عنوان پروژه: كنتـرل توان راكتيو
قالب فایل: WORD
تعداد صفحات: 96 صفحه

فهرست مطالب:

پیشگفتار

1

فصل اول

تئوری جبران بار

5

ضرورت جبران سازی

5

جبران کننده ایده آل

7

بایاس کردن توان راکتیو

8

جبران کننده بار بصورت رگولاتور ولتاژ

13

فصل دوم

تئوری کنترل توان راکتیو در سیستمهای انتقالدر حالت ماندگار

19

نیازمندیهای اساسی در انتقال

19

خطوط انتقال جبران نشده

20

خطوط انتقال جبران نشده در حالت بارداری 

23

نیازمندی توان راکتیو 

25

خطوط انتقال جبران شده   

29

جبران کننده های اکتیو وپاسیو  

30

کنترل ولتاژ بوسیله سوئیچ کردن جبران کننده موازی  

38

جبران سری 

40

اهداف کلی ومحدودیت های عملی  

41

مثال 

48

فصل سوم

جبران توان راکتیو ورفتار دینامیکی سیستمهای انتقال  

50

ضرورت جبران 

51

چهار پریود زمانی   

52

جبران سازی دینامیک سیستم  

55

جبران موازی پاسیو 

55

پریود اولین نوسان

56

جبران کننده های استاتیک 

58

ممانعت از ناپایداری ولتاژبا استفاده از جبران استاتیک 

60

فصل چهارم

خازنهای سری  

61

مقدمه 

63

طراحی تجهیزات واحدهای خازن 

65

آرایش فیزیکی     

66

وسایل حفاظتی       

66

روشهای وارد کردن مجدد خازن    

67

اثرات رزونانس با خازنهای سری  

68

فصل پنجم

کندانسورهای سنکرون

70

جنبه های طراحی کندانسور

74

تامین توان راکتیو ضروری

75

تقلیل نوسانات گذرا

78

روشهای راه اندازی

79

سیستمهای کمکی

80

فصل ششم

هارمونیک

83

اثرات هارمونیک بر تجهیزات الکتریکی

86

رزونانس،خازنهای موازی،فیلترها

87

سیستم فیلتر

90

اعوجاج در ولتاژهارمونیک

92

فصل هفتم

هماهنگی و مدیریت توان راکتیو

96

* پیشگفتار:

"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 -5% و +5% 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 2 دلیل اهمیت زیادی پیدا کرده است:

 1- مربوط به فشار روز افزون در جهت بهره برداری حداکثر ممکن از سیستمهای انتقال است و2- 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:

دلیل1): 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 2) : 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 3) : 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 4): 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 5): با توسعه واحداث خطوط انتقالdc کنترل توان راکتیودر طرف ac مبدلها ضرورت پیدا کرده تا بدینوسیله ولتازتثبیت گردیده وبه عمل کموتاسیون مبدل مساعدت گردد.