پایان نامه بررسی خطوط کمپکت 230 کیلوولت و انتخاب سطح مقطع بهینه جهت کاهش کرونا
فهرست:
مقدمه 1
فصل اول : آشنایی با خطوط کمپکت 2
1-1- مقدمه 3
1-2- معرفی اجزا بکاررفته در برج های کمپکت 3
1-2-1- برج ها(نگهدارنده ها) 3
1-2-2- کراس آرام های عایقی 4
1-2-3- عایق 4
1-2-3-1- شکل ظاهری () 4
1-2-3-2- سبک بودن() 4
1-2-3-3- قابلیت انعطاف پذیری () 4
1-3- خطوط کمپکت در ولتاژهای توزیع و فوق توزیع 5
1-4- طراحی خطوط کمپکت فوق توزیع با یک هادی در هر فاز 5
1-5- طرح خطوط کمپکت با پایه چوبی یا بتنی 7
1-6- خطوطکمپکت با یک هادی درهر فاز 7
1-7- برج های انتقال کامپوزیتی 8
1-8- خطوط کمپکت چند فاز 9
فصل دوم : بررسی فنی واقتصادی خطوط کمپکت230کیلوولت 10
2-1- نقش نوع پايه ها در كمپكت سازی خطوط انتقال نيرو 11
2-2- آرایش های مقره ها 12
2-2-1- آرايش افقی مقره های آويزان 12
2-2-2- آرايش افقی فازها با مقره های V شکل 13
2-2-3- آرايش عمودی فازها با مقره های آويزان 14
2-2-4- آرايش عمودی فازها با مقره های V شکل 15
2-2-5- آرايش عمودی با جايگذاری نا متقارن فازها 16
2-2-6- آرايش مثلثی فازها با مقره های آويزان 17
2-2-7- آرايش مثلثی فازها با مقره های V شکل 19
2-2-8- انتخاب برج ها يا پايه های خاص 19
2-2-9- خطوط كمپكت با تيرهای فولادی 20
2-3- افزايش ظرفيت خطوط انتقال با استفاده از هادي هاي كامپوزيتي
در راستاي استفاده بهينه از محيط زيست 21
2-3-1- مقدمه 21
2-3-2- هادي چيست؟ 21
2-3-3- ويژگي هاي 22
2-3-3-1- مقاومت الكتريكي كمتر 22
2-3-3-2- وزن سبكتر 23
2-3-3-3- نيروي كششي بيشتر 23
2-3-3-4- افزايش دماي كاركرد عادي 23
2-3-3-5- انبساط حرارتي كمتر 23
2-4- روند كمپكت سازی خطوط انتقال نيرو 24
2-4-1- حالت پايه – آرايش افقی 24
2-4-2- آرايش عمودی 26
2-4-3- آرايش مثلثی 27
2-4-4- نصب فازها در يکطرف پايه ها 27
فصل سوم : استفاده از برقگيرها بجاي سيم زمين در خطوط انتقال هوايي كمپكت در مناطق 29
با سطح ايزوكرونيك پايين
چكيده 30
3-1- مقدمه 31
3-2- روش هاي حفاظت خطوط انتقال در برابر صاعقه 31
3-3- عملكرد خطوط انتقال كمپكت و معمولي در برابر صاعقه 32
3-4- كاربرد برقگيرها در خطوط انتقال 33
3-5- طراحي و نصب برقگيرها 34
3-6- نتيجه گيري 35
فصل چهارم : انتخاب سطح مقطع بهینه با هدف تقلیل کرونا در خطوط کمپکت 36
چکیده 37
4-1- مقدمه 38
4-2- گرادیان ولتاژ 39
4-3- گرادیان ولتاژ در سطح هادی 39
4-4- گرادیان ولتاژدر خطوط باندل 40
4-5- تعیین حداقل مقطع مناسب هادی ها 41
4-5-1- بررسی تغییرات شعاع هادی ها بر اساس تغییرات و چگالی نسبی هوا 46
4-5-2- انتخاب سطح مقطع مناسب هادی ها با توجه به قید گرادیان ولتاژ مجاز 46
