دانلود مقاله مقالات تازه های صنعت برق

موتور ولتاژ بالا

امروزه ساخت ماشین‌ های الکتریکی ولتاژ بالا با استفاده از بکارگیری کابل های ولتاژ بالا در سیم‌پیچی استاتور امکان پذیر شده است.

پس از ساخت ژنراتور ولتاژ بالا اکنون شرکت ABB اکنون برای سطح ولتاژهای 20 کیلوولت تا 66 کیلو ولت با توان خروجی 45-5 مگاوات عملی شده است که با توسعه این طرح انتظار می‌رود سطح ولتاژ آن تا 150 کیلو ولت برسد.

فن آوری موتور ولتاژ بالا بر مبنای یک طرح جدید و اثبات نشده نمی‌باشد زیرا این طرح‌ برای ژنراتورهای ولتاژ بالا با موفقیت اجرا گردیده است و اکنون ژنراتور ولتاژ بالا در نیروگاه آبی نصب شده است.

مقادیر نامی موتور نمونه آزمایشی است و ماکزیمم توان قابل تحویل به محور آن MW 5/6 می‌باشد.

میزان کابل مصرفی برای این طرح سه حلقه می‌باشد که هر حلقه برای یک فاز است و هر کدام طولی در حدود 1500 متر دارد.

این موتور مستقیما به شبکه وصل می‌گردد در نتیجه ترانسفورماتور و سوئیچگر ولتاژ متوسط حذف می‌گردد.

با حذف ترانسفورماتور و تجهیزات سوئیچگر سرمایه‌گذاری اولیه و همچنین هزینه‌های سرویس، نگهداری و تعمیرات کاهش می‌یابد.

با حذف ترانسفورماتور خطر نشتی روغن و آتش سوزی از بین می‌رود.

سادگی این طرح سبب کاهش خطرات ناشی از اغتشاشات شبکه می‌گردد و هزینه‌های ناشی از توقف پائین می‌آید.

یکی دیگر از مزایای مهم این طرح این است که موتورهای ولتاژ بالا در مقایسه با موتورهای رایج فضای کمتری اشغال می‌نمایند.

سیستم خنک کنندگی این نوع موتورها براساس مقادیر نامی بر دو نوع می‌باشد.

برای توانهای پائین از سیستم خنک کنندگی هوا استفاده می‌شود ولی در برای توانهای بالاتر استاتور با آب و روتور با هوا خنک می‌گردد.

منبع: شرکت ABB

آزمایش موفقیت آمیز ترانسفورماتور های ابررسانایی HTS

یک تیم تحقیقاتی صنعتی در آمریکا متشکل از مهندسین و دانشمندان که زیر نظر شرکت Waukesha Electric Systems  فعالیت می‌نمایند، در سال 1999 خبر تحول مهمی را در صنعت برق با انجام آزمایش موفقیت آمیز نوع جدیدی از ترانسفورماتورهای قدرت اعلام نمودند.

ترانسفورماتورهای ابر رسانایی جدید در مقایسه با ترانسفورماتورهای رایج، کوچک و سبک‌تر می‌باشند و دارای طول عمر بیشتری نیز هستند.

در این نوع ترانسفورماتورها دیگر نیازی به هزاران گالن روغن جهت عایقی و خنک سازی نمی‌باشد و در نتیجه خطر ایجاد حریق و مسائل زیست محیطی را نخواهد داشت.

در ابر رساناها به علت عدم وجود مقاومت اهمی در برابر جریان dc تلفات اهمی برابر با صفر است.

لذا با استفاده از ابر رساناها در ترانسفورماتورها تلفات کل ترانسفورماتور کاهش قابل ملاحظه‌ای خواهد یافت.

تلاشهایی که جهت توسعه ترانسفورماتورهای ابر رسانا انجام می‌گیرد صرفا به خاطر مسائل اقتصادی و کاهش هزینه نیست.

یکی دیگر از دلایل طرح این مبحث این است که در مراکز پر تراکم شهری، رشد مصرف 2 درصدی (سالیانه) به معنی نیاز به ارتقاء ظرفیت سیستم‌های موجود است.

از طرفی بسیاری از پستهای توزیع به صورت Indoor بوده و در کنار ساختمانها نصب شده‌اند.

در این نوع پست‌ها همانند دیگر پستهای توزیع، از ترانسهای روغنی استفاده می‌شود که استفاده از روغن، مشکلات و خطرات زیست محیطی و ایمنی مربوط به خود را دارد.

در حالی که ترانسفورماتورهای ابر رسانا ماده خنک کننده نیتروژن است که خطری برای افراد و موجودات زنده ندارد به علاوه در این ترانسفورماتورها، خطر آتش‌سوزی نیز وجود ندارد.

به همین لحاظ خنک کننده مورد استفاده در ترانسفورماتورهای ابررسانا به هیچ عنوان قابل مقایسه با روغنهای قابل اشتعال و مواد شیمیایی شیمی همچون PCB نیست.

آزمایشات بر یک نوع از این ترانسفورماتور با ظرفیت 1 MVA امکان سنجی فنی و سایر مزایای آن را به اثبات رسانده است.

یکی از مزایای آن کاهش وزن ترانسفورماتور می‌باشد به طوری که برای یک ترانسفورماتور 30 MVA وزن آن از 48 تن به 24 تن خواهد رسید.

دو تغییر مهم در طراحی ترانسفورماتور که منجر به طراحی و ساخت این نوع ترانسفورماتورهای جدید شده است عبارتند از استفاده از مواد ابررسانایی دمای بالا به جای سیم پیچ‌های رایج مسی و بکارگیری از یک سیستم کوچک خنک سازی به جای سیستم خنک کننده رایج ترانسفورماتورهای معمولی.

