نوع فایل: word
قابل ویرایش 100 صفحه
تاریخچه صنعت برق
اگر کسی بخواهد تاریخ علم الکتریسیته را تا قرن ششم قبل از میلاد بکشاند ، بر او خرده نمی توان گرفت زیرا در آن عصر ، کهربا و مغناطیس و برخی از خاصیتهای این دو ماده شناخته شده بود و این سخن از طالس ملطی روایت شده است که گفته بود : «مغناطیس در خود روحی دارد ، که آهن را به جنبش در می آورد. » اما در واقع علم الکتریسیته از تاریخ 1785 میلادی که کولن قانون اصلی الکتریسیته ساکن را یافت و شباهت بسیار نزدیک آن را با قانون جاذبه عمومی نشان داد آغاز می شود . از این زمان تا سال 1871 که گرام ماشین برقی را اختراع کرد 86 سال طول کشید.
مقدمه:
همانطور که می دانید امروزه بقای صنعت و زندکی مدرن بدون استفاده از انرژی الکتریکی امکان پذیر نیست . این انرژی برای رسیدن به مصرف کننده از سه بخش تولید ، انتقال وتوزیع تشکیل شدهاست .
باتوجه به رشدروز افزون جمعیت و بالا رفتن فرهنگ استفاده از انرژی الکتریکی ، شبکه های برق رسانی در چند دهه اخیر رشد سریعی داشته اند که این رشد مستلزم رشد همزمان روشهای مهندسی طراحی وتوسعه می باشد ، متاسفانه در بخش توزیع به دلیل طراحی های تلفات و افت انرژی زیاد می باشد که سرچشمه این مشکلات عدم وجود برنامه ای مدرن برای پیش بینی نیازهای آتی شبکه می باشد .
چه بسا شبکه هایی که بدون در نظر گرفتن پارامترهای آینده نگری طراحی شده و با گذشت زمان و رشد بار ، کارآیی لازم را نداشته باشد و باعث ایجاد تلفات و اختلالاتی در شبکه شود برای نمونه طی برنامه اول و دوم توسعه در کشور شعار روستاهای بی برق کشور مطرح گردید که علی رغم تبعات مثبت اقدام فوق در طی این سالها کیلومترها شبکه توزیع ، بدون پیش بینی قبلی و حتی برآورد فنی و اقتصادی احداث گردید که در دراز مدت باعث بروز مشکلاتی خواهد شد . سعی داریم در این پروژه راهکارهای مهندسی برای جلوگیری از این قبیل مشکلات و بهینه کردن شبکه برای جلوگیری از این قبیل مشکلات و بهینه کردن شبکه توزیع و فوق توزیع با استفاده ازپیش بینی های فنی ارائه کنیم که نتیجه آن کاهش تلفات و صرفه جوئی قابل توجهی خواهد بود .
در شبکه های برق رسانی درصد قابل توجهی از توان و انرژی تولیدی نیروگاه ها در مسیر تولید تا مصرف به هدر می روند ، که مقدار این تلفات به پارامترهای متعددی از جمله بافت شبکه، نوع تجهیزات ، چگالی بار ، نوع مصرف و سهم هر یک در کل ، شکل منحنی مصرف و شرایط آب و هوائی منطقه وابسته می باشد . تنوع و تعدد عوامل موثر در مقدار تلفات سبب می شود که مقدار آن حتی در دو شبکه به ظاهر مشابه و با پیک مصرف یکسان ، متفاوت باشد ..
در تجزیه و تحلیل تلفات ، دوعامل اصلی آن یعنی تلفات توان و تلفات انرژی باید مشترکاً مورد بررسی قرار گیرند چون مقدار تلفات توان در ساعات پیک هر شبکه به طور مستقیم در تعیین ظرفیت مفید نیروگاهها موثر می باشد ، که این مطلب نشانگر اهمیت بیشتر تلفات توان در مقایسه با تلفات انرژی می باشد . گر چه امکان محاسبه یا تخمین ماکزیمم تلفات توان بخشی از شبکه در ساعات پیک شبکه سراسری تا حدودی امکان پذیر می باشد . اما محاسبه و اندازه گیری آن برای کل مسیر تولید تا مصرف کاری دشوار و در برخی موارد غیر عملی است . یکی از دلایل مهم این پیچیدگی ، وجود عوامل ناشناخته و غیر قابل اندازه گیری در بین اجزاء تلفات می باشد ، که به همین دلیل در گزارشات آماری تنها به تلفات انرژی شبکه ها اشاره می گردد . از آنجا که تلفات توان تابعی از تغییرات مصرف لذا مقدار آن در ساعات مختلف شبانه روز متفاوت می باشد و به همین دلیل در برخی از ساعات روز مقدار آن زیاد و در ساعات دیگر کم می باشد . در یک دوره مشخص ، تلفات انرژی از مجموع تلفات لحظه ای توان به دست می آید . به همین دلیل درصد تلفات انرژی مبین متوسط تلفات توان در دوره مورد مطالعه می باشد ، یا به عبارت دیگر درصد تلفات در ساعات پیک به مراتب بیشتر از درصد متوسط تلفات انرژی می باشد . به عنوان مثال متوسط سالیانه تلفات انرژی شبکه سراسری برق با احتساب مصارف داخلی نیروگاه ها چیزی در حدود 20 درصد می باشد . اما بررسی های انجام شده نشان می دهد مقدار تلفات در ساعات پیک حدود سی درصد می باشد [13 و 49 ] به عبارت دیگر در ساعات پیک حدود سی درصد از ظرفیت نیروگاه ها به شکل های مختلفی در اجزاء شبکه به هدر می رود .
