توزیع فشار ضعیف از نوع بارهای جمعی و مرکب می باشد که به علت رفتار تصادفی و غیر

همزمان مصرف کنندگان تکفاز از یکطرف و توزیع غیر یکنواخت آنها بین فازهای مختلف منشاء پیدایش عدم تعادل بار و جریان در خطوط فازها می باشد.

افزایش بار ناگهانی و جریان عوارض بد بسیاری بر رفتار شبکه و سایر تجهیزات و مصرف کنندگان موجود در شبکه می گذارد.

۸۲صفحه فایل ورد

پس از پرداخت آنلاین میتوانید فایل کامل این پروژه را دانلود کنید

فهرست

پیشگفتار:  ۲

فصل اول  ۵

مقدمه  ۵

تعاریف افزایش بار ناگهانی  ۶

تعریف درست (اصلاح شده) عدم تعادل IEEE  ۷

دلایل ایجاد عدم تعادل  ۹

عوامل ایجاد عدم تعادل  ۱۰

روش های کاهش عدم تعادل  ۱۲

افزایش بار ناگهانی در شبکه های توضیع

روشهای سطح توزیع:  ۱۲

روشهای سطح صنعتی:  ۱۲

دلایل ایجاد عدم تعادل بار در شبکه های توزیع:  ۱۳

انواع مختلف اضافه ولتاژها در شبکه:  ۱۵

اضافه ولتاژ‌های صاعقه  ۱۶

اضافه ولتاژهای موجی رعد و برق حداکثر سرعت افزایش را در میان انواع

مختلف اضافه ولتاژهای موجی دارا می‌باشند. سرعت افزایش آنها در حدود ۵۰۰۰-۵۰۰ کیلوولت بر میکروثانیه متغیر می‌باشد.  ۱۷

مشخصه اضافه ولتاژهای صاعقه  ۱۷

اضافه ولتاژهای کلید زنی (قطع و وصل)  ۱۸

علل بروز اضافه ولتاژهای کلید زنی:  ۱۹

اضافه ولتاژهای کلید زنی ناشی از تغییرات ناگهانی بار  ۲۰

تغییرات ناگهانی بار:  ۲۳

  ۲۵

اثر فرانتی:  ۲۵

تشدید در شبکه  ۲۷

تشدید در خطوط موازی  ۲۹

فصل دوم  ۳۱

اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه توزیع  ۳۱

اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه فشار ضعیف  ۳۲

تبعات نامتعادلی بار  ۳۲

توان رآکتیو:  ۳۳

ضرورت جبران سازی  ۳۷

اهداف در جبران بار  ۳۷

مشخصات یک جبران کننده بار  ۳۹

بایاس کردن توان راکتیو:  ۴۰

جبران کننده بار بصورت رگولاتور ولتاژ:  ۴۵

فصل سوم  ۵۳

انواع جبران کنندههای تغییرات ناگهانی بار  ۵۳

جبران کننده های اکتیو و پاسیو:  ۵۴

جبران سازی ثابت پخش شده یکنواخت :  ۵۵

متعادل سازی بار به کمک کنترل توان راکتیو:  ۶۰

اصول متعادل سازی بار:  ۶۰

دیاگرام مفهومی عملکرد جبرانساز توان راکتیو را در متعادل‌سازی  ۶۰

الگوریتم متعادل سازی بار:  ۶۱

متعادل سازی و جبرانسازی بهینه در فیدرهای توزیع  ۶۶

اصول و الگوریتم متعادل‌سازی بهینه فیدرها  ۶۷

اصول بهینه‌سازی  ۶۷

الگوریتم بهینه سازی:  ۶۹

نرم‌افزار متعادل ساز بار:  ۷۰

مطالعات شبیه‌سازی:  ۷۰

فصل چهارم  ۷۷

نتیجه گیری  ۷۷

مراجع:  ۷۹

افزایش بار ناگهانی در شبکه های توضیع

افزایش بار ناگهانی به عنوان یکی از مشکلات رایج شبکه های توزیع می باشد. افزایش بار ناگهانی به دو شکل استاتیکی و دینامیکی وجود دارد.  عدم تعادل استاتیکی مربوط به بارهای امپدانس ثابت می باشد که همواره دارای یک رفتار مشخص و معین می باشند. اما عدم تعادل دینامیکی مربوط به

رفتار جمعی بارهای مرکب می باشد. بار فیدرهای شبکه توزیع فشار ضعیف از نوع بارهای جمعی و مرکب می باشد که به علت رفتار تصادفی و غیر

همزمان مصرف کنندگان تکفاز از یکطرف و توزیع غیر یکنواخت آنها بین فازهای

مختلف منشاء پیدایش عدم تعادل بار و جریان در خطوط فازها می باشد.

