پایان نامه بررسی روش های جلو گیری از واژگونی ولتاژ در شبکه برق سراسری

پایان نامه در موضوع بررسی روش های جلو گیری از واژگونی ولتاژ در شبکه برق سراسری – از این مطلب میتوانید در پایان نامه و مقاله سمینار و … خود استفاده بنمایید

مقدمه

امروزه پایداری ولتاژ مهمترین مشکل در بهره برداری امن از بسیاری از سیستم های قدرت است. در این حوزه تا کنون بیشترین توجه مربوط به تعریف چهارچوب های مختلفی برای تحلیل مسایل پایداری و همچنین بهبود وسایل و معیارهای تشخیص ناپایداری ولتاژ شده است. اما پدیده فروپاشی ولتاژ پدیده ای پیچیده تر از ناپایداری ولتاژ است که نتیجه ناپایداری ولتاژ است. سعی این پروژه بر آن است که با تأمین و بیان مفاهیم اصلی لازم، چند دستاورد جدید در مقوله فروپاشی ولتاژ را بیان کند. به معرفی مسأله پایداری ولتاژ پرداخته، مفاهیم اصلی لازم برای درک وقوع فروپاشی مثل مشخصه بار، مشخصه ژنراتور، مشخصه وسایل جبر ان ساز، تحلیل پایداری از لحاظ دینامیکی و استاتیکی و مثالی از یک فروپاشی ولتاژ را ارایه می کند.

تاریخچه فروپاشی ولتاژدرنقاط مختلف جهان

تاریکی های اخیر در شهرهای عمده جهان، مثل توکیو، نیویورک مربوط به پدیده فروپاشی ولتاژ است. این نوع از حادثه، به خاطر فقدان کنترل سطوح ولتاژ در یک سیستم قدرت است. اغلب کاهش اولیه ولتاژ به صورت تدریجی است، اپراتور از این مسأله که کاهش ولتاژ نشانه ای از فروپاشی است، آگاه نیست، تا اینکه فروپاشی خیلی نزدیک می شود، در این حالت جلوگیری از فروپاشی برای اپراتور ممکن نیست. اگر چه مکانیزم دقیق فروپاشی ولتاژ و عوامل مؤثر آن شناخته شده نیست، وقوع نا پایداری ولتاژ زمانی که سیستم تحت فشار عمل می کند قابل پیش بینی است. تغییرات اخیر در سیستم قدرت از لحاظ سیاسی، اقتصادی، اجتماعی و محیطی، عملکرد تحت فشار سیستم ها را افزایش داده است. این مسأله
نگرانی های جدی را افزایش می دهد که آیا از لحاظ اقتصادی و امنیتی شبکه قدرت توانایی پاسخ گویی در قرن آینده را دارد یا نه. نمایندگی اطلاعات انرژی (EIA) کشور آمریکا پیشگویی کرده است که مصرف انرژی الکتریکی در این کشور، به طور متوسط در نرخ 9/1% تا 3/1 در هر سال تا سالل 2010 افزایش خواهد یافت، اگر چه این نرخ در مقایسه با نرخ های تاریخی کم است ولی به خاطر جو عملکرد، مبارزه جدی را می طلبد.

