هارمونیک ها در سیستم قدرت

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 23

هارمونیک ها در سیستم قدرت

نقش خازنها به عنوان المان های الکتریکی و الکترونیکی کارآمد در صنایع مربوط به تولید و انتقال و توضیع امروزی غیر قابل انکار است بگونه ای که دیگر هرگز نمی توان چنین صنایعی را بدون وجود خازنهای نیرو متصور شد.از این رو شناخت کامل خازنها و عوامل تاثیر گذار برآنها و حفظ و نگهداری و نظارت دقیق بر آنها ، برای افزایش طول عمر خازن ها و کار کرد بهینه آنها امری است الزامی و اجتناب ناپذیر.

کلید واژه- خازن قدرت ، فرکانس ، هارمونیک ها.

مقدمهدرسالهای اولیه هارمونیکها در صنایع چندان رایج نبودند.به خاطر مصرف کننده های خطی متعادل. مانند : موتورهای القایی سه فاز،گرم کنندها وروشن کننده های ملتهب شونده تا درجه سفیدی و ..... این بارهای خطی جریان سینوسی ای در فرکانسی برابر با فرکانس ولتاژ می کشند. بنابراین با این تجهیزات اداره کل سیستم نسبتا با سلامتی بیشتری همراه بود. ولی پیشرفت سریع در الکترونیک صنعتی در کاربری صنعتی سبب بوجود آمدن بارهای غیر خطی صنعتی شد. در ساده ترین حالت ، بارهای غیرخطی شکل موج بار غیر سینوسی از شکل موج ولتاژ سینوسی رسم می کنند (شکل موج جریان غیر سینوسی).

پدیدآورنده های اصلی بارهای غیر خطی درایوهای AC / DC ، نرم راه اندازها ، یکسوسازهای 6 / 12 فاز و ... می باشند. بارهای غیرخطی شکل موج جریان را تخریب می کنند. در عوض این شکل موج جریان شکل موج ولتاژ را تخریب می نماید. بنابراین سامانه به سمت تخریب شکل موج  در هر دوی ولتاژ و جریان می شود. در این مقاله سعی شده است تا بزبانی هرچه ساده تر توضیحی در مورد نحوه عملکرد هارمونیک ها و راه کاری برای دوری از تاثیر گذاری آنها بر خازنها ی نیرو ارائه شود.

اساس هارمونیک ها :

اصولا هارمونیک ها آلوده سازی شکل موج را در اشکال سینوسی آنها نشان می دهند. ولی فقط در مضارب فرکانس اصلی . تخریب شکل موج را می توان در فرکانس های مختلف (مضارب فرکانس اصلی) بعنوان یک نوسان دوره ای بوسیله آنالیز فوریه تجزیه و تحلیل کرد. در حال حاضر هارمونیکهای فرد و زوج و مرتبه 3 در اندازه های مختلف ضرایب فرکانس های مختلف در سامانه های الکتریکی موجودند که مستقیما تجهیزات سامانه الکتریکی را متاثر می سازند. در معنایی وسیعتر هارمونیکهای زوج و مرتبه 3 هریک تلاش می کنند که دیگری را خنثی نمایند. ولی در مدت زمانی که بار نا متعادل است این هارمونیک های زوج و مرتبه 3 منجر به اضافه بار در نول و اتلاف انرژی شدید می شوند. با تمام احوال هارمونیک های فرد اول مانند هارمونیک پنجم ، هفتم ، یازدهم ، سیزدهم و .... عملکرد این تجهیزات الکتریکی را تحت تاثیر قرار می دهند. برای فهم بهتر تاثیر هارمونیک ها ، شکل زیر تاثیر تخریب هارمونیک پنجم بر شکل موج سینوسی را نشان می دهد :

هارمونیک های ولتاژ و جریان تاثیرات متفاوتی بر تجهیزات الکتریکی دارند. ولی عموما بیشتر تجهیزات الکتریکی به هارمونیکهای ولتاژ بسیار حساس اند. تجهیزات اصلی نیرو مانند موتورها، خازن ها و غیره بوسیله هارمونیکهای ولتاژ متاثر می شوند. به طور عمده هارمونیکهای جریان موجب تداخل مغناطیسی (Magnetic Interfrence) و همچنین موجب افزایش اتلاف در شبکه های توزیع می شوند. هارمونیکهای جریان وابسته به بار اند ، در حالی که سطح هارمونیکهای ولتاژ به پایداری سامانه تغذیه و هارمونیکهای بار (هارمونیکهای جریان) بستگی دارد. عموما هارمونیک های ولتاژ از هارمونیک های جریان کمتر خواهند بود.    

تشدید:

اساسا تشدید سلفی – خازنی در همه انواع بارها مشاهده می شود. ولی اگر هارمونیک ها در شبکه توضیع شایع نباشند تاثیر تشدید فرونشانده می شود.

در هر ترکیب سلفی – خازنی چه در حالت سری و چه در حالت موازی ، در فرکانسی خاص تشدید رخ می دهد که این فرکانس خاص فرکانس تشدید نامیده می شود. فرکانس تشدید فرکانسی است که در آن رآکتنس خازنی (Xc) و رآکتنس القایی (XL) برابر هستند.

برای ترکیبی مثالی برای بار صنعتی که شامل اندوکتانس بار و یا رآکتنس ترانسفورماتور که بعنوان XL عمل می کند و رآکتنس خازن تصحیح ضریب توان که بصورت Xc خودنمایی می کند فرکانس تشدیدی برابر با LC خواهیم داشت . رآکتنس خازنی متناسب با فرکانس کاهش می یابد (توجه : Xc با فرکانس نسبت عکس دارد). در حای که رآکتنس القایی متناسب با آن افزایش می یابد (توجه

دانلود هارمونیک بانکهای خازنی ..

