پایان نامه بررسي استاندارد هاي نصب و راه اندازي ترانسفورماتورهاي شيفت دهنده فاز(PST )
مقدمه
پيشرفت سريع تكنولوژي الكترونيك قدرت امكانات شگفت انگيزي براي توسعه تجهيزات جديد به منظور بهره برداري بهتر از سيستم هاي موجو د فراهم آورده است در خلال دهه گذشته، تجهيزات كنترلي متعددي تحت عنوان تكنولوژي سيستم هاي انتقال انعطاف پذيرAC ( FACTS ) طراحي و تكميل شده اند. تجهيزات FACTS را مي توان بطور مؤثري براي كنترل عبور توان، كنترل توان گردشي ، تقسيم سيستم بار بين كريدرهاي موازي، تنظيم ولتاژ، افزايش پايداري گذرا و تعديل نوسانات سيستم بكار برد . بدين منظور مؤسسه EPRI پس از سالها تحقيق و مطالعه تجهيزات الكترونيك قدرت فشار قوي براي استفاده در خطوط انتقال HVDC3 [1] و جبرانگرهاي خطوط AC ، در اواخر دهه1980 ميلادي سيستم هاي FACTSرا معرفي كرد.
FACTS عبارت است از بكارگيري كنترل كننده هاي بر مبناي تجهيزات الكترونيك قدرت در سيستم هاي انتقال AC به منظور افزايش كنترل پذيري سيستم و افزايشقابليت انتقال توان مي باشد. براي غلبه بر محدوديت هاي موجود در ساختار خطوط انتقال و براي سهولت تبادل توان بين شركت هاي مختلف ، ادوات FACTS در اواخر دهه 1980ابداع گرديد و دو هدف اصلي زير را دنبال مي كرد:
1) افزايش قابليت انتقال توان سيستم هاي انتقال.
2) عبور دادن توان از بسيرهاي مورد نظر.
بطور خلاصه ادوات FACTS شامل عناصر زير مي باشد:
1) جبرانگر موازي( [2]SVC )
2) جبرانگر سري([3]CSC )
3) ترانسفورماتور جابجاگر فاز (PST [4])
4) كنترل كننده يكپارچه توان (UPFC [5])
1) جبرانگر موازي: اصول جبران موازي توان راكتيو يا جبرانگر استاتيكي var (SVC )، توان راكتيو را بصورت موازي شبكه در نقطه اتصال خود توليد يا جذب مي كند. قبل از جبرانگرهاي استاتيكي var در سال 1960، چنين جبراني توسط ژنراتورهاي سنكرون چرخان كه بدون توربين عمل مي كنند ، انجام مي شد . اين ژنراتورهاي سنكرون، كندانسورهاي سنكرون ناميده شده و فقط توانايي توليد يا جذب توان راكتيو را داشته و تلفات توان اكتيو آنها توسط شبكه ac تأمين مي شد.اگر جبرانگر بنحوي عمل كند كه ولتاژ Vm در تمام سطوح توان عبوري كنترل شده باشد ، در واقع خط به دو بخش ( با امپدانس راكتيو2/X ) تقسيم مي شود . منحني هاي (δ- P ) نشان مي دهند كه حد تئوريك حداكثر توان پايدار ماكزيمم (SVC ) با وجودSVC دوبرابر مي شود.
2) جبرانگر سري : مدت هاست كه خازن هاي سري بطور موفقيت آميزي براي افزايش پايداري و بارپذيري شبكه هاي انتقال فشار قوي بكار رفته اند .اساس كار عبارت است از جبران افت ولتاژ سلفي خط با قرار دادن يك ولتاژ خازني يا به عبارت ديگر كاهش راكتانس مؤثر خط انتقال . ولتاژ مذكور كه بوسيله خازن سري ايجاد مي گردد با جبران خط متناسب بوده و بر آن عمود استاز اينرو توان راكتيوي كه بوسيله خازن توليد مي شود با مربع جريان متناسب مي باشد.اين امر بدان معناست كه يك خازن سري داراي اثر خود تنظيم است.هنگاميكه بارگذاري سيستم افزايش مي يابد،توان راكتيو توليد شده توسط خازن افزايش مي يابد.تأثير جبراي سري بر سيستم قدرت را مي توان بصورت زير خلاصه كرد:
الف) : تنظيم ولتاژ حالت ماندگار و جلوگيري از فروپاشي ولتاژ. ب): بهبود پايداري گذاري زاويه اي روتور. خطوط انتقال را مي توان با خازن هاي سري ثابت يا بطور مؤثري با خازن هاي سري قابل كنترل بوسيله سوئيچ هاي تايرستوري، جبران كرد.خازن سري قابل كنترل مي تواند به يكي از دو صورت زير باشد:
الف): جبران سري كنترل شده تايرستوري( TCSC[6] ).