ترانسفورماتور MVA , HTS 30 تقریبا به 200 پوند ابر رسانا نیاز خواهد داشت که هیچ گونه مقاومت الکتریکی ندارد و بنابراین هیچ‌گونه حرارتی تولید نخواهد کرد در حالی که در ترانسفورماتورهای رایج سیم‌پیچهای مسی که هزاران پوند وزن دارند منبع اصلی تولید گرما و ایجاد تلفات می‌باشند.

فن‌آوری ترانسفورماتور HTS از نظر استفاده از یک سیستم خنک کننده حلقه بسته جهت خنک سازی سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور یکتا می‌باشد و قادر است که دمای سیم پیچ را تا 382- درجه فارنهایت برساند.

ترانسفورماتور HTS آزمایشی 1 MVA به عنوان یک بستر آزمایشی مناسب برای ارزیابی نوآوریهای تازه ساخته شده است.

منبع: شرکت waukesha Electric

ژنراتور ولتاژ بالا

شرکت ABB اخیرا ژنراتوری با ولتاژ بالا ابداع کرده است.

این ژنراتور بدون نیاز به ترانسفورماتور افزاینده به طور مستقیم به شبکه قدرت متصل می‌گردد.

ایده جدید به کار گرفته شده در این طرح استفاده از کابل به عنوان سیم پیچ استاتور می‌باشد.

ژنراتور ولتاژ بالا برای هر دو کاربرد نیروگاههای حرارتی و آبی مناسب می‌باشد.

راندمان بالا، کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری، تلفات کمتر، تاثیرات منفی کمتر بر محیط زیست از مزایای این نوع ژنراتور می‌باشد.

ژنراتور ولتاژ بالا در مقایسه با ژنراتورهای معمولی در ولتاژ بالا و جریان پائین کار می‌کند.

ماکزیمم ولتاژ خروجی این ژنراتور با تکنولوژی کابل محدود می‌گردد که در حال حاضر با توجه به تکنولوژی بالای ساخت کابلها می‌توان ولتاژ آن را تا سطح 400 کیلو ولت طراحی نمود.

هادی استفاده شده در ژنراتور ولتاژ بالا به صورت دوار می‌باشد در حالی که در ژنراتورهای معمولی این هادی به صورت مثلثی می‌باشد درنتیجه میدان الکتریکی در ژنراتورهای ولتاژ بالا یکنواخت‌تر می‌باشد.

ابعاد سیم پیچ براساس ولتاژ سیستم ماکزیمم قدرت ژنراتور تعیین می‌گردد.

در ژنراتورهای ولتاژ بالا لایه خارجی کابل در تمام طول کابل زمین می‌گردد، این امر موجب می‌شود که میدان الکتریکی در طول کابل محدود گردد و دیگر مانند ژنراتورهای معمولی نیاز به کنترل میدان در ناحیه انتهایی سیم پیچ نباشد.

مزایای زمین کردن کابل سیم پیچ استاتور این است که دیگر خطر کرنا یا تخلیه جزیی (PRTIAL Discharge) در هیچ ناحیه‌ای از سیم‌پیچ وجود ندارد و همچنین ایمنی افراد بهره‌بردار و یا تعمیرکار افزایش می‌یابد.

سربندی‌ها و اتصالات معمول در فضای خالی مورد دسترس در محل انجام می‌گیرد، بنابراین محل این اتصالات در یک نیروگاه نسبت به نیروگاه دیگر متفاوت می‌باشد، اما درهر حال این اتصالات در خارج از هسته استاتور می‌باشد، برای مثال اتصالات و سربندی‌ها ممکن است زیر ژنراتور و یا خارج از قاب استاتور انجام می‌گیرد.

بدین ترتیب اتصالات و سربندی‌ها، مشکلات ناشی از ارتعاشات و لرزش‌های به وجود آمده در ماشینهای معمولی را نخواهند داشت.

در طرح کنونی ژنراتور ولتاژ بالا دو نوع سیستم خنک کنندگی وجود دارد، روتور و سیم‌پیچ‌های انتهایی توسط هوا خنک می‌گردند در حالی که استاتور توسط آب خنک می‌گردد.

سیستم خنک کنندگی آب شامل لوله‌های XLPE قرار گرفته شده و در هسته استاتور می‌باشد که آب از این لوله‌ها جریان می‌یابد و هسته استاتور را خنک نگه می‌دارد.

مقایسه جریان اتصال کوتاه در نیروگاه مجهز به ژنراتور ولتاژ بالا با نیروگاه مجهز به ژنراتور معمولی نشان می‌دهد که به دلیل این که در نیروگاه با ژنراتور ولتاژ بالا راکتانس ترانسفورماتور حذف می‌گردد جریانهای خطا کوچکتر می‌باشد.

منبع: شرکت ABB

پدیده‌ای که امروز Deregulation Power نامیده می‌شود باعث شده است تا در بسیاری جاها، ژنراتورهای خصوصی جای تغذیه از سوی شرکت‌های برق سراسری یا منطقه‌ای را بگیرند.

در حال حاضر بیش از 66 درصد از حرفه‌ها در ایالات متحده دارای نوعی از تولید برق اضطراری یا پشتیبان هستند.

میکروتوبین‌ها هم به صورت مستقل و هم در اتصال با شبکه می‌توانند کار کنند.

پراکنده شدن توزیع انرژی باعث شده است که میکروتوربین‌ها قابلیت ایجاد انقلابی را در ساختار صنعت برق هم از نظر تغذیه و هم از نظر تقاضا داشته باشند.