دانلود تحقیق هارمونیک بانکهای خازنی

فرمت فایل: ورد قابل ویرایش

تعداد صفحات: 31

فهرست

مقدمه :

از دیر باز، بکارگیری بانک های خازنی بعنوان یک ضرورت در طراحی فیدرهای توزیع پذیرفته شده است . ملاحظاتی که در طراحی منظور می‎شوند معمولاً فاکتورهای سنتی نظیر حفظ ولتاژ ، ضریب قدرت  و آزادسازی ظرفیت می‎باشد . اما از آنجا ییکه در سیستم های مشترکین امروزی از ادوات الکترونیک قدرت استفاده می‎شود بنابراین طراحی شبکه توزیع در آینده شامل ملاحظات مربوط به کیفیت توان نیز خواهد بود .

کلمه «کیفیت توان » معانی مختلفی دارد ، شاید به تعداد توصیفاتی که برای بیان اثرات آن بر عملکرد شبکه بکار می روند .

شرکت برق ممکن است کیفیت توان را به عنوان قابلیت اطمینان توصیف کند  وبا استناد به آمار ادعا کند که سیستم به میزان 95% .99 قابل اطمینان می‎باشد . اغلب کارخانجات سازنده ، کیفیت توان را به عنوان مشخصات مورد انتظار منبع تغذیه تعریف می کنند . بنابراین چنین تعریفی از دیدگاه سازندگان مختلف کاملاً متفاوت است که از مشکلات کیفیت توان تاثیر می پذیرد و بهترین تعریف ، تعریفی است که در آن دیدگاه مصرف کننده نیز لحاظ شده باشد . با توجه به این موضوع ، تعریف زیر اغلب بکاربرده می‎شود :

« هر مشکل بوجود آمده بر روی توان که ناشی از ولتاژ ، جریان و تغییرات فرکانس بوده و منجر به خروج یا عملکرد نامطلوب تجهیزات مشترکین گردد ، یک مشکل کیفیت توان محسوب می‎شود » .

وقایع زیادی در سیستم موجب ایجاد مسأله کیفیت توان می گردند . اغلب تجزیه و تحلیل این وقایع مشکل می‎باشد بدلیل این حقیقت که اختلال حاصل ممکن است مربوط به عملیات کلید زنی یا خطای تجهیزات شبکه قدرت در محلی که صدها مایل با نقطه تحت بررسی فاصله دارد ، ایجاد شده باشد .

در این فصل اثر بانک های خازنی در ایجاد اغتشاشات کیفیت توان در شبکه توزیع ، بررسی می‎گردند.

کلید زنی مکرر بانک های خازنی در سیستم توزیع همراه با افزایش بکارگیری تجهیزات حساس توسط مصرف کنندگان توان ، توجه ویژه به رخداد وقایع زیر را لازم می دارد :

افزایش گذراهای کلید زنی خازنی ؛ قطع ناخواسته راه اندازی تنظیم کننده سرعت ؛

این امر بخصوص در شرایطی که شرکت ها جرایم سنگینی برای ضریب قدرت قرار داده و به موجب آن ، مشترکین را به نصب خازنهای تصحیح ضریب قدرت ترغیب می نمایند ، بسیار مهم است .

امروزه ، بارهای غیرسنتی از قبیل راه اندازهای تنظیم کننده سرعت بخاطر ویژگی هایی نظیر بهبود بازه و انعطاف پذیریشان ، به تعداد زیاد بکاربرده می‎شوند . این نوع بار به اضافه ولتاژهای ناشی از کلید زنی خازنی بسیار حساس است .

عمده ترین روشهایی که برای کنترل این گذراها بکار می روند عبارتند از: استفاده از روشهای کنترل کلید زنی ( وصل سنکرون ، وصل با مقاومت /سلف ) و یا بکارگیری اندوکتانسهای سری که اغلب همانند یک Chock رفتار می کنند .

بعلاوه ، این بارها اغلب جریان هارمونیکی زیادی را تولید نموده و می‎توانند سطوح اعوجاج ولتاژ غیر قابل قبولی را در شبکه توزیع صنعتی و سیستم برقرسانی ایجاد نماید . ترکیب خازنها و امپدانس سطح اتصال کوتاه سیستم با هم رزونانس ایجاد کرده و می‎تواند سطوح هارمونیکی را به بالاتر از حد قابل قبول افزایش دهد . معمول ترین راه حل برای مسائل هارمونیکی ، بکارگیری فیلترهای هارمونیکی می باشند .

2-5) کلید زنی خازن توزیع :

الف - مرور کلی:

کلیدزنی خازنی واقعه ای معمول در سیستم های توزیع بوده و گذراهای ناشی از آن ، عموماً برای تجهیزات شبکه مشکل ساز نمی باشند . اما اگر مشترک خازنهای تصحیح ضریب قدرت فشار ضعیف داشته باشد ، این گذراها می‎توانند در تأسیسات وی افزایش یابند ، بعلاوه حتی اگر مشترکین از این خازنها استفاده نکنند ممکن است در اثر این گذراها ، قطع  ناخواسته راه اندازهای تنظیم کننده سرعت ، اتفاق افتد . از آنجائیکه ولتاژ خازن نمی تواند بصورت آنی تغییر کند ، انرژی دار کردن یک بانک خازنی ، افت سریع ( به سمت صفر ) در ولتاژ سیستم ایجاد می‎کند که بلافاصله بدنبال آن ، یک ولتاژ بازیابی سریع ( Overshoot ) و نهایتاً گذرای نوسانی بر روی شکل موج اصلی ایجاد می گردد .

