برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

جبران سازی توان راكتیو یكی از ابزار بهینه سازی هزینه انرژی و برگشت سریع سـرمایه است. در طول چند سال گذشته با بهره گیری از مواد جدید و روشهای تولید پیشرفته، خازنهایی با تلفات بسیار اندك در حجم های كوچك ساخته شده است. با توسـعه وتولیـد كنتاكتـورهای خـازنی و رگـولاتورهای میكـروپرسسوری بسیار پیشـرفته كه تضمین كننده رفتار مناسب وبهینه بانك خازنی به تغییرات بار است، بانكهای خازنی كاملا قابل اعتماد گردیده‌اند. با این وجود دلایل بسیاری بر لزوم آشنایی مشاوران و مصرف كنندگان باجنبه های پیچیده این موضوع وجود دارد.


بدلیل افزایش اعوجاجهای هارمونیكی درشبكه های فشار ضعیف و متوسط ، طراحی بانكهای خازنی بسیار مشـكل و پیچیده شده اند. یكسو سازها، كنترلرهای الكترونیكی موتورها، مبـدلهای فركـانس و دیگر بارهای الكتـرونیكی برای جبـران توان راكتیو مصرفی، نیاز به خازن دارند و در عین حال این مصرف كنندگان مولد هارمونیك هستند. در صورت نزدیك بودن فركانس رزونانس مجموعه ترانس و خازن به فركانس هارمونیكها، امكان وقوع خطر بسیار محتمل است. بنابراین به منظور اجتناب از مسایل و هزینه های بعدی قویا پیشنهاد میگردد تا افراد با تجربه برای دستیابی به طرحی مناسب مورد مشاوره قرارگیرند.

 

 

جبران کننده‌های استاتیک توان راکتیو (SVC)

ارسال شده توسط علی د.ب. در شنبه 23 ژانویه 2010

«جبران کننده‌ی استاتیک توان راکتیو» یا به قول مدیرعامل برق منطقه ای گیلان، «جبران کننده‌ی متغیراستاتیک»، یک وسیله‌ی الکتریکی است که برای جبران توان راکتیو الکتریکی با عملکرد سریع، در شبکه‌های انتقال ولتاژ بالا استفاده می‌شود.

SVCها جزو خانواده‌ی ادوات فکت (FACTS=Flexible AC transmission system) هستند و طبیعتا برای کنترل وضعیت شبکه‌های برق ac و افزایش ظرفیت انتقال به کار می‌روند. کار اصلی اِس‌وی‌سی‌ها تنظیم ولتاژ و پایداری سیستم قدرت است.

SVC مخفف عبارت (Static VAR compensator) یا همان جبران کننده‌ی استاتیک توان راکتیو است. علت به کار گیری کلمه‌ی استاتیک در این نام‌گذاری آن است که در SVCها، به جز مدارشکن و قطع‌کننده‌ها، قسمت متحرکی وجود ندارد. (مقایسه کنید با کندانسورهای سنکرون که در واقع یک موتور سنکرون است که در بی‌باری کار می‌کند و طبیعتا مانند همه‌ی موتورهای الکتریکی دارای اجزای متحرک است)


تاسیسات SVC با مشخصات 130 Mvar, 30 kV, 60 Hz نصب شده در عربستان صعودی


تا قبل از اختراع SVCها، بخش اصلی عملیات جبران‌سازی توان راکتیو در شبکه‌ی قدرت به عهده‌ی «کندانسورهای سنکرون» بود که ماشین‌های دوار نسبتا بزرگی بودند.

SVC یک وسیله‌ی تطبیق امپدانس خودکار است و به گونه‌ای طراحی شده تا ضریب توان سیستم را تا حد امکان به ۱ نزدیک‌ترکند. اگر بار راکتیو سیستم از نوع خازنی باشد (لید)، SVC با استفاده از راکتورها به جذب توان راکتیو سیستم (VAR) می‌پردازد و سطح ولتاژ سیستم را پایین می‌آورد. اما تحت بار سلفی (لگ)، بانک‌های خازنی به صورت خودکار وارد مدار شده و ولتاژ سیستم را بالا می‌برند.

