شکل۲-۱: بانک خازنی نصبشده در سیستم توزیع
۲-۳- تأثیرات مثبت خازنهای متوالی و موازی در شبکه قدرت
وظیفۀ اصلی خازنها، خواه متوالی باشند یا موازی و چه به صورت گروهی نصب شوند یا به صورت واحد جداگانه، عبارت از تنظیم ولتاژ و گذر توان راکتیو در محل نصب آنها است. خازن موازی، این کار را با تغییر ضریب توان بار انجام میدهد، در حالی که خازن متوالی با جبران کردن بیواسطۀ راکتانس القایی مداری که در آن به کار گرفته شده، این عمل را انجام میدهد.
۲-۳-۱- خازنهای متوالی
این خازنها که بصورت متوالی با خط بسته میشوند، به میزان بسیار محدودی در مدارهای توزیع به کار میروند، زیرا از انواع وسایل بسیار تخصصیاند و دامنه کاربرد کمی دارند. همچنین، به علت مسائل خاص مربوط به هر کاربرد، باید تحقیقات مهندسی پیچیدۀ فراوانی صورت گیرد. بنابراین، عموماً شرکتهای برقرسانی نسبت به نصب خازنهای متوالی، به ویژه در اندازههای کوچک، بیمیل هستند.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
۲-۳-۲- خازنهای موازی
خازنهای موازی که به موازات خطوط بسته میشوند بطور وسیعی در سیستمهای توزیع به کار میروند. خازنهای موازی، توان یا جریان نوع راکتیو را تأمین میکنند تا مولفۀ ناهمفاز جریان مورد نیاز یک بار القایی را جبران کنند. از جهتی، خازنهای موازی با جذب جریان پیشافتی که بخشی یا همۀ مؤلفۀ پسافتی جریان بار القایی را در نقطه نصب، خنثی میکند، مشخصۀ آن را اصلاح میکنند در ادامه به فواید نصب خازن بصورت موازی در شبکه اشاره میشود.
۲-۳-۲-۱- تصحیح ضریبتوان
در بارهای توزیع نوعی، جریان نسبت به ولتاژ پس فاز است. کسینوس زاویه بین جریان و ولتاژ ارسالی را ضریب توان مدار میگویند. خازنها توان راکتیو پیشفازی را از منبع میکشند، یعنی توان راکتیو پیشفازی برای بار فراهم میکنند. اگر یک بار با توان اکتیو P، توان راکتیو پسافتی Q1 و توان ظاهری S1 که در ضریبتوان پسافتی معادل تغذیه میشود در نظر گرفته شود. هنگامی که خازنی با ظرفیت Qc KVA موازی با بار نصب شود ضریبتوان از cosθ۱ به cosθ۲ بهبود مییابد که در آن:
| (۲-۱) |
۲-۳-۲-۲- کاهش تلفات
یکی از مهمترین مزایای نصب خازن در شبکه کاهش تلفات است. با نصب خازن در یک پست، جریان عبوری از فیدرها، پستها، ترانسفورماتورها و کلیه المانهای قبل از محل نصب خازن تا ژنراتور کاهش مییابد. بدنبال کاهش تلفات توان، سه مزیت دیگر حاصل میشود که مربوط به کاهش تلفات بار حداکثر (تقاضا)، صرفهجویی در انرژی بخاطر کاهش انرژی تلفاتی و کاهش حداکثر بار راکتیو است.
۲-۳-۲-۳- آزادسازی ظرفیت
با نصب خازن در یک پست، توان راکتیو انتقالی از پست توزیع به محل بار کاهش مییابد و مقداری از ظرفیت فیدرها آزاد میشود. آزادسازی ظرفیت فقط محدود به فیدر نیست و شامل کلیه المانهای سیستم بین خازن و منبع شامل پست توزیع، فیدرهای فوقتوزیع، پستهای انتقال، خطوط انتقال، ترانسفورماتورهای توزیع، فوقتوزیع و انتقال تا ژنراتور میشود. آزاد شدن ظرفیت در سیستم قدرت باعث تأخیر در نصب و توسعه سیستم میگردد و سود قابل توجهی نیز بههمراه خواهد داشت.
۲-۳-۲-۴- اصلاح ولتاژ
خازنها دارای دو فایده از نظر اصلاح ولتاژ هستند خازنهای قابل قطع و وصل بعنوان وسیلهای بجای تنظیمکنندههای ولتاژ در فیدرها، پستها و ترانسفورماتورهایی با نسبت تبدیل متغیر بکار میروند. خازنهای ثابت، ولتاژ متوسط سیستم را بالا میبرند و همچنین باعث کمکردن تغییرات ولتاژ در طول فیدر نیز میشوند که در نهایت منجر به بهبود پروفیل سراسری ولتاژ سیستم خواهد شد.
۲-۳-۲-۵- بهبود قابلیت اطمینان سیستم با افزایش ظرفیت بارگیری خطوط
سیستم توزیع و انتقال در بعضی از گرهها یا نقطهبارها میتواند به خازنهای موازی برای کنترل توان راکتیو در جهت کاهش تلفات، بازیابی حد پایداری و بهبود کیفیت تغذیه متصل شود. این خازنها با افزایش توانایی بارگیری خطوط دچار قطعی شده، موجب افزایش سطح امنیتِ[۷] سیستم میشوند [۳]. نویسنده در [۳] امنیت سیستم را توانایی سیستم در پاسخگویی مناسب به اختلالات بوجود آمده در سیستم همچون خرابی ژنراتور یا ترانسفورماتور تعریف کرده است. بکارگیری خطوط اضافی (رزرو)[۸] یکی از روش های حفظ سیستم در یک سطح بخصوصی از امنیت است، در زمانی که قطعی اتفاق میافتد. در حقیقت خازنهای موازی قابلوصل به شبکه، میتوانند نقشی همانند خطوط اضافی (رزرو) بازی کرده و به بهبود سطح امنیت کمک کنند [۳].
۲-۴- توجیه اقتصادی خازنها
به طور کلی منافع اقتصادی حاصل از نصب خازن را میتوان چنین خلاصه کرد:
آزادسازی ظرفیت تولید
آزادسازی ظرفیت انتقال
آزادسازی ظرفیت پست توزیع
مزایای اضافی در سیستمهای توزیع:
الف) کاهش اتلاف انرژی (در مس)
ب) کاهش افت ولتاژ و به تبع آن بهبود پروفیل ولتاژ
ج) آزادسازی ظرفیت فیدر و تجهیزات وابسته به آن
د) تعویق یا حذف هزینه های سرمایهگذاری ناشی از بهبود و یا توسعه سیستم
ه) افزایش سود ناشی از بهبود ولتاژ.
۲-۵- روش های جایابی خازن
روش های اصلی در موضوع جایابی بهینه خازن را میتوان به چهار گروه عمده تقسیم نمود:
روش های تحلیلی[۹]
برنامهنویسی ریاضی[۱۰]
روش های ابتکاری[۱۱]
روش های مبتنی بر هوش مصنوعی[۱۲]
۲-۵-۱- روش های تحلیلی
روش های تحلیلی از ابتداییترین روش های مورد استفاده در مسئله جایابی خازن بودند این روشها بیشتر زمانی متداول بودند که واحدهای محاسباتی و رایانههایی با سرعت بالا در دسترس نبودند. روش های تحلیلی با محاسبه یک تابع صرفهجویی در ظرفیت سر و کار داشتند که اغلب بصورت رابطه (۲-۲) داده میشد:
| (۲-۲) |