نقش موثر تلفات در برنامه ریزی ، طراحی وبهره برداری اقتصادی شبکه ، اجرای مطالعات گسترده در جهت شناسایی و مدل سازی و شناخت اجزاء تلفات را ضروری می سازد . در این مجموعه تلاش گردیده اجزاء تلفات معرفی و تا حدودی مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گیرند و همچنین سعی شده روش های موثر مدل سازی تلفات نیز ارائه گردد . با توجه به اینکه در هر شبکه تلفات به دو بخش اساسی ثابت (غیر قابل کنترل ) و متغیر( قابل کنترل ) تقسیم می شود ، تلاش گردید روش مناسبی برای تخمین این دو عامل ارائه گردد ، یا به عبارت دیگر این مجموعه در مسیر پاسخ به این سوال که چند درصد از تلفات در هر شبکه کاهش پذیر می باشد .
فهرست مطالب:
مقدمه
تاریخچه صنعت برق
پیدایش صنعت برق در جهان
نخستین کارخانه برق شهری در ایران
تاریخچه توزیع نیروی برق در ایران
توزیع در بدو ورود برق به ایران
توزیع در شرکتهای برق منطقه ای
تشکیل شرکتهای توزیع نیروی برق
فصل اول: کلیاتی درخصوص تلفات
کلیاتی در خصوص تلفات
تعریف تلفات
انواع تلفات
تلفات توان
تلفات انرژی
تلفات راکتیو
اجزاء تلفات الکتریکی
بخش فنی
تلفات ژول در خطوط انتقال و توزیع نیرو
تلفات در ترانسورماتورها
تلفات کنتورها
تلفات در ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان
تلفات کرونا
بخشی از انرژی الکتریکی به صورت نشتی جریان در تجهیزات ، کابل ، خطوط هوائی به هدر می روند
طراحی نادرست
بخش مدیریتی
استفاده غیر مجاز از برق
عدم استفاده مناسب از ترانسفورماتورها
افت ولتاژ
عدم توجه کافی به اصلاح و بهبود شبکه
بخش فنی – مدیریتی
گردش بی مورد توان اکتیو در شبکه
گردش بی مورد توان راکتیو در شبکه
پایین بودن ضریب قدرت در شبکه
بالابودن ظرفیت خازن
پایین بودن ولتاژ شبکه
نامتعالی بار در شبکه
ماهیت تلفات
تلفات غیر ثابت یا غیر قابل تنظیم
تلفات متغیر یا قابل کنترل
فصل دوم: تلفات توان
تلفات توان
درجه حرارت محیط
تاثیر تابش خورشید
جریان الکتریکی
تاثیر فرکانس
تعیین درجه حرارت هادی
درجه حرارت محیط
تابش خورشید
جریان الکتریکی
درجه حرارت هادی
فصل سوم: تلفات انرژی
تلفات انرژی
کلیات
محاسبه تلفات انرژی
تغییرات ولتاژ
تغییرات ضریب قدرت
ساده سازی
توان انتقالی ثابت
مقاومت ثابت
ضریب تلفات
دامنه تغییرات تلفات انرژی
حداقل ضریب تلفات
حداکثر ضریب تلفات
مقدار ضریب تلفات
فصل چهارم: تلفات کرونا در خطوط انتقال نیرو
تلفات کرونا در خطوط انتقال نیرو
گرادیان ولتاژ
تلفات کرونا
انرژی تلف شده از طریق کرونا
تلفات کرونا در هوای صاف و تمیز
تلفات کرونا در هوای بارانی
تلفات کرونا در روزهای برفی
تلفات کرونا در روزهای مه آلود و شرجی
محاسبه تلفات کرونا
فصل پنجم: تلفات ناشی از نشتی جریان
تلفات ناشی از نشتی جریان
کلیات
خطوط انتقال نیرو
خطوط توزیع نیرو
نشتی جریان در چند نمونه مشخص
فصل ششم: تلفات ناشی از نامتعادلی بار
تلفات ناشی از نامتعادلی بار
3کلیات
آثار بار متعادل
عوامل موثر در عدم تعادل
معیار انتخاب زمان مطالعه
محل اندازه گیری
جمع بندی
فصل هفتم: تلفات در ترانسفورماتورها
تلفات در ترانسفورماتورها
تلفات بارداری
تلفات مسی
تلفات فن
تلفات پمپ ها
تلفات بی باری
مقادیر تقریبی تلفات
محاسبه تلفات انرژی در ترانسفورماتورها
تلفات انرژی در حالت بی باری
تلفات انرژی در حالت بارداری
مجموع تلفات انرژی
راندمان ترانسفورماتورها
نتیجه گیری
ضمائم
مراجع
منابع و مأخذ:
[1]Cigre Task Force 38.01.06 " Load Flow control in High Voltage Power Systems Using FACTS Controls" Jan.1996.
