جایابی خازن گذاری در سیستم قدرت با کمک الگوریتم pso (بهینه سازی ذرات )
جایابی خازن گذاری در سیستم قدرت با کمک الگوریتم pso (بهینه سازی ذرات ) : متلب
لزوم جبرا ن سازی توان راکتیو
١-١)مقدمه :
متلب : جبران سازی توان راکتیو در طراحی سیستم های قدرت نقش اساسی را بازی می کنـد . در ایـن ایده (جبران سازی توان راکتیو) اولین مساله که مطرح می شود پیدا کـردن محـل بهینـه بـرای ادوات جبران ساز می باشد که بهینه سازی بربایه بهبود پروفیل ولتاژ و کاهش تلفات وکاهش تلفات انرژی در سیستم می باشد و در نهایت باعث افزایش قابلیت انتقال خط می شود و باعث مسـایل دیگـری خواهـد شد که در ادامه فصل به صورت تفضیلی راجع به هـر کـدام از نتـایج حاصـل از جبـران سـازی اشـاره خواهیم کرد.
١-٢)دید اجمالی بر سیستم قدرت مدرن :
متلب : شبکه قدرت امروزه به صورت یک شبکه پیچیده تودرتو مانند شکل مـی باشـد و از چهـار قسـمت
تشکیل شده است :
١-نیروگاه
٢-انتقال وفوق توزیع
٣-توزیع
۴-بارها
١-٢-١) نیروگاه :
متلب : ژنراتورهای سه فاز متناوب امروزی ژنراتور سنکرون هستند و این آلترناتور هـا بـه عنـوان اجـزای اصلی سیستم قدرت به حساب می آیند . این ژنراتور های سنکرون شامل دو میدان چرخان و سنکرون هستند. یکی از این میدانها توسط سیم پیچ های استاتور و به وسیله جریان های سه فاز آرمیچر تولید می شود. میدان دوم به وسیله تحریک در سرعت سنکرون با یک تحریک کننده جریان مستقیم تولیـد می شود. یکی از المان های اصلی ژنراتور های سیستم قدرت یکسان کننده دوار که بـه آنهـا جاروبـک سیستم های تحریک می گویند. سیستم تحریک ژنراتور توان ر اکتیو و ولتاژ سیستم را کنترل می کند.
ژنراتور های سیستم قدرت ولتاژ های بالا و قدرت بالا تولید مـی کننـد . ( حـدود ٣٠ کیلـو ولـت ) در نیروگاه های قدرت اندازه ژنراتور ها از ٣٠ مگاوات تا ١۵٠٠ مگاوات تغییر می کند. منابع توان مکانیکی برای به حرکت درآوردن اولیه ژنراتور ها توسط انواع مختلف توربین هـا صـورت مـی گیـرد.ایـن منـابع قدرت مکانیکی شامل توربین های هیدرولیکی ، آبشاری ، بخاری که انرژی آن ها از سوزاندن زغال سنگ و گاز و سوخت های هسته ای یا انرژی باد و یا انرژی بیومس تامین می شود . در یک نیروگاه چنـدین ژنراتور به صورت موازی عمل می کند . تا توان مورد نیاز را تولید کند
ترانسفورماتورها :
متلب : در واقع در سیستم قدرت ترانس ها عمل تغییر سطح ولتاژ از یک مقدار بـه مقـدار دیگـر در بـک بازده بالا انجام می دهند . توان در اولیه و ثانویه ترانس تقریبا برابر هستند. (اگر از تلفات ترانس صـرف نظر شود) . یک ترانس افزاینده دارای تعداد دور بیشتری در ثانویـه مـی باشـد و در نتیجـه جریـان در ثانویه به نسبت عکس ضریب تبدیل ترانس کاهش می یابد و این در مواقعی که طول خط انتقال بیشتر است به کار می رود . ولتاژ تولید شده در ژنراتور ها به خاطر مسائل عایق بندی محـدود اسـت . (حـدود
٣٠ کیلو ولت ) در نتیجه در ابتدای خطوط انتقال از ترانس افزاینده استفاده می شود تا تلفـات کـاهش یابد و در انتهای خطوط انتقال از ترانس کاهنده استفاده می شود تا ولتاژ کاهش یافته و در حـد ولتـاژ مصرف کنننده ها باشد
) انتقال و فوق توزیع :
متلب : شبکه های انتقال باعث تسهیل در انتقال توان از نیروگاه ها در جاهای مختلف به مصـرف کننـده ها نهایی می باشد. خطوط انتقال در ولتاژ های بالا تـر از ۶٠ کیلـو ولـت بـه کـار مـی رونـد و مقـادیر استاندارد خط به خط آن ها به صورت زیر اسـت : ۶٩ ، ١١۵ ،١٣٨ ،١۶١ ، ٢٣٠ ، ٣۴۵ ، ۵٠٠ و ٧۴۵ کیلو ولت ، ولتاژ های بالا تر از ٢٣٠ کیلو ولت معمولا به (extra-high- vogtag),EHV معـروف هستند.