معمولا از آنها در نزدیکی بارهایی که به سرعت تغییر می‌کنند، مانند کوره‌های قوس الکتریکی، استفاده می‌شود و می‌توانند نوسانات ولتاژ را تا حدی پایین بیاورند.
اصول عملکرد

به طور معمول SVCها از یک بانک خازنی با سوییچ‌های جداگانه، به همراه یک راکتور با هسته‌ی هوایی یا آهنی که با تیریستور کنترل می‌شود، تشکیل می‌شوند. (شکل زیر)


با استفاده از مدولاسیون فاز و سوییچ کردن تریستورها، می‌تواند به صورت متغیر در مدار ظاهر شود و میزان توان راکتیوی متغیر اما پیوسته‌ای را به شبکه تزریق کند.

در این ساختار، قسمت اعظم ولتاژ به وسیله‌ی خازن‌ها کنترل می‌شود، راکتوری که با تریستور کنترل می‌شود برای کنترل نرم ولتاژ است. برای کنترل نرم‌تر از این می‌توان از با استفاده از خازن‌های کنترل شده با تریستور قابل حصول است.

تریستورها به صورت الکترونیکی کنترل می‌شوند و مانند همه‌ی نیمه‌هادی‌ها گرما تولید می‌کنند. برای سرد کردن آنها معمولا از آب دیونیزه شده (آبی که یونهای معدنی آن حذف شده است) استفاده می‌شود.

کاهش دادن بار راکتیو با استفاده از این روش، باعث تزریق هارمونیک‌های فرد به شبکه می‌شود که برای رفع این مشکل و نرم کردن شکل موج، از بانک فیلترهای قدرت استفاده می‌کنند. با توجه به اینکه خود این فیتلرها خاصیت خازنی دارند، باعث صدور مگاوار به شبکه خواهند شد.

چیدمان‌های پیچیده‌تر معمولا در جاهایی که کنترل ولتاژ دقیق‌تری مورد نظر باشد استفاده می‌گردد. رگلاسیون ولتاژ معمولا با استفاده از یک کنترل کننده‌ی حلقه بسته حاصل می‌گردد.

در استفاده از این روش «مدیریت از راه دور» و «تنظیمات دستی ولتاژ» هر دو رایج هستند.
نحوه‌ی قرار گیری در مدار

به صورت معمول جبران سازی توان راکتیو در ولتاژ خط انجام نمی‌شود بلکه ابتدا یک بانک ترانسفورمری ولتاژ خط را (مثلا ۲۳۰ کیلوولت) تا حد زیادی کاهش می‌دهد (مثلا 9.5 کیلوولت). این عمل باعث کاهش ابعاد و تعداد اجزای به کار رفته در SVC می‌شود (مسائل مربوط به عایق‌بندی و حفاظت و …). هر چند با این کار هادی‌ها باید بسیار بزرگ انتخاب شوند تا توان تحمل جریان شدید عبوری را داشته باشند. (با کاهش ولتاژ، جریان افزایش می‌یابد)

ماهیت دینامیک و پویایی SVC در استفاده از تریستور نهفته است. به تریستورها اصطلاحا «والو» نیز گفته می‌شود. این نیمه هادی‌ها که معمولا ظاهری دیسک مانند داشته و قطرشان به چندین اینچ می‌رسد، در فضای بسته که به آن «والو خانه» می‌گویند نگه‌داری می‌شوند.
مزیت‌های استفاده از SVC

مزیت اصلی استفاده از SVC نسبت به جبرانگرهای ساده‌ی مکانیکی در جواب تقریبا آنی آنها به تغییرات ولتاژ است. به این دلیل است که عموما سعی می‌شود نقطه‌ی کار آنها را روی صفر نگاه دارند تا در مواقع لزوم تصحیح توان‌هایِ بالایِ راکتیو، در مدت زمانی کم،‌ ممکن باشد.

از طرف دیگر آنها نسبت به روش‌های دینامیک (نظیر کندانسور سنکرون)، ارزان‌تر،‌ سریعتر و قابل اطمینان‌تر بوده و ظرفیت آنها نیز عموما بیشتر است.


نمونه‌ای از تاسیسات SVC نصب شده
ادوات فکت جایگزین برای SVC

STATCOM

به جای SVCها می‌توان از STATCOM استفاده کرد. STATCOM مخفف عبارت static synchronous compensator، به معنای «جبران‌کننده‌ی استاتیک سنکرون» است.

به مانند SVC از STATCOM نیز می‌توان برای جذب یا تولید توان راکتیو استفاده نمود،‌ با این تفاوت که هنگام اتصال به منبع انرژی می‌تواند توان در توان اکتیو نیز موثر باشد.

معمولا منحنی مشخصه‌های بهتری نسبت به SVC دارد. از طرف دیگر آنها بر روی توان اکتیو نیز تاثیر گذار هستند.

از STATCOM می‌توان برای رگلاسیون ولتاژ و یا اصلاح ضریب توان استفاده کرد، و از دیگر کاربردهای رایج آن استفاده برای حفظ پایداری ولتاژ است. مزیت آن نسبت به SVC در داشتن منحنی مشخصه‌های بهتر است. هنگامی که ولتاژ شبکه به قدری افت می‌کند که STATCOM باید با حداکثر ظرفیت خود کار کند، توان راکتیو تولیدی آن بر اثر افت ولتاژ کاهش نمی‌یابد. می‌توان گفت در ولتاژهای پایین تر از حد معمول، STATCOM مشخصه‌ای جریان-ثابت را از خود نشان می‌دهد. اما در SVCها قدرت راکتیو تولید با توان دوم ولتاژ رابطه‌ی مستقیم دارد. بنابراین هنگام افت ولتاژ، توان راکتیو تولیدی آن متناسب با افت ولتاژ به شدت افت خواهد کرد و نتیجتا پایدری آن پایین است.

http://dalba.wordpress.com/category/برق-قدرت/بررسی-سیستم-های-قدرت/

بار راکتیو وکنترل آن از طریق خازن گذاری

به طور کلی مشترکین دیماندی می باید متناسب با توان راکتیو مصرفی ، خازن کافی نصب کنند تا هم جریمه به آنها تعلق نگیرد و هم کیفیت برق مصرفی آنها مناسب باشد.

بیش از 95 درصد الکترو موتورهای صنایع و دیگر مشترکین الکتروموتورهای القایی هستند برای این الکتروموتور ها میتوان حدود 80 تا 90 درصد توان راکتیو مورد نیاز در حالت بار نامی ( معادل توان راکتیو حالت بی باری ) را از طریق ظرفیت خازنی ( که مستقیما با کلید الکتروموتور قطع و وصل میشود ) و با هزینه بسیار کم تامین نمود بازگشت سرمایه نصب خازن از این روش در حدود یک تا چند ماه است.


مقدمه:

می دانیم در شبکه های جریان متناوب توان ظاهری که از مولدها دریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم به شرایط مدار بستگی دارد به این معنی که هر قدر ضریب توان (

CosΦ) به یک نزدیکتر باشد سهم توان مفید بیشتر است.

انواع توان در شبكه های توزیع:

می دانیم در شبكه های جریان متناوب توان ظاهری كه از مولدها دریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم به شرایط مدار بستگی دارد به این معنی كه هر قدر ضریب توان (

CosΦ) به یك نزدیكتر باشد سهم توان مفید بیشتر است . این اتفاق در مدارتی رخ می دهد كه مصارف اهمی آن بیشتر است .مانند سیستمهای روشنایی یا تولید گرما توسط انرژی برق . اما می دانیم كه سهم عمده مصارف شبكه ها را مصرف كننده های (اهمی – سلفی ) دریافت می كنند . مانند الكتروموتورها – ترانسفورماتورهای توزیع – چوكها و .... كه درآنها سیم پیچ یا سلف نقش اصلی را ایفا می كند . در سیمپیچها به علت خاصیت ذخیره سازی انرژی الكتریكی بصورت میدان مغناطیسی توان همواره بین شبكه و سلف رد و بدل می شود . سلف در یك چهارم زمان تناوب توان دریافت می كند و در یك چهارم بعدی زمان ، توان را به شبكه پس می دهد . درست است كه نتیجه ریاضی این عمل یعنی عدم مصرف انرژی زیرا توان داده شده به سلف با توان دریافت شده از ان برابر است اما در عمل این اتفاق رخ نمی دهد زیرا توان پس داده شده به شبكه امكان استفاده را برای مولد ایجاد نمی كند و این توان در هر حالتی از مولد دریافت شده است . و برای رسیدن به مصرف كننده اهمی – سلفی از شبكه توزیع شامل : سیمها – كابلها و ... عبور كرده است .