عوامل اصلی توسعه میکروتوربین‌ها عبارتند از: پیشرفت تکنولوژی نیاز به انرژی با کیفیت بالاتر قابلیت اطمینان بالا راندمان بالاتر سازندگان میکروتوربین‌ها در حال حاضر دو سازنده میکروتوربین وجود دارند که دارای دستگاههای آماده فروش هستند.

میکروتوربین Allied Signal با سوخت‌های مختلف گاز و مایع کار می‌کند.

این میکروتوربین‌ که Parlon 75 نامیده می‌شود برای شرکت‌های متوسط و کوچک طراحی شده است.

انتظار می‌رود که اکثر شرکت‌ها به طور متناوب یا در زمان پیک بار از این میکروتوربین استفاده کنند.

Parlon 75 تنها یک قسمت متحرک دارد.

به این دلیل اصطکاک داخلی بسیار کم است هزینه‌های نگهداری پایین‌تر و قابلیت اطمینان هم بالاتر است.

میکروتوربین Copstone بیش از 6000 ساعت کار مداوم در نوامبر 1999 داشته است و برای مقاصد صنعتی و تجاری هر دو به کار می‌رود.

این میکروتوربین‌ها با گاز طبیعی فشار بالا و پایین، پروپان، گازوئیل و گاز H2S تا 7% کار می‌کند.

همه اجزای گردشی روی یک شافت نصب شده‌اند و به وسیله یاتاقان‌‌های هوایی نگهداری می‌شوند.

منبع: مجله PEI ارتقاء کیفیت توان با استفاده از میکروتوربینها شرکت Harbec Plastics سازنده قطعات پلاستیکی برای صنایع پزشکی و غذایی دارای تجارب ناخوش آیندی از قطع توان در کارخانجاتش می‌باشد.

مجموعه تجهیزات این کارخانه یک پروسه تولید پیچیده شامل 30 ماشین (Computer Numerical–Controlled) و تعدادی ماشین CAD (Computer Aided Design) می‌باشد.

قطع لحظه‌ای قدرت در کارخانه باعث خروج از تنظیم ماشینهای CNC خواهد شد.

در بهترین وضعیت خروج یک ماشین نیاز به شش تا هشت ساعت زمان برای بازیابی عملکرد عادی وراه‌اندازی مجدد دارد.

در بدترین وضعیت باعث تخریب محصول شده، تولیدات چند روز را ضایع می‌سازد.

مدیریت شرکت خواهان یک راه حل بود که مستقل از شبکه، بتواند یک منبع تغذیه AC مداوم و پیوسته را برای تغذیه بارها و موتورهای الکتریکی کارخانه ایجاد نماید.

خصوصیات منبع مورد نیاز در دسترس بودن به صورت مداوم اقتصادی بودن قابلیت تولید ولتاژ سه فاز نیاز کم به تعمیرات اقتصادی بودن سوخت آن، تشعشعات و آلودگی کم بود.

پس از مطالعه انواع سیستمها از جمله ژنراتورها، میکروتوربینهای بزرگ، سلولهای سوختنی و فتوولتائیک سرانجام شرکت راه حل میکروتوربینها را برگزید.

فناوری میکروتوربین: میکروتوربینها ژنراتورهای کوچک الکتریسیته و حرارت می‌باشند که عملکرد آنها مشابه یک توربین جت است با این تفاوت که می‌توانند تنوعی از سوختهای اقتصادی قابل دسترسی نظیر گاز طبیعی، گازوئیل و پروپانول را بپذیرند.

این واحدها که از نظر حجم تقریبا به اندازه یک یخچال می‌باشند قابلیت کار در یک شبکه (متصل به شبکه) عملکرد به صورت مستقل و جدا از شبکه و سرانجام مد دوگانه را دارا می‌باشند.

کارکرد در حالت اتصال به شبکه به واحد اجازه کار به صورت موازی با شبکه را می‌دهد به نحوی که آن را برای تامین بار پایه و پیک زدایی مهیا می‌کند.

حالت عملکرد مستقل امکان کارکرد واحد را به صورت کاملا مستقل از شبکه فراهم می‌کند.

درحال دو گانه واحد می‌تواند بین دو حالت ذکر شده قبلی به صورت اتوماتیک ( یا دستی) سوئیچ شود.

میکروتوربینها شامل یک توربوژنراتور، بخش الکترونیک قدرت دیجیتالی و یک سیستم سوخت می‌باشند.

توربوژنراتور شامل یک سیستم احتراق مکانیکی با تنها یک قسمت متحرک ( یک محور با یک روتور توربین در یک انتها و یک ژنراتور مغناطیسی دائم در قسمت دیگر) و همچنین یک کمپرسور هوامی‌باشد.

کمپرسور هوا را به داخل کشیده و پس از افزایش فشار آن و گرم کردن اولیه هوا هوای گرم شده با سوخت مخلوط شده، محترق می‌گردد.

انبساط مخلوط هوا و سوخت باعث گردش محور توربین و نهایتا ایجاد الکتریسیته می‌گردد.

گرم کردن اولیه هوا راندمان سیستم را با توجه به کاهش سوخت مصرفی افزایش می‌دهد.

سیستم میکروتوربین‌ توسط هوا خنک شده و تنها دارای یک عضو متحرک روی تکیه‌گاههای هوایی است.

این امر فرسودگی و تعمیر قطعات را حداقل کرده روغنکاری، خنک کننده و سیستمهای مرتبط با آنها را حذف می‌کند.

همچنین قسمت الکترونیک قدرت که شامل یک اینورتر با کلیدهای نوع IGBT و سیستم کنترل مبتنی بر DSP می‌باشد با هوا خنک می‌گردد.

