دانلود تحقیق مقدمه ای بر پایداری ولتاژ

1- مقدمه ای بر پایداری ولتاژ
با تغییر ساختار جدیدی که در سالهای اخیر در سیستمهای قدرت پدید آمده که باعث میشود ئاحدهای تولیدی توان الکتریکی هرچه بیشتری را از خطوط انتقال عبور دهند، انتظار می رود شاهد فروپاشی ولتاژ گسترده تر و بیشتر سیستم های قدرت باشیم. برای مثال عبور توان بیش از حد یک خط انتقال باعث افت ولتاژ بیش از حد و کاهش ظرفیت انتقال توان الکتریکی به بخش مشخصی از سیستم قدرت گردد. (برای کمک کرده به واحدهای تولیدی در مواجهه و مقابله با این مسئله شرکت EPRI دست به تهیه این متن زده است که توضیح کامل و مناسبی است در مورد پایداری ولتاژ، تجزیه و تحلیل، سنجش، جلوگیری و کاهش اثرات آن.
2- پایداری ولتاژ چیست؟
تعریف IEEE از پایداری ولتاژ عبارتست از توانایی یک سیستم قدرت در نگهداری ولتاژ دائمی در همه باسهای سیستم بعد از بروز اغتشاش در شرایط مشخصی از بهره برداری. اغتشاش ممکن است خروج ناگهانی یکی از تجهیزات باشد یا افزایش تدیریجی بار. هنگامی که توان الکتریکی انتقالی به بار رو به افزایش است تا بتواند بار اضافه شده را تامین کند (بار ممکن است مکانیکی، حرارتی یا روشنایی باشد9، و هر دو مؤلفه یعنی توان و ولتاژ قابل کنترل بمانند، سیستم قدرت پایداری ولتاژی خواهد بودو اگر سیستم بتواند بار الکتریکی را منتقل کند و ولتاژ از دست برود سیستم تاپایدار ولتاژ است. فروپاشی ولتاژ هنگامی رخ یم دهد که افزاییش بار باعث غیرقابل کنترل شدن ولتاژ در ناحیه مشخصی از سیستم قدرت گردد. بنابراین ناپایداری ولتاژ در طبیعت خود یک پدیده ناحیه ای است، که میتواند بصورت فروپاشی ولتاژ کلی بدل گردد بدون هیچ پاسخ سریعی.
3. موضوعات پایداری ولتاژ چه هستند؟
آگاهی در مورد مشخصات بار که از شبکه های قدرت بزرگ قابل دسترسی هستند.
• روشهای کنترل ولتاژ در ژنراتور ها، دستگاههای کنترل توان راکتیو (مانند خازنهای موازی، راکتورها) در شبکه.
• توانایی شبکه در انتقال قدرت، به خصوص توان راکتیو، از نظر تولید به نقاط مصرف
• هماهنگی بین رله های حفاظتی و ادوات کنترل سیستم قدرت.
4-در هنگام برزو ناپایداری چه اتفاقاتی می افتد؟
ناپایداری ولتاژ اغلب هنگامی رخ می دهد که بروز یک خطا ظرفیت سیستم انتقال یک شبکه قدرت را کاهش می دهتد. پس از بروز این خطا، به سرعت بار مصرفی بارهای حساس به ولتاژ افت می کند آنگونه که ولتاژ افت کرد.
این کاهش بارگیری بصورت موقتی باعث می شود که سیستم قدترت پایدار بماند. به هر حال با گذشت زمان توان مصرفی بارها افزایش خواهد یافت چرا که بسیاری از بارها بصورت دستی یا اتئماتیک کنترل میشدند تا بتوانند نیازهای فیزیکی ویژه و تعیین شده ای را برآورده کنند و همچنین نپ ترانسفورماتورهای قدرت به گونه ای تغییر خواهند کرد تا بتوان ولتاژ مورد نیاز را تامین نمود با اینکه ولتاژ در سمت ائلیه ترانس 0ولتاژ سیستم انتقال) مقدار مطلوب را نداشته باشد و از حد مطلوب پائینتر باشد. از هنگامی که بار به مقدار اولیه خود (قبل از بروز خطا) دست یافت، ممکن است سیستم قدرت وارد مرحله ناپایداری ولتاژ گردد که زمینه فروپاشی ولتاژ نیز هست. در خلال این مرحله بهره برداران (Operators) سیستم قدرت ممکن است کنترل ولتاژ و پخش بار در شبکه را از دست بدهند.
ممکن است توان راکتیو خروجی ژنراتورهای سیستم قدرت کاهش یابد تا از حرارت بیش از حد آنها جلوگیری به عمل آید، این کار باعث میگردد ذخیره توان راکتیو سیستم قدرت کاهش یابد و از دست برود. از طرفی با کاهش یافتن ولتاژ موتورها از حرکت باز می مانند که خود باعث مصرف توان راکتیو بسیاری میگردد که نهایتاً این امر فروپاشی کامل ولتاژ را در پی دارد.
5-چه چیزهایی باعث بروز فروپاشی ولتاژ در شبکه میگردند؟
از آنجایی که واحدهای تولیدی در صددذ انتقال توان هرچه بیشتر از خطوط انتقال هستند، وقوع فروپاشی ولتاژ محتمل تر است، چرا که توان راکتیو مصرفی خطهایی که بیش از حد بارگیری شده اند بیشتر است.
