شبکه‏ های ولتاژ متوسط

شبکه‏ های ولتاژ متوسط

اسلاید 1: سيستم هاي انرژي الکتريکيفصل نهم شبكه‏هاي ولتاژ متوسط

اسلاید 2: مشخصات کلـي شبكه‏هاي ولتاژ متوسط هزينه‏هاي تجهيزات و احداث خطوط هوائي 10 تا 20 كيلوولت فقط به طور مختصري بالاتر از هزينه‏هاي يك خط 400 ولت با طول يكسان مي‏باشد، ولي تقريباً يك دهم هزينه‏هاي يك خط 100 كيلوولت است. به علت اين اختلاف هزينه بزرگ از نظر اقتصادي وجود شبكه‏هاي MV بين سيستمهاي EHV/HV و LV توجيه‏پذير مي‏شود، حتي اگر هزينه‏هاي پستهاي HV/MV نيز در نظر گرفته شوند. سيستم ولتاژ متوسط همچنين يك ولتاژ مناسب جهت اتصال بارهاي صنعتي يا ساختمانهاي بزرگ و مجموعة ساختمانهاي اداري را فراهم مي‏كند. در بعضي از حالات موتورها و ژنراتورهاي بزرگ را مي‏توان به سيستم برق‏رسانيMV شركت برق متصل كرد. اين نياز كه سيستم MV بايد تا حد امكان به هر نقطة بار نزديك باشد، تا ولتاژ را در حدود مورد نياز تأمين كند، مي‏تواند باعث اندازه‏هاي خط طولاني شود.

اسلاید 3: انتخاب ولتاژ شبكه ولتاژ انتخاب شده حداكثر طول هر فيدر و بار آن، تعداد فيدرها و تعداد پستهاي توزيع كه از هر فيدر برق‏رساني مي‏شوند را مشخص مي‏كند همچنين تعداد مشتركين را كه با يك خروج تحت تأثير قرار مي‏گيرند، تلفات سيستم، برنامه‏هاي بهره‏برداري و عمليات نگهداري را تحت تأثير قرار مي‏دهد.در هنگام انتخاب ولتاژ بهره‏برداري سيستم MV مهم مي‏باشد كه قابليت دسترسي به مسير مدارها و محل پستها و هزينة آنها در نظر گرفته شود.ضروري مي‏باشد كه تركيب اثرات فني و مالي كاربرد تمامي سطوح ولتاژ ممكن در دسترس قبل از مشخص كردن ولتاژ بهينه براي يك منطقه در دست احداث در نظر گرفته شود. ولتاژهاي بالاتر باعث هزينه‏هاي بالاتر مي‏شوند، ولي همچنين معمولاً موجب هزينه‏هاي هاديها و تلفات سيستم پايين‏تر مي‏شوند. . هزينه‏هاي پست افزايش خواهد يافت، ولي تعداد پستهاي مورد نياز جهت تغذيه شبكه MV كمتر خواهد بود.

اسلاید 4: جدول 1-6 مقادير درصد تقريبي طول حداكثر فيدر خط هوائي را براي بار داده شده را نشان مي‏دهد.تلفات توان و هزينه‏هاي احداث براي سطوح ولتاژ مختلف در مقايسه با يك فيدر 11 كيلوولت، بر پاية سطح مقطع هادي يكسان نيز آورده شده‏اند.جدول 1-6 مشخصات نسبي خطوط هوائي ولتاژ متوسطجدول 1-6 مزيت به دست آوردن افزايش قابل توجهي در قابليت انتقال توان در مقابل افزايش مختصر در هزينه‏هاي سرمايه‏اي، كه آنها نيز خود با كاهش تلفات جبران مي‏شوند، را نشان مي‏دهد.

اسلاید 5: شكلهاي 1-6 و 2-6 بر پايه مطالعات انجام شده در تعدادي از كشورها كه شبكه‏هاي كوچك موجود نياز به توسعه به صورت وسيعي دارند، جهت تعيين سطح ولتاژ متوسط بهينه مي‏باشند. براي تهيه اين نمودارها، علاوه بر هزينه‏هاي خطوط MV، هزينه‏هاي پستهاي HV/MV وMV/LVمربوطه نيز در نظر گرفته شده‏اند. شكل 1-6، بيان مي‏كند كه بر مبناي خط 20 كيلومتري، 33 كيلوولت از 20 كيلوولت براي بارگذاري خط بالاتر از 100 كيلووات در كيلومتر ارزان‏تر مي‏باشد. شكل 1-6 هزينة نسبي خطوط هوائي 20 كيلومتري

اسلاید 6: 11 كيلوولت: هادی آلمينيومیو 33 كيلوولت -- 11 كيلوولت: حدود بر مبناي افت ولتاژ__ 11 كيلوولت: حدود بر مبناي ملاحظات اقتصاديشكل 2-6 مطالعات امكان‏سنجي براي فيدرهاي 11 و 33 كيلوولت