به خاطر این رشد کم، فاصله زیادی برای تسهیلات قدرت وجود دارد که ظرفیت تولید خود را افزایش بدهند. به علاوه مقررات پاکیزگی هوا موجب جلوگیری از ساختن نیروگاه های فسیلی شده است. تعداد زیادی از نیروگاه های با سوخت زغال سنگ که قدیمی شده اند از لحاظ اقتصادی، مقدور نیست که توسط وسایل اسکرابر1 آلودگی های آن ها کاهش داده شود. به طور مشابه، به دلایل اقتصادی و سیاسی، از سال 1978 راکتور هسته ای به کار برده نشده است، در حقیقت در دو سال گذشته، سه راکتور از دوازده راکتو کنار گذاشته شده است که انتظار بر این است که تا قبل از سال 2010 تنها پنج راکتور باقی بماند. اگر چه انتظار بر این می رود که در نزدیک سال 2000 استفاده از قدرت هسته ای مقرون به صرفه است مقدار این قدرت، کسری از قدرت اضافه مورد نیاز تا سال 2010 است. کمبود قدرت به خصوص در مناطق پر جمعیت اتفاق خواهد افتاد. جایی که تسهیلات باز نشسته و کهنه شده اند اما جایگزینی برای آن ها گذاشته نشده است. برای جبران این کمبود قدرت مورد نیاز باید از تسهیلات دیگر وارد شود البته به شرط این که منبع قدرت آن ها موجود نباشند، که معمولاً این واردات از مسافت های طولانی انجام می گیرد. این مسأله موجب فشار بر روی تسهیلات و شبکه انتقال می شود. در تعداد زیادی از موارد، منابع به حد تولید خود برخورد می کنند. علاوه بر مشکلات تولید صادرات و واردات قدرت در شبکه انتقال موجب انبوهی از مسایل اضافی می شود. شبکه انتقال به هم پیوسته1 و بی نهایت پیچیده است. امروزه از این شبکه برای مقاصدی که برای آن طراحی نشده است استفاده می شود. کنترل و نمایش قدرت وارد به خارج شده بسیار مشکل است. امروزه بیشتر از 40% قدرت تولید شده توسط تسهیلات عمده به تسهیلات دیگر فروخته می شود، به علاوه قدرت بین تسهیلات دو برابر است. ای چرخش قدرت باعث می شود که تسهیلات- مصرف کننده های اصلی خود را نمی بینند- قدرت را از تسهیلات با تولید بیشتر انتخاب می کنند.

برای اینکه از عهده بار نامی برآییم، ظرفیت شبکه انقال یابد افزایش یابد. با این وجود به دلایل محیطی و سلامتی شهرها، در برابر اضافه کردن خطوط انتقال جدید مقاومت می شود. برای مثال، ایالت فلوراید یک فرصت قانونی بر علیه احداث خطوط انتقال جدید مقرر کرده است تا زمانی که محدودیت های میدان های الکتریکی و مغناطیسی اطراف خطوط انتقال برداشته شود. مجموعه این حوادث، وقوع فروپاشی ولتاژ را در سراسر جهان و ایالات متحده نتیجه داده است. یک مثال قدیمی، اتفاقی است که در 1987 JULY 23 در توکیو ژاپن افتاده است. درجه حرارت پیش بینی شده  و سطح قدرت پیش بینی شده  بود. روز بعد هوا بر خلاف انتظار گرمتر شد و مقدار گرما به  رسید. در ساعت 11 قبل از ظهر، سطح بار به  رسید.

در ساعت یک بعد از ظهر، مصرف بار در سرعتی برابر  در دقیقه افزایش یافت و ولتاژ خطوط شروع به کم و زیاد شدن کردند. در ساعت 1:20 ولتاژ خط 20% کمتر از مقدار ولتاژ نرمال بود. در این نقطه، رله های حفاظتی باعث خاموشی قسمتی از شهرها، به خاطر کمبود توان، با 2.8 میلیون مصرف کننده شد. پیش بینی مناسب برای بار مصرفی بیشتر از، ماکزیمم ظرفیت تولید شرکت توان الکتریکی توکیو (TEPCO) بود. برای جبران این سطح مصرف قدرت، (TEPCO) سعی بر وارد کردن قدرت از تسهیلات همسایه اش کرد. با این وجود، سیستم قادر بر ارائه کردن قدرت مورد نیاز مرکز توکیو نبود. عدم تطابق در مصرف و تولید، موجب کاهش سطح ولتاژ شد. تا اینکه منجر به خاموشی وسیعی در شهر شد این یک مثال اولیه از یک سیستم تحت فشار است. این نمونه یک سطح قدرت بالا همراه با قدر انتقالی از مسافت های طولانی است. این موقعیت در توکیو، به خاطر افزایش مصرف توان، سخت تر شد.

