تحليل و بررسي و محاسبه عوامل ايجاد كنندة تلفات قدرت در شبكه هاي انتقال و فوق توزيع
تعداد صفحه: 120
نوع فايل: Word
چكيده:
باتوجه به رشدروز افزون جمعيت و بالا رفتن فرهنگ استفاده از انرژي الكتريكي ، شبكه هاي برق رساني در چند دهه اخير رشد سريعي داشته اند كه اين رشد مستلزم رشد همزمان روشهاي مهندسي طراحي وتوسعه مي باشد ، متاسفانه در بخش توزيع به دليل طراحي هاي تلفات و افت انرژي زياد مي باشد كه سرچشمه اين مشكلات عدم وجود برنامه اي مدرن براي پيش بيني نيازهاي آتي شبكه مي باشد .
چه بسا شبكه هايي كه بدون در نظر گرفتن پارامترهاي آينده نگري طراحي شده و با گذشت زمان و رشد بار ، كارآيي لازم را نداشته باشد و باعث ايجاد تلفات و اختلالاتي در شبكه شود براي نمونه طي برنامه اول و دوم توسعه در كشور شعار روستاهاي بي برق كشور مطرح گرديد كه علي رغم تبعات مثبت اقدام فوق در طي اين سالها كيلومترها شبكه توزيع ، بدون پيش بيني قبلي و حتي برآورد فني و اقتصادي احداث گرديد كه در دراز مدت باعث بروز مشكلاتي خواهد شد . سعي داريم در اين پروژه راهكارهاي مهندسي براي جلوگيري از اين قبيل مشكلات و بهينه كردن شبكه براي جلوگيري از اين قبيل مشكلات و بهينه كردن شبكه توزيع و فوق توزيع با استفاده ازپيش بيني هاي فني ارائه كنيم كه نتيجه آن كاهش تلفات و صرفه جوئي قابل توجهي خواهد بود .
در شبكه هاي برق رساني درصد قابل توجهي از توان و انرژي توليدي نيروگاه ها در مسير توليد تا مصرف به هدر مي روند ، كه مقدار اين تلفات به پارامترهاي متعددي از جمله بافت شبكه، نوع تجهيزات ، چگالي بار ، نوع مصرف و سهم هر يك در كل ، شكل منحني مصرف و شرايط آب و هوائي منطقه وابسته مي باشد . تنوع و تعدد عوامل موثر در مقدار تلفات سبب مي شود كه مقدار آن حتي در دو شبكه به ظاهر مشابه و با پيك مصرف يكسان ، متفاوت باشد ..
در تجزيه و تحليل تلفات ، دوعامل اصلي آن يعني تلفات توان و تلفات انرژي بايد مشتركاً مورد بررسي قرار گيرند چون مقدار تلفات توان در ساعات پيك هر شبكه به طور مستقيم در تعيين ظرفيت مفيد نيروگاهها موثر مي باشد ، كه اين مطلب نشانگر اهميت بيشتر تلفات توان در مقايسه با تلفات انرژي مي باشد . گر چه امكان محاسبه يا تخمين ماكزيمم تلفات توان بخشي از شبكه در ساعات پيك شبكه سراسري تا حدودي امكان پذير مي باشد . اما محاسبه و اندازه گيري آن براي كل مسير توليد تا مصرف كاري دشوار و در برخي موارد غير عملي است . يكي از دلايل مهم اين پيچيدگي ، وجود عوامل ناشناخته و غير قابل اندازه گيري در بين اجزاء تلفات مي باشد ، كه به همين دليل در گزارشات آماري تنها به تلفات انرژي شبكه ها اشاره مي گردد . از آنجا كه تلفات توان تابعي از تغييرات مصرف لذا مقدار آن در ساعات مختلف شبانه روز متفاوت مي باشد و به همين دليل در برخي از ساعات روز مقدار آن زياد و در ساعات ديگر كم مي باشد . در يك دوره مشخص ، تلفات انرژي از مجموع تلفات لحظه اي توان به دست مي آيد . به همين دليل درصد تلفات انرژي مبين متوسط تلفات توان در دوره مورد مطالعه مي باشد ، يا به عبارت ديگر درصد تلفات در ساعات پيك به مراتب بيشتر از درصد متوسط تلفات انرژي مي باشد . به عنوان مثال متوسط ساليانه تلفات انرژي شبكه سراسري برق با احتساب مصارف داخلي نيروگاه ها چيزي در حدود 20 درصد
مي باشد . اما بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد مقدار تلفات در ساعات پيك حدود سي درصد مي باشد [13 و 49 ] به عبارت ديگر در ساعات پيك حدود سي درصد از ظرفيت نيروگاه ها به شكل هاي مختلفي در اجزاء شبكه به هدر مي رود .