پیک دامنه ولتاژ ، به ولتاژ سیستم در لحظه انرژی دار شدن بستگی دارد . در بدترین شرایط ، پیک ولتاژ می‎تواند به دو برابر پیک ولتاژ سیستم برسد . اما معمولاً دامنه به علت وجود بارهای متصل به سیستم و میراسازی در سیستم ( وجود المانهای مقاومتی ) کمتر از این مقدار خواهد بود . در شبکه‎های توزیع معمول ، سطوح اضافه ولتاژ در محدودة 1/1تا 6/1 پریونیت می باشند. معمولاً فرکانسهای گذاری ناشی از کلید زنی خازنی در شبکه توزیع در حدود  (hz ) 10000-300 است .

اضافه ولتاژهای گذرا شبکه توزیع را تهدید نمی کنند ، زیرا دامنه های پیک شان پایین تر از سطحی است که تجهیزات حفاظتی ضربه ای از قبیل برقگیر را وادار به عمل نماید . اما این گذراها به دلیل فرکانس نسبتاً پایینی که دارند از ترانسفورماتور کاهنده عبور کرده و بار مشترکین را تحت تأثیر قرار می دهند . اضافه ولتاژهای ثانویه ایجاد شده ، موجب افزایش قابل توجه ولتاژ یا قطع ناخواسته در راه اندازهای تنظیم کننده سرعت می‎شوند .

مشکلات کیفیت توان ناشی از کلیدزنی خازن توزیع شامل خروج و یا خرابی تجهیزات مشترکین ( بخاطر اضافه ولتاژ زیاد ) ، قطع ناخواسته راه اندازهای تنظیم کننده سرعت و یا خاموشی تجهیزات در سایر فرایندها ( ناشی از اضافه ولتاژ ایجاد شده روی باس dc ) ، خروج TVSS و بروز مشکلات در شبکه کامپیوتری می‎باشد .

ب - تقویت اضافه ولتاژهای گذرا :

پدیده تقویت اضافه ولتاژهای گذرا وقتی اتفاق می افتد که نوسانات گذرای حاصل از انرژی دار کردن بانک خازنی توزیع ، یک رزونانس سری را در سیستم فشار ضعیف ایجاد نماید . نتیجه این پدیده ایجاد یک اضافه ولتاژ گذرای بیشتر در باس فشار ضعیف است . مطالعات نشان داده است که بدترین اضافه ولتاژ گذرا تحت شرایط زیر اتفاق می افتد:

اندازه بانک خازنی سوئیچ شده بصورت قابل ملاحظه ای ( بیش از ده برابر ) بزرگتر از بانک خازنی تصحیح کننده ضریب قدرت فشار ضعیف باشد ( برای مثال3Mvar در برابر 200Kvar که 15 برابر بزرگتر از آن است ) ؛ فرکانس انرژی دار کردن، نزدیک به فرکانس رزونانس سری تشکیل یافته توسط ترانسفورمر کاهنده و بانک خازنی تصحیح ضریب قدرت فشار ضعیف باشد . ( برای مثال  Hz 490=  و Hz670 = ) بار فشار ضعیف ، بخش میرا کننده ( مقاومتی ) بسیار کوچکی داشته باشد

    ( ساختار سایتهای صنعتی معمول ، بار موتوری ) ؛

شبیه سازی کامپیوتری و اندازه گیری در کارخانه ( سایت ) ، گذراهایی بین 2 الی 4 پریونیت را نشان داده است که احتمالاً بیشتر از حد قابل تحمل توسط خازن های فشار ضعیف می‎باشد . بطور کلی ، اضافه ولتاژهای گذرا ، به ادوات حفاظتی کم انرژی (MOV ها) آسیب رسانده و یا موجب قطع ناخواسته ادوات الکترونیک قدرت می‎شوند . اما در این فصل ، مواردی که منجر به خسارت جدی به تجهیزات مشترکین می گردد ، مورد بررسی قرار خواهد گرفت .

دانلود فایل هارمونیک بانکهای خازنی..

دانلود تحقیق هارمونیک بانکهای خازنی

فرمت فایل: ورد قابل ویرایش

تعداد صفحات: 31

فهرست

مقدمه :

از دیر باز، بکارگیری بانک های خازنی بعنوان یک ضرورت در طراحی فیدرهای توزیع پذیرفته شده است . ملاحظاتی که در طراحی منظور می‎شوند معمولاً فاکتورهای سنتی نظیر حفظ ولتاژ ، ضریب قدرت  و آزادسازی ظرفیت می‎باشد . اما از آنجا ییکه در سیستم های مشترکین امروزی از ادوات الکترونیک قدرت استفاده می‎شود بنابراین طراحی شبکه توزیع در آینده شامل ملاحظات مربوط به کیفیت توان نیز خواهد بود .

کلمه «کیفیت توان » معانی مختلفی دارد ، شاید به تعداد توصیفاتی که برای بیان اثرات آن بر عملکرد شبکه بکار می روند .