دیگر خصوصیات میکروتوربینها به شرح زیر می‌باشد: 1-کارکرد دائم: اگر چه اغلب برای تامین بار و پیک زدایی و حالت آماده به کار می‌روند اما میکروتوربینها برای کار دائم در بار نامی طراحی شده‌اند.

2-حداقل تعمیر: برای واحدهایی که با سوخت گاز با فشار زیاد کار می‌کنند تمیز کردن یا تعویض فیلترهای هوا و سوخت به ازاء 8000 ساعت کار دائم ( حدود یک سال کار) توصیه می‌شود.

در هر 16000 ساعت تمیز کردن یا تعویض سنسورهای حرارتی و آتش زنها توصیه می‌گردد.

اکثر میکروتوربینها به تعمیرات اساسی تنها بعد از 40000 ساعت کار دائم نیاز دارند.

3- آلودگی کم: سیستم احتراق کنترل شده دیجیتالی در بار نامی کمتر از PPM 9 اکسید نیتروژن و دیگر هیدروکربنهای نسوخته ( در سوخت گازی ) تولید می‌کند.

1ـ تولید مجدد: از حرارت خروجی واحد می‌توان در کاربردهای مختلفی استفاده نمود.

مهمترین موارد استفاده گرم کردن محیط ( در فصل زمستان ) و کاربردهای خنک کننده و تهویه مطبوع ( در فصل تابستان) می‌باشد.

استفاده از حرارت خروجی، بازده سیستم را تا 70% و بیشتر بالا می‌برد.

مشخصات سیستم نصب شده تجهیزات نصب شده شامل 24 واحد میکروتوربین‌ها (هر یک به قدرت KW 30) و 5 واحد تولید مجدد می‌باشد.

در صورت ضرورت هر یک از واحدها را می‌توان جهت سرویس و تعمیرات از مجموعه جدا نمود بدون این که ضرورتی برای خروج دیگر واحدها باشد.

خروجی سیستم سه فازه 60 هرتز با ولتاژ VAC 480 می‌باشد.

سیستم نصب شده فعلا مستقل از شبکه مجموعه را تغذیه کرده از شبکه تنها به عنوان پشتیبان میکروتوربین استفاده می‌شود.

انتقال قدرت از میکروتوربینها به شبکه در حال حاضر به صورت دستی انجام می‌شود اما سیستم کنترل مجموعه امکان انتقال اتوماتیک از میکروتوربینها به شبکه و بالعکس را دارد.

5 واحد تولید مجدد، حرارت خروجی را جذب نموده تا آب 180 درجه فارنهایت تولید کنند.

در زمستان بخشی از آب گرم برای گرم کردن محیط انبارهای کارخانه و باقیمانده برای گرمای محیط استفاده می‌شود.

در تابستان گرمای حصله یک چیلر جذبی 200 تنی که آب سرد شده تولید می‌کند را تغذیه می‌کند در نتیجه بدون اضافه کردن بار الکتریکی به کارخانه سیستم تهویه مطبوع در دسترس می‌باشد.

خلاصه: میکروتوربینها راه حل مناسب و جذابی برای مواقعی که یک منبع قدرت دائم مورد نیاز است می‌باشند.

سوخت آنها متنوع بوده به نحوی که قادر به سوئیچ کردن از گاز طبیعی به پروپان هستند.

آلودگی آنها تقریبا صفر بوده نیاز به تعمیرات نداشته و امکان بازیافت حرارت خروجی آنها نیز وجود دارد.

منبع: industryClick Article ساخت ترانسفور ماتور قدرت خشک در ژوئیه 1999 شرکت ABB یک ترانسفور ماتور فشار قوی خشک به نام Dryfomer ساخته است که به روغن به عنوان خنک کننده و دی الکتریک نیازی ندارد.

در این ترانسفورماتور به جای استفاده از هادی‌های مسی با عایق کاغذی از کابل پلیمری خشک با هادی سیلندری استفاده می‌شود.

تکنولوژی کابل استفاده شده در این ترانسفورماتور قبلا در ساخت یک ژنراتور فشار قوی به نام Power Former در شرکت ABB به کار گرفته شده است.

نخستین نمونه از این ترانسفورماتور اکنون در نیروگاه هیدروالکتریک Lotte fors واقع در مرکز سوئد نصب شده که انتظار می‌رود به دلیل نیاز روز افزون صنعت به ترانسفورماتورهایی که از ایمنی بیشتری برخوردار باشند و با محیط زیست نیز سازگاری بیشتری داشته باشند با استقبال فراوانی روبرو گردد.

در یک ترانسفورماتور خشک استفاده از تکنولوژی کابل امکانات تازه‌ای برای بهینه کردن طراحی میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی، نیروهای مکانیکی و تنش‌های گرمایی فراهم کرده است.

ویژگیهای ترانسفورماتور خشک ترانسفورماتورخشک دارای ویژگیهای منحصر به فردی است از جمله: 1ـ به روغن برای خنک شدن یا به عنوان عایق الکتریکی نیاز ندارد.

2ـ سازگاری این نوع ترانسفورماتور با طبیعت و محیط زیست یکی ازمهمترین ویژگی‌های آن است.

به دلیل عدم وجود روغن، خطر الودگی خاک و منابع آب زیرزمینی و همچنین احتراق و خطر آتش‌‌سوزی کم می‌شود.

3ـ با حذف روغن و کنترل میدانهای الکتریکی که در نتیجه آن خطر ترانسفورماتور از نظر ایمنی افراد و محیط زیست کاهش می‌یابد، امکانات تازه‌ای از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم می‌شود.

