پایان نامه مشخصات فني و عمومي و اجرايي خازنهاي موازي در پستهاي فشارقوي
مقدمه:
اكثر بارهاي متصل به شبكه قدرت ونيز تجهيزات بكاررفته در شبكه انتقال از جمله خطوط و ترانسفورماتورها ماهيت سلفي دارند. بنابراين شبكه قدرت همواره در ضريب توان پس فاز كوچكتر از يك كار ميكند. عملكرد در اين ضريب توان باعث ميگردد كه شبكه قدرت نياز به توان راكتيو بيشتري داشته باشد. در نتيجه بايد بخشي از توان توليدي نيروگاه ها به توان راكتيو اختصاص يابد. اين امر علاوه بر اينكه منجر به ايجاد محدوديت در ژنراتورها ميگردد، ظرفيت سيستم را كاهش ميدهد. در واقع بخشي از ظرفيت درنظر گرفته شده جهت انتقال توان اكتيو را توان راكتيواشغال مينمايد كه در نتيجه تلفات و نيز افت ولتاژ افزايش مييابد. با اين توضيحات نياز به تأمين راكتيو از منابع ديگري به جز ژنراتور خواهد بود تا ضمن بهبود ضريب توان، ظرفيت انتقال توان را نيز در شبكه آزاد نمايد. يكي از اين منابع، خازنهاي موازي هستند. اين جبرانكنندهها نسبتاً ارزان بوده و نگهداري و بهرهبرداري سادهاي دارند. همچنين تلفات انرژي كمي داشته و در فضاي آزاد نيز قابل نصب ميباشند. مزاياي نصب خازن موازي را ميتوان بصورت زير خلاصه نمود:
- تأمين توان راكتيو
- تصحيح ضريب توان
- بهبود پروفيل ولتاژ
- افزايش ظرفيت سيستم
- كاهش تلفات سيستم
- كاهش هزينه سرمايهگذاري اوليه
- كاهش هزينه مصرف كننده
1-2- انواع خازنها
خازنهاي مورد استفاده در شبكههاي قدرت را از سه لحاظ ميتوان تقسيمبندي كرد:
1-2-1- تقسيمبندي خازن ها ازنظر محل نصب و ساختمان ظاهري
خازن ها ازنظر نصب بصورت داخل ساختماني[1] و يا نصب خارجي [2] تقسيمبندي ميشوند. ازنظر ساختمان ظاهري نيز خازن ها به سه دسته زير تقسيم ميشوند:
نصب خازن ها به صورت قفسه باز در محوطة پستهاي فشارقوي بسيار معمول ميباشد. اين نوع خازن ها كه روي استراكچرهاي مخصوص خود و در محوطه نصب ميگردند بصورت طبيعي خنك ميشوند. واحدهاي خازن ومقرههاي مربوطه كه در محوطه نصب هستند، بيشتر درمعرض آلودگي و شكستگي قراردارند. در بعضي نقاط به علت محدوديت فضاي قابل دسترس و مقدار بانك خازني موردلزوم ميتوان خازن ها را به صورت تابلويي يا تانكي خنكشونده با هوا سفارش داد كه ازنظر قيمت گران تر هستند.
1-2-2- تقسيمبندي خازن هاي مورداستفاده درشبكههاي توزيع برحسب نحوه ورود به شبكه
اين خازن ها بر دونوع هستند:
- خازن هاي دائم
- خازن هاي با قطع و وصل زماني
خازن هاي ثابت در باركم بكار ميروند وبعد از افزايش بارراكتيو، خازن هاي متغير دربانك هاي جداگانه وارد مدار ميگردند. از نقطهنظر تنظيم ولتاژ، اندازه بانك خازني ثابت مورداستفاده بايد بگونهاي باشد كه ولتاژ انتهاي خط درحالت حداقل بار از ولتاژ مجاز تجاوز نكند.
1-2-3- تقسيمبندي خازن ها ازنظر تعداد بوشينگ ها
واحدهاي خازني تك فاز به دوصورت تكبوشينگي يا دوبوشينگي ساخته ميشوند. در نوع دوبوشينگي هردو ترمينال خازن توسط بوشينگها از محفظه عايق شده است و در نوع تك بوشينگي يكي از ترمينال ها فاقد بوشينگ بوده و به محفظه خازن متصل ميباشد.
