پایان نامه بررسی پاور فورمر
چكيده :
پاور فورمر ( tm ) يك ژنراتور جديد فشار قوي است كه بوسيله شركت ABB ساخته شده است و بصورتي عرضه شده است كه مي توان آنرا بطور مستقيم و بدون احتياج به ترانسفورماتور افزاينده به شبكه وصل كرد . پديده نويي كه در اين ژنراتور جديد به كار رفته استفاده از كابل فشار قوي (Proven Power cable) براي سيم پيچي استاتور است . پاورفورمر(tm ) براي استفاده در هر دو حالت هيدور و حرارتي مناسب است و مورد استفاده قرار دادن پاورفورمر (tm ) به خوبي همين دستگاههاي توليد توان معمولي كارا مي باشد .
بواسطه توانايي توليد الكتريكي در ولتاژ انتقال ، يك دستگاه توليد توان كه بعنوان پاورفورمر( tm ) عرضه شده داراي ضريب قابل توجهي براي راندمان و توليد توان راكتيو است . پاورفورمر ( tm ) هم به پايداري شبكه كمك مي كند و هم استفاده از منابع طبيعي را كاهش مي دهد.
فصل اول : ملاحظات طرحها و مدلهاي الكتريكي در مبدلهاي TM
مقدمه
ABB ژنراتور و مبدل TM جديدي كه قابليت توليد نيروي الكتريكي در سطوح انتقال ولتاژ را دارد بوجود آورد ، در سال 1998 ، اولين مبدل در ايستگاه نيروي Parjus در قسمت شمال سوئد راه اندازي شد . اين ماشين به ميزان 600rpm, 45KU,11MUA بود و قابليت كارايي بيش از 8000 ساعت را دارد .
شركت ABB در حال حاضر توليد كننده ماشينها ديگري نيز مي باشد . يكي از آنها ماشين توربو با ميزان 3000 RpM, 136KU, 45MUAمي باشد . ديگري ماشين و دستگاه برقي با قدرت 125rPm, 155KU,75MUP مي باشد .
در ژنراتورهاي ساده تر ، قسمت بالا ، هدايت كننده مثلثي شكل دارند .اين طرح مانع توليد ولتاژ بيش از 36KU مي گردد . در مقابل ولتاژ در ميزان انتقال نيرو به سطح حدود 800KU مي رسد . ميزان ولتاژ زماني افزايش مي يابد كه از سطح ساده تر به ولتاژهاي بسيار زياد در سطح حدود 1000% مي رسد . اين افزايش در ميزان ولتاژ حدود 10 برابر ،ابعاد را در مبدل تغيير خواهد داد .
اين مقاله برخي خصوصياتي كه در اين مبدل وجود دارد به شما نشان مي دهد وهمچنين در مورد مفهوم مبدل و برخي كاربردهاي ولتاژ بالا دراين مبدل مورد بررسي قرار ميدهد . ما نمونه ساده اين طرح را با ميزان ولتاژ متوسط كه توضيح دهنده خصوصيات جديد مبدل مي باشد را توصيف نموديم . توجه بيشتر دراين مقاله برخصوصيات ابعادي و طرح هندسي دستگاه مي باشد .
1 ) مفهوم مبدل : The conceft of power former
مفهوم و ايده مرتبط با اين ژنراتورها نسبت به انتقال شبكه چندان جديد نمي باشد . در سال 1905 تلاشهاي پروفسور MENGORIN و مهندسان شركت GOnZ منجر به توليد ژنراتورهايي با 52MUA,450rPm, 45HZ در ايستگاه نيرويي Subiaco در ايتاليا شد نيرو سپس به رم با مسافتي حدود 55KM انتقال داده شد اولين گام توسط چارلز در سال 1928 برداشته شد . زمانيكه موتور توربيني اين افراد با 25MUA, 33KU ساخته شدمهمترين گام دراين راه محسوب مي شد . شكل 1 نشان دهنده چگونگي افزايش هم زماني ولتاژ دستگاه فوق مي باشد .
پيش از اين ذكر كرديم كه مبدل در ايستگاههاي نيرويي Esklstupa, Parjus, Parsi نشان دهنده مقصد سخت مي باشد . معرفي موفقيت آميز سيم هاي اتصالي پلي اتيلن جهت عايق نمودن و پوشش دستگاههاي الكتريكي HU نمونه بسيار خوبي محسوب مي گردد . توليد كنندگان اين سيم هاي XLPE را جهت افزايش مقدار ولتاژ در طي اين 20 سال اخير معرفي نمودند .
|
Figure 1-1: Rated voltage of generators
در اوايل بهار سال 1998 ، ABB خبرهايي مبني برتوسعه ژنراتورهايي كه ميتوانند مستقيماً نيرو را به شبكه با قدرت 400KU ، انتقال دهند منتشر ساخت .نتايج سريع اين انتقال مرحله به مرحله گزارش شد ولذا ،حذف ضايعات مرتبط و هزينه هاي اضافي صورت گرفت و كاربردهاي جديدتري جاي آنها را گرفت . اين دستگاههاي جديد سيستمي را شكل ميدهند كه مولفه هاي ميان درايو وشبكه به يك واحد هماهنگ مي سازد . جهت روشن شدن اشكال 6 ، 5 ، 3 را ببينيد .