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه..................................................................................................................................................................... 1
تاريخچه صنعت برق........................................................................................................................................... 3
پيدايش صنعت برق در جهان.............................................................................................................................. 3
نخستين كارخانه برق شهري در ايران................................................................................................................ 5
تاريخچه توزيع نيروي برق در ايران................................................................................................................. 6
توزيع در بدو ورود برق به ايران........................................................................................................................ 6
توزيع در شركتهاي برق منطقه اي...................................................................................................................... 6
تشكيل شركتهاي توزيع نيروي برق................................................................................................................... 7
فصل اول:كلياتي درخصوص تلفات
كلياتي در خصوص تلفات................................................................................................................................... 9
تعريف تلفات........................................................................................................................................................ 9
انواع تلفات........................................................................................................................................................... 9
تلفات توان............................................................................................................................................................ 10
تلفات انرژي.......................................................................................................................................................... 10
تلفات راكتيو......................................................................................................................................................... 11
اجزاء تلفات الكتريكي ........................................................................................................................................ 11
بخش فني.............................................................................................................................................................. 12
تلفات ژول در خطوط انتقال و توزيع نيرو........................................................................................................ 12
تلفات در ترانسورماتورها.................................................................................................................................... 12
تلفات كنتورها....................................................................................................................................................... 13
تلفات در ترانسفورماتورهاي ولتاژ و جريان...................................................................................................... 13
تلفات كرونا........................................................................................................................................................... 14
بخشي از انرژي الكتريكي به صورت نشتي جريان در تجهيزات ، كابل ، خطوط هوائي به هدر مي روند........ 14
طراحي نادرست.................................................................................................................................................... 14
بخش مديريتي...................................................................................................................................................... 15
استفاده غير مجاز از برق...................................................................................................................................... 15
عدم استفاده مناسب از ترانسفورماتورها............................................................................................................ 16
افت ولتاژ............................................................................................................................................................... 16
عدم توجه كافي به اصلاح و بهبود شبكه.......................................................................................................... 17
بخش فني – مديريتي.......................................................................................................................................... 17
گردش بي مورد توان اكتيو در شبكه.................................................................................................................. 17
گردش بي مورد توان راكتيو در شبكه................................................................................................................ 17
پايين بودن ضريب قدرت در شبكه.................................................................................................................... 18
بالابودن ظرفيت خازن.......................................................................................................................................... 18
پايين بودن ولتاژ شبكه.......................................................................................................................................... 18
نامتعالي بار در شبكه............................................................................................................................................. 19
ماهيت تلفات........................................................................................................................................................ 19
تلفات غير ثابت يا غير قابل تنظيم...................................................................................................................... 20
تلفات متغير يا قابل كنترل.................................................................................................................................... 21
فصل دوم: تلفات توان
تلفات توان............................................................................................................................................................ 23
درجه حرارت محيط ........................................................................................................................................... 23
تاثير تابش خورشيد ............................................................................................................................................ 24
جريان الكتريكي.................................................................................................................................................... 25
تاثير فركانس......................................................................................................................................................... 27
تعيين درجه حرارت هادي ................................................................................................................................. 28
درجه حرارت محيط ........................................................................................................................................... 28
تابش خورشيد ..................................................................................................................................................... 28
جريان الكتريكي .................................................................................................................................................. 29
درجه حرارت هادي ............................................................................................................................................ 29
فصل سوم: تلفات انرژي
تلفات انرژي ........................................................................................................................................................ 34
كليات..................................................................................................................................................................... 34
محاسبه تلفات انرژي .......................................................................................................................................... 35
تغييرات ولتاژ ....................................................................................................................................................... 35
تغييرات ضريب قدرت........................................................................................................................................ 35
ساده سازي............................................................................................................................................................ 36
توان انتقالي ثابت.................................................................................................................................................. 37
مقاومت ثابت........................................................................................................................................................ 38
ضريب تلفات........................................................................................................................................................ 38
دامنه تغييرات تلفات انرژي................................................................................................................................. 39
حداقل ضريب تلفات........................................................................................................................................... 40