واحدهاي خازني اصولاً از هر دو نوع فوق ساخته ميشوند. درابتدا آنچه به نظر ميرسدكمتربودن قيمت و وزن واحد با يك بوشينگ نسبت به واحد دوبوشينگي ميباشد. ولي ازطرف ديگر در اين حالت محفظه خازن كه به يكي از ترمينال هاي واحد خازني متصل است بسته به اينكه اين ترمينال در آرايش الكتريكي چه نقطهاي است، داراي ولتاژ خواهد بود و بنابراين اين واحدها بايد روي استراكچر عايق شده نسبت به زمين نصب شوند. همچنين وقتي دو يا چند واحد به طور سري وصل شدهاند نقاط اتصال به محفظه در فازهاي مختلف نيز بايد نسبت به يكديگر عايق باشند. درآرايش ستاره دوبل، استراكچر هريك از ستارهها بايد از ديگري عايق گردد.
1-3- انواع اتصال خازنها
واحدهاي خازني را ميتوان در يك مجموعه خازني به صورتهاي زير بهم متصل نمود.
- ستاره با نقطه نوترال زمينشده
- ستاره با نقطه نوترال زميننشده
- ستارة دوگانه كه مركز ستاره آنها بهم متصل شده است.
- مثلث
براي خازن هاي ولتاژ متوسط (خازن هاي با ولتاژ 20 يا 33 كيلوولت) اغلب از اتصال ستاره جهت واحدهاي خازني استفاده ميگردد.
1-4- حفاظت خازنها
حفاظت خازنها شامل موارد زير ميگردد:
1-4-1- حفاظت فيوزي
در حفاظت از خازنها توسط فيوزها به طور كلي از دو روش فيوز داخلي و فيوز خارجي استفاده ميشود.
1-4-1-1-فيوز داخلي
خطاهاي واحدهاي خازني عمدتاً از نوع شكستهاي الماني ميباشند. با استفاده از فيوز داخلي و تخصيص آن براي هر المان خازني ميتوان از معيوبشدن كامل واحد خازني در مواقع شكست عايقي در المان خازني جلوگيري نمود. بطوريكه در صورت بروز عيب، تنها المان مربوطه از مدار جداشده و خازن بهكار خود ادامه ميدهد.
1-4-1-2- فيوز خارجي
فيوزخارجي عموماً درمواقعي كه شكست عايقي در واحد خازني بوجود ميآيد عمل ميكند. در انتخاب اين نوع فيوزها، مبنا به حداقل رساندن احتمال تركيدن محفظه خازني واحد معيوب ميباشد.
1-4-2- حفاظت رلهاي
بانك هاي خازني درمقابل اضافه ولتاژ و اضافه جريان بوسيلة رلههاي حفاظتي كه عملكرد آنها منجربه آلارم يا ارسال فرمان به كليد ميشود، حفاظت ميگردند. نوع حفاظت بانك بستگي به نوع اتصال آن دارد.انواع حفاظتهاي رلهاي بانك هاي خازني عبارتند از:
- حفاظت اضافه جريان
- حفاظت اضافه ولتاژ
- حفاظت درمقابل قطع ولتاژ
- حفاظت درمقابل عدم تعادل
1-5- تعاريف
1-5-1- المان خازني[6] ( عنصر خازني)
وسيلهاي كه اساس آن از دو الكترود تشكيل شده است كه بوسيله يك ديالكتريك از هم جدا شدهاند.
1-5-2- واحد خازني[7]
مجموعهاي از يك يا چندالمان خازني كه دريك محفظه قرار گرفته و داراي ترمينال هاي خروجي ميباشند.
1-5-3- بانك خازني[8]
تعدادي از واحدهاي خازني كه به هم متصل شدهاند و بصورت يكپارچه عمل ميكنند.
1-5-4- وسيله تخليه خازن[9]
وسيلهاي كه در داخل خازن بكار ميرود وبعد از اتصال خازن به شبكه قادر است دريك مدت زمان مشخص ولتاژ بين ترمينال ها تا زمين را كاهش دهد.
1-5-5- فيوز داخلي خازن[10]
فيوزي است كه درداخل واحدخازني نصبشده و با يك المان يا گروهي از المان ها بصورت سري قراردارد.
1-5-6- ترمينال خط[11]
ترمينالي است كه به منظور اتصال خازن به هادي خط شبكه بكار ميرود.
1-5-7- خروجي نامي خازن (QN)
ميزان توان راكتيو كه هر خازن براساس آن طراحي شده است.