افزایش بار ناگهانی و جریان عوارض بد بسیاری بر رفتار شبکه و سایر تجهیزات و مصرف کنندگان موجود در شبکه می گذارد. افزایش تلفات ، برق دار

شدن نقطه نول شبکه، گرم شدن موتورهای الکتریکی و ترانسفورماتورها و به اشباع رفتن هسته های مغناطیسی نمونه هایی از عوارض سوء افزایش بار ناگهانی می باشد.

طراحی سیستم های قدرت براساس عملکرد متقارن می باشند و عملکرد

نامتقارن منجر به ایجاد مولفه های  جریان توالی صفر و منفی میگردد. اینگونه مولفه ها باعث اثرات نامطلوبی در شبکه می گردند. در ضمن وجود بارهای غیر خطی نیز سبب ساز تولید هارمونیکو کاهش ضریبتوان است. در شبکه

های توزیع ، نامتقارن بودن بار و فازها امری مشهود و نیز غیر قابل انکار است که باعث اشغال ظرفیت خطوط ، افزایش تلفات، افزایش افت ولتاژ و در

نتیجه تحمیل زیانهای مالی میگردد. ارائه راهکارهای مناسب برای حل مسائل ناشی از عدم تقارن بار و نامتعادلی فاز لازم می باشد .

افزایش بار ناگهانی در شبکه های توضیع

برای حل افزایش بار ناگهانی به وجود آمده هم می توان از روشهای بالانس بار و هم از روش بالانس فاز استفاده نمود. در روش بالانس بار فیلترهای اکتیو ضمن تزریق جریانهای مناسب، نامتعادلی بار را جبران می کنند و در روش بالانس

فاز که امروزه توجه شرکتها را به خود جلب کرده است، ولتاژ در هر نقطه از فیدر متعادل می گردد. عوض کردن فازها یک راه معمول برای بالانس فاز است و هدف اصلی پیدا کردن الگوی جابجائی مناسب فاز برای متعادل کردن یکفیدر با کمترین بهاست .

ولتاژ تولید شده در شبکه های قدرت سه فاز متعادل، به صورت سینوسی با دامنه های برابر بوده و هر فاز با فاز دیگر ۱۲۰ درجه الکتریکی اختلاف دارد. یک سیستم سه فاز را “نامتعادل” گویند، هرگاه دامنه و یا اختلاف زاویه ولتاژهای فاز یا خط آن با هم نابرابر باشد.

اصولاً عدم تعادل ولتاژ مسأله ایست که از طرف شرکت های توزیع انرژی الکتریکی کمتر مورد توجه قرار می­گیرد، چراکه اثرات منفی آن در کوتاه مدت آشکار نمی­شود. بطور معمول بررسی کیفیت توان[۱] الکتریکی در سطح

توزیع به پدیده هایی از نوع کاهش ولتاژ[۲]، افزایش ولتاژ[۳]، اضافه ولتاژ[۴]، افت ولتاژ[۵]، ولتاژهای ضربه[۶]، صاعقه[۷] و وقفه ها (خروجها)[۸] محدود می­شود که خود این پدیده ها نیز می­توانند باعث ایجاد شرایط دشوار عدم تعادل شوند. هدف از این مقاله بررسی عدم تعادل و اثرات آن در شبکه های فشار ضعیف (V400) توزیع است.

بی شک کارآمدترین شیوه برای بررسی عدم تعادل، روش “مولفه های متقارن” است که اولین بار در سال ۱۹۱۸ توسط فورتسکیو[۹] مطرح شد. فورتسکیو در مقاله معروف خود ثابت کرد که، یک سیستم نامتعادل

متشکل از n فیزور وابسته را می توان به n سیستم متعادل مستقل موسوم به مؤلفه های متقارن تبدیل کرد و برای دستیابی به این منظور یک تبدیل خطی نیز تعریف نمود.