[2]J.E.Hill and W. T,Norris .Exact Analysis of a Multipulse Shunl Conuerter Compensator or Statcon . I.Performance IEE Proceedings –GenerationVol.144,No.2March 1997,pp.213-218
[3] س . نبوی نیاکی ، ر . ایروانی ، مدل سازی و بررسی رفتار تغییر دهنده های فاز برای سیستم های نوین انرژی الکتریکی FACTS، در حالت مانا » پنجمین کنفرانس مهندسی برق ایران 17-19 اردیبهشت 1376، صفحات 31-2الی 38-2.
[4]E.Larsen .C.Bowler , B,Damsky ,S.Nilson "Benefits of Thyristor Controlled Seies Compensation " CIGRE 1992 Session 30Aug- 5Sep ,1992 , ParisFrance.
[5]L.Gyugyi .N.G.Hingorani , P R.Nan nery ,N .Tai" Advanced Static Var Campensator Using Gate Taurn- off Thyristors for utility Applications "CIGRE 1990 Session ,26 Aug-1 Sep ,1990 , paris Farance.
[6] L.Brochu F. Beauregrad , J. Lemay .G.Morin, P.Pelletire and R.S . Thallam Application of the interphas pouwer con troller teachnology for transmission line power flow control IEEE Transactions on Power Delivery , Vol.12,No2.April 1997,pp.888-894.
[7] A.Edris A.S .Mehaban . M.rahman L.Gyugyi ,S.Arabi .T.Reitman Con- trolling the Flow of Read and Reactivepower IEEE Computer Application in Power, Jan .1998.pp.20-25.
[8]W.J.Lyman Controlling power Flow with Phase Shifting Equipment AIEE Trans .Vol.49.July 1930.pp.825-831.
[9] م . فرمد «معرفی ترانسفورماتور جا به جا کننده فاز و مواردی از کاربرد آن در شبکه برق ایران » دوازدهمین کنفرانس بین المللی برق ، تهران ، آبان 1376.
[10]M.D.Ilic, L Xiaojun and J.W.Chap man , control of the Inter – area Dynam ics Using FACTS Technologies in Large Electric Power Systems Proceeding of the 32nd IEEE ConFerence on Decision and control 15-17 Dec 1993 San Anto nio TX,USA,Vol.3.pp2370-2376
[11]A.A Edris .Enhancement of first Swing Stability Using a Hig –speed phase Shifter IEEE transications on Power Systems , Vol .6.No,3 ,Aug 1991,pp1113-1118.
[12] R.S. Thallam . T.G .Lunsquist ,T.W .Gerlach S.R.Atmuri and D.A Selin, Desing Studies for the Mead- phoenir 500kv AC transmission project . IEEE Transaction of Power Delivery VOl.10No.4, Oct .1995 , pp.1862-1874.
[13] E. Writh .J .Ravot "Regulating Trans Fromers in Power Systems – New Con cepst and Applications " ABB Review No.4,1997,PP12-20
[14] دستورالعمل کار با برنامه PSS/E ، شرکت PTI ( Power Technologgies INC) ؛ 1994
[15] K.R.Padiyar Powew System Stability and Control , Book,MrGraw Hill ,1994
[16] گ . قره پتیان ، م . فرمد ، س . راعی ، ح . محسنی ، و ح .عسکریان ،« بررسی امکان کاهش تلفات انتقال با تقسیم بار بین خطوط موازی به کمک تغییر دهنده های فاز » پروژه تحقیقاتی 004/76 برق منطقه ای تهران ، گزارشات مراحل 1 الی 4 ، 1377.
پروژه تحلیل و بررسی و محاسبه عوامل ایجاد کنندة تلفات قدرت در شبکه های انتقال و فوق توزیع. doc