ب) : جبران سري سوئيچ شده تايرستوري(TSSC )[7]
3) ترنسفورماتور جابجاگر فاز(PST ) : ترنسفورماتورهاي قدرت بطور گسترده اي براي تنظيم دامنه و فاز ولتاژ در سيستم هاي قدرت بكار مي روند. منظور از جابجاگر فاز تركيب يك يا چند ترانسفورماتور است كه تنظيم دامنه و يا زاويه فاز ولتاژ در هر دو شرايطزير بار و قطع بار را براي يك سيستم قدرت الكتريكي سه فاز انجام مي دهد. كاربردهاي مرسومجابجاگر فاز در حالت ماندگار عبارتند از (1) تنظيم پخش بار و (2) تنظيم ولتاژ. علاوه بر تنظيم ولتاژ و پخش بار حالت ماندگار مي توان از جابجاگر هاي فاز كنترل شده با ادوات نيمه هادي براي : (1) بهبود كيفيت توان. (2) منترل ديناميكي ولتاژ. (3) تعديل اختشاش هاي كوچك ديناميكي و (4) افايش پايداري گذرا استفاده كرد. مدار قدرت جابجاگر فاز از عناصر زير تشكيل شده است:
الف) ترانسفورماتور تحريك. ب) ترانسفورماتور افزايشي. ج) مدار مبدل
ترانسفورماتور تحريك ، ولتاژ ورودي جابجاگر فاز را تأمين مي كند. ترانسفورماتور افزايشي ،ولتاژ كنترل شده اي را بصورت سري به سيستم تزريق مي كند.دامنه و زاويه فاز ولتاژ تزريقي ،توسط مبدل كنترل مي شود.
4) كنترل كننده يكپارچه توان: تواني كه توسط خط انتقال ac انتقال داده مي شود بايد تابعي از امپدانس خط،دامنه ولتاژهاي ابتدا و انتهاي خط و زاويه فاز بين اين دو ولتاژها باشد.با تنظيم اين پارامترها مي توان توان انتقالي را كنترل نمود.از جبران سري و موازي براي اصلاح مشخصه هاي امپدانس طبيعي خط انتقال استفاده مي شودتا امپدانس مؤثر بوجود آمده و انتقال توان ، بطلوب مؤثر انجام شود.ترانسفورماتورهاي جابجاگر فاز براي حداقل كردن تغييرات ولتاژو كنترل پخش توان بكار مي روند. اين ر.ش هاي مرسوم در حالت ماندگار و وضعيت هايي كه تغييرات سيستم كند است، كنترل فراهم مي كنند اما در مقابله با اغتشاش هاي ديناميكي تقريباً بي اثرند. روش سنتي مقابله با مسائل ديناميكي ،لحاظ نمودن حاشيه هاي پايداري قابل ملاحظه اي است تا سيستم بتواند پس از وقوع خطا،خروج خط و ژنراتور و خرابي تجهيزات ،به حال عادي برگردد. كنترل كننده هاي پخش توان است كه از مفهوم منبع ولتاژ سنكرون (SVS) براي فراهم آوردن قابليتي منحصر بفرد و گسترده در كنترل خطوط انتقال استفاده مي كنند. از چهارچوب مفاهيم سنتي انتقال توان ، UPFC مي تواند
بطور همزمان يا انتخابي تمام پارامترهاي مؤثر بر پخش توان در خطوط انتقال ( يعني ولتاژ،امپدانس و زاويه ) را كنترل كند. بعبارت ديگر، UPFC داراي اين قابليت منحصر بفرد است كه مي تواند توأماً كنترل اكتيو و راكتيو را بصورت مستقل از هم فراهم آورد. اين قابليت هاي اساسي در حال حاضر UPFC را به قدرتمندترين وسيله كنترل سيستم انتقال تبديل كرده است.
