بهبود کیفیت توان در سیستم های قدرت و جبران سازی توان راکتیو با بانک های خازنی و جبران سازهای فعال

توان راکتیو مصرفی بارها در ساعات مختلف در حال تغییر است ، لذا ولتاژ و توان راکتیو باید دائماً کنترل شوند . در ساعات پر بار ، بارها قدرت راکتیو بیشتری مصرف می‌کنند و نیاز به تولید قدرت راکتیو زیادی در شبکه‌ می‌باشد . اگر قدرت راکتیو مورد نیاز تأمین نشود اجباراً ولتاژ نقاط مختلف شبکه کاهش یافته و ممکن است از محدوده مجاز خارج شود . نیروگاه‌ها دارای سیستم کنترل ولتاژ هستند که کاهش ولتاژ را حس می‌کنند و زمان کنترل لازم را برای بالا بردن تحریک ژنراتور و در نتیجه افزایش ولتاژ ژنراتور تا سطح ولتاژ نامی صادر می‌گردد . با بالا بردن تحریک (حالت کار فوق تحریک) قدرت راکتیو توسط ژنراتورها تولید می‌شود . لیکن قدرت راکتیو تولیدی ژنراتورها بخاطر مسائل حرارتی سیم‌پیچها محدود بوده و ژنراتورها به تنهائی نمی‌توانند در ساعات پر بار تمام قدرت راکتیو مورد نیاز سیستم را تأمین کند. بنابراین در این ساعات به وسائلی نیاز است که بتوانند قدرت راکتیو به شبکه تزریق نمایند تا سطوح ولتاژ در محدوده مجاز قرار گیرند .
در ساعات کم بار ، بارها و عناصر شبکه، قدرت راکتیو کمی مصرف می‌نمایند و کاپاسیتانس خطوط انتقال باعث اضافه شدن قدرت راکتیو تولیدی در شبکه می‌گردد . در این حالت ژنراتورها به صورت زیر تحریک بکار رفته و مقداری از قدرت راکتیو اضافی سیستم را مصرف می‌نمایند . لیکن بخاطر ملاحظات پایداری ، قدرت راکتیو مصرفی ژنراتورها نیز محدود بوده و ژنراتورها نمی‌توانند به تنهائی مسأله اضافه تولید قدرت راکتیو و افزایش ولتاژ ناشی از آن را حل کنند . بنابراین به وسائلی که بتوانند در این ساعات قدرت راکتیو اضافی سیستم را مصرف نمایند نیاز می‌باشد.

سیستم هائی را که برای کنترل توان راکتیو و ولتاژ بکار می‌روند «جبران کننده» می‌نامیم.

همانطوریکه ملاحظه می‌شود توازن قدرت راکتیو در سیستم، تضمینی بر ثابت بودن ولتاژ ، و کنترل قدرت راکتیو به منزله کنترل ولتاژ می‌باشد .

توان راکتیو یکی از بهترین عواملی است که در طراحی و بهره‌برداری از سیستم‌های قدرت AC منظور می‌گردد . علاوه بر بارها ، اغلب عناصر یک شبکه مصرف کننده توان راکتیو هستند. بنابراین باید توان راکتیو در بعضی نقاط سیستم تولید و سپس به محل‌های مورد نیاز منتقل شود . همواره داریم که قدرت انتقالی (راکتیو) یک خط انتقال ، به اختلاف ولتاژ ابتدا و انتهای خط بستگی دارد . همچنین با افزایش دامنه ولتاژ نشین ابتدائی ، قدرت راکتیو جدا شده از این نشین افزایش می‌یابد . ضمناً داریم که قدرت راکتیو تولید شده توسط ژنراتور ، به تحریک آن بستگی داشته و با تغییر نیروی محرکه ژنراتور می‌توان میزان قدرت راکتیو تولیدی و یا مصرفی آن را تنظیم نمود .

در یک سیستم بهم پیوسته نیز با انجام پخش بار در وضعیت‌های مختلف می‌توان دید که تزریق قدرت راکتیو به یک شین، ولتاژ همه نشین‌ها را بالا می‌برد و بیش از همه روی ولتاژ همان شین تأثیر می‌گذارد ، لیکن تأثیر زیادی بر زاویه ولتاژ شین‌ها و فرکانس سیستم ندارد . بنابراین قدرت راکتیو و ولتاژ در یک کانال کنترل می‌شوند که آنرا کانال کنترل QV قدرت راکتیو – ولتاژ ، یا مگاوار – ولتاژ می‌نامیم.

در عمل تمام تجهیزات یک سیستم قدرت برای ولتاژ مشخص ، ولتاژ نامی ، طراحی می شوند. اگر ولتاژ از مقدار نامی خود منحرف شود ممکن است باعث صدمه رساندن به تجهیزات سیستم و یا کاهش عمر آنها گردد. بنابراین تثبیت ولتاژ نقاط یک سیستم قدرت کاملا ضروری است . بدیهی است که کنترل و تثبیت ولتاژ تمام نقاط سیستم از لحاظ اقتصادی عملی نمی باشد . از طرف دیگر کنترل ولتاژ در حد کنترل فرکانس ضرورت نداشته و در بسیاری از سیستم‌های خطای ولتاژ در حدود 5% ± تنظیم می شود.

به طور کلی کنترل قدرت راکتیو و ولتاژ از 3 روش اصلی زیر انجام می شود :

1- با تزریق قدرت راکتیو به سیستم توسط جبران کننده هایی که به صورت موازی متصل می شوند ( مانند خازن – راکتور- کندانسور سنکرون و جبران کننده های استاتیک )

2- با جابه جا کردن قدرت راکتیو در سیستم توسط ترانسفورماتورهای متغیر.

3- از طریق کم کردن راکتانس القائی خطوط انتقال با نصب خازن سری.

ضمن اینکه همواره در دسته بندی سه گانه فوق ، کنترل ولتاژ و قدرت راکتیو ژنراتورها می تواند در دسته اول قرار گیرد .

بطور کل اینکه ما برای جایابی بهینه منابع توان راکتیو برای بهبود پایداری ولتاژ ابتدا باید :

1- اثرمنابع توان راکتیو در بهبود پایداری ولتاژ که شامل : اثرات خازن گذاری ( بانکهای خازنی ) در شبکه است ار مورد بررسی قرار دهیم و سپس :

2- جایابی بهینه بانکهای خازنی را مورد مطالعه قرار دهیم . که هدف نهایی همان بهبود پرو فایل ولتاژ یا به اصطلاحی همان پایداری، می باشد .

بهبود کیفیت توان در سیستم های قدرت و جبران سازی توان راکتیو با بانک های خازنی و جبران سازهای فعال

مطالب مشابه :

توزیع و انتقال برق:

موضوع برای پایان نامه ارشد سازه

پیشنهاد موضوعات برای سمینارهای مهندسی عمران در مقطع کارشناسی ارشد + موضوعات سمینارها و پایان نامه ها

مقالات پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران مشهد 89

روش طراحی بر اساس سطح عملکرد

مقاله ترجمه شده ارزیابی رفتار پل های کابلی مقابل زمین لرزه

معماری غیرخطی

روشهای تحلیل دینامیکی

بهبود کیفیت توان در سیستم های قدرت و جبران سازی توان راکتیو با بانک های خازنی و جبران سازهای فعال