به این ترتیب امکانات نصب ترانسفورماتور خشک در نقاط شهری و جاهایی که از نظر زیست محیطی حساس هستند، فراهم می‌شود.

4ـ در ترانسفورماتور خشک به جای بوشینگ چینی در قسمتهای انتهایی از عایق سیلیکن رابر استفاده می‌شود.

به این ترتیب خطر ترک خوردن چینی بوشینگ و نشت بخار روغن از بین می‌رود.

5ـ کاهش مواد قابل اشتعال، نیاز به تجهیزات گسترده‌ آتش نشانی را کاهش می‌دهد.

بنابراین از این دستگاهها در محیط‌های سرپوشیده و نواحی سرپوشیده شهری نیز می‌توان استفاده کرد.

انتقال اطلاعات مخابراتی و اینترنتی توسط شبکه‌های قدرت در دالاس آمریکا تحقیقات و آزمایش‌هایی در دست انجام است که اگر به نتیجه برسد همه کسانی که به شبکه برق متصل هستند قادر خواهند بود صدا، ویدیو و اطلاعات اینترنتی را با قیمت کم و کیفیت بالا و با حجم تقریبا نامحدود به اسانی و فقط با استفاده از یک آداپتور ارزان که به برق خانه وصل می‌شود رد و بدل کنند.

ویلیام استورات مبتکر این طرح بر این باور است که این فن‌اوری شبکه‌های ملی برق را قادر خواهد کرد تا سرویس‌های ارتباطی را به خانه‌ها،مدارس، مراکز تجاری و نواحی روستایی ارائه دهند.در واقع بدین وسیله هرشبکه ملی برق یک شبکه گسترده و موثر اطلاعاتی و مخابراتی نیز خواهد شد.

در این فن‌اوری به جای سیم‌های حامل جریان برق از میدان مغناطیسی اطراف آنها برای انتقال ویدیو، صدا و دیگر داده‌ها استفاده می‌شود.

این کار شبکه قدرت را قادر می‌سازد تا داده‌های تلفنی، رادیویی، ویدیو، اینترنت و ماهواره را به هر جایی در شبکه انتقال دهد.

شرکت Media Fusion که مجری این پروژه می‌باشد ادعا می‌کند که این فن آوری از خطوط قدرت به شکلی استفاده می‌کند که مشکل نویز خط عدم تعادل بار الکتریکی و تداخل ترانسفورماتوری که قبلا به صورت مشکلات و موانعی در سر راه انتقال اطلاعات از طریق سیستم PLC خود را نشان می‌دادند دیگر بروز نخواهد نمود.

Media Fusion در نظر دارد فن‌آوری ارتباطی خود را با استفاده از خطوط انتقال نیرو را به شرکت‌های برق و مخابرات و دیگر شرکت‌های علاقمند به آن عرضه کند.

علاوه بر اینها، شرکت Media Fusion ادعا می‌کند که این تکنولوژی امکانی برای شرکت‌ها فراهم می‌آورد تا هزینه‌های توزیع و نگهداری و مصرف مشترکین را با دقت بیشتری بتوانند مونیتور کنند.

منبع: مؤسسه Utility Automation فن آوری جدید در انتقال اطلاعات با استفاده از خطوط برق شرکت برق توهوکو ژاپن در حال گسترش و تقویت سیستم اتوماسیون توزیع خویش است که قادر است از راه دور کلیدها و دیگر تجهیزات متصل به خطوط توزیع را کنترل نماید.

برای بسط سیستم اتوماسیون و موثرتر کردن عملکرد آن اطلاعات باید بین کامپیوترهای ایستگاه مرکزی (ایستگاه اصلی) و تجهیزات پراکنده توزیع ( ایستگاه پیرو) انتقال یابد.

بنابراین شبکه‌های حجیم اطلاعاتی و ارتباطی برای پوشش تجهیزات توزیع از پست‌ها تا مصرف کنندگان خانگی لازم می‌باشد.

برای پاسخ به این نیازها شرکت توهوکو که ناحیه خدماتی آن مناطق کوهستانی و مشتریان پراکنده است به سیستم حامل خط توزیع (DLc) روی آورده است که در آن از خطوط موجود توزیع به عنوان مسیر انتقال اطلاعات استفاده می‌گردد تا هزینه‌های سرمایه‌گذاری کم شده و ازتجهیزات موجود شرکت به نحو احسن استفاده شود.

این پروژه از امکانات DLc سرعت بالا برای قرائت اتوماتیک اندازه‌گیری‌ها، کنترل کیفیت قدرت و تشخیص تجهیزات از راه دور استفاده می‌کند.

در نتیجه با استفاده از خطوط توزیع 6.6kv کیلوولت موجود شرکت برق توهوکو یک سیستم ارتباطی سریع هیبرید برای DA ساخته است که تاکنون در ژاپن بیشترین سرعت انتقال اطلاعات را دارا است.

این سیستم قادر است اطلاعات را با سرعت bps1200 و تا فاصله 40 کیلومتر انتقال دهد.

این میزان سرعت با سرعت عملکرد خطوط متالیک برای انتقال اطلاعات قابل مقایسه است.

در نتیجه گسترش سیستم هیبرید، شبکه‌های ارتباطی Interactive بین شرکت برق توهوکو و مشتریانش را می‌توان با هزینه کمتر و به شکل آسانتری برقرار نمود.

به واسطه سیستم DLC شرکت توهوکو قادر خواهد بود تا سیگنال‌ها را از کل شبکه توزیع از جمله سیم‌های خانگی انتقال دهد.

آزمایش میدانی یک سیستم با این امکانات جدید ارتباطی در دست انجام است.