شرکت برق ممکن است کیفیت توان را به عنوان قابلیت اطمینان توصیف کند  وبا استناد به آمار ادعا کند که سیستم به میزان 95% .99 قابل اطمینان می‎باشد . اغلب کارخانجات سازنده ، کیفیت توان را به عنوان مشخصات مورد انتظار منبع تغذیه تعریف می کنند . بنابراین چنین تعریفی از دیدگاه سازندگان مختلف کاملاً متفاوت است که از مشکلات کیفیت توان تاثیر می پذیرد و بهترین تعریف ، تعریفی است که در آن دیدگاه مصرف کننده نیز لحاظ شده باشد . با توجه به این موضوع ، تعریف زیر اغلب بکاربرده می‎شود :

« هر مشکل بوجود آمده بر روی توان که ناشی از ولتاژ ، جریان و تغییرات فرکانس بوده و منجر به خروج یا عملکرد نامطلوب تجهیزات مشترکین گردد ، یک مشکل کیفیت توان محسوب می‎شود » .

وقایع زیادی در سیستم موجب ایجاد مسأله کیفیت توان می گردند . اغلب تجزیه و تحلیل این وقایع مشکل می‎باشد بدلیل این حقیقت که اختلال حاصل ممکن است مربوط به عملیات کلید زنی یا خطای تجهیزات شبکه قدرت در محلی که صدها مایل با نقطه تحت بررسی فاصله دارد ، ایجاد شده باشد .

در این فصل اثر بانک های خازنی در ایجاد اغتشاشات کیفیت توان در شبکه توزیع ، بررسی می‎گردند.

کلید زنی مکرر بانک های خازنی در سیستم توزیع همراه با افزایش بکارگیری تجهیزات حساس توسط مصرف کنندگان توان ، توجه ویژه به رخداد وقایع زیر را لازم می دارد :

افزایش گذراهای کلید زنی خازنی ؛ قطع ناخواسته راه اندازی تنظیم کننده سرعت ؛

این امر بخصوص در شرایطی که شرکت ها جرایم سنگینی برای ضریب قدرت قرار داده و به موجب آن ، مشترکین را به نصب خازنهای تصحیح ضریب قدرت ترغیب می نمایند ، بسیار مهم است .

امروزه ، بارهای غیرسنتی از قبیل راه اندازهای تنظیم کننده سرعت بخاطر ویژگی هایی نظیر بهبود بازه و انعطاف پذیریشان ، به تعداد زیاد بکاربرده می‎شوند . این نوع بار به اضافه ولتاژهای ناشی از کلید زنی خازنی بسیار حساس است .

عمده ترین روشهایی که برای کنترل این گذراها بکار می روند عبارتند از: استفاده از روشهای کنترل کلید زنی ( وصل سنکرون ، وصل با مقاومت /سلف ) و یا بکارگیری اندوکتانسهای سری که اغلب همانند یک Chock رفتار می کنند .

بعلاوه ، این بارها اغلب جریان هارمونیکی زیادی را تولید نموده و می‎توانند سطوح اعوجاج ولتاژ غیر قابل قبولی را در شبکه توزیع صنعتی و سیستم برقرسانی ایجاد نماید . ترکیب خازنها و امپدانس سطح اتصال کوتاه سیستم با هم رزونانس ایجاد کرده و می‎تواند سطوح هارمونیکی را به بالاتر از حد قابل قبول افزایش دهد . معمول ترین راه حل برای مسائل هارمونیکی ، بکارگیری فیلترهای هارمونیکی می باشند .

2-5) کلید زنی خازن توزیع :

الف - مرور کلی:

کلیدزنی خازنی واقعه ای معمول در سیستم های توزیع بوده و گذراهای ناشی از آن ، عموماً برای تجهیزات شبکه مشکل ساز نمی باشند . اما اگر مشترک خازنهای تصحیح ضریب قدرت فشار ضعیف داشته باشد ، این گذراها می‎توانند در تأسیسات وی افزایش یابند ، بعلاوه حتی اگر مشترکین از این خازنها استفاده نکنند ممکن است در اثر این گذراها ، قطع  ناخواسته راه اندازهای تنظیم کننده سرعت ، اتفاق افتد . از آنجائیکه ولتاژ خازن نمی تواند بصورت آنی تغییر کند ، انرژی دار کردن یک بانک خازنی ، افت سریع ( به سمت صفر ) در ولتاژ سیستم ایجاد می‎کند که بلافاصله بدنبال آن ، یک ولتاژ بازیابی سریع ( Overshoot ) و نهایتاً گذرای نوسانی بر روی شکل موج اصلی ایجاد می گردد .

پیک دامنه ولتاژ ، به ولتاژ سیستم در لحظه انرژی دار شدن بستگی دارد . در بدترین شرایط ، پیک ولتاژ می‎تواند به دو برابر پیک ولتاژ سیستم برسد . اما معمولاً دامنه به علت وجود بارهای متصل به سیستم و میراسازی در سیستم ( وجود المانهای مقاومتی ) کمتر از این مقدار خواهد بود . در شبکه‎های توزیع معمول ، سطوح اضافه ولتاژ در محدودة 1/1تا 6/1 پریونیت می باشند. معمولاً فرکانسهای گذاری ناشی از کلید زنی خازنی در شبکه توزیع در حدود  (hz ) 10000-300 است .

اضافه ولتاژهای گذرا شبکه توزیع را تهدید نمی کنند ، زیرا دامنه های پیک شان پایین تر از سطحی است که تجهیزات حفاظتی ضربه ای از قبیل برقگیر را وادار به عمل نماید . اما این گذراها به دلیل فرکانس نسبتاً پایینی که دارند از ترانسفورماتور کاهنده عبور کرده و بار مشترکین را تحت تأثیر قرار می دهند . اضافه ولتاژهای ثانویه ایجاد شده ، موجب افزایش قابل توجه ولتاژ یا قطع ناخواسته در راه اندازهای تنظیم کننده سرعت می‎شوند .

