پایان نامه کارشناسی
بررسی نامتعادلی بار در شبکه توزیع و روشهای کاهش آن
پیشگفتار
موضوع کلی این گزارش , بررسی نامتعادلی با رواثر آن در تلفات شبکه توزیع می‌باشد که شامل دو فصل می‌باشد بدین ترتیب که در فصل اول اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه توزیع بوده و به طور کلی مربوط به مطالعات اولیه می‌باشد تا دید کلی از هدف گزارش بدست آید. فصل دوم به بررسی روشهای کاهش تلفات نامتعادلی بار اختصاص دارد. فصل اول شامل دو بخش است که بخش نخست اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات در شبکه فشار ضعیف می‌باشد که به طور کلی به بررسی عدم تعادل بار در شبکه فشار ضعیف می‌پردازد و مقدار تلفات ناشی از آن محاسبه نمودخ و درصد آنرا نسبت به تلفات شبکه سراسری بیان می‌دارد. بدین وسیله به ارزش بررسی و تحقیق در این مورد پی برده می‌شود. در بخش بعدی اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات ترانسفورماتورهای توزیع مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. از آنجائیکه ترانسفورماتورها مقداری تلفات نامتعادلی به علت غیر یکسانی مشخصات الکتریکی سیم پیچی ها دارند , همچنین به عنوان یک واسط سبب انتقال نامتعادلی فشار ضعیف به سمت فشار متوسط می‌شوند , لذا توجه به آن از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این بخش در مورد انواع اتصالات ترانسها بحث شده است و میزان تلفات نامتعادلی در دون ترانس YZ و که بیشتر از همه در شبکه توزیع بکار می‌روند , محاسبه شده است. فصل دوم شامل دو بخش می‌باشد. در بخش اول الگوریتمی جهت تقسیم مناسب انشعابها بین فازها در شبکه فشار ضعیف ارائه شده است تا با متعادل کردن فازها تا حد امکان از تلفات ناشی از نا متعادلی بار کاسته شود. همچنین این الگوریتم قادر است تا شبکه موجود را به شکل بهینه تغییر شکل دهد تا تلفات نامتعادلی آن به حداقل برسد.
در بخش دوم به بررسی امکان افزایش سطح مقطع نول به منظور کاهش مقاومت نول و به تبع آن کاهش تلفات نول پرداخته شده است. همانطور که از فصل اول نتیجه گرفته شده است تلفات نول حدود سه برابر تلفات نا متعادلی بار در فازها می‌باشد , لذا نیاز به توجه و رسیدگی دارد. بخصوص در خطوط با بار زیاد اهمیت تعویض کابل‌های نول با سطح مقطع بالاتر به خوبی احساس می‌شود.
سیستم زمین کامل علاوه بر این که نقش مهمی در حفاظت شبکه توزیع دارد , تا حدی زیاد از مقاومت نول نیز می‌کاهد. بخش سوم به این موضوع اختصاص دارد بدین ترتیب که با احداث زمینهای متوالی تا حد زیادی از مقاومت نول کاسته شده و به تبع آن تلفات نول و تلفات نامتعادلی کاهش می‌یابد. لذا در این بخش با ارائه نمودارها و محاسبات به امکان احداث زمینهای متوالی پرداخته شده است.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول : اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه توزیع
1-1-اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه فشار ضعیف…………………………………….1
1-1-1-تبعات نامتعادلی بار …....………………………………………………………………….1
1-1-2-شبکه فشار ضعیف ….……………………………………………………………………..2
1-1-2-1- عدم تساوی بار فازها[4] ……………………………………………………………2
1-1-3- اضافه تلفات ناشی از جریان دار شدن سیم نول[4] ……………………………………4
1-1-4-رسم نمودار چگونگی‌رابطه‌بین افزایش عبور جریان از سیم نول و میزان ………………8
تلفات در شبکه (بار کاملاً اکتیو)[3]
1-1-5-شرایط لازم برای تعادل شبکه علاوه بر یکسان نمودن بار فازها……..……………………9