همچنین فعالیت‌های تحقیقات و توسعه در سیستم‌های نمایش و کنترل بار و همچنین سیستم محل یاب خطا که هزینه‌ها را بیش از پیش کاهش خواهد داد در دست انجام می‌باشند.

در دوران اینترنت انتقال اطلاعات به صورت دیجیتال و دیگر شبکه‌های انتقال سریع اطلاعات با تقاضای بیشتری روبرو می‌باشند.

مهمترین ویژگی سیستم‌های ارتباطی توانایی آنها رد انتقال مطمئن اطلاعات لازم با هزینه مناسب است.

بدین صورت سیستم تازه تاسیس هیبرید، علی رغم وجود مشکلاتی در انتقال اطلاعات حجیم (مثل تصویر) قادر به انتقال کمیات اندازه‌گیری شده، نوشته‌های متنی و اطلاعات مشابه با راندمان بالا می‌باشد.

بنابراین سیستم هیبرید ثابت خواهد کرد که برای طیف وسیعی از کاربردها در شرایط افزایش رقابت‌ها موثر خواهد بود.

منبع: مجله Transmission & Distribution World دورنمای کاربرد تجهیزات ابررسانائی در شبکه‌های قدرت در سالهای اخیر تمایل شدیدی نسبت به کاربرد ابر رساناهای از نوع پردما و کم دما در سیستم‌های قدرت پیدا شده است.

با موفقیت‌های حاصله در فن‌آوری ابررساناها انتظار می‌رود که در طی چند دهه آینده مصارف صنعتی آن به بازار وارد شود.

در آمریکا برنامه سیستم‌های قدرت ابر رسانائی که از طرف دپارتمان انرژی (DOE) اجرا می‌شود وسایل و تجهیزات زیر از ابر رسانای نوع HTS ساخته و مورد آزمایش قرار داده است.

محدود ساز جریان خطا (FCL) با ولتاژ 4/2 کیلو ولت موتور سنکرون به قدرت 200 اسب بخار کابل انتقال به طول 50 متر یک سیم‌پیچی نمونه ژنراتور برای طراحی روتورهای از نوع پیشرفته موسسه DOE فعالیتهای خود را عمدتا بر کاربرد ابر رسانای HTS متمرکز نموده است.

مهمترین مزیت ابر رسانای HTS بر نوع LTS حذف هلیوم کریوژن مایع و صرفه‌جوئی در هزینه به علت عدم نیاز به سیستم خنک سازی هلیوم می‌باشد.

در حال حاضر هنوز هزینه و قیمت هادی‌های HTS بالا بوده و بدون کاهش آن تجاری شدن تجهیزات مربوطه مشکل خواهد بود.

تمایل شرکتهای برق برای بکارگیری تجهیزات ابر رسانائی در شبکه‌های قدرت تا حد زیادی به نحوه عملکرد قابلیت اطمینان و سهولت تعمیرات آنها در مقایسه با تجهیزات سنتی بستگی دارد.

ویژگی‌های بهبود راندمان و کاهش هزینه عمر که به طور سنتی از مهمترین برجستگی‌های تجهیزات ابر رسانائی شناخته می‌شد امروزه از اهمیت دومی برخوردار می‌باشند.

البته افزایش راندمان موتورهای ابررسانائی هنوز یک ویژگی مهم بوده به گونه‌ای که 2%‌افزایش راندمان می‌تواند بسیار موثر باشد.

کاربرد وسیع تجهیزات ابر رسانائی در سیستم‌های قدرت باعث فروش این تجهیزات در سطح جهان تا رقم 100 میلیارد دلار تا سال 2010 خواهد شد.

البته در آمریکا به علت خصوصی سازی تولید وانتقال انرژی الکتریکی تمایل شرکتهای برق برای کنترل و افزایش راندمان دیگر چندان جدی نمی‌باشد چرا که در فضای جدید می‌توانند تلفات سیستم را به عنوان بخشی از هزینه‌های بهره‌برداری در نظر بگیرند.

میزان تاثیر و بهبود ناشی از بکارگیری تجهیزات ابر رسانائی در سیستم قدرت را می‌توان با یک تحلیل ساده محاسبه و ارزیابی نمود.

کلیه سیستمهای قدرت به صورت یک سیستم تبدیل انرژی از مرحله تبدیل سوختهای فسیلی به انرژی الکتریکی انتقال و تحویل آن به مصرف کنندگان عمل می‌نمایند.

راندمان بخش تبدیل انرژی بین 30 تا 50 درصد می‌باشد که کمترین راندمان در فرآیند عملکرد سیستم‌های قدرت می‌باشد.

در حال حاضر سیستم قدرت آمریکا با بکارگیری 32 واحد کواد از انرژی فسیلی می‌تواند 10 واحد کواد انرژی الکتریکی به بخش مصرف کنندگان تحویل دهد، به طوری که هر کواد انرژی معادل با فروش 20 میلیارد دلارانرژی الکتریکی با نرخ KWh/$07/0 می‌باشد.

موتورهای الکتریکی 64% مصرف انرژی الکتریکی آمریکا را تشکیل می‌دهند که معادل با 4/6 کواد انرژی می‌باشد، به طوری که 50% آن توسط موتورهای بزرگتر از 1000 اسب بخار مصرف می‌گردد.

چنانچه در طی 10 تا 20 سال آینده بکارگیری موتورهای بزرگ ابررسانائی با 2% افزایش در راندمان گسترش یابد صرفه حاصل از کاهش هزینه انرژی الکتریکی حدود 1/0 کواد یا 2 میلیارد دلار در سال خواهد شد.