 پایداری و واژگونی یا فروپاشی ولتاژ

پایداری ولتاژ عبارتست از توانایی سیستم قدرت برای حفظ ولتاژ ماندگار قابل قبول در تمام شین های سیستم در شرایط عادی عملکرد و بعد از اینکه تحت یک اغتشاش قرار گرفت. فروپاشی ولتاژ، فرآیندی است که در آن دنباله حوادث همراه نا پایداری ولتاژ در قسمت اعظمی از سیستم قدرت، به یک نمایه غیر قابل قبول ولتاژ پایین منجر می شود.زمانی که حضور اغتشاش، افزایش تقاضای بار، تغییر در وضعیت سیستم باعث افت فزاینده و غیر قابل کنترل در ولتاژ گردد، سیستم وارد حالت ناپایداری ولتاژ می شود. دلیل اصلی ناپایداری، عدم توانایی سیستم قدرت در تأمین توان راکتیو مورد تقاضاست، قلب مسأله فروپاشی ولتاژ معمولاً افت ولتاژی است که به هنگام عبور توان حقیقی و راکتیو از راکتانس های خطوط ایجاد می گردد. یکی از معیارهای پایداری ولتاژ آن است که در وضعیت کاری خاص، در هر شین سیستم و در زمانی که توان راکتیو تزریقی به آن شین افزایش می یابد، دامنه ولتاژ نیز افزایش می یابد. سیستم، از دیدگاه ولتاژ ناپایدار است، اگر حداقل برای یک شین سیستم، افزایش توان راکتیو تزریقی به آن (Q)، باعث کاهش دامنه ولتاژ آن (V) شود. به عبارت دیگر سیستمی از نظر ولتاژ پایدار است که حساسیت V-Q آن برای هر شین مثبت باشد و ناپایدار است اگر این حساسیت حداقل برای یک شین منفی شود. افت فزاینده در ولتاژ شین ممکن است به علت از دست رفتن حالت سنکر و نیزه و افزایش زاویه روتور نیز صورت پذیرد به عنوان مثال از دست دادن تدریجی حالت سنکرونیزه ماشین ها، زمانی که زوایای روتور بین دو گروه از ماشین ها به 180 نزدیک شده یا از آن فراتر رود، منجر به ولتاژهای بسیار پایین در نقاط واسطه ای از شبکه می شود.

در مقابل، کاهش مداوم ولتاژ که مربوط به ناپایداری ولتاژ است، زمانی اتفاق می افتد که از نظر زاویه روتور مشکلی وجود نداشته باشد. اساساً ناپایداری ولتاژ یک پدیده محلی است و آثار آن ممکن است تأثیر فراگیر داشته باشد. فروپاشی ولتاژ پدیده ای پیچیده تر از ناپایداری ساده ولتاژ است و معمولاً اثر رشته ای از حوادث ناپایداری ولتاژ است که منجر به ولتاژ پایین در بخش عمده ای از سیستم قدرت می شود. مسایل کنترل و پایداری ولتاژ مسایل جدیدی در صنعت برق نیستند، لیکن امروزه در بسیاری از سیتسم ها مورد توجه خاصی قرار گرفته اند. زمانی این موضوع فقط به طور عمده با سیستم های ضعیف و خطوط طولانی مرتبط بود، اما اکنون در نتیجه بار گذاری شدیدتر، در شبکه های توسعه یافته نیز مورد توجه است. در سال های اخیر، ناپایداری ولتاژ موجب بروز چند فروپاشی عظیم در شبکه های مختلف شده است. چند نمونه آورده شده است:

• اغتشاش سیستم فلوریدا در بیست و هشتم دسامبر 1892 میلادی.

• اغتشاش های مجموعه تسهیلات اشتراکی نیویورک در بست و دوم دسامبر 1970 میلادی.

• اغتشاش های سیستم فرانسه در نوزدهم دسامبر 1978 و دوازدهم ژانویه 1987 میلادی.

• اغتشاش سیستم شمال بلژیک در چهارم آگوست 1982 میلادی.

• اغتشاش سیستم سوئد در بیست وهفتم دسامبر 1983 میلادی.

• اغتشاش سیستم ژاپن در بیست و سوم ژوئن 1987 میلادی.