تجهیزاتی که بصورت پل به یکدیگر متصل هستند و همچنین موتورهای سرعت ثابت که مقدار مشخصی توان مصرف رمی کنند – حتی در مواقعی که ولتاژ کاهش می یابد – می توانند به طور موثری کاهش بار موقتی و طبیعی را که به سرعت کاهش ولتاژ شبکه رخ داده و می تواعث خروج در سیستم گردد را کاهش دهد. در پی انجام موارد فوق سیستم قدرت بص.رت ناپایدار درخواهد آمد (Whde Less Stable).
تغییر دهنده های تپ بار اثر ناپایدار کننده مشابهی دارند. برای جبران کاهش ولتاژ در اولیه سیستم، آنها با افزایش نسبت سعی در نگهداشتن ولتاژ ثانویه بصورت ثابت خواهد داتش. نتیجتاً ولتاژ در اولیه سیستم در قسمت ثانویه ظاهر نخواهد شد تا زمانی که LTC (Load Top Changer) به حد نهایی خود نرسد. علاوه بر موارد فوق عمل LTC سبب برزو افزایش توان راکتیو مصرفی در اولیه یم گردد، که باعث ناپایداری ولتاژ اولیه سیستم میگردد.
ادوات FACTS مانند SVCها و STAT COM ها می توانند از ظرفیت انتقال توان را با تامین ولتاژ بصورت اکتیو افزایش دهند اما فقط برای یک نقطه. در انتهای رنج کاری، یک تجهیز FACTS بطور ناگهانی توانایی خود را در کنترل از دست می دهد و بصورت یک تجهیز ثابت عمل می کند. توان راکتیو خروجی از یک خازن ثابت با کاهش ولتاژ نیز کم می شود (معمولاً با توان دوم ولتاژ V2). بدذون کنترل ولتاژ راکتیو، ولتاژ خط پایدار باقی نمی ماند یا اینکه به نقطه ای که فروپاشی ولتاژ در آن رخ می دهد نزدیکتر می گردد نسبت به موقعی که کنترل ولتاژ اکتیو صورت می گرفت.
به عبارت ساده تر، یک فروپاشی ولتاژ هنگامی رخ یم دهد که مقدار توان راکتیو قابل کنترل کافی وجود ندارد و در دسترس نیست تا بتوان توان راکتیو مورد نیاز سیستم قدرت و مصرف کننده را تامین نمود. اگر این نقصان در توان راکتیو به اندازه کافی بزرگ باشد، ولتاژ سیستم کاهش خواهد یافت تا سطحی که برگشت به حالت اولیه غیرممکن گردد.
یک عامل محرک یا آغازگر مورد نیاز است تا فروپاشی ولتاژ واقع گردد. برای مثال ممکن است یک خط انتقال که نقش کلیدی در شبکه ایفا می کند ممکن است به علت برزو خطا از سرویس خارج گردد. از آنجایی که خطوط باقی مانده سعی در انتقال و جبران توان اکتیو ئ راکتیو مورد نیاز دارند، کمبود توان راکتیو بیشتر شده و ولتاژ سطح پایینتری را به خود اختصاص می دهد. همچنان که کمبود توان راکتیو افزایش یابد، کاهش سطح ولتاژ بیشتر شده و خطوط بیشتری شامل خطا میشوند. در این شرایط بروز فروپاشی ولتاژ ناحیه ای یا کلی امری طبیعی است.
6. آیا انواع مختلفی از فروپاشی ولتاژ وجود دارد؟
- فروپاشی ولتاژ در درازمدت: این نوع فروپاشی هنگامی رخ می دهد که ژنراتورها و تولید کننده های توان الکتریکی از منابع بار بسیار دور هستند و خطوط انتقال به میزان زیاید بارگیری میشدند و سیستم نمی تواند ولتاژ قابل قبول را در منابع بار ارایه دهد. هنگامی که سیستم نمی تواند مقدار کافی توان راکتیو به منطقه بار انتقال دهد، برای مثال، وقتی با کاهش تولید با انتقال مواجه هستیم فروپاشی ولتاژ می تواند حادث گردد. ممکن است بروز این فروپاشی ولتاژ از چند دقیقه تا چند ساعت به طول بینجامد.
- فروپاشی ولتاژ کلاسیک: این مورد هنگامی رخ می دهد که در یک سیستم قدرت بهم پیوسته با تولید پراکند. یک خطا باعث جدا شدن سیستم گردد و سیستم قدرت دارای ذخیره توان راکتیو کافی نباشد تا بتواند نیازهای سیستم و بار مصرف کنندگان را تامین کند. هر چقدر کمبود توان راکتیو بیشتر باشد کاهش ولتاژ نیز بیشتر خواهد بود. نهایتاً ولتاژ به نقطه ای می رسد که بازگشت به حالت اولیه امکان پذیر نیم باشد و سیستم دچار فروپاشی میگردد. این واقعه می تواند بین 1 تا 5 دقیقه بعد از بروز خطا رخ دهد.
- فروپاشی ولتاژ گذرا: دو دسته فروپاشی در این قسمت وجود دارد، اما هر دو کمتر از 15 ثانیه بعد از بروز اغتشاش رخ می دهند. فروپاشی ولتاژ سریع می تواند توام با کاهش سنکرونیزم باشد یا اینکه فروپاشی هنگامی رخ یم دهد که تعداد زیادی از موتورها با هم از کار بیفتند و بخواهیم همه را با هم دوباره به راه بیاندازیم. این مورد می تواند منجر به مصرف توان راکتیو زیاید گردد و فروپاشی ولتاژ را در پی دارد.