حداكثر ضريب تلفات ......................................................................................................................................... 41
مقدار ضريب تلفات............................................................................................................................................. 42
فصل چهارم: تلفات كرونا در خطوط انتقال نيرو
تلفات كرونا در خطوط انتقال نيرو .................................................................................................................... 44
گراديان ولتاژ......................................................................................................................................................... 44
تلفات كرونا ......................................................................................................................................................... 46
انرژي تلف شده از طريق كرونا ......................................................................................................................... 47
تلفات كرونا در هواي صاف و تميز .................................................................................................................. 48
تلفات كرونا در هواي باراني .............................................................................................................................. 48
تلفات كرونا در روزهاي برفي ............................................................................................................................ 50
تلفات كرونا در روزهاي مه آلود و شرجي ....................................................................................................... 50
محاسبه تلفات كرونا .......................................................................................................................................... 51
فصل پنجم: تلفات ناشي از نشتي جريان
تلفات ناشي از نشتي جريان................................................................................................................................. 56
كليات ................................................................................................................................................................... 56
خطوط انتقال نيرو ............................................................................................................................................... 57
خطوط توزيع نيرو .............................................................................................................................................. 58
نشتي جريان در چند نمونه مشخص ................................................................................................................ 59
فصل ششم: تلفات ناشي از نامتعادلي بار
تلفات ناشي از نامتعادلي بار................................................................................................................................. 63
كليات..................................................................................................................................................................... 63
آثار بار متعادل ...................................................................................................................................................... 64
عوامل موثر در عدم تعادل ................................................................................................................................. 65
معيار انتخاب زمان مطالعه ................................................................................................................................... 66
محل اندازه گيري ................................................................................................................................................ 67
جمع بندي ........................................................................................................................................................... 68
فصل هفتم: تلفات در ترانسفورماتورها
تلفات در ترانسفورماتورها.................................................................................................................................. 72
تلفات بارداري ..................................................................................................................................................... 72
تلفات مسي .......................................................................................................................................................... 73
تلفات فن .............................................................................................................................................................. 73
تلفات پمپ ها ..................................................................................................................................................... 74
تلفات بي باري ..................................................................................................................................................... 74
مقادير تقريبي تلفات............................................................................................................................................. 76
محاسبه تلفات انرژي در ترانسفورماتورها ........................................................................................................ 77
تلفات انرژي در حالت بي باري ......................................................................................................................... 77
تلفات انرژي در حالت بارداري .......................................................................................................................... 78
مجموع تلفات انرژي .......................................................................................................................................... 78
راندمان ترانسفورماتورها .................................................................................................................................... 79
فصل هشتم: مدل هاي ضريب تلفات
مدل هاي ضريب تلفات....................................................................................................................................... 84
دامنه تغييرات ضريب تلفات .............................................................................................................................. 84
مدل هاي رياضي ................................................................................................................................................. 85
مدل خطي ............................................................................................................................................................ 85
معادله درجه دوم................................................................................................................................................... 86
معادله درجه دوم ساده.......................................................................................................................................... 87
معادله درجه سوم.................................................................................................................................................. 87
رابطه نمايي........................................................................................................................................................... 87
ساير روابط............................................................................................................................................................ 88
مدل هاي ضريب تلفات....................................................................................................................................... 88
توابع درجه دوم.................................................................................................................................................... 89
توابع درجه دوم ساده........................................................................................................................................... 90
توابع نمايي........................................................................................................................................................... 91
معادلات درجه سوم.............................................................................................................................................. 91
ساير موارد............................................................................................................................................................. 92
نتيجه گيري........................................................................................................................................................... 93
منابع و مآخذ......................................................................................................................................................... 95
ضمائم.................................................................................................................................................................... 96
پيشنهادات............................................................................................................................................................. 115
3801
تحليل و بررسي و محاسبه عوامل ايجاد كنندة تلفات قدرت در شبكه هاي انتقال و فوق توزيع
تعداد صفحه: 120
نوع فايل: Word
چكيده:
باتوجه به رشدروز افزون جمعيت و بالا رفتن فرهنگ استفاده از انرژي الكتريكي ، شبكه هاي برق رساني در چند دهه اخير رشد سريعي داشته اند كه اين رشد مستلزم رشد همزمان روشهاي مهندسي طراحي وتوسعه مي باشد ، متاسفانه در بخش توزيع به دليل طراحي هاي تلفات و افت انرژي زياد مي باشد كه سرچشمه اين مشكلات عدم وجود برنامه اي مدرن براي پيش بيني نيازهاي آتي شبكه مي باشد .