خطوط انتقال ولتاژ بالا به پست ها می رسند که به صورت استاندارد پست ها به ٣ صورت ولتـاژ بالا ، میانی و انتهایی (اولیه ) موجودند . درقسمت پست های اولیه ولتاژ از طریق ترانس هـای کاهنـده به مقدار ولتاژ موردنیاز بارها تبدیل می شود . مصرف کننده هـای صـنعتی بسـیار بـزرگ مسـتقیما از طریق خطوط انتقال تغذیه می شوند . [٢]
خط انتقال که به پست ولتاژ بالا می رسند در آنجا از طرتق ترانس کاهنـده بـه پسـت توزیـع یـا شبکه فوق توزیع متصل می شوند . نوعا سطح ولتاژ پست های فـوق توزیـع ١٣٨ -۶٩ کیلوولـت مـی باشد . بعضی از مصرف کننده های صنغتی ممکن است از طریق شبکه فوق توزیغ تغذیه شوند . بانک های خازنی معمولا در پست ها برای ثابت نگه داشتن سطح ولتاز خط نصـب مـی شـوند . یـک بانـک خازن موازی نصب شده در یک پست در شکل زیر نشان داده شده است .
توزیع :
قسمتی از سیستم قدرت است که از یک طرف به پست توزیع واز طرف دیگر به مصرف کننـدگان وصل است بیشتر مصرف کنندگان صنعتی کوچک مستقیمابه اولیه فیدر های توزیع وصـل هسـتند.بـا جایگذاری خازن های موازی در سیستم توزیع باعث بهبود پروفیل ولتاژواز طرفی باعث کـاهش تلفـات
ودر نتیجه هزینه تلفات کاهش می یابد بیشتر بارهای سیستم قدرت وفیدر ها ی توزیع ویا ترانس هـا دارای خاصیت سلفی هستند بنابراین در یک ضریب قدرت پس فاز کار می کنندویک جریان راکتیو در سیستم قدرت جاری می شود وظرفیت مفید خط وظرفیت پسـت اشـغال مـی شـود افـزایش تلفات کاهش پروفیل ولتاژاز نتایج آنست با نصب خازن موازی می تـوان باعـث افـزایش ظرفیـت خـط وافزایش ظرفیت مفید پست وکاهش تلفات شویم .