4-6- نتیجه گیری 48
فصل پنجم : بررسي كاهش ميدان هاي الكترومغناطيسي ناشي از خطوط سه فازه دو مداره 49
معمولي با استفاده از خطوط كمپكت و خطوط شش فازه
چكيده 50
5-1- مقدمه 51
5-2- محاسبه ميدان مغناطيسي در اطراف خطوط انتقال 52
5-3- نتايج شبيه سازي 55
5-3-1- ميدان مغناطيسي خطوط سه فاز دو مداره 55
5–3–2– پروفيل ميدان مغناطيسي خطوط شش فازه 58
5-3-3- پروفيل ميدان مغناطيسي خطوط كمپكت 58
5-4- نتيجه گيري 64
فصل ششم : تیرها و کراس آرم های کامپوزیتی 65
چکیده 66
6-1- مقدمه 67
6-2- تيرها کامپوزيتی 68
6-3- تکنولوژی ساخت 68
6-3-1- رزین های گرم سخت 69
6-3-2- رزین های گرم نرم 69
6-4- کراس آرم های کامپوزیتی 70
6-5- نتیجه گیری نهایی 73
فصل هفتم : کاهش حريم و افزايش ولتاژ خط با استفاده از بازوهای عايقی پليمری 74
7-1- مقدمه 75
7-1-1- بررسی مکانيکی 76
7-1-2- بررسی عایقی 76
7-2- نتیجه 78
پیوست 79
منابع 80
مقدمه
با گسترش و توسعه شهرها و افزایش مراکز صنعتی میزان مصرف انرژی الکتریکی نیز افزایش می یابد و ما در جهت تامین این انرژی مجبور به احداث خطوط انتقال جدید و یا افزایش ظرفیت خطوط قدیمی می باشیم . با توجه به حریم خطوط انتقال مشکلاتی از قبیل کمبود و گرانی زمین ، مشکلات زیست محیطی مانند تخریب درختان جنگلی و همچنین تصاحب قانونی زمین و اخذ مجوزات لازم ، در برخی موارد ایجاد خطوط انتقال جدید را توجیه نمی نماید . در این شرایط است که کمپکت سازی خطوط با کاهش فواصل فازی و در نتیجه کاهش حریم خطوط انتقال در بسیاری موارد علاوه بر اقتصادی نمودن طرح ها از تخریب جنگل ها وهرز رفتن زمین زیر خطوط تا حد زیادی جلوگیری می نماید . کمپکت سازی خطوط به کلیه ترفندهایی اتلاق می شود که سبب کاهش فواصل افقی و عمودی فازها گردد طبیعی است نزدیک سازی فازها موجب تقلیل پهنا و ارتفاع پایه ها و در نتیجه کاهش مساحت زمین اشغالی در طول مسیر می شود .در اشاره به مهمترین مزایای خطوط کمپکت می توان موارد زیر را بیان نمود :
- کاهش وزن پایه ها و نمای ظاهری زیباتر آنها
- امکان نصب پایه ها در وسط اتوبان ها با توجه به ابعاد کم آنها
- امکان نصب خطوط با ولتاژ بالاتر درحریم خطوط موجود
- کاهش راکتانس سلفی خط
- افزایش ظرفیت خازنی خط
- کاهش تلفات و افت ولتاژ خط
- افزایش ظرفیت خطوط و توان انتقالی
ودر ادامه مهمترین معایب این خطوط را می توان موارد زیر بیان نمود:
- بدون احتساب زمین، سرمایه گذاری خط افزایش می یابد.
- در برخی تعداد پایه ها و در نتیجه فونداسیون ها افزایش می یابد.
- قابلیت اطمینان برق رسانی قدری کاهش می یابد.
- جریان اتصال کوتاه افزایش می یابد.
- تلفات کرونا افزایش می یابد.