مشکلات کیفیت توان ناشی از کلیدزنی خازن توزیع شامل خروج و یا خرابی تجهیزات مشترکین ( بخاطر اضافه ولتاژ زیاد ) ، قطع ناخواسته راه اندازهای تنظیم کننده سرعت و یا خاموشی تجهیزات در سایر فرایندها ( ناشی از اضافه ولتاژ ایجاد شده روی باس dc ) ، خروج TVSS و بروز مشکلات در شبکه کامپیوتری می‎باشد .

ب - تقویت اضافه ولتاژهای گذرا :

پدیده تقویت اضافه ولتاژهای گذرا وقتی اتفاق می افتد که نوسانات گذرای حاصل از انرژی دار کردن بانک خازنی توزیع ، یک رزونانس سری را در سیستم فشار ضعیف ایجاد نماید . نتیجه این پدیده ایجاد یک اضافه ولتاژ گذرای بیشتر در باس فشار ضعیف است . مطالعات نشان داده است که بدترین اضافه ولتاژ گذرا تحت شرایط زیر اتفاق می افتد:

اندازه بانک خازنی سوئیچ شده بصورت قابل ملاحظه ای ( بیش از ده برابر ) بزرگتر از بانک خازنی تصحیح کننده ضریب قدرت فشار ضعیف باشد ( برای مثال3Mvar در برابر 200Kvar که 15 برابر بزرگتر از آن است ) ؛ فرکانس انرژی دار کردن، نزدیک به فرکانس رزونانس سری تشکیل یافته توسط ترانسفورمر کاهنده و بانک خازنی تصحیح ضریب قدرت فشار ضعیف باشد . ( برای مثال  Hz 490=  و Hz670 = ) بار فشار ضعیف ، بخش میرا کننده ( مقاومتی ) بسیار کوچکی داشته باشد

    ( ساختار سایتهای صنعتی معمول ، بار موتوری ) ؛

شبیه سازی کامپیوتری و اندازه گیری در کارخانه ( سایت ) ، گذراهایی بین 2 الی 4 پریونیت را نشان داده است که احتمالاً بیشتر از حد قابل تحمل توسط خازن های فشار ضعیف می‎باشد . بطور کلی ، اضافه ولتاژهای گذرا ، به ادوات حفاظتی کم انرژی (MOV ها) آسیب رسانده و یا موجب قطع ناخواسته ادوات الکترونیک قدرت می‎شوند . اما در این فصل ، مواردی که منجر به خسارت جدی به تجهیزات مشترکین می گردد ، مورد بررسی قرار خواهد گرفت .

دانلود فایل هارمونیک بانکهای خازنی .

دانلود تحقیق هارمونیک بانکهای خازنی

فرمت فایل: ورد قابل ویرایش

تعداد صفحات: 31

فهرست

مقدمه :

از دیر باز، بکارگیری بانک های خازنی بعنوان یک ضرورت در طراحی فیدرهای توزیع پذیرفته شده است . ملاحظاتی که در طراحی منظور می‎شوند معمولاً فاکتورهای سنتی نظیر حفظ ولتاژ ، ضریب قدرت  و آزادسازی ظرفیت می‎باشد . اما از آنجا ییکه در سیستم های مشترکین امروزی از ادوات الکترونیک قدرت استفاده می‎شود بنابراین طراحی شبکه توزیع در آینده شامل ملاحظات مربوط به کیفیت توان نیز خواهد بود .

کلمه «کیفیت توان » معانی مختلفی دارد ، شاید به تعداد توصیفاتی که برای بیان اثرات آن بر عملکرد شبکه بکار می روند .

شرکت برق ممکن است کیفیت توان را به عنوان قابلیت اطمینان توصیف کند  وبا استناد به آمار ادعا کند که سیستم به میزان 95% .99 قابل اطمینان می‎باشد . اغلب کارخانجات سازنده ، کیفیت توان را به عنوان مشخصات مورد انتظار منبع تغذیه تعریف می کنند . بنابراین چنین تعریفی از دیدگاه سازندگان مختلف کاملاً متفاوت است که از مشکلات کیفیت توان تاثیر می پذیرد و بهترین تعریف ، تعریفی است که در آن دیدگاه مصرف کننده نیز لحاظ شده باشد . با توجه به این موضوع ، تعریف زیر اغلب بکاربرده می‎شود :

« هر مشکل بوجود آمده بر روی توان که ناشی از ولتاژ ، جریان و تغییرات فرکانس بوده و منجر به خروج یا عملکرد نامطلوب تجهیزات مشترکین گردد ، یک مشکل کیفیت توان محسوب می‎شود » .

وقایع زیادی در سیستم موجب ایجاد مسأله کیفیت توان می گردند . اغلب تجزیه و تحلیل این وقایع مشکل می‎باشد بدلیل این حقیقت که اختلال حاصل ممکن است مربوط به عملیات کلید زنی یا خطای تجهیزات شبکه قدرت در محلی که صدها مایل با نقطه تحت بررسی فاصله دارد ، ایجاد شده باشد .

در این فصل اثر بانک های خازنی در ایجاد اغتشاشات کیفیت توان در شبکه توزیع ، بررسی می‎گردند.