مسلما این امر باعث صرفه‌جوئی معادلی در بخش سوخت وکاهش آلاینده‌های ناشی از تبدیل انرژی خواهد شد.

موتورهای بزرگتر از 1000 اسب بخار کاندید بسیار مناسبی برای بکارگیری فن آوری ابررسانائی جهت افزایش راندمان می‌باشند.

در بخش انتقال و توزیع قابلیت برای کاهش تلفات تا میزان 7 تا 10 درصد با بکارگیری فن‌آوری ابر رسانائی بسیار جذاب می‌باشد.

هزینه یک خط انتقال هوائی سنتی برابر 100000 دلار بر مایل می‌باشد در حالی که هزینه کابل زیرزمینی از نوع ابر رسانائی با همان ظرفیت برابر 5/1 تا 2 میلیارد دلار بر مایل است.

در بخش انتقال و توزیع شرکتهای برق رفته رفته به کاربرد فناوری ابر رسانائی در محدود سازهای جریان خطا و ترانسفورماتورها علاقمند می‌گردند.

محدود سازهای جریان خطا از نوع ابر رسانائی توانائی محدود نمودن صدمات ناشی از جریان‌های بزرگ و گذرای خطا به تجهیزات پستها را دارا می‌باشند.

آزمایشهای موفق اخیر ژاپن و اروپا بر روی ترانفسورماتورهای HTS ، بیانگر تمایل شرکتهای برق برای بکارگیری این نوع ترانسفورماتورها در شبکه‌های قدرت به واسطه مزایای اقتصادی، زیست محیطی و بهبود عملکرد آنها در مقایسه با ترانسفورماتورهای سنتی می‌باشد.

یک بررسی درباره استفاده از ترانسفورماتورهای ابر رسانائی در شبکه‌های توزیع نشان می‌دهد که کاربرد نسبتا وسیع آنها برای قدرتهای بیشتر از MVAنهاآنها1 30 می‌تواند تلفات شبکه توزیع را نسبتا به نصف مقدار فعلی ( 4 تا 5 درصد) تقلیل دهد.

این کاهش تلفات به میزان 2% متناظر با صرفه‌جوئی در انرژی می‌باشد که در آمریکا برابر 2/0 کواد و معادل با فروش 4 میلیارد دلار انرژی الکتریکی در سال می‌باشد.

بکارگیری وسیع ژنراتورهای ابر رسانائی با 8/0 درصد بهبود در راندمان آنها در طی 10 تا 20 سال آینده می‌تواند سبب صرفه‌جوئی در انرژی الکتریکی به میزان 1/0 کواد گردد به علاوه این که باعث صرفه بیشتر در سوخت فسیلی و انتشار آلاینده‌های محیطی می‌گردد.

صرفه کل حاصل در انرژی الکتریکی به واسطه بکارگیری ترانسفورماتور، موتور و ژنراتورهای ابر رسانائی برابر 4/0 کواد خواهد شد که معادل 8 میلیارد دلار فروش انرژی در سال می‌باشد.

قابل توجه است که یک کواد صرفه‌جوئی در سوخت باعث کاهش 238000 تن گاز Nox و 412000 تن گاز Sox و 68530000 تن گاز CO2 خواهد شد که معادل با 26800000 تن کربن می‌باشد.

از دیگر صرفه‌های مرتبط با کاهش آلاینده‌ها کاهش مالیات‌های ناشی از آنها می‌باشد به گونه‌ای که برای گاز Sox کاهش مقدار 100 دلار در هر تن، در سال باعث 40 میلیون دلار صرفه خواهد شد و برای کربن کاهش 100 دلار در هر تن نیز باعث 7/2 میلیارد دلار صرفه در سال خواهد شد.

مرجع: شرکن زیمنس هدایت رعد و برق بوسیله لیرز در ژاپن شرکت برق کانسایی ژاپن در پروژه‌ای مشترک با مرکز تحقیقات تکنولوژی لیزری و دانشگاه اوزاکا، از ماده دسامبر سال 1994 آزمایش‌هایی را برای هدایت صاعقه توسط لیزر در واکیاما، شهر میهاما در فوکوکی شروع کرد و در یازدهم فوریه 1997 برای نخستین بار در جهان این کار را با موفقیت به انجام رساند.

هدایت صاعقه به وسیله لیزر، تکنولوژی است که در آن پالسهای لیزری نسبتا قوی به سمت ابر باردار پرتاب می‌شود.

بدین وسیله یک مسیر پلاسما در هوا شکل می‌گیرد که بار الکتریکی ابر می‌تواند به راحتی از آن تخلیه شود.

بنابراین بدینوسیله صاعقه می‌تواند به طور مصنوعی به مکان امنی هدایت و تخلیه گردد.

در فصل زمستان با توجه به این که در ژاپن بخصوص در نقاطی مانند دریای ژاپن بیش از نصف خاموشی‌های برق ناشی از صاعقه‌های مکرر در زمستان می‌باشد بنابراین روش لیزری در هدایت و تخلیه کنترل شده صاعقه برای جلوگیری از بروز صدمات به تجهیزات شبکه‌های قدرت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

به همین دلیل برای توسعه روش لیزری مقابله با صاعقه انتظارات فراوانی وجود دارد.

به منظور ارزیابی عملکرد دستگاه فوق‌الذکر آزمایشهای مختلفی بر روی آن انجام گرفته است.

انجام موفقیت‌آمیز این آزمایش‌ها شرکت کانسایی را به استفاده عملی از سیستم هدایت لیزری صاعقه در آینده امیدوار نموده است.

پلاسما حالتی است که در آن الکترون‌ها (-) و یون‌های باقیمانده (+) در اتم‌های یک ماده از هم جدا می‌شوند.

پلاسمای به وجود آمده به راحتی الکتریسیته را هدایت می‌کند.

پلاسما در شرایط فشار کم و دمای بالا و یا در دمای بسیار بالا ایجاد می‌گردد.

منبع: شرکن کانسایی ـ ژاپن تاثیر طوفانهای خورشیدی بر شبکه‌های مخابرات و برق خورشید همواره شاهد واکنشها و انفجارهایی در سطح خود است.

این واکنشها هر 11 سال به اوج خود می‌رسند.

با شدت یافتن انفجارها در سطح خورشید، ذرات باردار و گازهای داغ به فضا پرتاب می‌شوند و آثاری بر محیط اطراف خود ( از جمله زمین) برجای می‌گذارند.

در سال 1989 بیشترین فعالیت خورشیدی دوره قبل، باعث وقوع طوفان مغناطیسی و در نتیجه سبب اختلال در شبکه برق شرکت Hydro Quebec کانادا و آسیب به تجهیزات شبکه گردید.

در اثر این حادثه شش میلیون نفر برای مدت 9 ساعت در خاموشی فرو رفتند.

با افزایش حجم و گستردگی شبکه‌های مخابراتی و برق، تکرار چنین حوادثی می‌تواند خسارات بیشتری به بار آورد.

از آن زمان تاکنون، شرکت هیدروکبک بیش از یک میلیارد دلار برای پیشگیری از وقوع مجدد چنین حادثه‌ای هزینه کرده است.

هنگامی که خطوط میدان مغناطیسی خورشید در برخی نقاط می‌گسلد، میلیاردها تن گاز یونیزه با سرعتی در حدود یک میلیون کیلومتر در ساعت به فضا پرتاب می‌شود.

قدرت تخریبی چنین حجمی از گازهای خورشیدی معادل انفجار 100 میلیون مگاتن TNT است.

چنین پدیده‌ای را پرتاب جرم اکلیلی (CME) می‌نامیم.

وقوع طوفانهای خورشیدی سبب ایجاد جریانهای به بزرگی یک میلیون آمپر در لایه بیرونی اتمسفر زمین می‌شود.

این جریانها ثابت نیستند و از طبیعتی نوسانی برخوردارند.

جریانهای نوسانی در لایه یونوسفر میدانهای مغناطیسی ناپایداری را پدید می‌اورد.

در اثر تغییرات ناگهانی و شدید میدانهای مغناطیسی جریانهای بزرگی در هادیهای بزرگ (مانند پوسته زمین، اقیانوسها، خطوط لوله، کابلهای مخابراتی و شبکه های برق) پدید می‌آید.

جریانهای القا شده در پوسته زمین به جریانهای القایی زمین (GIC) شهرت دارند.

برخی سنگها به راحتی و برخی دیگر به سختی جریانهای القایی زمین را هدایت می‌کنند.

این امر سبب ایجاد اختلاف پتانسیل در نقاط مختلف زمین می‌شود.

سنگهای خارا بیشترین مقاومت را در برابر این جریانها از خود به نمایش می‌گذارند و در نتیجه جریانها درجستجوی مسیری با کمترین مقاومت بر می‌آیند و در مسیر خود هادیهای فلزی ساخته بشر ( مانند خطوط لوله، کابلهای مخابراتی و شبکه‌های انتقال نیرو) را انتخاب می‌کنند.

این جریانها مستقیم (dc)هستند.

در صورت ورود جریانهای مستقیم القایی زمین از طریق نقطه زمین پست یا ترانسفورماتورها، هارمونیکهایی با دامنه بسیار بالا پدید می‌آید.

وقوع چنین هارمونیکهایی که از اشباع نیم سیکل ترانسفورماتورها سرچشمه می‌گیرد، عملکرد سیستم را مختل می‌کند، به ژنراتورها آسیب می‌رساند و سیگنالهای قطع نامناسبی را پدید می‌آورد.

با گسترش و به هم پیوستگی شبکه‌های برق سراسری، وقوع طوفانهای مغناطیسی می‌تواند جریانهای بسیار بزرگی را در خطوط انتقال نیرو القا کند که اضافه بار زیادی را در شبکه ایجاد می‌نماید.

چنین شرایطی سبب عملکرد تعداد زیادی از رله‌های حفاظتی و در نتیجه خاموشی سراسری در شبکه می‌شود.

منبع: مؤسسه epri ـ سایت خبری windows to the universe فن‌آوری جدید در تشخیص کرونای خطوط انتقال در روز روشن پدیده کرونا ممکن است در اثر به وجود آمدن خطا در خط انتقال و یا اشکالات فنی در مقره‌ها و یا یراق آلات خط و پست رخ دهد.

حداقل مشکل ایجاد شده توسط کرونا نویز شنیداری و اختلالات رادیویی است که منجر به نارضایتی شهروندان می‌گردد.

تاکنون مشکل اساسی این بوده است که منابع کرونا را چگونه می‌توان به صورت دقیق و کارآمد تشخیص داد.

روشهای تشخیص به وسیله نویز شنیداری و اختلالات رادیویی اغلب جهت تشخیص کرونا مورداستفاده قرار گرفته‌اند ولی این روشها قادر به تشخیص محل دقیق وقوع پدیده کرونا نمی‌باشند.

جهت به دست آوردن اطلاعات بیشتر درباره پدیده کرونا مانند منبع، نوع و دامنه آن، شرکت‌های برق ناچار به انجام این کار در شب می‌باشند زیرا دستگاههای موجود برای این منظور در تاریکی قادر به تشخیص کرونا هستند.

این عملیات مشکل گران و غیرموثر می‌باشد.