در نتیجه امروزه عبارت « ناپایداری ولتاژ و فروپاشی ولتاژ » در منابع و مبحث های برنامه ریزی وبهره برداری، بیشتر از گذشته مشاهده می شوند. اگرچه ممکن است ولتاژهای پایین ناشی از فرآیند عدم همگامی زوایای روتور باشند، نوع فروپاشی ولتاژ مربوط به ناپایداری ولتاژ می تواند در جایی رخ دهد که پایداری زاویه ای مطرح نیست. زمانی که زوایای روتور بین دو گروه از ماشین ها 180 نزدیک یا از آن بیشتر می شود، خارج شدن آرام آرام ماشین ها ازهمگامی، منجر به ولتاژهای بسیار پایین در نقاط میانی شبکه می شود.

تحلیل پایداری ولتاژ

تحلیل پایداری ولتاژ برای یک حالت معین سیستم، بررسی دو جنبه زیر را در بر می گیرد، الف) نزدیکی به نا پایداری ولتاژ، سیستم چه مقدار به نا پایداری ولتاژ نزدیک است؟ فاصله تا ناپایداری را می توان بر حسب کمیت های فیزیکی، از قبیل سطح بار، عبور توان حقیقی در یک حد فاصل بحرانی و ذخیره توان راکتیو، اندازه گرفت.ب) مکانیزم نا پایداری ولتاژ: چرا و چگونه نا پایداری رخ می دهد؟ عوامل کلیدی که در نا پایداری نقش دارند کدامند؟ چه اقدام هایی در بهبود پایداری ولتاژ مؤثرترین هستند؟

معمولاً دینامیک های سیستم که بر پایداری ولتاژ تأثیر می گذارند، کند هستند. بنابراین، بسیاری از جنبه های مسأله را می توان به طور مؤثر با بکار گیری روش های استاتیکی تحلیل کرد. با استفاده از روش های استاتیکی، عوامل مؤثر بر نا پایداری را شناسایی کرد. از طرف دیگر تحلیل دینامیکی، برای مطالعه موقعیت های معین فروپاشی ولتاژ، هماهنگی و حفاظت و کنترل ها و آزمون اقدامات چاره ساز سودمند است. شبیه سازی های دینامیکی، همچنین این موضوع را بررسی می کنند که آیا سیستم به نقطه تعادل حالت ماندگار می رسد، و در صورت مثبت بودن پاسخ، چگونگی رسیدن به آن را نیز بررسی می کنند.

مفاهیم اساسی مربوط به پایداری ولتاژ

مسائل پایداری ولتاژ، معمولاً در سیستم های تحت بارگذاری شدید رخ می دهد. گرچه ممکن است که اغتشاش منجر به فروپاشی ولتاژ، دلایل گوناگونی داشته باشد، لیکن مسأله اساسی ضعف ذاتی سیستم قدرت است. علاوه بر استحکام شبکه انتقال وسطوح انتقال توان، عوامل اصلی فروپاشی ولتاژ عبارتنداز: محدودیت های کنترل توان راکتیو یا ولتاژ ژنراتور، مشخصه های بار، مشخصه های وسایل جبران سازی راکتیو و عمل وسایل کنترل ولتاژ از قبیل ترانسفورماتورها دارای تغییر دهنده تپ زیر بار (OLTC). این بخش مفاهی اساسی مربوط به ناپایداری ولتاژ را ارایه می کند. بدین منظور نخست مشخصه های سیستم های انتقال در نظر گرفته می شود و سپس چگونگی تأثیر پذیری این پدیده از ژنراتورها، بارها و وسایل جبران سازی توان راکتیو مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

مشخص سازی کلی بر اساس رویدادهای واقعی

چند رویداد فروپاشی ولتاژ در سطح جهان رخ داده است. بر اساس این رویدادها، فروپاشی ولتاژ را می توان به صورت زیر مشخص کرد:

1- ممکن است رویداد آغازگر به دلایل مختلفی رخ دهد. تغییرات تدریجی کوچک سیتم از قبیل افزایش طبیعی در بار سیستم، یا اغتشاش های ناگهانی بزرگ از قبیل از دست دادن یک واحد تولیدی با یک خط تحت بار شدید. برخی از اوقات ممکن است بروز یک اغتشاش اولیه به ظاهر غیر مهم، به رویدادهای پی در پی منجر می شود که در نهایت موجب فروپاشی سیستم شود.

