پایان نامه خازن گذاري در شبكه هاي توزيع براي كاهش تلفات و بهبود ضريب توان
فهرست:
فصل اول :
مفاهيم اساسي …………………………………………………………………………………………….. 7
فصل دوم :
منابع مصرف كننده توان راكتيو سلفي در شبكه ……………………………………………….. 21
فصل سوم :
اثرات خازن هاي موازي در سيستمهاي قدرت ………………………………………………….. 34
فصل چهارم :
توابع هدف ………………………………………………………………………………………………….. 64
فصل پنجم :
بررسي چند مقاله از IEEE……………………………………………………………. 80
ضمائم ……………………………………………………………………………………………………….. 104
به پدر و مادرم
كه ادامه بي قراري هاي من اند .
تشكر :
در اينجا لازم مي دانم كه از زحمات بي دريغ و بي پيرايه استاد ارجمندم جناب دكتر طالبي كه با دلسوزي و حوصله فراوان در طول انجام پايان نامه ياريم كردند ، تشكر نمايم و همچنين از دوست گراميم آقاي مهدي حيدري كه هميشه در مشكلات و سختيها ياري گر و راه گشا بوده اند تشكر نمايم .
پيشگفتار:
خازن هاي اصلاح ضريب توان براي مهندسين برق اسم آشنايي است و اهميت اين عناصر در سيستمهاي توزيع بر هيچ كس پوشيده نيست . اين عناصر در سيستمهاي توزيع نقش كليدي دارند. در سيستمهاي توزيع به خاطر ولتاژ پايين تر جريان O عبوري از خطوط بالا است و اين امر باعث مي شود كه XI2 بالا باشد، كه به همراه توان مصرفي حقيقي ، اندازه ي توان ظاهري را بالاتر برده ، لازم مي دارد كه از تجهيزاتي با قدرت بالاتر استفاده كنيم ،I توان راكتيو القايي كه بيشتر از خاصيت سلفي عناصر مي باشد به وفور در سيستمهايي توزيع و قدرت يافت مي شود كه از عوامل توليد كننده ي آني مي توان به موتورهايي القايي مورد استفاده در صنعت ، تراش ها ، خطوط انتقال وميره اشاره كرد . براي كم كردن اثر توان القايي در نتيجه اندازه مي توان ظاهري ، از وسايل گوناگون مانند موتورهاي سنكرون و خازن هاي اصلاح ضريب توان مي توان استفاده نمود، كه مورد اول بيشتر در صنايع بمنظور كم كردن هزينه توان راكتيو استفاده مي شد ، كه به خاطر هزينه تعمير و نگهداري بالا ، در حال حاضر بيشتر از خازن هاي سوئيچينگ استفاده مي شود . اما مورد دوم كه بحث اصلي ما در اين پايان نامه مي باشد به خاطر هزينه تعمير و نگهداري كم و عمر بالا بيشتر در سيستم هاي توزيع استفاده مي شود. كه مي تواند به صورت واحد ، گروهي ، ثابت و يا قابل سوئيچ به كار گرفته شود. از ديگر پارامترهاي مهم مربوط به اين خازن مي توان به مقدار بهينه اين خازن ها و مكاني كه بيشترين جبران سازي را ايجاد مي كند اشاره كرد ، كه در حد توان در اين پايان نامه بررسي شده است .
فصل اول
مفاهيم اساسي1
1-1 ساختار مكانيكي و الكتريكي خازن2
هرگاه اختلاف پتانسيلي بين دو صفحه ي هادي كه در فاصله ي كمي از هم قرار گرفته اند، اعمال شود انرژي الكترواستاتيكي در سيستم موجود ذخيره مي گردد كه صفحات فلزي بعنوان الكترود و فضاي بين آنها دي الكتريك3 ناميده مي شود. اندازه ي توانايي عايق يا دي الكتريك در ذخيره سازي انرژي الكتروستاتيكي ثابت دي الكتريك يا پرمابيليته ناميده مي شود. ثابت دي الكتريك تمام عايق ها معمولاً نسبت به هوا سنجيده مي شود كه ضريبي از دي الكتريك هوا مي باشد. ثابت دي الكتريك هوا برابر8.85×10-12 است كه آنرا با علامت مي شناسيم و واحد آن نيز فاراد برمتر است (F/m) و ثابت نسبي دي الكتريك تمام عايقها كه ضريبي از ثابت هوا هستند را با εr نمايش مي دهيم كه اين مقدار براي هوا يك است. در جدول 1-1 اندازه اي εr براي بعضي عايقها آورده شده است.