کلید زنی مکرر بانک های خازنی در سیستم توزیع همراه با افزایش بکارگیری تجهیزات حساس توسط مصرف کنندگان توان ، توجه ویژه به رخداد وقایع زیر را لازم می دارد :

افزایش گذراهای کلید زنی خازنی ؛ قطع ناخواسته راه اندازی تنظیم کننده سرعت ؛

این امر بخصوص در شرایطی که شرکت ها جرایم سنگینی برای ضریب قدرت قرار داده و به موجب آن ، مشترکین را به نصب خازنهای تصحیح ضریب قدرت ترغیب می نمایند ، بسیار مهم است .

امروزه ، بارهای غیرسنتی از قبیل راه اندازهای تنظیم کننده سرعت بخاطر ویژگی هایی نظیر بهبود بازه و انعطاف پذیریشان ، به تعداد زیاد بکاربرده می‎شوند . این نوع بار به اضافه ولتاژهای ناشی از کلید زنی خازنی بسیار حساس است .

عمده ترین روشهایی که برای کنترل این گذراها بکار می روند عبارتند از: استفاده از روشهای کنترل کلید زنی ( وصل سنکرون ، وصل با مقاومت /سلف ) و یا بکارگیری اندوکتانسهای سری که اغلب همانند یک Chock رفتار می کنند .

بعلاوه ، این بارها اغلب جریان هارمونیکی زیادی را تولید نموده و می‎توانند سطوح اعوجاج ولتاژ غیر قابل قبولی را در شبکه توزیع صنعتی و سیستم برقرسانی ایجاد نماید . ترکیب خازنها و امپدانس سطح اتصال کوتاه سیستم با هم رزونانس ایجاد کرده و می‎تواند سطوح هارمونیکی را به بالاتر از حد قابل قبول افزایش دهد . معمول ترین راه حل برای مسائل هارمونیکی ، بکارگیری فیلترهای هارمونیکی می باشند .

2-5) کلید زنی خازن توزیع :

الف - مرور کلی:

کلیدزنی خازنی واقعه ای معمول در سیستم های توزیع بوده و گذراهای ناشی از آن ، عموماً برای تجهیزات شبکه مشکل ساز نمی باشند . اما اگر مشترک خازنهای تصحیح ضریب قدرت فشار ضعیف داشته باشد ، این گذراها می‎توانند در تأسیسات وی افزایش یابند ، بعلاوه حتی اگر مشترکین از این خازنها استفاده نکنند ممکن است در اثر این گذراها ، قطع  ناخواسته راه اندازهای تنظیم کننده سرعت ، اتفاق افتد . از آنجائیکه ولتاژ خازن نمی تواند بصورت آنی تغییر کند ، انرژی دار کردن یک بانک خازنی ، افت سریع ( به سمت صفر ) در ولتاژ سیستم ایجاد می‎کند که بلافاصله بدنبال آن ، یک ولتاژ بازیابی سریع ( Overshoot ) و نهایتاً گذرای نوسانی بر روی شکل موج اصلی ایجاد می گردد .

پیک دامنه ولتاژ ، به ولتاژ سیستم در لحظه انرژی دار شدن بستگی دارد . در بدترین شرایط ، پیک ولتاژ می‎تواند به دو برابر پیک ولتاژ سیستم برسد . اما معمولاً دامنه به علت وجود بارهای متصل به سیستم و میراسازی در سیستم ( وجود المانهای مقاومتی ) کمتر از این مقدار خواهد بود . در شبکه‎های توزیع معمول ، سطوح اضافه ولتاژ در محدودة 1/1تا 6/1 پریونیت می باشند. معمولاً فرکانسهای گذاری ناشی از کلید زنی خازنی در شبکه توزیع در حدود  (hz ) 10000-300 است .

اضافه ولتاژهای گذرا شبکه توزیع را تهدید نمی کنند ، زیرا دامنه های پیک شان پایین تر از سطحی است که تجهیزات حفاظتی ضربه ای از قبیل برقگیر را وادار به عمل نماید . اما این گذراها به دلیل فرکانس نسبتاً پایینی که دارند از ترانسفورماتور کاهنده عبور کرده و بار مشترکین را تحت تأثیر قرار می دهند . اضافه ولتاژهای ثانویه ایجاد شده ، موجب افزایش قابل توجه ولتاژ یا قطع ناخواسته در راه اندازهای تنظیم کننده سرعت می‎شوند .

مشکلات کیفیت توان ناشی از کلیدزنی خازن توزیع شامل خروج و یا خرابی تجهیزات مشترکین ( بخاطر اضافه ولتاژ زیاد ) ، قطع ناخواسته راه اندازهای تنظیم کننده سرعت و یا خاموشی تجهیزات در سایر فرایندها ( ناشی از اضافه ولتاژ ایجاد شده روی باس dc ) ، خروج TVSS و بروز مشکلات در شبکه کامپیوتری می‎باشد .