چه بسا شبكه هايي كه بدون در نظر گرفتن پارامترهاي آينده نگري طراحي شده و با گذشت زمان و رشد بار ، كارآيي لازم را نداشته باشد و باعث ايجاد تلفات و اختلالاتي در شبكه شود براي نمونه طي برنامه اول و دوم توسعه در كشور شعار روستاهاي بي برق كشور مطرح گرديد كه علي رغم تبعات مثبت اقدام فوق در طي اين سالها كيلومترها شبكه توزيع ، بدون پيش بيني قبلي و حتي برآورد فني و اقتصادي احداث گرديد كه در دراز مدت باعث بروز مشكلاتي خواهد شد . سعي داريم در اين پروژه راهكارهاي مهندسي براي جلوگيري از اين قبيل مشكلات و بهينه كردن شبكه براي جلوگيري از اين قبيل مشكلات و بهينه كردن شبكه توزيع و فوق توزيع با استفاده ازپيش بيني هاي فني ارائه كنيم كه نتيجه آن كاهش تلفات و صرفه جوئي قابل توجهي خواهد بود .
در شبكه هاي برق رساني درصد قابل توجهي از توان و انرژي توليدي نيروگاه ها در مسير توليد تا مصرف به هدر مي روند ، كه مقدار اين تلفات به پارامترهاي متعددي از جمله بافت شبكه، نوع تجهيزات ، چگالي بار ، نوع مصرف و سهم هر يك در كل ، شكل منحني مصرف و شرايط آب و هوائي منطقه وابسته مي باشد . تنوع و تعدد عوامل موثر در مقدار تلفات سبب مي شود كه مقدار آن حتي در دو شبكه به ظاهر مشابه و با پيك مصرف يكسان ، متفاوت باشد ..
در تجزيه و تحليل تلفات ، دوعامل اصلي آن يعني تلفات توان و تلفات انرژي بايد مشتركاً مورد بررسي قرار گيرند چون مقدار تلفات توان در ساعات پيك هر شبكه به طور مستقيم در تعيين ظرفيت مفيد نيروگاهها موثر مي باشد ، كه اين مطلب نشانگر اهميت بيشتر تلفات توان در مقايسه با تلفات انرژي مي باشد . گر چه امكان محاسبه يا تخمين ماكزيمم تلفات توان بخشي از شبكه در ساعات پيك شبكه سراسري تا حدودي امكان پذير مي باشد . اما محاسبه و اندازه گيري آن براي كل مسير توليد تا مصرف كاري دشوار و در برخي موارد غير عملي است . يكي از دلايل مهم اين پيچيدگي ، وجود عوامل ناشناخته و غير قابل اندازه گيري در بين اجزاء تلفات مي باشد ، كه به همين دليل در گزارشات آماري تنها به تلفات انرژي شبكه ها اشاره مي گردد . از آنجا كه تلفات توان تابعي از تغييرات مصرف لذا مقدار آن در ساعات مختلف شبانه روز متفاوت مي باشد و به همين دليل در برخي از ساعات روز مقدار آن زياد و در ساعات ديگر كم مي باشد . در يك دوره مشخص ، تلفات انرژي از مجموع تلفات لحظه اي توان به دست مي آيد . به همين دليل درصد تلفات انرژي مبين متوسط تلفات توان در دوره مورد مطالعه مي باشد ، يا به عبارت ديگر درصد تلفات در ساعات پيك به مراتب بيشتر از درصد متوسط تلفات انرژي مي باشد . به عنوان مثال متوسط ساليانه تلفات انرژي شبكه سراسري برق با احتساب مصارف داخلي نيروگاه ها چيزي در حدود 20 درصد
مي باشد . اما بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد مقدار تلفات در ساعات پيك حدود سي درصد مي باشد [13 و 49 ] به عبارت ديگر در ساعات پيك حدود سي درصد از ظرفيت نيروگاه ها به شكل هاي مختلفي در اجزاء شبكه به هدر مي رود .