1-2- اثر نامتعادلی بار در افزایش تلفات ترانسفورماتورهای توزیع………………………………..11
1-2-1-عملکرد نا متعادل ترانسفورماتورهای سه فاز[6] ………………………………………….11
1-2-2-بارهای تکفاز روی ترانسفورماتورهای سه فاز………………………………………………12
1-2-3-بار تکفاز خط به خنثی در ترانسفورماتورهای سه فاز …………………………………….13
1-2-4-بررسی تلفات نامتعادلی در ترانسهای توزیع………………………………………………15
1-2-5-ارائه پیشنهاد جهت کم کردن تلفات نامتعادلی در ترانسفورماتورهای توزیع……………21
فصل دوم : بررسی روشهای کاهش تلفات ناشی از نامتعادلی بار
فهرست مطالب
عنوان صفحه
2-1- ارائه الگوریتم جهت تعادل بار فازها …………………………………………………………23
2-1-1- اساس روش ………………………………………………………………………………..23
2-1-2-تعیین آرایش بهینه شبکه …………………………………………………………………28
2-1-3-تخصیص انشعاب جدید بودن تغییر آرایش شبکه……...…………………………………31
2-1-4-تخصیص انشعاب جدید به شبکه بهینه شده ……………………………………………34
2-1-5-ارائه الگوریتم ……………………………………………………………………………….38
2-2- امکان سنجی افزایش سطح مقطع نول ……………………………………………………..43
2-2-1- امکان سنجی افزایش سطح مقطع نول در خطوط با بار سبک…….……………………44
2-2-2-امکان سنجی افزایش سطح مقطع در خطوط با بار متوسط …….………………………52
2-2-4-امکان سنجی افزایس سطح مقطع نول در خطوط با شعاع تغذیه طولانی………………55
2-2-5- نتیجه گیری ……………………………………………………………………………….59
2-3- سیستم زمین و اثر آن در کاهش تلفات شبکه توزیع ………………………………………60
2-3-1- تلفات در سیستم نول [1] ……...…………………………………………………………61
2-3-2- کاهش تلفات در سیم نول ……..…………………………………………………………61
2-3-3-کاهش افت ولتاژ در سیم نول ………..……………………………………………………64
2-3-4- اثر زمین نول در محل مصرف …………………………………………………………..64
فهرست مطالب
عنوان صفحه
2-3-5- زمین کردن شبکه توزیع …………………………………………………………………65
2-3-6-مقاومت سیم اتصال زمین و مقاومت زمین[9] ….…….…………………………………66
2-3-6-1- مدل خط توزیع …………………………………………………………………..67
2-3-6-2- اثر نامتعادلی فازها بر روی تلفات با توجه به سیستم زمین ….…………………70
2-3-6-3-حساسیت تلفات نسبت به مقاومت اتصال به زمین ………………………………72
2-3-6-4- جنبه اقتصادی خطا در تلفات ………………………………………………… …74
2-3-6-5- مقایسه هزینه ایجاد سیستم زمین و صرفه جوئی ناشی از کاهش تلفات پیک…76
2-3-6-6- اثرات جریان عبوری از سیستم زمین …….………………………………………77
مراجع ………………………………………………………………………………………………..78
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل (1-1):دیاگرام برداری جریانهای فازها و جریان نول ….……………………………………5
شکل (1-2):درصد افزایش تلفات برحسب افزایش عبور جریان از سیم نول ….…..……………9
شکل(1-3):دیاگرام برداری جهت محاسبه جریان نول….………………………………………10
شکل(1-4):بار تکفاز در ترانسفورماتورهای سه فاز………………………………………………13
شکل(1-5):بار تکفاز بین خط خنثی در گروه ترانسفورماتور Yyبدون خط خنثی….………14
شکل(1-6):بار خط به خنثی فاز A گروه ترانسفورماتورYy ….……………………………….15
شکل(1-7):ترانسفورماتورDY با سیم نول ….…………………………………………………..16
شکل (1-8): مقادیر جریانها در ترانسفورماتور DY با سیم نول …….…………………………18
شکل(1-9): ترانسفورماتور YZ با سیم نول …….………………………………………………20
شکل (2-1):شبکه شعاعی از یکسو تغذیه ………………………………………………………24
شکل(2-2):جریانهای فاز در شبکه شعاعی………………………………………………………25
شکل(2-3):شبکه شعاعی با در نظر گرفتن تعداد انشعابها به جای جریان آنها …….…………27