ب - تقویت اضافه ولتاژهای گذرا :

پدیده تقویت اضافه ولتاژهای گذرا وقتی اتفاق می افتد که نوسانات گذرای حاصل از انرژی دار کردن بانک خازنی توزیع ، یک رزونانس سری را در سیستم فشار ضعیف ایجاد نماید . نتیجه این پدیده ایجاد یک اضافه ولتاژ گذرای بیشتر در باس فشار ضعیف است . مطالعات نشان داده است که بدترین اضافه ولتاژ گذرا تحت شرایط زیر اتفاق می افتد:

اندازه بانک خازنی سوئیچ شده بصورت قابل ملاحظه ای ( بیش از ده برابر ) بزرگتر از بانک خازنی تصحیح کننده ضریب قدرت فشار ضعیف باشد ( برای مثال3Mvar در برابر 200Kvar که 15 برابر بزرگتر از آن است ) ؛ فرکانس انرژی دار کردن، نزدیک به فرکانس رزونانس سری تشکیل یافته توسط ترانسفورمر کاهنده و بانک خازنی تصحیح ضریب قدرت فشار ضعیف باشد . ( برای مثال  Hz 490=  و Hz670 = ) بار فشار ضعیف ، بخش میرا کننده ( مقاومتی ) بسیار کوچکی داشته باشد

    ( ساختار سایتهای صنعتی معمول ، بار موتوری ) ؛

شبیه سازی کامپیوتری و اندازه گیری در کارخانه ( سایت ) ، گذراهایی بین 2 الی 4 پریونیت را نشان داده است که احتمالاً بیشتر از حد قابل تحمل توسط خازن های فشار ضعیف می‎باشد . بطور کلی ، اضافه ولتاژهای گذرا ، به ادوات حفاظتی کم انرژی (MOV ها) آسیب رسانده و یا موجب قطع ناخواسته ادوات الکترونیک قدرت می‎شوند . اما در این فصل ، مواردی که منجر به خسارت جدی به تجهیزات مشترکین می گردد ، مورد بررسی قرار خواهد گرفت .

دانلود فایل هارمونیک بانکهای خازنی.

دانلود تحقیق هارمونیک بانکهای خازنی

فرمت فایل: ورد قابل ویرایش

تعداد صفحات: 31

فهرست

مقدمه :

از دیر باز، بکارگیری بانک های خازنی بعنوان یک ضرورت در طراحی فیدرهای توزیع پذیرفته شده است . ملاحظاتی که در طراحی منظور می‎شوند معمولاً فاکتورهای سنتی نظیر حفظ ولتاژ ، ضریب قدرت  و آزادسازی ظرفیت می‎باشد . اما از آنجا ییکه در سیستم های مشترکین امروزی از ادوات الکترونیک قدرت استفاده می‎شود بنابراین طراحی شبکه توزیع در آینده شامل ملاحظات مربوط به کیفیت توان نیز خواهد بود .

کلمه «کیفیت توان » معانی مختلفی دارد ، شاید به تعداد توصیفاتی که برای بیان اثرات آن بر عملکرد شبکه بکار می روند .

شرکت برق ممکن است کیفیت توان را به عنوان قابلیت اطمینان توصیف کند  وبا استناد به آمار ادعا کند که سیستم به میزان 95% .99 قابل اطمینان می‎باشد . اغلب کارخانجات سازنده ، کیفیت توان را به عنوان مشخصات مورد انتظار منبع تغذیه تعریف می کنند . بنابراین چنین تعریفی از دیدگاه سازندگان مختلف کاملاً متفاوت است که از مشکلات کیفیت توان تاثیر می پذیرد و بهترین تعریف ، تعریفی است که در آن دیدگاه مصرف کننده نیز لحاظ شده باشد . با توجه به این موضوع ، تعریف زیر اغلب بکاربرده می‎شود :

« هر مشکل بوجود آمده بر روی توان که ناشی از ولتاژ ، جریان و تغییرات فرکانس بوده و منجر به خروج یا عملکرد نامطلوب تجهیزات مشترکین گردد ، یک مشکل کیفیت توان محسوب می‎شود » .

وقایع زیادی در سیستم موجب ایجاد مسأله کیفیت توان می گردند . اغلب تجزیه و تحلیل این وقایع مشکل می‎باشد بدلیل این حقیقت که اختلال حاصل ممکن است مربوط به عملیات کلید زنی یا خطای تجهیزات شبکه قدرت در محلی که صدها مایل با نقطه تحت بررسی فاصله دارد ، ایجاد شده باشد .

در این فصل اثر بانک های خازنی در ایجاد اغتشاشات کیفیت توان در شبکه توزیع ، بررسی می‎گردند.

کلید زنی مکرر بانک های خازنی در سیستم توزیع همراه با افزایش بکارگیری تجهیزات حساس توسط مصرف کنندگان توان ، توجه ویژه به رخداد وقایع زیر را لازم می دارد :

افزایش گذراهای کلید زنی خازنی ؛ قطع ناخواسته راه اندازی تنظیم کننده سرعت ؛

این امر بخصوص در شرایطی که شرکت ها جرایم سنگینی برای ضریب قدرت قرار داده و به موجب آن ، مشترکین را به نصب خازنهای تصحیح ضریب قدرت ترغیب می نمایند ، بسیار مهم است .

امروزه ، بارهای غیرسنتی از قبیل راه اندازهای تنظیم کننده سرعت بخاطر ویژگی هایی نظیر بهبود بازه و انعطاف پذیریشان ، به تعداد زیاد بکاربرده می‎شوند . این نوع بار به اضافه ولتاژهای ناشی از کلید زنی خازنی بسیار حساس است .

عمده ترین روشهایی که برای کنترل این گذراها بکار می روند عبارتند از: استفاده از روشهای کنترل کلید زنی ( وصل سنکرون ، وصل با مقاومت /سلف ) و یا بکارگیری اندوکتانسهای سری که اغلب همانند یک Chock رفتار می کنند .