فصل اول :
آشنایی با خطوط کمپکت
1-1- مقدمه
نظر به گسترش روز افزون خطوط انتقال، هرروز شاهد نزدیکی بیش از این خطوط به قلمرو زندگی بشر می شویم از آنجاییکه این خطوط گاهی از درون ملک شخصی و یا نزدیکی آن عبور می کند و طبق قوانین مربوط به حریم بایستی این املاک خریداری و آزاد گردند و تمامی ساختمان ها و بناهای موجود در آنجا خراب و درختان واقع در حریم قطع گردند تلاش های گسترده ای برای کاهش حریم و همچنین کاهش هزینه های آزاد سازی حریم و سرمایه گذاری برای زمین صورت می گیرد. یکی از روش های مرسوم در این ارتباط استفاده از خطوط کمپکت می باشد.
در طرح خطوط کمپکت کاهش پهنا و ارتفاع خط مورد توجه و کمیت اصلی و موثر در کاهش ابعاد و اندازه هارا فواصل ایزولاسیون بین فازها تشخیص می دهد.کاهش فاصله ایزولاسیون بین فازها ضمن افزایش قدرت طبیعی ابعاد و اندازه بازوها و حجم و وزن اسکلت فلزی و فوندانسیون برج ها را نیز تقلیل می دهند. در این فصل قصد داریم تا ضمن آشنایی با خطوط کمپکت به لزوم استفاده ازآن اشاره نماییم.
1-2- معرفی اجزا بکاررفته در برج های کمپکت
1–2–1– برج ها(نگهدارنده ها)
برای خط مورد نظر از نگهدارنده هایی استفاده شده است که به برج های یا به برج های تلسکوپی معروف می باشند. این پایه ها دارای یک ساختمان لوله ای شکل با رفتار طره ای می باشند به دلیل ارتفاع زیاد پایه های انتقال نیرو ، حمل و نقل آنها بصورت یکپارچه دشوار و غالبا غیر ممکن است. از این رو پایه های بلند معمولا به چند قطعه طولی تقسیم می شوند. هر قطعه بصورت جداگانه ساخته شده ، با توجه به شیب دار بودن بدنه پایه و کاهش قطر آن در ارتفاع ، استقرار قطعات در داخل یکدیگر با اصطکاک بین سطح خارجی قطعه پایینی و سطح داخلی قطعه بالایی همراه بوده که انتقال تنش ها در ناحیه اتصال دو قطعه به کمک این صطکاک انجام می شود.وجه تسمیه این پایه به دلیل وجود این نوع اتصال به لوله تلسکوپ شباهت دارد.
1–2–2– کراس آرام های عایقی
تمام نگهدارنده های آویز دارای عایق های قابل چرخش می باشند که هادی ها را به برج محکم می کنند. این نوع بازوهای عایقی باعث می شوند که فشرده سازی بهتر صورت گیرد. این نوع بازوها فاصله بین فاز و زمین را کاهش می دهند تا هادی ها در انتهای بازوها محکم و فیکس و سبب کاهش فضای اشغال شونده شوند. آزادی در حرکت مفصل ها مقداری از فشار نگه دارنده ها را کاهش می دهد . نیروی پیچشی وارد بر این نوع کراس آرام های عایقی از دو قسمت تشکیل شده اند. یک قسمت آن ستون عایقی منحنی می باشد که در حالت افقی قرار گرفته و تحت نیروی فشاری می باشد و قسمت دیگر آن با زاویه بخصوصی بصورت مایل و تحت نیروی کششی قرار گرفته است و این دو قسمت در نقطه ای که هادی به آنها وصل می شود بهم متصل شده اند.
1–2–3– عایق
برای ایزولاسیون خط مذکور از کراس آرم های عایقی و غلاف های زنجیری از جنس کامپوزیت استفاده می شود. این نوع عایق ها دارای یک سری خصوصیات خوب برای فشرده سازی خطوط می باشند که بطور اجمالی آنها را بررسی می کنیم:
1-2-3-1- شکل ظاهری ()
قطر کوچک هسته و همچنین رنگ آن زیبایی و جلوه خاصی به آن می دهد.
1-2-3-2- سبک بودن()
وزن آن بین 5 تا8 برابر کمتر از عایق های معمولی در خطوط کلاسیک می باشد.