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه..................................................................................................................................................................... 1
تاريخچه صنعت برق........................................................................................................................................... 3
پيدايش صنعت برق در جهان.............................................................................................................................. 3
نخستين كارخانه برق شهري در ايران................................................................................................................ 5
تاريخچه توزيع نيروي برق در ايران................................................................................................................. 6
توزيع در بدو ورود برق به ايران........................................................................................................................ 6
توزيع در شركتهاي برق منطقه اي...................................................................................................................... 6
تشكيل شركتهاي توزيع نيروي برق................................................................................................................... 7
فصل اول:كلياتي درخصوص تلفات
كلياتي در خصوص تلفات................................................................................................................................... 9
تعريف تلفات........................................................................................................................................................ 9
انواع تلفات........................................................................................................................................................... 9
تلفات توان............................................................................................................................................................ 10
تلفات انرژي.......................................................................................................................................................... 10
تلفات راكتيو......................................................................................................................................................... 11
اجزاء تلفات الكتريكي ........................................................................................................................................ 11
بخش فني.............................................................................................................................................................. 12
تلفات ژول در خطوط انتقال و توزيع نيرو........................................................................................................ 12
تلفات در ترانسورماتورها.................................................................................................................................... 12
تلفات كنتورها....................................................................................................................................................... 13
تلفات در ترانسفورماتورهاي ولتاژ و جريان...................................................................................................... 13
تلفات كرونا........................................................................................................................................................... 14
بخشي از انرژي الكتريكي به صورت نشتي جريان در تجهيزات ، كابل ، خطوط هوائي به هدر مي روند........ 14
طراحي نادرست.................................................................................................................................................... 14
بخش مديريتي...................................................................................................................................................... 15
استفاده غير مجاز از برق...................................................................................................................................... 15
عدم استفاده مناسب از ترانسفورماتورها............................................................................................................ 16
افت ولتاژ............................................................................................................................................................... 16
عدم توجه كافي به اصلاح و بهبود شبكه.......................................................................................................... 17
بخش فني – مديريتي.......................................................................................................................................... 17
گردش بي مورد توان اكتيو در شبكه.................................................................................................................. 17
گردش بي مورد توان راكتيو در شبكه................................................................................................................ 17
پايين بودن ضريب قدرت در شبكه.................................................................................................................... 18
بالابودن ظرفيت خازن.......................................................................................................................................... 18
پايين بودن ولتاژ شبكه.......................................................................................................................................... 18
نامتعالي بار در شبكه............................................................................................................................................. 19
ماهيت تلفات........................................................................................................................................................ 19
تلفات غير ثابت يا غير قابل تنظيم...................................................................................................................... 20
تلفات متغير يا قابل كنترل.................................................................................................................................... 21
فصل دوم: تلفات توان
تلفات توان............................................................................................................................................................ 23
درجه حرارت محيط ........................................................................................................................................... 23
تاثير تابش خورشيد ............................................................................................................................................ 24
جريان الكتريكي.................................................................................................................................................... 25
تاثير فركانس......................................................................................................................................................... 27
تعيين درجه حرارت هادي ................................................................................................................................. 28
درجه حرارت محيط ........................................................................................................................................... 28
تابش خورشيد ..................................................................................................................................................... 28
جريان الكتريكي .................................................................................................................................................. 29
درجه حرارت هادي ............................................................................................................................................ 29
فصل سوم: تلفات انرژي
تلفات انرژي ........................................................................................................................................................ 34
كليات..................................................................................................................................................................... 34
محاسبه تلفات انرژي .......................................................................................................................................... 35
تغييرات ولتاژ ....................................................................................................................................................... 35
تغييرات ضريب قدرت........................................................................................................................................ 35
ساده سازي............................................................................................................................................................ 36
توان انتقالي ثابت.................................................................................................................................................. 37
مقاومت ثابت........................................................................................................................................................ 38
ضريب تلفات........................................................................................................................................................ 38