فصل دوم
معرفي ترانسفورماتورهاي شيفت دهنده فاز
مقدمه
ترانسفورماتورهاي قدرت بطور گسترده اي براي تنظيم دامنه و فاز ولتاژ در سيستم هاي قدرت بكار مي رود تنظيم ولتاژ يا در زير بار و يا در حالت قطع بار انجام مي گيرد. كنترل توان در سيستم انتقال انرژي بهم پيوسته يكي از مسائل مطرح در طراحي و بهره برداري مي باشد.لزوم اتصال شبكه ها به يكديگر، افزايش پيش بيني نشده بارهاي مصرفي،محدوديت در نصب خطوط جديد انتقال انتقال از عواملي هستند كه مسير عبور توان در شبكه هاي بهم پيوسته را با مشكل مواجه مي كنند. پربار شدن خطوط انتقال در مسيرهاي خاص، عبور توان در مسيرهاي ناخواسته و عدم بهره برداري بهينه از ظرفيت خطوط انتقال را ضروري مي سازند.ژيكي از شاخص ترين ادوات جهت كنترل و هدايت توان در مسيرهاي معين، دستگاه جابجاگر فاز مي باشد كه منظور از جابجاگر فاز تركيب يك يا چند ترانسفورماتوراست كه تنظيم دامنه و يا زاويه فاز ولتاژ در هر دو شرايط زير بار را براي يك سيستم قدرت الكتريكي سه فاز انجام مي دهد همچنين از مدت ها قبل از لحاظ تئوري و عملكرد مورد بررسي و مطالعه قرار گرفته است.جابجاگر فاز از سه قسمت عمده تشكيل شده است:
1) ترانسفورماتورتزريق
2) ترانسفورماتور تحريك
3) يكسري كليدهاي مكانيكي و يا استاتيكي كه نسبت تبديل دورهاي ترانسفورماتور را تغيير مي دهد.
وظيفه اصلي يك تغيير دهنده فاز، تزريق ولتاژ سري با دامنه و فاز كنترل شده به خط انتقال است كه اين ولتاژ توسط ترانسفورماتور تحريك تأمين مي شود.با توجه به كندي عملكرد، جابجاگرهاي فاز معمولي براي حالت گذرا مطلوب نمي باشد.اخيراً عنصر ديگري بنام كنترل كننده توان يكپارچه (UPFC ) از ادوات FACTS، كه از لحاظ
ساختماني و عملكردبسيار مشابه جابجاگر فاز(PST ) است،بعنوان جانشين مناسب براي آن طرح شده است.
2-1 مقدمه:
مفهموم كلي رگولاتور ولتاژ و زاويه فاز، جمع مؤلفه اي هم فاز يا عمودي با ولتاژ ترمينال(شين) اصلي براي تغيير ( افزايش يا كاهش) دامنه يا زاويه در مقداري مشخص(يا دلخواه) مي باشد.بنابراين از نظر تئوري، رگولاتورولتاژ يك منبع ولتاژ سنكرون و هم فاز با دامنه كنترل شده V Δ ± بطور سري با سيستم ac و ترمينال رگوله شده مطابق شكل a (1-1)مي باشد اجراي اين طرح به طور شماتيكي معمولاً مطابق شكل b (1-1) مي باشد ولتاژترانسفورماتور سه فاز(ترانسفورماتور تحريك) با تپ چنجر براي اوليه ترانسفورماتورسري قابل تنظيم بوده و عمل تزريق ولتاژ مورد نياز انجام مي شود.
براي اين تركيب نشان داده شده، بديهي است كه ولتاژهاي تزريقي Vc Δ ± و Vb Δ ± و Va Δ ± به ترتيب هم فاز و ولتاژهاي فازي Vaو Vb و Vc مطابق با دياگرام فازوري شكل c (1-1) مي باشد. دو سيم پيچ ترانسفورماتورها از طريق تپ چنجرها و نقطه خنثي سيم پيچي ها به يكديگر متصل مي شوند.
به طور مشابه تركيب شكل a (1-1) را مي توان براي كنترل زاويه فاز بكار برد اگر تزريق ولتاژ(V Δ) با زاويه فاز(°90 ± ) نسبت به ولتاژ سيستم (Vσ ) مطابق شكل a
(2-1) انجام مي شود. اين ولتاژ تزريقي ،زاويه فاز ولتاژ سيستم را تغيير مي دهد.تركيب شماتيكي كنترل زاويه فاز در شكلb (2-1) و دياگرام فازوري اين تركيب در شكل c (2-1) نشان داده شده است.براي تنظيمات زاويه اي نسبتاً كوچك، كه تقريباً متناسب با ولتاژ تزريقي مي باشد دامنه ولتاژ تقريباً ثابت مي ماند. بنابراين براي تنظيمات زاويه اي زياد، دامنه ولتاژ سيستم به طور محسوسي افزايش يافته و بهمين دليل خيلي اوقات به آنها ترانسفورماتور بوستر عموديQBT [8] گفته مي شود. دامنه ولتاژ را مي توان با تركيب سيم پيچي ها مستقل از تنظيمات زاويه اي نگهداري نمود. معهذا بدليل سادگي، در كاربردهاي جابجاگر فاز معمولي از تركيب QBT استفاده مي شود.
[1]. High Voltage DC
[2]. Static Var Compensation
[3]. Capacitance Series Compensation
Phasae- Shifting Transformer.[4]
Unified Power Flow Controller.[5]
[6]. Thyristor Controlled Series Compensation
Thyristor Switched Series Compensation.[7]
[8]. Quadrature Boosting Transformer
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.