2- اصل مسأله ناتوانی سیستم در برآورده ساختن تقاضاهای راکتیو خود می باشد. معمولاً ولی نه همیشه، فروپاشی های ولتاژ مستلزم وضعیتی با خطوط تحت بار شدید است. هنگامی که انتقال توان راکتیو از ناحیه های مجاور مشکل است، بر تغییری که مستلزم افزایش توان راکتیو باشد، می تواند به فروپاشی ولتاژ منجر گردد.

3- فروپاشی ولتاژ معمولاً به صورت یک میرایی کند ولتاژ ظاهر می شود که نتیجه فرایندی تجمعی از عملیات و تداخل های بسیاری از وسایل، کنترل ها، و سیستم های حفاظتی است، محدوده زمانی فروپاشی در چنین حالاتی ممکن است در حدود چندین دقیقه باشد.

4- فروپاشی به شدت تحت تأثیر وضعیت و مشخصه های سیستم قرار دارد. در زیر عوامل اصلی مؤثر بر نا پایداری و یا فروپاشی ولتاژ آورده شده است:

• فاصله های زیاد بین تولید و بار

• عمل ULTC در طی وضعیت فشار ضعیف

• مشخصه های نامطلوب بار

• هماهنگی ضعیف بین سیستسم های مختلف کنترل و حفاظتی

5- مسأله فروپاشی ولتاژ ممکن است با بکار گیری بیش از حد جبران سازی خازن شنت، تشدید شود. لذا می توان با انتخاب عاقلانه مجموعه ای از خازن های شنت، سیستم های استاتیکی توان راکتیو و احتمالاً کندانسورهای سنکرون، جبران سازی راکتیو دارای حداکثر تأثیر نمود.

مکانیزم فروپاشی ولتاژ

در تمام فروپاشی های ثبت شده، ولتاژ سیستم به طور آهسته در کنار افزایش بار کاهش می یابد، تا زمانی که به یک نقطه بحرانی برسد. در این نقطه، هر تغییر کوچکتر در افزایش بار، موجب کاهش خیلی زیاد در ولتاژ می شود، تا زمانی که مصرف بار را نتواند برآورده کند. زمانی که ظرفیت تولید، با مصرف بار منطبق نباشد، دینامیک سیستم موجب کاهش خیلی سریع ولتاژ می شود. نقطه بحرانی سیستم، نقطه ماکزیمم توان انتقالی PMPT است.اگرچه فروپاشی ولتاژ پیچیده است. تعدادی از رفتارها قابل فهمیدن است، به وسیله مطالعه حالت پایدار ولتاژ تحت بارهای مختلف، رفتارهای سطوح ولتاژ، توسط منحنی (P-V) شکل شماره (3-1) قابل توضیح است. ولتاژ به عنوان تابعی از مطرف بار سیستم کشیده شده است. این منحنی چند مقداره است.برای فهمیدن بهتر موضوع، نقطه صفر بار توسط مدار باز یا اتصال کوتاه بدست می آید. قله این منحنی PMPT است، فروپاشی ولتاژ زمانی است که نقطه کار سیستم به PMPT می رسد و سپس ولتاژ به صورت ناگهانی در مجاورت PMPT کاهش پیدا می کند. سپس وقتی که توانی در شبکه انتقال برای بار موجود نباشد دینامیک سیستم موجب کاهش سریعتر ولتاژ می شود.قسمت پایین منحنی PV برای کامل شدن منحنی کشیده می شود. ولی به خاطر ولتاژ پایین برای سطوح بار، بندرت استفاده می شود به طور نوعی، ولتاژ بحرانی زمانی اتفاق می افتد که ولتاژ به زیر حد مقدار مینیم برسد. بنابراین، عمل تصحیح باید قبل از رسیدن سیستم به نقطه PMPT انجام شود. PMPT برای مطالعه اثر بارهای مختلف و آشکار کردن وقوع احتمالی ولتاژ پایین استفاده شده است. یکی از وسایل متداول برای کنترل ولتاژ، سوئیچ کردن خازن های شنت و تزریق توان راکتیو به شین های کم ولتاژ است. این عمل ولتاژ را با کم کردن ظاهری قدرت بار (اندازه قدرت مختلط) زیاد می کند. این عمل موجب بالا رفتن نقطه PMPT در یک سطح قدرت بار بالاتر می شود.