اين مبدل ها قابليت كارايي بيشتري حدود 0.5% را ارائه ميدهند و شامل دستگاههاي هم زمان و كليد برق و نحوه عمل تراسنفورماتور مي باشد . سيم پيچي نمودن اين دستگاههاي الكتريكي شامل ميله هاي جامد و هدايتگر يا رساناي مستطيلي شكل مي باشد . مشخص است كه حالات اين رساناي مستطيلي نتيجه توزيع زمينه الكتريكي همراه فشارات بسيار در قسمتهاي كناري رسانا يا هادي مي باشد و اين امرمانع توليد ولتاژ ژنراتور از رسيدن به سطوح بالاتر 30KU مي گردد . به هرصورت
|
Figure 1-2 : The concept of Powerformer
|
در دستگاههاي جديد ، سيم پيچي شامل رساناهاي استوانه اي شكل با پوشش جامد مي باشد واين امر براي دستگاههاي الكتريكي ولتاژ بالا مهم مي باشد . شكل 3 را مشاهده نماييد .
Figure 1-3 : Field distribution in a rectangular stator bar and in a cylindrical cable
شكل 4 نشان دهنده سيستم ها در يك مبدل مي باشد. سيم ها متشكل از :
- هادي
- پوسته داخلي نيم هادي
- قسمت برقي
- پوسته خارجي نيم هادي
|
مي باشد .
Figure 1-4 : The cable for pawerformer
در سيم پيچي و سيم هاي ولتاژ بالا ساده ، بخشي الكتريكي محدود به دو پوسته ازمواد نيمه هادي مي گردد : كه يك بخش رسانا را احاطه كرده است و بخش ديگر ماده عايق را احاطه كرده است . بخش پوسته خارجي نيمه رسانا سيم در پتانسيل زميني مبدل تشكيل مي گردد .
در اصطلاحات مربوط به كابل ها ، بخش نيم الكتريكي جامدهمان هسته سيم مي باشد . همچنين صفحات فلزي ديگري در كابل ها نيز وجود دارد كه در مبدلها بكار مي روند . لذا سيم ها تا حدي از سيم هايي كه درانتقال و توزيع نيروي برق بكار مي روند ، متفاوت هستند .
به هرصورت ، تكنيكها ومواد موجود در سيم همانند موادي هستند كه در تكنولوژي كابل ها ولتاژ بالا بكار مي روند . مواد عايق موجود و شيوه هاي توليد ، سيم هايي با كارايي مطلوب و درجه شيب 10KU/mm يا حتي بيشتر را ارائه ميدهند . هادي بكار رفته در دستگاههاي الكتريكي نمايانگر تراوش جريان مغناطيسي بسيار بالا نسبت به هادي به كار رفته در سيستم هاي انتقال نيرو مي باشد . بخش عرضي هادي يا رسانا با توجه به سيستم غالب ولتاژ و توليد ماكزيمم نيرو نقصان مي يابد . به منظور كاهش ضايعات اضافي به دليل وجود تراش مغناطيسي و رساناي مبدل ،لازم است رسانارا به دسته هاي عايق بندي شده تقسيم نماييم .
ولتاژ القا شده در سيم پيچي مبدل موجب افزايش از محل خنثي به پايانه هاي مسير مي شود .سيم بكار رفته در سيم پيچي مواجه با فشارهاي الكتريكي متفاوت مي باشد .
پس بهتر است، در مبدل از مواد عايق بندي رقيق تري استفاده نمائيم و پس از آن به غلظت مواد عايق بندي بيافزاييم . يك شيوه مناسب كاربرد قسمتهاي متفاوت از پيش تعيين شده كابل درهر فاز مي باشد . اين نوع عايق بندي موجب بهينه سازي حجم لايه هاي هسته مي گردد.
پوسته خارجي نيمه هادي در اصل جزء پتانسيل زميني محسوب مي گردد . درنتيجه ، كنترل بخشي الكتريكي در ناحيه پيچه الكتريكي آسانتر از ديگر قسمتها مي باشد و اين مسئله مزيتهايي نيز دارد .اول اينكه هيچ گونه آسيب وضرري در تخليه ناتمام درناحيه سيم پيچي شده ندارد وثانياً ايمني براي شخص بيشتر مي گردد .
سيستم خنك كننده بخش هسته در مبدل براساس مفاهيم جديد استوار است وبايستي از توليد كنندگان اين گونه سيتم ها به دليل قراردادن جريان پائين در سيم پيچ ها و نسبت كمتر صدمات اهمي و آهني به ژنراتور قدرداني نمود .سيستم جديد خنك كننده سيستم غير مستقيمي است كه بخش هسته را از طريق وارد نمودن لوله هاي آب به صورت محوري خنك مي نمايد .
در كاربردهاي طبيعي ونرمال سيم ، تعريف عملكردها برحسب ماكزيمم دماي رسانا معمول و رايج مي باشد . در برش مربوط به سيم هاي عايق XlPE اين درجه حرارت حدود 90 درجه سانتي گراد مي باشد .برخي كشورها قابليتهاي حمل بار بيشتري را به سيستم كابل ها اختصاص مي دهند .به هرصورت اين درجه حرارت با توجه به شرايط تاسيسات خطرناك مي باشد و بررسيهاي بيشتري بايستي صورت گيرد . در حال حاضر درجه حرارت 105 درجه سانتي گراد جهت كابل هاي xLPE تعيين شده است .
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.