دامنه تغييرات تلفات انرژي................................................................................................................................. 39
حداقل ضريب تلفات........................................................................................................................................... 40
حداكثر ضريب تلفات ......................................................................................................................................... 41
مقدار ضريب تلفات............................................................................................................................................. 42
فصل چهارم: تلفات كرونا در خطوط انتقال نيرو
تلفات كرونا در خطوط انتقال نيرو .................................................................................................................... 44
گراديان ولتاژ......................................................................................................................................................... 44
تلفات كرونا ......................................................................................................................................................... 46
انرژي تلف شده از طريق كرونا ......................................................................................................................... 47
تلفات كرونا در هواي صاف و تميز .................................................................................................................. 48
تلفات كرونا در هواي باراني .............................................................................................................................. 48
تلفات كرونا در روزهاي برفي ............................................................................................................................ 50
تلفات كرونا در روزهاي مه آلود و شرجي ....................................................................................................... 50
محاسبه تلفات كرونا .......................................................................................................................................... 51
فصل پنجم: تلفات ناشي از نشتي جريان
تلفات ناشي از نشتي جريان................................................................................................................................. 56
كليات ................................................................................................................................................................... 56
خطوط انتقال نيرو ............................................................................................................................................... 57
خطوط توزيع نيرو .............................................................................................................................................. 58
نشتي جريان در چند نمونه مشخص ................................................................................................................ 59
فصل ششم: تلفات ناشي از نامتعادلي بار
تلفات ناشي از نامتعادلي بار................................................................................................................................. 63
كليات..................................................................................................................................................................... 63
آثار بار متعادل ...................................................................................................................................................... 64
عوامل موثر در عدم تعادل ................................................................................................................................. 65
معيار انتخاب زمان مطالعه ................................................................................................................................... 66
محل اندازه گيري ................................................................................................................................................ 67
جمع بندي ........................................................................................................................................................... 68
فصل هفتم: تلفات در ترانسفورماتورها
تلفات در ترانسفورماتورها.................................................................................................................................. 72
تلفات بارداري ..................................................................................................................................................... 72
تلفات مسي .......................................................................................................................................................... 73
تلفات فن .............................................................................................................................................................. 73
تلفات پمپ ها ..................................................................................................................................................... 74
تلفات بي باري ..................................................................................................................................................... 74
مقادير تقريبي تلفات............................................................................................................................................. 76
محاسبه تلفات انرژي در ترانسفورماتورها ........................................................................................................ 77
تلفات انرژي در حالت بي باري ......................................................................................................................... 77
تلفات انرژي در حالت بارداري .......................................................................................................................... 78
مجموع تلفات انرژي .......................................................................................................................................... 78
راندمان ترانسفورماتورها .................................................................................................................................... 79
فصل هشتم: مدل هاي ضريب تلفات
مدل هاي ضريب تلفات....................................................................................................................................... 84
دامنه تغييرات ضريب تلفات .............................................................................................................................. 84
مدل هاي رياضي ................................................................................................................................................. 85
مدل خطي ............................................................................................................................................................ 85
معادله درجه دوم................................................................................................................................................... 86
معادله درجه دوم ساده.......................................................................................................................................... 87
معادله درجه سوم.................................................................................................................................................. 87
رابطه نمايي........................................................................................................................................................... 87
ساير روابط............................................................................................................................................................ 88
مدل هاي ضريب تلفات....................................................................................................................................... 88
توابع درجه دوم.................................................................................................................................................... 89
توابع درجه دوم ساده........................................................................................................................................... 90
توابع نمايي........................................................................................................................................................... 91
معادلات درجه سوم.............................................................................................................................................. 91
ساير موارد............................................................................................................................................................. 92
نتيجه گيري........................................................................................................................................................... 93
منابع و مآخذ......................................................................................................................................................... 95
ضمائم.................................................................................................................................................................... 96
پيشنهادات............................................................................................................................................................. 115
3801
تميز كردن نماي ساختمان