نتیجه اینكه سلف توانی را از مولد دریافت می كند اما این توان را به شبكه پس می دهد . این توان قابل استفاده نیست و در مسیر عبور تلف می شود . پس مقدار از توان تلف می شود . مصرف كننده های فوق برای انجام اینكار به توان مذكور نیاز دارند اما این توان برای شبكه مضر است و زیانهای زیر را در پی دارد :

- اضافه شدن جریان مولد و درنتیجه نیاز به مولدهایی با توانهای بیشتر

- چون جریان شبكه زیاد می شود به سیمها و كابلهایی با سطح مقطع بالاتر برای كاهش افت ولتاژ نیاز است كه این موضوع هزینه اولیه شبكه را افزایش می دهد .

- اتلاف توان در شبكه های توزیع بصورت حرارت روی می دهد در نتیجه هر كاری كنید نمی توانید از این اتلاف جلوگیری كنید . نتیجه این اتلاف توان ،كاهش ولتاژ مصرف كننده می باشد كه این موضع راندمان مصرف كننده را پایین می آورد .

- نمی توان این توان را به مصرف كننده های اهمی سلفی تحویل نداد زیرا كار آنها مختل می شود .

اتصال خازن به شبكه:

خازنهای اصلاح ضریب توان باید در شبكه بصورت موازی قرار گیرند . برای اینكار در شبكه های تكفاز باید به فاز و نول وصل شوند و در شبكه های سه فاز پس از اتصال بصورت ستاره یا مثلث آنگاه به سه فاز متصل می شوند .

این خازنها باید از انواعی انتخاب شوند كه بتوانند دایمی در مدار قرار گیرند پس باید بتوانند ولتاژ شبكه را تحمل كنند در محاسبه خازن از انواعی استفاده می شود كه ولتاژ مجاز آنها 15% بیشتر از ولتاژ شبكه باشد .

محاسبه خازن:

نقش خازن در شبكه كاهش توان راكتیو مصرف كنند های اهمی – سلفی از دید مولدها است . با این اتفاق ضریب توان مفید به یك نزدیك می شود . پس با كنترل ضریب توان امكان كنترل توان راكتیو وجود دارد . این كار بكمك یك كسینوس فی متر صورت می گیرد . یعنی بكمك كسینوس فی متر می توان دریافت كه ضریب توان و در نتیجه توان راكتیو در چه وضعیتی قرار دارد .

دامنه تغییرات ضریب توان (

CosΦ) :

خازن مذكور باید برابر نیاز شبكه باشد در غیر اینصورت خود توان راكتیو از مولد دریافت می كند و همچنین سبب افزایش ولتاژ آن می شود . پس باید خازن مطابق نیاز شبكه محاسبه شود .

پرسش : شبكه به چه مقدار خازن نیاز دارد ؟

پاسخ : مقداری كه ضریب توان را به یك نزدیك كند . این مقدار خازن خود توان راكتیوی ایجاد می كند كه توان راكتیو مصرف كننده اهمی – سلفی را جبران می كند . پس مقدار خازن به مقدار توان راكتیو مدار بستگی دارد . هر قدر این توان قبل از خازن گذاری بیشتر باشد ، اندازه خازن نیز بزرگتر خواهد بود .

با توجه به مطالب گفته شده باید برای محاسبه خازن دو مقدار مشخص شود :

یك – مقدار ضریب توان شبكه قبل از خازن گذاری

دو – مقدار ضریب توان شبكه بعد از خازن گذاری كه انتظار داریم شبكه به آن برسد

سه - اندازه توان اكتیو

پس از تعیین این مقادیرمراحل زیر را پی می گیریم . برای مقدار ضریب توان مطلوب مثلا عدد 9/0 مقدار خوبی است . حال دو مقدار ضریب توان داریم یكی ضریب توان شبكه قبل از خازن گذاری و دیگری ضریب توان مطلوب كه می خواهیم با گذاردن خازن به آن برسیم . بكمك رابطه زیر مقدار توان راكتیو مورد نظر را كه با آمدن خازن تامین می شود محاسبه می كنیم . ( توجه : در خرید خازنهای اصلاح ضریب توان بجای فارد برای تعیین ظرفیت خازن از میزان توان راكتیو آن خازن سخن گفته می شود.)


صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :