مشخصات و معیارها در جبران سازی بار و جیران سازی توان راکتیو

در این پست قصد داریم تا مشخصات یک جبران ساز توان راکتیو یا جبران ساز بار را به صورت مشروح بیاوریم :   

پارامترها و فاکتورهایی که بایستی در تعریف یک جبران کننده باردر نظر گرفت در لیست زیر بطور اجمال آمده است:

1- حداکثر توان راکتیو پیوسته مورد لزوم که بایستی جذب یا تولید گردد.

2- مقدار نامی اضافه بار و مدت زمان آن.

3- ولتازنامی وحدود ولتاژکه مقدار نامی توان راکتیو نبایستی از آن حدود تجاوز نماید.

4- فرکانس و تغییرات آن.

5- دقت لازم در تغییر ولتاژ.

6- زمان پاسخ جبران کننده در مقابل یک اغتشاش معین.

7- نیازمندی های کنترل ویژه.

8- حفاظت جبران کننده وهماهنگی آن با حفاظت سیستم ودر نظر گرفتن محدودیت توان راکتیو در صورت لزوم.

9- حداکثر اعوجاج ناشی از هارمونیک با در نظر گرفتن جبران کننده.

10- اقدامات مربوط به انرژی دار کردن و اقدامات احتیاطی.

11- نگهداری ، قطعات یدکی،پیش بینی برای توسعه، و آرایش جدید سیستم در آینده.

12- عوامل محیطی،سطح نویز،نصب تاسیسات در محیط باز یا بسته،درجه حرارت،رطوبت،آلودگی هوا،باد و زلزله،نشتی

در ترانسفورماتورها،خازنها،سیستمهای خنک کننده.

13- رفتار وعملکرد در معرض ولتاژ تغذیه نامتعادل ویا بارهای نامتعادل.

14- نیازمندی های کابل کشی و طرح بندی وآرایش اجزاء قابل دسترسی بودن، محصور بودن،زمین کردن.

15- قابلیت اعتماد و خارج از سرویس بودن اجزاء.

یکی از جبران سازهای متداول در این امر ، جبران ساز استاتیک STATCOM می باشد که در زیر به شرح آن می پردازیم :

 جبران ساز   STATCOM می باشد به عنوان يک عنصر FACTS نسل جديد بر مبناي يک منبع ولتاژ سنکرون استوار است. نام ديگر اين وسيله SVG که به صورت مخفف شده Static Var Generator می باشد و یا ASVC که به صورت مخفف شده Advance Static Var Compensator مي باشد ، است . اين جبرانساز موجب تنظيم ولتاژ خروجي توربين هاي بادي و بهبود پايداري ولتاژ در مقابل خطاهاي گذاري سيستم مي گردد و نسبت به  SVCها زمان پاسخ سريع تري دارند و تأثير خطاي گذرا را ملايم تر مي نمايد. كنترل دائمي راكتيو بصورت ديناميکي پروفيل ولتاژ نيروگاه بادي را در حد مطلوب نگهداري مي نمايد.

اين عنصر بطور موازي با شبکه و توسط يک ترانس قرار مي گيرد. شکل زیر شماتيک يک  STATCOM و مشخصة آن و دياگرام برداري و مدار معادل آن را نشان مي دهد و ديده مي شود كه اين وسيله مي تواند در رنج وسيعي به صورت سلفي و خازني عمل كنترل ولتاژ را انجام دهد. در حالت كلي اين وسيله در قسمت DC شامل يک خازن است كه در اين صورت فقط قادر به تبادل توان راكتيو با شبکه خواهد بود .

شماتیک یک STATCOM

 

 

کنترل و جبران سازی توان راکتیو با استفاده از مجموعه ادوات FACTS در شبکه قدرت

کنترل و جبران سازی توان راکتیو در سیستم های قدرت یکی از مسائل مهم در مطالعات سیستم های قدرت است و تحقیقات متعددی در زمینه کنترل توان راکتیو آن ها صورت گرفته است.در روش هایی که تا کنون به منظور کنترل  و جبران سازی توان راکتیو سیستم های قدرت صورت گرفته است،می توان به تزریق توان راکتیو توسط ادوات FACTS ،استفاده از بانک های خازنی سوئیچ شونده، استفاده از کندانسورهای سنکرون،استفاده از ژنراتورهای القایی دو سو تغذیه(DFIG) اشاره نمود. 

