دانلود مقاله بررسی توان راکتیو در خطوط انتقال

3-1-كنترل توان راكتيو در خطوط انتقال
عملكرد يك خط انتقال بلند را در شرايط بي باري و بارداري بررسي كرديم و ديديم كه خطوط بلند جبران كننده ها عملا قابل بهره برداري نيستند و با از لحاظ فني مشخصات غير قابل قبولي دارند. جبران كننده هايي كه براي بهبود شرايط خطوط انتقال نصب مي شوند، بايد سه عمل زير را انجام دهند:
الف) ايجاد پروفيل ثابت ولتاژ در همه قدرت هاي انتقالي
ب) افزايش پايداري با بالا بردن قدرت انتقالي ماكزيمم
ج) ايجاد بهترين وضعيت بهره برداري اقتصادي براي تأمين توان راكتيو
پروفيل ثابت ولتاژ را مي توان با ترميم امپدانس موجي خط بدست آورد. به اين ترتيب كه Zc را به تبديل نماييم تا بار خط برابر بار طبيعي گردد. اگر بار خط برابر باشد كافي است را برابر قرارداده و از آنجا را بدست آوريم و پارامترهاي خط را طوري تغيير دهيم كه امپدانس موجي باربر گردد. امپدانس موجي از رابطه زير بدست مي آيد:
اين رابطه نشان مي دهد كه با تغيير راكتانس سري با موازي خط مي توان Zc را به تغيير داد. اين نوع كنترل را «جبران كنندگي امپدانس موجي » و يا جبران كنندگي Zc مي ناميم.
وقتي كه پارامترهاي خط طوري كنترل شوند كه رابطه برقرار باشد و در نتيجه پروفيل ثابت ولتاژ حاصل شود، تنها راه بهبود پايداري خط كم كردن است. براي كم كردن دو روش اساسي وجود دارد. روش اول نصب خازن سري در خط براي كاهش راكتانس سري، XL ، و در نتيجه كاهش مي باشد. اين روش به «جبران كنندگي طول خط » و يا جبران كنندگي موسوم است. روش دوم تقسيم كردن خط به قطعات كوچكتر است بطوريكه هر قطعه خط مستقل و مجزا از قطعات ديگر بوده و تنها و جه مشترك آنها، انتقال قدرت يكسان مي باشد. اين روش «جبران كنندگي با تقسيم خط » خوانده مي شوند. اين عمل با نصب جبران كننده هاي با ولتاژ ثابت در نقاط مشخصي از خط انجام مي شود. در يك خط انتقال ممكن است از هر سه نوع جبران كندگي استفاده شود.
خازنهاي موازي و سري و راكتورهاي موازي جبران کنكننده هاي پسيو هستند. اين جبران كننده ها ممكن است بطور دائمي نصب شده باشند و با در مواقع لزوم قطع و وصل شوند. در هر صورت عمل آنها پيوسته نمي باشد. اين وسائل براي جبران كنندگي امپدانس موجي (zc) و با طول خط ( ) بكار مي روند. مثلا دربارهاي كم، راكتور موازي كاپاسيتانس خط را كم كرده و (zc) را زياد
مي كند. در نتيجه بار طبيعي خط Pc را كم مي نمايد. عمل خازن موازي دربارهاي زياد برعكس راكتور است و بار طبيعي خط را بالا مي برد. خازن سري نيز اصولا براي جبران كنندگي بكار مي رود.
جبران كننده هاي اكتيو وسائلي هستند كه بصورت موازي در خط انتقال نصب مي شوند و عمل آنها تثبيت ولتاژ در محل نصب مي باشد. اين وسائل براي ثابت نگه داشتن ولتاژ خود معمولا از مدارهاي كنترل استفاده مي نمايند و بميزان مورد نياز قدرت راكتيو توليد وبا جذب مي كنند. عمل اين جبران كننده ها پيوسته است، قابل تغيير و كنترل مي باشند و پاسخ آنها سريع است. كار اين وسائل، جبران كنندگي (zc) و يا جبران كنندگي با تقسيم خط مي باشد. در جبران كنندگي zc جبران كننده بطور پيوسته بصورت راكتور و يا خازن متغير عمل مي نمايد. جبران كنندگي با تقسيم خط نيز با ثابت نگه داشتن ولتاژ انجام مي شود. اين وسائل شامل كندانسورهاي سنكرون و جبران كننده هاي استاتيك مي باشند.
3-2-جبران كننده هاي موازي پسيو
جبران كننده هاي موازي پسيو شامل راكتورها و خازن هاي ثابت هستند كه در محل هاي مناسب در خطوط انتقال نصب مي شوند. محاسبه قدرت هاي نامي بهينه و محل هاي اتصال راكتورها و خازن هاي موازي، با در نظر گرفتن
وضعيت هاي مختلف از محاسبات پخش بار بدست مي آيند.
هنگامي كه در مورد تزريق قدرت راكتيو به شبكه ها بحث مي كرديم، جبران
كننده هاي موازي پسيو را تا حدودي در بخش مورد مطالعه قرار مي دهم . در ادامه اين بحث، ابتدا كنترل ولتاژ بي باري خط انتقال را توسط راكتورهاي موازي بررسي ميكنيم. سپس يكي از حالت هاي مهم استفاده از جبران كننده هاي موازي پسيو را كه نصب آنها در وسط خط مي باشد مطالعه مي كنيم و در انتها نقش راكتورها و خازن هاي موازي را در حالت گذرا مورد بحث قرار خواهيم داد.
3-2-1-نقش راكتورها در كنترل ولتاژ بي باري
جبران كنندگي موازي بوسيله راكتورها zc را افزايش داده و در نتيجه باعث كاهش بار طبيعي مي گردد تا دربارهاي كم و با بي باري تقريبا پروفيل ولتاژ ثابت حاصل شود. راكتورها معمولا در دو انتها و با در وسط خطوط نصب مي شوند. در خطوط خيلي بلند چند راكتور بطور دائم براي حفاظت از اضافه ولتاژهاي ناشي از شرايط اضطراري، نظير قطع ناگهاني بار و يا باز شدن خط نصب مي گردند. در خطوط كوتاهتر با تغيير بار در ساعات مختلف، راكتورها كنترل و قطع و وصل مي شوند. اگر خازن هاي موازي در خط نصب شده باشند، در اثر قطع ناگهاني بار و با باز شدن خط انتقال، خازنها بايد سريعاً قطع شوند تا از اضافه شدن بيشتر ولتاژ جلوگيري گردد.
شكل يك راكتور بار اكتانس X را كه به خط انتقال متصل شده است نشان مي دهد. جريان انتهاي خط برابر است با:
جريان Ir را از اين رابطه در معادله قرار مي دهيم:
اين رابطه نشان مي دهد كه Vs و Vr همفاز هستند و لذا قدرت راكتيوي توسط خط منتقل نمي شود. براي برقراري تساوي ولتاژهاي ابتدا وانتهاي خط، راكتانس X از معادله زير بدست مي آيد:
با استفاده از معادلات داريم:

دو رابطه گوياي اين هستند كه ابتدا و انتهاي خط كاملا مشابه هستند و ژنراتور ابتداي خط نيز مانند راكتور انتهاي خط قدرت راكتيو زير را مصرف مي نمايد: