پیشگفتار
خازن های اصلاح ضریب توان برای مهندسین برق اسم آشنایی است و اهمیت این عناصر در سیستمهای توزیع بر هیچ کس پوشیده نیست . این عناصر در سیستمهای توزیع نقش کلیدی دارند. در سیستمهای توزیع به خاطر ولتاژ پایین تر جریان O عبوری از خطوط بالا است و این امر باعث می شود که XI2 بالا باشد، که به همراه توان مصرفی حقیقی ، اندازه ی توان ظاهری را بالاتر برده ، لازم می دارد که از تجهیزاتی با قدرت بالاتر استفاده کنیم ،I توان راکتیو القایی که بیشتر از خاصیت سلفی عناصر می باشد به وفور در سیستمهایی توزیع و قدرت یافت می شود که از عوامل تولید کننده ی آنی می توان به موتورهایی القایی مورد استفاده در صنعت ، تراش ها ، خطوط انتقال ومیره اشاره کرد . برای کم کردن اثر توان القایی در نتیجه اندازه می توان ظاهری ، از وسایل گوناگون مانند موتورهای سنکرون و خازن های اصلاح ضریب توان می توان استفاده نمود، که مورد اول بیشتر در صنایع بمنظور کم کردن هزینه توان راکتیو استفاده می شد ، که به خاطر هزینه تعمیر و نگهداری بالا ، در حال حاضر بیشتر از خازن های سوئیچینگ استفاده می شود . اما مورد دوم که بحث اصلی ما در این پایان نامه می باشد به خاطر هزینه تعمیر و نگهداری کم و عمر بالا بیشتر در سیستم های توزیع استفاده می شود. که می تواند به صورت واحد ، گروهی ، ثابت و یا قابل سوئیچ به کار گرفته شود. از دیگر پارامترهای مهم مربوط به این خازن می توان به مقدار بهینه این خازن ها و مکانی که بیشترین جبران سازی را ایجاد می کند اشاره کرد ، که در حد توان در این پایان نامه بررسی شده است .
فصل اول
مفاهیم اساسی1
1-1 ساختار مکانیکی و الکتریکی خازن2
هرگاه اختلاف پتانسیلی بین دو صفحه ی هادی که در فاصله ی کمی از هم قرار گرفته اند، اعمال شود انرژی الکترواستاتیکی در سیستم موجود ذخیره می گردد که صفحات فلزی بعنوان الکترود و فضای بین آنها دی الکتریک3 نامیده می شود. اندازه ی توانایی عایق یا دی الکتریک در ذخیره سازی انرژی الکتروستاتیکی ثابت دی الکتریک یا پرمابیلیته نامیده می شود. ثابت دی الکتریک تمام عایق ها معمولاً نسبت به هوا سنجیده می شود که ضریبی از دی الکتریک هوا می باشد. ثابت دی الکتریک هوا برابر8.85×10-12 است که آنرا با علامت می شناسیم و واحد آن نیز فاراد برمتر است (F/m) و ثابت نسبی دی الکتریک تمام عایقها که ضریبی از ثابت هوا هستند را با εr نمایش می دهیم که این مقدار برای هوا یک است. در جدول 1-1 اندازه ای εr برای بعضی عایقها آورده شده است.
ماده εr
Air هوا 1
Ceramic سرامیک 3000
Glass شیشه 7
Castor oil روغن معدنی 2.12
Mica میکا 5.16
Polystyrene پلی استر 2.9
جدول (1-1) ثابت دی الکتریک نسبی برخی مواد
2-1) ظرفیت خازن و انرژی ذخیره شده در خازن
میزان باری که یک خازن می تواند در خود ذخیره کند توسط فاکتوری به نام C نمایش داده می شود. این فاکتور برابر با ظرفیتی است بین صفحات یک خازن که ولتاژ یک ولت روی آن قرار گرفته و باریک کولمب را ذخیره کرده است.
(1-1)
واحد این فاکتور فاراد (F) می باشد با توجه به اینکه فاراد واحد بسیار بزرگی است لذا از اجزاء آن مانند میکروفاراد، نانوفاراد و پیکوفاراد استفاده می گردد.
در یک خازن ظرفیت از رابطه ای زیر بدست می آید.
(2-1)
در سری و موازی کردن خازنها ظرفیت معادل هرکدام از روابط زیر بدست می آید.
خازن های سری (3-1)
خازن های موازی (4-1)
و انرژی ذخیره شده در میان صفحات خازن از رابطه‌ی زیر بدست می آید.
(5-1)
همانطوری که از روابط بالا می توان فهمید با موازی کردن خازن ها ظرفیت معادل افزایش پیدا می کند و به ازای یک ولتاژ مشخص مقدار انرژی ذخیره شده در خازن افزایش پیدا می کند و نیز براساس معادله ای 1-1 برای افزایش Q در یک ولتاژ مشخص باید مقدار C افزایش یابد.
3-1 تفاوت دی الکتریک1
اگر عایق دی الکتریک خازن خلاء باشد هیچگونه تلفاتی در خازن وجود ندارد. تحت این شرایط همواره مولفه ی جریان 90درجه جلوتر از ولتاژ است اما با هر عایق دیگر تلفات بوجود می آید. در خازن های واقعی، اختلاف فاز جریان و ولتاژ به اندازه ی زاویه کوچک δ، کم تراز 90 درجه بوده، خازن دارای مقداری تلفات حرارتی نیز می شود. در نتیجه می توان مدار معادل یک خازن واقعی را به صورت یک خازن ایده ال موازی با مقاومت در نظرگرفت.
شکل (1-1)
البته این مدل سازی را می توان با المان های سری شامل یک خازن ایده آل و یک مقاومت نیز مدل سازی نمود. برای مدار معادل سری ضریب تلفات عایقی از رابطه ی زیر محاسبه می شود.
در عمل برای اندازه گیری ضریب تلفات عایقی tan δ از مدار معادل سری و از پل شرینگ استفاده می شود. با افزایش ضریب تعلقات عایقی که به واسطه ی افزایش مقدار R مدل شده صورت می گیرد، تعلقات خازن افزایش پیدا می کند و این امر در بانکهای خازنی بزرگ باید در نظر گرفته شود.
4-1 خازن قدرت1
در نگاه اول به نظر می رسد که خازن وسیله ی ساده ای است در حالی که در عمل خازن قدرت وسیله ای پیچیده و کاملاً فنی است که در آن از مواد دی الکتریک بسیار نازک که با فرآیندی کاملاً تخصصی ساخته می شود، استفاده شده است. به صورتی که فیلمهای فلزی مطابق شکل 2-1 روی هم قرار گرفته و تا رسیدن به ظرفیت مطلوب بدور محور پیچیده می شود.
مطابق شکل سه کویل خازن2 روی هم قرار گرفته و توسط چند رشته سیم به صورت مثلث بهم متصل می شود.
شکل(.2-1)
پس از قرارگرفتن کاغذ کرافت3 دور این کویلها، کل مجموعه در داخل بدنه‌ی استوانه ای شکل آلومینیومی قرار گرفته و فضای خالی با گرانول پر می گردد و نهایتاً سه سرسیم خروجی برروی ترمینالها لحیم می شود. مجموعه ی حاصل شده یک عنصر خازنی نامیده می شود. از این عناصر خازنی در مراکز صنعتی برای اصلاح ضریب توان4 استفاده می شود. برای استفاده خازن در سیستمهای قدرت5 و توزیع6، عناصر خازنی برای رسیدن به سطح ولتاژ مطلوبی که بتوان در سیستم قدرت و توزیع استفاده کرد، سری می شوند و برای رسیدن به ظرفیت های بالاتر خازن ها را موازی می کنند.
مجموعه ای از خازن های قدرت را در داخل ظرفی فولادی که برای رسیدن به ولتاژ و ظرفیت موردنظر سری و موازی شده اند، قرار می دهند این مجموعه واحد خازنی نامیده می شود، شکل 3-1. در حال حاضر از نظر فنی امکان ساخت واحدهای خازنی برای شبکه ی kv20 بطوری که یک واحد خازن بتواند ولتاژ مربوطه را تحمل کند، است. فقط برای بدست آوردن راکتیو لازم در هر فاز بایستی موازی شوند. پس از قطع برق خازنها به دو روش تخلیه داخلی و خارجی تخلیه می شوند که بستگی به تکنولوژی ساخت آنها دارد و طبق استاندارد حداقل زمان لازم برای وصل مجدد 5 دقیقه می باشد.
110 صفحه فایل ورد قابل ویرایش
فصل اول :
مفاهیم اساسی 7
فصل دوم :
منابع مصرف کننده توان راکتیو سلفی در شبکه 21
فصل سوم :
اثرات خازن های موازی در سیستمهای قدرت 34
فصل چهارم :
توابع هدف 64
فصل پنجم :
بررسی چند مقاله از IEEE 80
ضمائم 104
دانلود پایان نامه خازن گذاری در شبکه های توزیع برای کاهش تلفات و بهبود ضریب توان
دانلود پایان نامه خازن گذاری در شبکه های توزیع برای کاهش تلفات و بهبود ضریب توان