با استفاده از ژنراتور القایی دو سو تغذیه (DFIG) می توان توانایی کنترل مستقل توان های اکتیو و راکتیو را با کنترل جریان روتور داشت و می توان از این ژنراتور به عنوان جبران ساز توان راکتیو استفاده کرد.با استفاده از STATCOM ، می توان باعث تنظیم ولتاژ خروجی سیستم قدرت و بهبود پروفیل ولتاژ و پایداری ولتاژ در مقابل خطاهای گذرای سیستم شد.کنترل دائمی توان راکتیو به صورت دینامیکی پروفیل ولتاژ سیستم قدرت را در حد مطلوب  نگهداری می نماید.

در شکل زیر شماتیک و بخش های مختلف یک ژنراتور القائی تغذیه دوگانه نشان داده شده است .

شماتیک کلی یک DFIG

شرط لازم در جبران سازی توان راکتیو برای مجموعه توربین بادی و DFIG پایداری مجموعه می باشد که بایستی به صورت کامل برقرار باشد به منظور این دست یابی به این مهم در اغلب تحقیقات و پایان نامه های برق قدرت شبکه مورد نظر در هماهنگی با ادوات FACTS همچون STATCOM (جبران ساز استاتیکی) یا UPFC (جبران ساز همه منظوره) قرار می گیرد ، این ادوات به لحاظ تجزیه مدال سیستم و آنچه که در شبیه سازی ها نشان می دهد پایداری سیستم را با توجه به تحلیل مقادیر ویژه و بهبود عمل جبران سازی بالا می برد .

توان راکتیو یک از مهمترین عوامل حائز اهمیت در طراحی و بهره برداری سیستمهای قدرت الکتریکی جریان متناوب از دیر باز مورد توجه بوده است .در یک بیان ساده و بسیار کلی می توان گفت از آنجایی که امپدانس های اجزاء سیستم قدرت بطور غالب راکتیو می باشند،انتقال توان اکتیو مستلزم وجود اختلاف زاویه فاز بین ولتاژهای ابتدا و انتهای خط است.درحالی که برای انتقال توان راکتیو لازم است که اندازه این ولتاژها متفاوت باشد. بنابراین باید توان راکتیو در بعضی از نقاط سیستم تولید و سپس به محل های مورد نیاز منتقل شود.اما به چه دلیل می خواهیم توان راکتیو راانتقال دهیم؟ جواب این است که نه تنها اغلب اجزاء سیستم توان راکتیو مصرف می کنند بلکه اکثر بارهای الکتریکی نیز توان راکتیو مصرف می کنند. بنابراین توان راکتیو مصرفی بایستی از محلی تامین گردد. اگر قادر نباشیم آن را به سهولت انتقال دهیم آنگاه بایستی در محلی که مورد نیاز است آن را تولید نماییم.
همانطورکه گقتیم انتقال توان اکتیو مستلزم جابجایی فاز و ولتاژها می باشد.لیکن مقدار ولتاژها نیز به همین منوال حائز اهمیت است. مقدار آنها نه تنها بایستی بقدر کافی بالا باشد که بتواند بارها را حمایت نماید،بلکه بقدر کافی پایین باشدکه بتواند که منجر به شکست عایقی تجهیزات عایق نگردد. بنابراین بایستی ، در صورت لزوم ولتاژها را در نقاط کلیدی کنترل کرده و یا حمایت یا محدودیتی را به آن اعمال کنیم. این عمل کنترل می تواند در سطح وسیعی بوسیله تولید یا مصرف توان راکتیو در نقاط کلیدی صورت گیرد.در عمل تمام تجهیزات یک سیستم قدرت برای ولتاژ مشخصی،ولتاژنامی ، طراحی می شوند. اگر ولتاژ از مقدار نامی خود منحرف شود ممکن است باعث صدمه رساندن به تجهیزات سیستم ویا کاهش عمر آنها گردد. برای مثال گشتاور یک موتور القایی با توان دوم ولتاژترمینالهای آن متناسب است. بنابراین تثبیت ولتاژ نقاط یک سیستم قدرت کاملاً ضروری است. بدیهی است که کنترل ولتاژ تمام نقاط سیستم از لحاظ اقتصادی عملی نمی باشد.از طرف دیگر کنترل ولتاژدر حد کنترل فرکانس ضرورت نداشته و در بسیاری از سیستمهای خطای ولتاژ در محدوده تنظیم می شود.توان راکتیو مصرفی بارها در ساعات مختلف در حال تغییر است ،لذا ولتاژ و توان راکتیو باید دائماً کنترل شوند. در ساعات پربار بارها قدرت راکتیو بیشتری مصرف می کنند و نیاز به تولید قدرت راکتیو زیادی در شبکه می باشد.اگر قدرت راکتیو مورد نیاز تامین نشود اجباراً ولتاژ نقاط مختلف شبکه کاهش یافته و ممکن است از محدوده خارج شود.