بارها :
بارها در سیستم قدرت به سه قسمت کلیدی تقسیم می شود.که این سه قسـمت شـامل بارهـای صنعتی ،تجاری ، خانگی می باشند.یک نمونه از بارهای صنعتی موتـور هـای القـایی هسـتندکه قسـمت عمده بارهای صنعتی را تشـکیل میدهندحساسـیت شـدید بـه ولتاژوفرکـانس دارنـد.بارهـایی تجـاری وخــانگی اغلــب شــامل روشنایی ،گرمایشی ،سرمایشــی مــی باشــد.ایــن بارهــا بــه فرکــانس وابســتگی ندارندومیزان مصرف توان راکتیو این بارها قابل اغماض است [٢]
١-٣)مزایای جبرا ن سازی توان راکتیو:
بانکهای خازنی بطور گسترده در سیستم توزیع برای جبران سازی توان راکتیو استفاده می شوند تا باعث کاهش تلفات سیستم و بهبود پروفیل ولتاژ شوند این مزایا باعث شـده کـه مقـداری مشـخص خازن با تعداد مشخص در محل مناسب جایگذاری شود.بنابراین جایابی بهینه خازن در سیستم قـدرت
دارای مزایای زیر است :
١-کاهش مولفه راکتیو جریان سیستم
-افزایش سطح ولتاژ بارها
٣- بهبود پروفیل ولتاژاگر واحد های خازنی به درستی عمل کند
۴- کاهش تلفات
۵- افزایش ضریب توان ژنراتور اصلی
۶- افزایش ظرفیت خط
٧- افزایش ظرفیت پست
خازنهای موازی اعمال شده در سیستم های قدرت از رنج یک واحد به ظرفیـت ١۵ کیلـو وار تـا بانک های خازنی بزرگ استاندارد ٢٠٠٠٠ کیلو وار می باشد در سیستم توزیع ظرفیـت هـای ۴۵ تـا
٣۶٠ کیلووار معمولا نصب می شود. در حالت عامیانه خازنهاد نصب شده در پست های توزیـع عمومـا شامل خازنهای ۵٢٠ تا حدودا ٣٠٠٠ کیلووار هستند بانـک هـای خـازنی بـزرگ حـدود ۵٠٠٠ تـا
١٠٠٠٠ و در پست های خیلی بزرگ ١۵٠٠٠ کیلووار نصب می شود معمولا ولتـاژ بانکهـای خـازنی از
٢.۴ تا ۴۶ کیلوولت می باشد اصولا تا ولتاژهای ١٣٨کیلوولت نیز خازنهای به اندازه کافی بـزرگ استفاده می شود.
١-٣-١) بهبود پروفیل ولتاژ :
در یک سیستم قدرت همیشه ولتاژدر یک رنج نامی تغییر پیدا می کند بیشتر شـرکت هـای بـرق تلاش می کنند که تغییرات ولتاژ را در یک رنج (۵-١٠)در صد حول مقدار نـامی ولتـاز نگـه دارنـد.در فیدر های با در خواست توان راکتیو بالا با کاهش پروفیل ولتاژروبرو هسـتیم کـه مـی توانـد بـه بارهـا صدمه وارد کند برای رگوله کردن ولتاژ در طول فیدر نیاز به تشخیص محل مناسب برای نصب خـازن بوده که در مواقع مورد نیاز سوییچ کرده و پروفیل ولتاژ را تثبیت می کند. شکل ١ -۴ نمونـه پروفیـل ولتاژبا نصب خازن برای تصحیح ضریب قدرت در شـرایط بـار زیـاد را نشـان مـی دهـد و شـکل ١-۵ میزان تغییرات ولتاژ را در شرایطی که بار فیدر ها روشنایی است .
) کاهش تلفات سیستم قدرت :
با نصب بانک های خازن در سیستم قدرت ودر نتیجه کاهش تلفات بعد از یـک سـال حـدود ١۵ در صد از هزینه خازن های نصب شده بر گشت پیدا می کند. در بیشتر کار خانجات صنعتی تلفـات بـه
٢.۵ تا ٧.۵ در صد کل بار (kwh) می رسد.این رقم وابسته به میزان سـاعت بـدون بـار وبـار کامـل واندازه سیم ها طول فیدر اصلی وطول شاخه های فرعی دارد. از آنجایی که تلفـات بـا معکـوس تـوان دوم ضریب قدرت رابطه دارد پس کاهش تلفات باعث افزایش ضریب قدرت می شود[٢].
١-٣-٣) آزاد سازی ظرفیت خط سیستم قدرت :
متلب : وقتی در سیتم قدرت خازن نصب میشود میزان کیلو وار سیستم کاهش می یابد این نشان گـر آن است که جریان ر اکتیو در طول فیدر کاهش می یابد. کاهش جریان به معنای کاهش بار نصـب شـده روی ترانس یا فیدر یا شاخه های فرعی می باشد. این بدین معناسـت کـه خـازن هـا مـی تواننـد بـرای کاهش اضافه بار استفاده شوند یا به بارهای اضافی اجازه داده می شود به فیدر موجـود اضـافه شـوند.