1-2-3-3- قابلیت انعطاف پذیری ()
هسته این نوع مقره ها از فایبر گلاس ساخته شده است که می تواند فورا افزایش بار را تحمل کند و همچنین در مقابل فشارهای مکانیکی مقاومت لازم را دارا می باشد و هنگام حمل و نقل در مقابل صدمات مقاومت بیشتری نشان می دهند. شکل این نوع عایق های سبب می شود که آنها دارای مشخصات رضایت بخش الکتریکی و مقاومتی مطمئن در مقابل آلودگی باشند.
1-3- خطوط کمپکت در ولتاژهای توزیع و فوق توزیع
تفاوت عمده خطوط توزیع و فوق توزیع با ردیف ولتاژ انتقال، در نوع کلاسیک، عدم استفاده از دسته هادی ها، می باشد. به عبارت دیگر محدود بودن مقدار ولتاژ و پدیده کرونا در این خطوط، موجب می شود تا پیش بینی دسته هادی بمنظور مقابله با این پدیده ضرورت نیابد. عدم وجود دسته هادی، افزایش خاصیت خازنی و طرح خطوط از نوع کمپکت را دشوار می سازد. ویژگی دیگر خطوط توزیع، عدم استفاده از برج ها نوع اسکلت فلزی و پیش بینی پایه های چوبی و یا بتنی می باشد.
1-4- طراحی خطوط کمپکت فوق توزیع با یک هادی در هر فاز
در حال حاضر اکثر شهرها ، مراکز صنعتی، کشاورزی ، تجاری ، مجتمع های مسکونی، مراکز نظامی و… زیر پوشش شبکه توزیع و فوق توزیع واقع شده، بطوریکه هر یک از مراکز مصرف فوق به ایستگاه با ظرفیتمجهز هستند. ایستگاهای فوق توسط خطوط با ظرفیت تغذیه می شوند تامین انرژی مذکور، مستلزم وجود شبکه گسترده در مناطق مصرف می باشد، به همین علت در اکثر شهرها شبکه احداث شده، انرژی مورد نیاز از شبکه سراسری به شبکه فوق توزیع تحویل می شود، و از طریق این شبکه، شبکه توزیع و ایستگاه های مصرف کننده های عمده را تغذیه می کنند و نیز بار خطوط فوق توزیع در فاصله شبانه روز متغیر بوده، بین حداقل و حداکثر در نوسان می باشد. این نوع خطوط از نوع کلاسیک بوده و یا برج های نوع کلاسیک فلزی با فاصله هندسی یک یا دو مداره مجهز می باشند.
خطوط فوق در بارهای مربوط به ساعات پیک، قدرت راکتیو قابل ملاحظه را عرضه می کنند، افت ولتاژ بالایی را سبب می شود. بطوریکه بار راکتیو قابل ملاحظه فوق از خاصیت القایی نتیجه شده و با مجذور جریان خط افزایش می یابد.
بعلت عدم وجود دسته هادی، خاصیت خازنی خطوط فوق نا چیز بوده در نتیجه قدرت راکتیو خط را قدرت راکتیو حاصل از خاصیت القایی تشکیل می دهد. به همین علت حتی در هنگام برقراری جریان بار نا چیز اهمی، قدرت راکتیو قابل ملاحظه از نوع القایی متناسب با مجذور جریان خواهد بود. در بسیاری از موارد، قدرت راکتیو القایی حاصل از خط بعنوان قدرت راکتیو مصرف کننده تصور شده، شبکه مصرف و مصرف کننده ها به عنوان عامل قدرت راکتیو شناخته می شود. با همین تصور، با انجام پیش بینی های خاص و وضع مقرارت و دستور العمل هایی، کلیه مصرف کننده ها موظف به نصب خازن می شوند، تا بلکه میزان قدرت راکتیو در شبکه کاهش یابد.در حالیکه 80% قدرت راکتیو ظاهر شده در شبکه از خاصیت القایی خطوط نتیجه شده و منبع مصرف آنرا نوع کلاسیک و طرح نامناسب هادی ها و برج ها تشکیل می دهد.