ماده | εr | |
Air | هوا | 1 |
Ceramic | سراميك | 3000 |
Glass | شيشه | 7 |
Castor oil | روغن معدني | 2.12 |
Mica | ميكا | 5.16 |
Polystyrene | پلي استر | 2.9 |
جدول (1-1) ثابت دي الكتريك نسبي برخي مواد
2-1) ظرفيت خازن و انرژي ذخيره شده در خازن
ميزان باري كه يك خازن مي تواند در خود ذخيره كند توسط فاكتوري به نام C نمايش داده مي شود. اين فاكتور برابر با ظرفيتي است بين صفحات يك خازن كه ولتاژ يك ولت روي آن قرار گرفته و باريك كولمب را ذخيره كرده است.
(1-1)
واحد اين فاكتور فاراد (F) مي باشد با توجه به اينكه فاراد واحد بسيار بزرگي است لذا از اجزاء آن مانند ميكروفاراد، نانوفاراد و پيكوفاراد استفاده مي گردد.
در يك خازن ظرفيت از رابطه اي زير بدست مي آيد.
(2-1)
در سري و موازي كردن خازنها ظرفيت معادل هركدام از روابط زير بدست مي آيد.
خازن هاي سري (3-1)
خازن هاي موازي (4-1)
و انرژي ذخيره شده در ميان صفحات خازن از رابطهي زير بدست مي آيد.
(5-1)
همانطوري كه از روابط بالا مي توان فهميد با موازي كردن خازن ها ظرفيت معادل افزايش پيدا مي كند و به ازاي يك ولتاژ مشخص مقدار انرژي ذخيره شده در خازن افزايش پيدا مي كند و نيز براساس معادله اي 1-1 براي افزايش Q در يك ولتاژ مشخص بايد مقدار C افزايش يابد.
3-1 تفاوت دي الكتريك1
اگر عايق دي الكتريك خازن خلاء باشد هيچگونه تلفاتي در خازن وجود ندارد. تحت اين شرايط همواره مولفه ي جريان 90درجه جلوتر از ولتاژ است اما با هر عايق ديگر تلفات بوجود مي آيد. در خازن هاي واقعي، اختلاف فاز جريان و ولتاژ به اندازه ي زاويه كوچك δ، كم تراز 90 درجه بوده، خازن داراي مقداري تلفات حرارتي نيز مي شود. در نتيجه مي توان مدار معادل يك خازن واقعي را به صورت يك خازن ايده ال موازي با مقاومت در نظرگرفت.
شكل (1-1)
البته اين مدل سازي را مي توان با المان هاي سري شامل يك خازن ايده آل و يك مقاومت نيز مدل سازي نمود. براي مدار معادل سري ضريب تلفات عايقي از رابطه ي زير محاسبه مي شود.
در عمل براي اندازه گيري ضريب تلفات عايقي tan δ از مدار معادل سري و از پل شرينگ استفاده مي شود. با افزايش ضريب تعلقات عايقي كه به واسطه ي افزايش مقدار R مدل شده صورت مي گيرد، تعلقات خازن افزايش پيدا مي كند و اين امر در بانكهاي خازني بزرگ بايد در نظر گرفته شود.
4-1 خازن قدرت1
در نگاه اول به نظر مي رسد كه خازن وسيله ي ساده اي است در حالي كه در عمل خازن قدرت وسيله اي پيچيده و كاملاً فني است كه در آن از مواد دي الكتريك بسيار نازك كه با فرآيندي كاملاً تخصصي ساخته مي شود، استفاده شده است. به صورتي كه فيلمهاي فلزي مطابق شكل 2-1 روي هم قرار گرفته و تا رسيدن به ظرفيت مطلوب بدور محور پيچيده مي شود.
2- Mechanical and Electrical of capacitor
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.