پاسخ ولتاژ نسبت به تزریق توان راکتیو در شکل نشان داده شده است. هر زمان که ذخیره راکتیو بیشتر از مصرف بار به طور وسیع تولید شود. احساس نادرستی از امنیت و اطمینان ایجاد می شود و فروپاشی ولتاژ بدون توجه قبلی امکان وقوع پیدا می کند این به طور واضح در شکل نشان داده شده است. هر زمان که ذخیره راکتیو بیشتر از مصرف بار به طور وسیع تولید شود. احساس نادرستی از امنیت و اطمینان ایجاد می شود و فروپاشی ولتاژ بدون توجه قبلی امکان وقوع پیدا می کند این به طور واضح در شکل  قابل نمایش است. همراه با ذخیره و تزریق راکتیو، ولتاژ در قسمت اصلی سیستم درحد قابل قبولی می ماند. حتی زمانی که سیستم به نقطه بحرانی (منظور از نقطه بحرانی، نقطه بحرانی قبل از تزریق است) برسد. با این وجود، مدت کمی بعد از سقوط ولتاژ به زیر رنج قابل قبول، سیستم نقطه بحرانی جدیدی پیدا می کند. اگر مصرف، سریعاً افزایش یابد، زمان کافی برای اینکه اندازه صحیح را پیدا کند، ندارد. ولتاژ سریعاً از هم می پاشد.شکل  های زیر سطوح ولتاژ با درجات مختلف بار را نشان می دهد. در واقع، ولتاژ یک سیستم تنها وابسته به مقدار بار (Mw) نیست، بلکه به مشخصه بار نیز بستگی دارد. یک توزیع بار نمونه شامل مخلوطی از بارهای مقاومتی و بارهای صنعتی است. بارهای صنعتی به طور معمول شامل موتورهای القایی هستند که مایل به کشیدن جریان بیشتر در کاهش ولتاژ هستند. اگر سرعت افزایش جریان بیشتر از کاهش ولتاژ باشد، باعث افزایش مصرف بار، همزمان با سقوط ولتاژ می شود.  عبارت دیگر، بارهای مقاومتی که معمولاً بارهای گرمایی در طبیعت مقاومتی هستند، قدرتی متناسب با  می کشند. در بارهای مقاومتی، همان گونه که ولتاژ پیدا می کند، مصرف بار مقاومتی، کاهش پیدا می کند. این مسأله به خاطر ارتباط درجه دوم بار نسبت به ولتاژ است همان گونه که مصرف بار مقاومتی، کاهش پیدا می کند (به خاطر کاهش ولتاژ) قدرت انتقالی درون خطوط انتقال نیز کاهش پیدا می کند، بنابراین بار خط و تلفات راکتیو آن کاهش می یابد. بنابراین، مسایل بارهای مقاومتی به طور خود به خود تصحیح می شوند.

درصد زیادی از بارهای صنعتی همراه با بقیه شرایطی که به طور معکوس بر پایداری ولتاژ اثر می گذارند در جدول شماره (3-1) لیست شده است. یکی دیگر از مسایلی که بر پایداری ولتاژ اثر منفی دارد، تلفات راکتیو بانک های خازنی است. بانک های خازنی ولتاژ را در سطح بالاتری نگه می دارد و PMPT را افزایش می دهد. با این وجود همان طور که ولتاژ کاهش پیدا می کند مقدار راکتیو تزریق شده توسط بانک خازنی شنت کاهش پیدا می کند، که کاهش ولتاژ را بیشتر می کند. چرا که تزریق توان راکتیو تزریق شده توسط بانک خازنی شنت کاهش پیدا می کند، که کاهش ولتاژ را بیشتر می کند. چرا که تزریق توان راکتیو تابعی ازV/Xc  است که، Xc، ظرفیت خازنی، بانک خازنی است.