تنها راه مقابله با قدرت راکتیو القایی فوق، نصب خازن در طرف ایستگاه های و یاافزایش خاصیت خازنی خطوط و طرح خطوط کمپکت می باشد در اینصورت خط به ازاء مقادیر بالای جریان بار تا جریان بار اسمی قدرت راکتیو خازنی تولید نموده، اصطلاحا خازنی می شود. افزایش خاصیت خازنی در این خطوط تنها از طریق کاهش فاصله بین فازها امکانپذیر می باشد.
در خطوط کلاسیک بمنظور جلوگیری از نزدیک شدن فازها به یکدیگر تحت تاثیر نیروی باد و بروز اتصالی فاز- فاز در طول اسپن، بین فازها چند برابر فاصله حداقل قابل قبول، مطابق ولتاژ دی الکتریک هوا() می شود. در خطوط کمپکت با استفاده از جدا کننده های ایزوله که در طول اسپن بین فازها در فواصل از یکدیگر نصب می شوند، از جابجایی هادی های فاز جلوگیری کرده، فاصله بین فازها دارای مقدار مناسب را دار خواهد بود.
خطوط معمولا دارای قدرت راکتیو که از هر یک از ایستگاه های مصرف می کند چنانچه خطوط فوق توزیع از نوع کمپکت پیش بینی شوند، قدرت طبیعی خط افزایش یافته وبه 102 برابر رسیده،تا قدرت راکتیو برقرار شده در شبکه به کاهش یافته، و افت ولتاژ و قدرت بهبود یافته، ظرفیت ایستگاه ها و شبکه و در نتیجه نیروگاه ها افزایش خواهد یافت. شرایط فوق در مورد خطوط توزیع نیز صادق است. افزایش قدرت طبیعی مستلزم کاهش امپدانس موجی و افزایش خاصیت خازنی خواهد بود. که ولتاژهای تنها از طریق کاهش فاصله هندسی بین فازها
امکانپذیر است. کاهش فاصله و فاصله فازها در ولتاژهای فوق به سه طریق امکانپذیر است.
1-5- طرح خطوط کمپکت با پایه چوبی یا بتنی
با توجه به اینکه خطوط در بخش عمده از مسیر خود، در خارج از مناطق پر جمیعت و بیشتر در دشت ها و کوهستان ها و مزارع واقع می شوند، راه حل مناسبتر به منظور تامین حداقل فاصله فاز – فاز و کاهش هزینه، استفاده از پایه های بتنی یا چوبی با اسپن می باشد. در این حالت میزان فلش هادی از تجاوز نخواهد کرد. در صورت استفاده از پایه های بتنی یا چوبی با ارتفاع ، حداقل ارتفاع هادی از زمین خواهد بود.
نوع کلاسیک این نوع خطوط تحت عنوان خطوط موقت یا خطوط در حال حاضر با استفاده از دو پایه افقی احداث شدند، در این خطوط خاصیت خازنی ناچیز و قدرت راکتیو بالا بوده، فاصله فاز- فاز به می رسد، در حالیکه با نصب مناسب هادی ها و پیش بینی جدا کننده های ایزوله، این فاصله را می توان به کاهش داد. علت عمده کاهش، جابجایی هادی ها در پی کاهش طول اسپن خواهد بود. پایه ها با حداقل فاصله بین فازها و استفاده از جدا کننده ایزوله در طول اسپن می باشد.
در روش دیگر نصب هادی ها فاصله فاز- فاز معادل ارتفاع زنجیر مقره بوده و به می رسد، متقابلا از نصب جدا کننده های ایزوله صرفنظر نمود، یا به تعداد کمتر، (دوسری)جدا کننده در هر اسپن نصب کرد. متقابلا در این حالت تعدا زنجیرهای مقره در هر پایه یک ردیف بیش از زنجیر مقره در پایه روش قبل می باشد. و باز هم در روش دیگر پهنای خط بطور قابل ملاحظه تقلیل می یابد، در این حالت نیز می توان جدا کننده ایزوله را حذف نمود نیز با توجه به اینکه وزن هر سه هادی به یک نقطه منتقل می شود، ضروری خواهد بود تا زنجیر مقره فوقانی با دو یا سه ردیف پیش بینی شود.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.