1-5-8- ظرفيت نامي خازن (CN)
اندازه ظرفيت خازن است كه از مقادير نامي خروجي، ولتاژ و فركانس خازن بدست آمده است.
1-5-9- ولتاژ نامي خازن (UN)
مقدار مؤثر ولتاژ متناوب كه هر خازن براساس آن طراحي شده است.
1-5-10- فركانس نامي خازن (FN)
فركانسي كه طراحي خازن براساس آن صورت گرفته است.
1-5-11- جريان نامي خازن (IN)
مقدار مؤثر جريان متناوب كه هر خازن براساس آن طراحي شده است.
1-5-12- تلفات خازن
عبارت است از توان اكتيو تلفشده در كلية مؤلفههاي توليدكننده تلفات خازن، كه براي يك واحد خازني شامل تلفات ديالكتريك، فيوزهاي داخلي، مقاومت تخليه داخلي و كليه اتصالات و براي يك بانك خازني شامل تلفات واحدها، فيوزهاي خارجي، شينهها، مقاومت ميراكننده و تخليه ميباشد.
1-5-13- تانژانت زاويه تلفات خازن (tan)
عبارت است از نسبت بين مقاومت معادل سري و راكتانس خازني در ولتاژ متناوب سينوسي و فركانس مشخصشده.
1-5-14- ماكزيمم ولتاژ متناوب خازن
ماكزيمم ولتاژ متناوب مؤثركه خازن براي يك مدت زمان مشخصشده ، ميتواند تحمل كند.
1-5-15- ماكزيمم جريان متناوب خازن
ماكزيمم جريان متناوب مؤثر كه خازن ميتواند براي يك مدت زمان معين در شرايط تعيينشده، تحمل كند.
1-5-16- درجه حرارت خنككنندگي
عبارت است از درجه حرارت خنككنندگي اندازهگيري شده مابين دو واحد در داغترين نقطه بانك خازني تحت شرايط ماندگار
1-5-17- شرايط ماندگار[12]
شرايط متعادل بدست آمده توسط خازن در شرايط خروجي ثابت و درجه حرارت ثابت محيط.
1-5- 18- ولتاژ پسماند[13]
عبارت است از ولتاژ باقيمانده در ترمينال هاي يك خازن در مدت زمان معيني بعد از قطع خازن.
فصل دوم :
طراحي و انتخاب خازنهاي موازي
2-1- انتخاب خازن
2-1-1- ولتاژ نامي
بانك هاي خازني به دلايل اقتصادي ونيز سهولت بهرهبرداري در پستهاي فوقتوزيع و درسمت فشارضعيف آن نصب ميگردند، لذا ولتاژ نامي آنها برابر با 20 و 33 كيلوولت خواهد بود. درصورتي كه اتصال بانك خازني بصورت ستاره باشد، مقادير ذكرشده بر تقسيم ميگردد.
2-1-2- انتخاب نوع خازن ازنظر محل نصب و ساختمان ظاهري
اغلب خازنهاي مورداستفاده در شبكههاي فشار قوي از نوع نصب خارجي ميباشند. اين خازنها اكثراً بصورت قفسه باز ساخته ميشوند.
2-1-3- تعداد بوشينگ ها
واحدهاي تك بوشينگ تنها در مواردي كه احتياج به اتصال سري نباشد و يا مواردي كه تعداد زيادي واحد خازني بصورت موازي قرار ميگيرند، به دليل صرفهجويي در تعداد زياد بوشينگ ميتوانند مورداستفاده قرار گيرند. مقرههاي اتكايي مورد استفاده در استراكچر خازن ها كه بار واحدهاي خازني روي آنهاست بايد با محاسبه نيروهاي مكانيكي وارده بخصوص در شرايط زلزله انتخاب شوند.به اين ترتيب پيشنهاد ميگردد خصوصاً درمورد خازنهاي با فيوز داخلي از خازنهاي با دو بوشينگ استفاده گردد.
[1] .Indoor
[2] .Outdoor
[3] . Cubicle type
[4] . Tank type
[5] . Open rack type
[6] .Capacitor element
[7] . Capacitor unit
[8] . Capacitor bank
[9] . Discharge device of a Capacitor
[10] . Internal fuse of a capacitor
[11] . Line terminal
[12] . Steady – State Condition
[13] . Residual Voltage
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.