شرایطی که اثر معکوس بر ولتاژ به هنگام فروپاشی ولتاژ دارند.

بنابراین، وابستگی مختلف بارهای صنعتی یا مقاومتی نسبت به کاهش ولتاژ و مقدار کاپاسیتانس بانک خازنی موجب می شود که بار در هنگام کاهش ولتاژ تعادل را حفظ یا از بین ببرد. یکی از مسیرها، قصد بر پایدار کردن سیستم و مسیر دیگر سعی بر فروپاشی ولتاژ دارد.تغییر تحت بار1 برای نگه داری سطوح ولتاژ به وسیله تنظیم اتوماتیک، در مقدار مورد نظر بکار برده می شود. در بیشتر موارد ULTC وسیله کنترلی بسیار مناسبی است. با این وجود، در مسایل ولتاژ پایین، ULTC ممکن است شرایط ولتاژ را بدتر کند.

در این حالت، زمانی که ولتاژ در انتقال (یا اولیه) سقوط می کند، مکان ULTC سعی بر این دارد که مقدار ولتاژ را در عملکرد نامی نگه دارد. این عمل تمایل خواهد داشت که بارهای مقاومتی را در سطح مصرف بالا نگه دارد. در حالی که بر بارهای صنعتی به صورت جزیی تأثیر می گذارند زمانی که مصرف بالا می رود، جریان بیشتری انتقال پیدا می کند. بنابراین تلفات انتقال افزایش پیدا می کند. این پیامد موجب کاهش ولتاژ سیستم انتقال می شود. اگر تغییر مکان ترانسفورماتور سعی بر نگه داشتن ولتاژ در مقدار باال در سمت مصرف کننده داشته باشد، به ترتیب ولتاژ بار و سیستم انتقال به طور مداوم کاهش پیدا خواهد کرد، تا اینکه به فروپاشی ولتاژ نزدیک می شود.

طرح نوعی از فروپاشی ولتاژ

هرگاه سیستم قدرت به دنبال پیشامدی در سیستم، تحت افزایش ناگهانی تقاضای توان راکتیو قرار گیرد، تقاضای اضافی به کمک ذخیره های توان راکتیو ژنراتورها و جبران سازها برآورده می شود. معمولاً ذخیره کافی وجود دارد و در نتیجه سیستم، در یک سطح ولتاژ پایدار استقرار می یابد. لیکن ممکن است به علت ترکیبی از رویدادها و وضعیت سیستم، تقاضای توان راکتیو اضافی به فروپاشی ولتاژ منجر می شود. که خود باعث از کار افتادگی عمده قسمتی از سیستم یا تمامی آن خواهد شد. یک طرح نوعی فروپاشی ولتاژ به شرح زیر است:

• سیستم قدرت در شرایط کاری غیر عادی قرار دارد و واحدهای تولید کننده بزرگ، نزدیک مراکز بار کار نمی کنند. در نتیجه، برخی از خطوط EHV به شدت تحت بارگذاری قرار گرفته اند و منابع توان راکتیو در حداقل قرار دارند.

• رویداد آغازگر فروپاشی ولتاژ، از دست دادن یک خط، تحت بار شدید است که باعث بار گذاری اضافی بر خطوط مجاور باقی مانده می شود. این موضوع، تلفات توان راکتیو را در خطوط افزایش می دهد (به دلیل گذشتن جریان اضافه از خطوط)، که به وسیله آن تقاضای توان راکتیو سنگینی به سیستم تحمیل می شود.

• بلا فاصله پس از دست دادن خط EHV، به علت تقاضای راکتیو اضافی، کاهش چشمگیری در ولتاژ مراکز بار مجاور، به وجود خواهد آمد که باعث کاهش رشد و کاهش حاصل در انتقال توان از طریق خطوط EHV، اثر پایدار سازی خواهد داشت. لیکن، AVR های ژنراتور با افزایش تحریک، به سرعت ولتاژهای پایانه را ترمیم می کنند. عبور توان راکتیو اضافی حاصل از طریق اندوکتانس های مربوط به ترانسفورماتورهای ژنراتور و خطوط، موجب افت ولتاژ افزایش یافته در طول هر کدام از عناصر می گردد. در این مرحله، ژنراتور به احتمال زیاد در محدوده قابلیت های خروجی P-Q، به عبارت دیگر در داخل حدود گرمایی آرمیچر و جریان تحریک، قرار دارند و گاورنرهای سرعت با کاهش خروجی MW، فرکانس را تقسیم می کنند.
  