در حال حاضر این نوع خازنها یکی از تیپ های معمول استفاده شده توسط شـرکت هـای معتبـر می باشد این خازنها دارای فیوزهای داخلی ، خارجی ، ذوب شونده می باشد. اساسـی تـرین مزیـت ایـن خازن ها کمپکت بودن آنها، وتعمیر راحت آنهاست .جدول ١-١ زیر یک دید کلی از مشخصـات خازنهـا اعم از توان ، ولتاژ، محل نصب ونوع خازن را نشان می دهد
بانک خازنی با فیوز داخلی :
این نوع خازن دارای یک عده خازن برای کاهش میزان جریان می باشـد. یـک خـازن بـه صـورت سری با هر یک از المانهای خازن نصب می شود برای ایزوله کردن خطا های داخلی در سطوح مختلـف این المانها طراحی وهماهنگ شده اند. طراحی ها اعم از رکها، خازنها، عایقهـا، سـوییچها، محـافظ نـا متعادلی ، محدود کننده جریان راکتیو توسط مشخصات مصرف کننده ها سفارش داده می شود.
یک بانک خازنی OPEN RACK با فیوز داخلی دارای مزایای زیر است :
١-هزینه مناسب
٢-تجربه ۵٠ سال آزمایش
٣-دارای واحد های بزرگ ومطلوب
۴-کم بودن هزینه وزمان نصب و نگهداری [۴]
بانک خازنی با فیوز خارجی :
این نوع خازن ها نوعا در پست ها استفاده می شوداین بانکهای خازنی شامل فیوزهای خـارجی بـه عنوان یک وسیله حفاظتی است . طراحـی ایـن هـا بـر اسـاس مشخصـات سفارشـی از طـرف مصـرف کنندگان است که شامل رکها، خازنها، عایقها، سوییچها، محافظ نـا متعـادلی ، محـدود کننـده جریـان راکتیومی باشد
یک بانک خازنی با فیوز خارجی دارای مزایای زیر است :
١-تجربه ٧٠ سال
٢-دارای واحد هایی با اندازه هایی مناسب کوچک [٣]
١-۴-٢)بانک خازن (هوایی نصب شده روی دکل )
بانک خازن نصب شده روی دکل یک روش اقتصادی بـرا ی جایگـذاری خـازن در روی فیـدرهای سیستم توزیع می باشد جایگذاری خازن باعث بهبود پروفیـل ولتـاژ، کـاهش تلفـات ، افـزایش ظرفیـت سیستم وهمچنین باعث بالا رفتن ضریب قدرت می شوند . این خازن ها موقع خرید از کارخانه از قبـل
سیم کشی شده اند وآماده برای نصب می باشند خازنهای هوایی با مشخصات زیر عرضه می شوند:
١-دارای رک آاومینیومی یا گالوانیزه
٢-دارای کلیدهای روغنی یا خلا
٣-جعبه اتصالات
۴-کلیدهای کنترل کننده
۵-هادی های عایق شده
۶-ترانس کنترل توان
٧-برق گیر در نوع کلاس توزیع
٨-فیوزهای کات آوت
٩-راکتورهای محدود کننده جریان
جدول زیر یک دید کلی از مشخصات خازنها هوایی اعم از توان ،ولتاژ، را نشان می دهد.
بانک خازنی مدولار همراه با یک کلید بریکر وحفاظت وکنترل پانل توسط کارخانه یک جا تحویـل داده می شود
بانک خازنی مدولارمزایای زیر را دارد :
١- دارای استانداردهای متنوع قابل تطبیق با نیاز مشتریان می باشد
٢- توسط کارخانه مونتاژ وتست شده پس در نصب ایـن خـازن اتـلاف وقـت وجـود نـدارد باعـث
افزایش کیفیت کار می شود
٣- به عنوان یک واحد مستقل و بدون نیاز به جای دیگر عمل می کند
۴- به راحتی قابل عوض شدن وجابجایی است
۵- با هزینه پایین قابل گسترش برای کارهای آتی می باشد
خروجی متلب :
دیدگاه ها