شکل(2-4):شبکه شعاعی از یکسو تغذیه با سه گره ……………………………………………28
شکل(2-5):متعادل سازی انشعابها در گره‌ها …..……………………………………………….29
شکل(2-6):مجموع انشعابهای فازها پس از متعادل سازی انشعابهای گره‌ها……..……………29
شکل(2-7): متعادل سازی مجموع انشعابهای فازها …………………………………………...30
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل(2-8): شبکه مثال (1) …….…...……………………………………………………………..31
شکل (2-9): شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز S در گره سوم …......…………….31
شکل(2-10):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز T در گره سوم …….….…………..32
شکل(2-11):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز Rدر گره سوم….…...……………..32
شکل(2-12):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز R در گره سوم ..………………….33
شکل(2-13):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز S در گره دوم …........……………33
شکل (2-24): شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز T در گره دوم ...………………...34
شکل (2-15): شبکه بهینه شده مثال ……….……………………………………………………..35
شکل(2-16):شبکه پس از تخصیص انشعاب جدید به فاز R در گره سوم ……..…………….35
شکل(2-17): شبکه پس از تخصیص دومین انشعاب به فاز R در گره سوم …...……………36
شکل(2-18):شبکه پس ازتخصیص دومین انشعاب به فاز S در گره سوم …………………..36
شکل(2-19):شبکه پس از تخصیص دومین انشعاب به فازT در گره سوم ….………………..37
شکل(2-20):شبکه پس از تخصیص انشعاب به فاز S در گره دوم ……….………………………37
شکل(2-21):شبکه پس از تخصیص انشعاب به فاز T در گره دوم ………………………….38
شکل (2-22): الگوریتم متعادل سازی بار فازها و افزودن انشعاب جدید در شبکه فشار ضعیف....42
شکل (2-23):مدارشماتیک جهت نمایش عبور بخشی از جریان نول توسط سیستم زمین……62
فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل(2-24):تقسیم جریان در دو مقاومت موازی …..…………………………………………….63
شکل (2-25):مدار معادل مثال ….…………………………………………………………………65
شکل(2-26):مدل خط توزیع با چهار سیم …….…………………………………………………..67
شکل(2-27):مدل نمونه خط توزیع برای شرح محاسبات ……..………………………………….68
شکل(2-28):تغییرات تلفات بر حسب میزان نامتعادلی بار……..…………………………………71
شکل(2-29):توزیع جریان سیم نول در حالت بار نامتقارن با مقاومت‌اتصال‌زمینRg …………72
شکل(2-30): تأثیر مقاومت اتصال زمین Rg بر روی تلفات خط ……...…………………………73
شکل(2-31): نسبت تلفات در فیدر با مقاومت اتصال زمین مشخص به تلفات ……..…………..74
در فیدر با اتصال زمین کامل
شکل(2-32):ارزش کنونی تلفات خطوط انتقال ………………………………………………….76
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول(2-1):قیمت‌کابلهای4رشته‌ای‌وتک‌رشته‌ای که درسطح ولتاژ توزیع به‌کاربرده‌میشوند..….44
جدول(2-2):میزان کاهش مقاومت سیم نول در اثر زمین کردن ….……………………………63
جدول (2-3):ماتریس امپدانس HZ60 …………………………………………………69
جدول (2-4):شکل مؤلفه‌های متقارن معادل ..………………………………………….70
جدول(2-5):امپدانس خطوط با زمین مستقیم …………………………………………70
جدول(2-6):تلفات خطوط با زمین مستقیم …..……………………………………….71
جدول(2-7): تقسیم تلفات بین خط و اتصال زمین ….…………………………………72
جدول(2-8): تلفات در فیدرهای با بار توزیع شده متمرکز….……………………………75
بررسی نامتعادلی بار در شبکه توزیع و روشهای کاهش آن