افزایش بار ناگهانی در شبکه های توضیع

عدم تعادل چیست؟

طبیعت افزایش بار ناگهانی شامل نابرابری در دامنه و همچنین اختلاف زاویه الکتریکی مؤلفه فرکانسی اصلی ولتاژ فازها است. همان طورکه گفته شد

این تعریف برای کسی که می­خواهد به صورت فنی به مسأله نگاه کند، بسیار کلی است، بنابراین نیاز به معیاری مناسب برای اندازه گیری کیفیت و کمیت

پدیده­ها و مشخصه های مختلف یک سیستم محسوس است. برای وقتی که

گفته می­شود ولتاژ شبکه ای نامتعادل است باید مقدار و معیاری نیز برای

لمس اندازه این پدیده در دست باشد. همچنین باید به این پرسش نیز پاسخ داده شود که “چه عدم تعادلی زیاد محسوب می­شود؟”آیا محدوده مجاز عدم

تعادل ولتاژ یک موتور القایی یا یک ژنراتور سنکرون با عدم تعادل قابل قبول برای

یک ترانسفورمر برابر است؟ که البته پاسخ به این سوال نیز “خیر” است.

با تفاسیر فوق قطعاً این پرسش مطرح می­شود که ” افزایش بار ناگهانی چگونه سنجیده می­شود و از چه کمیتی برای اندازه گیری آن استفاده می­شود؟” برای پاسخ به این پرسش به تعاریف و استانداردهای مختلفی که تاکنون برای عدم تعادل ارایه شده است اشاره می­شود.

فصل اول

تعاریف افزایش بار ناگهانی

 در طی سالیان گذشته با گسترش سیستم های قدرت، متعاقباً تعداد و انواع مصرف کننده ها نیز افزایش یافته­اند. این افزایش در تنوع مصرف کننده­ها

باعث شده است که اهمیت پدیده عدم تعادل و کنترل آنها نیز دوچندان شود. از طرفی گسترش روز افزون مصرف کننده های غیرخطی سوئیچ شونده با

عناصر الکترونیک قدرت باعث افزایش بار ناگهانی می­شود و از طرف دیگر مصرف کننده هایی (از جمله، خود مصرف کننده های سوئیچ شونده الکترونیک

قدرت) نیز به بازار مصرف وارد شده اند که حساسیت بالایی به عدم تعادل دارند. این فرایند باعث شد که مهندسین با دید تخصصی تری به مسأله عدم

تعادل نگریسته و استانداردهایی جهت سنجش عدم تعادل مطرح کنند که بتواند معیار مشخصی از نابرابری دامنه و اختلاف زاویه فازها باشد.

تاکنون تعاریف مختلفی از عدم تعادل در یک سیستم سه فاز ارائه شده‌اند،

این تعاریف متفاوت می توانند به نتایج بسیار مختلفی در محاسبه عدم تعادل منجر شوند. سه تعریف عمده از عدم تعادل که دو تعریف مربوط به IEEE[10] و دیگری از NEMA[11] است با روابط زیر تعریف می شوند:

افزایش بار ناگهانی در شبکه های توضیع

تعریف اول IEEE Std.936-1987

اختلاف بین بیشترین وکمترین مقدار مؤثر ولتاژ فازها، نسبت به میانگین مقدار مؤثر ولتاژ فازها(%PVUR ₉₃₆)[12].

تعریف دوم IEEE 112-1991

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

استاندارد ۹۳۶ همواره عدم تعادل بزرگتری را نسبت به استاندارد ۱۱۲ نشان می­دهد، که علت آن نیز با توجه به اختلاف موجود در تعاریف واضح به نظر می­رسد. چرا که با توجه به برابری مخرج کسر در هر دو تعریف، از آنجا که همواره اختلاف بین بزرگترین و کوچکترین ولتاژ مؤثر فازها از بیشترین اختلاف بین میانگین مقدار مؤثر فازها با مقدار مؤثر ولتاژ فازها بیشتر است بدیهی به نظر می­رسد که استاندارد ۹۳۶ همواره درصد بزرگتری را نسبت به استاندارد ۱۱۲ نشان می­دهد.

با توجه به دو تعریف فوق متوجه می­شویم که در استانداردهای مطرح شده

از مقادیر فازی ولتاژها استفاده شده است. حال این سوال پیش می­آید که “در سیستم های سه فاز سه سیمه، در آنجا که اثری از ولتاژهای فازی نیست عدم تعادل چگونه تعریف می­شود؟”. برای پاسخ به پرسش مطرح شده خوب است که به دو تعریفی که در سالیان بعد توسط NEMA و IEEE ارایه شدند توجه نماییم………………….