بعلاوه ، این بارها اغلب جریان هارمونیکی زیادی را تولید نموده و می‎توانند سطوح اعوجاج ولتاژ غیر قابل قبولی را در شبکه توزیع صنعتی و سیستم برقرسانی ایجاد نماید . ترکیب خازنها و امپدانس سطح اتصال کوتاه سیستم با هم رزونانس ایجاد کرده و می‎تواند سطوح هارمونیکی را به بالاتر از حد قابل قبول افزایش دهد . معمول ترین راه حل برای مسائل هارمونیکی ، بکارگیری فیلترهای هارمونیکی می باشند .

2-5) کلید زنی خازن توزیع :

الف - مرور کلی:

کلیدزنی خازنی واقعه ای معمول در سیستم های توزیع بوده و گذراهای ناشی از آن ، عموماً برای تجهیزات شبکه مشکل ساز نمی باشند . اما اگر مشترک خازنهای تصحیح ضریب قدرت فشار ضعیف داشته باشد ، این گذراها می‎توانند در تأسیسات وی افزایش یابند ، بعلاوه حتی اگر مشترکین از این خازنها استفاده نکنند ممکن است در اثر این گذراها ، قطع  ناخواسته راه اندازهای تنظیم کننده سرعت ، اتفاق افتد . از آنجائیکه ولتاژ خازن نمی تواند بصورت آنی تغییر کند ، انرژی دار کردن یک بانک خازنی ، افت سریع ( به سمت صفر ) در ولتاژ سیستم ایجاد می‎کند که بلافاصله بدنبال آن ، یک ولتاژ بازیابی سریع ( Overshoot ) و نهایتاً گذرای نوسانی بر روی شکل موج اصلی ایجاد می گردد .

پیک دامنه ولتاژ ، به ولتاژ سیستم در لحظه انرژی دار شدن بستگی دارد . در بدترین شرایط ، پیک ولتاژ می‎تواند به دو برابر پیک ولتاژ سیستم برسد . اما معمولاً دامنه به علت وجود بارهای متصل به سیستم و میراسازی در سیستم ( وجود المانهای مقاومتی ) کمتر از این مقدار خواهد بود . در شبکه‎های توزیع معمول ، سطوح اضافه ولتاژ در محدودة 1/1تا 6/1 پریونیت می باشند. معمولاً فرکانسهای گذاری ناشی از کلید زنی خازنی در شبکه توزیع در حدود  (hz ) 10000-300 است .

اضافه ولتاژهای گذرا شبکه توزیع را تهدید نمی کنند ، زیرا دامنه های پیک شان پایین تر از سطحی است که تجهیزات حفاظتی ضربه ای از قبیل برقگیر را وادار به عمل نماید . اما این گذراها به دلیل فرکانس نسبتاً پایینی که دارند از ترانسفورماتور کاهنده عبور کرده و بار مشترکین را تحت تأثیر قرار می دهند . اضافه ولتاژهای ثانویه ایجاد شده ، موجب افزایش قابل توجه ولتاژ یا قطع ناخواسته در راه اندازهای تنظیم کننده سرعت می‎شوند .

مشکلات کیفیت توان ناشی از کلیدزنی خازن توزیع شامل خروج و یا خرابی تجهیزات مشترکین ( بخاطر اضافه ولتاژ زیاد ) ، قطع ناخواسته راه اندازهای تنظیم کننده سرعت و یا خاموشی تجهیزات در سایر فرایندها ( ناشی از اضافه ولتاژ ایجاد شده روی باس dc ) ، خروج TVSS و بروز مشکلات در شبکه کامپیوتری می‎باشد .

ب - تقویت اضافه ولتاژهای گذرا :

پدیده تقویت اضافه ولتاژهای گذرا وقتی اتفاق می افتد که نوسانات گذرای حاصل از انرژی دار کردن بانک خازنی توزیع ، یک رزونانس سری را در سیستم فشار ضعیف ایجاد نماید . نتیجه این پدیده ایجاد یک اضافه ولتاژ گذرای بیشتر در باس فشار ضعیف است . مطالعات نشان داده است که بدترین اضافه ولتاژ گذرا تحت شرایط زیر اتفاق می افتد:

اندازه بانک خازنی سوئیچ شده بصورت قابل ملاحظه ای ( بیش از ده برابر ) بزرگتر از بانک خازنی تصحیح کننده ضریب قدرت فشار ضعیف باشد ( برای مثال3Mvar در برابر 200Kvar که 15 برابر بزرگتر از آن است ) ؛ فرکانس انرژی دار کردن، نزدیک به فرکانس رزونانس سری تشکیل یافته توسط ترانسفورمر کاهنده و بانک خازنی تصحیح ضریب قدرت فشار ضعیف باشد . ( برای مثال  Hz 490=  و Hz670 = ) بار فشار ضعیف ، بخش میرا کننده ( مقاومتی ) بسیار کوچکی داشته باشد

    ( ساختار سایتهای صنعتی معمول ، بار موتوری ) ؛

شبیه سازی کامپیوتری و اندازه گیری در کارخانه ( سایت ) ، گذراهایی بین 2 الی 4 پریونیت را نشان داده است که احتمالاً بیشتر از حد قابل تحمل توسط خازن های فشار ضعیف می‎باشد . بطور کلی ، اضافه ولتاژهای گذرا ، به ادوات حفاظتی کم انرژی (MOV ها) آسیب رسانده و یا موجب قطع ناخواسته ادوات الکترونیک قدرت می‎شوند . اما در این فصل ، مواردی که منجر به خسارت جدی به تجهیزات مشترکین می گردد ، مورد بررسی قرار خواهد گرفت .