• کاهش ولتاژ سطح EHV در مراکز بار، به داخل سیستم توزیع منعکس می شود. ULTC های ترانسفورماتورهای پست، در زمانی بین 2 تا 4 دقیقه ولتاژهای توزیع و بارها را به سطوح قبل از خطا باز می گردانند. با هر عمل تغییر تپ، نمو حاصل در بار بر خطوط EHV، تلفات که خود افت بزرگتری در سطح EHV می شود.

• در نتیجه، با هر عمل تغییر دهنده تپ، خروجی راکتیو ژنراتورها در سراسر سیستم افزایش خواهد یافت. به تدریج، ژنراتورها یک به یک به حدود توانایی توان راکتیو خود می رسند (این حدود توسط حداکثر جریان تحریک پیوسته مجاز تحمیل می شود). هنگامی که اولین ژنراتور به حد جریان تحریک خودش می رسد، ولتاژ پایانه اش افت خواهد کرد. که خود ممکن است باعث محدود کردن بیشتر خروجی راکتیو گردد تا جریان آرمیچر را در داخل حدود قابل قبول نگه دارد. ترتیب سهم آن در بار گذاری توان راکتیو به سایر ژنراتورها در حالت کنترل خودکار تحریک باشند سیستم بسیار بیشتر در معرض نا پایداری ولتاژ قرار خواهد داشت و احتمالاً این مسأله با کم اثر تر شدن جبران سازهای شنت در ولتاژهای پایین، پیچیده تر می شود.سرانجام، فرآیند به فروپاشی یا شکست بهمنی ولتاژ منتهی می شود که ممکن است به از دست دادن حالت سنکرون واحدهای تولدی و بروز خاموشی وسیع منجر گردد.

مشخصه های اصلی و مراحل فروپاشی ولتاژ

در این قسمت، مشخصه اصلی فروپاشی ولتاژ را که در May 1997 در چایلین اتفاق افتاد ثبت می کنیم. به علاوه، مراحل اصلی تغییر بحثی پیرامون ساختار سیستم های مشابهی که ناپایداری ولتاژ را تجربه کرده اند انجام می شود.

مشخصه اصلی فروپاشی ولتاژ

مشخصات اصلی فروپاشی که در رویداد اتفاق افتاده در CIS عبارت است از:

• کاهش کاهش مانا و آهسته در طول ولتاژ، که به شکل غیر همگن اتفاق می افتد (در شین های سیستم)

• اشباع ولتاژ در واحدهای تولیدی

• افزایش در مصرف توان راکتیو، این مسأله به طول اساسی مربوط به افزایش تلفات راکتیو سیستم که به دلیل ولتاژ کم صورت می گیرد.

• فرکانس مانا در طول پدیده دگرگونی. نا پایداری تنها در پایان رویدادها مشاهده می شود و با مرحله نهایی فروپاشی ولتاژ منطبق است.

مراحل فروپاشی ولتاژ

مراحل زیر برای فروپاشی ولتاژ تحت تحلیل تعیین می شود:

• یک مرحله گذرا که سیستم تحمل می کند. در این مورد خارج شدن یک خط انتقال است. در این قسمت سیستم قادر است که پایدار بماند و به نقطه تعادل دوباره دست یابد.

● دومین مرحله، دینامیک آهسته در سیستم و….

امید داریم تا اینجای مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد. جهت دریافت ادامه مطلب  به صورت کامل  WORD + PDF  به لینک دریافت زیر مراجعه نمایید. براساس سیستم پایان نامه نویسی تنظیم شده است و کلیه مطالب آن دارای رفرنس میباشد.

برای دریافت pdf + word بر روی کلیدزیر ،کلیک نمایید . 

قیمت: 15000تومان