اسلاید 7: سودبخشي يك سيستم تك سطحي ولتاژ متوسط 33 كيلوولت با يك سيستم 11 كيلوولت مقايسه شده است، كه به چگالي بار، طول متوسط فيدرها و رشد بار ساليانه تخمين زده شده حساس مي‏باشد. براي مثال، براي رشد بار ساليانة تخمين زده شده 15 درصد، فيدرهاي 20 كيلومتري در 33 كيلوولت براي چگالي بارهاي بالاتر از 30 كيلووات در كيلومتر اقتصادي خواهند بود. در حاليكه در رشد ساليانة 3 درصد، اين حد برابر 90 كيلووات بر كيلومتر خواهد بود. تصميم‏گيري جهت سطح ولتاژي كه بايد انتخاب شود بايد بر مبناي مطالعات بلند مدت باشد. در هنگام در نظر گرفتن برق‏رساني به كشورهاي در حال توسعه، ضروري است كه بارهاي بالقوه در مناطقي كه در مراحل موجود پوشش داده نخواهند شد، در نظر گرفته شوند، به گونه‏اي كه نيازهاي درازمدت هر منطقه به طور شايسته‏اي فراهم شوند. استفاده از سطح ولتاژ مرسوم باعث صرفه‏جوئي در قيمت تجهيزات، به علت توليد در حجم بالا، به علاوه افزايش رقابت را بين سازندگان مي‏گردد. نتايج شكل 2-6

اسلاید 8: مدل‏سازي سيستمعلاوه بر انتخاب صحيح سطح ولتاژ براي يك سيستم MV، ديگر سياستهاي فني نيز بايد تأمين شوند. مثالهاي اين امر شامل استفاده از كابلهاي زيرزميني يا خطوط هوائي، زمين كردن نول و تركيب حفاظتي و استفاده احتمالي از انشعابهاي تك فاز در آينده مي‏باشند. با در نظر گرفتن سياستهاي طراحي ثابت، ممكن است كه مدلهاي فني- اقتصادي ساده شده‏اي براي سيستم MV ايجاد كرد. اين مدلها مي‏توانند شامل بيان ساده شدة رياضي از بخشهاي زير باشند:مدلهاي بار منطقه آرايش شبكه هرگونه قيود فني مدلهاي هزينه براي تجهيزات، و براي قطعي منابع

اسلاید 9: نتايج معمولي اين نوع بررسي شامل بخشهاي زير به عنوان تابعي از عوامل مختلف همانند چگالي‏بار مي‏باشند:توالي بهينة ولتاژها چگالي بهينة پستهاي HV/MV اندازة بهينة ترانسفورماتورها اندازة استاندارد بهينه كابلها و خطوط معمولاً ممكن است كه حساسيت چنان بخشهائي را به تغييرات در عوامل اقتصادي و قيود فني به دست آورد. با وجود انكه معادلات رياضي استفاده شده در چنين مطالعاتي به طور كلي تا حد ممكن ساده مي‏باشند، نتايج معمولاً پيچيده مي‏باشند. به علت تعداد زياد عوامل مربوطه، نتايج معمولاً به صورت گرافيكي ارائه مي‏شدند و گاهي اوقات امكان دارد كه فرمولهاي بسيار تقريبي تهيه شوند. مدل‏سازي سيستم

اسلاید 10: فرمولهاي زير ممكن است براي يك منطقة شهري جهت تخمين چگالي بهينه و اندازه‏هاي پستها به كار گرفته شوند: و : مقدار نامي پستهاي HV/MV ، بر حسب مگاولت‏آمپر : ضرايب وابسته به روابط هزينة محلي و تركيب MV ( و ): چگالي بار منطقه، بر حسب مگاولت‏آمپر بر كيلومتر مربع L: طول بهينة فيدهاي MV، بر حسب كيلومتر : بار فيدر، بر حسب مگاولت‏آمپر مدل‏سازي سيستم

اسلاید 11: اصول تعيين اندازه‏هاي مدار در تعيين ابعاد يك بخش جديد ضروري است كه نيازهاي كلي طرح براي شبكه در نظر گرفته شوند. در مورد يك پست اوليه جديد، استفاده از اندازه‏هاي كوچكتر كابلها يا خطوط را در اطراف موقعيت ارائه شده، به علت افزايش در سطح خطا هنگامي كه پست به شبكه وصل مي‏شود، را محدود مي‏كند. اين يكي از قيودي است كه بايد در نظر گرفته شوند.افت ولتاژ يك قيد مهم در طراحي شبكه‏هاي هوائي MV مي‏باشد. توافقي در مورد مقدار دقيق افت ولتاژ كه قابل قبول باشد، چه در مورد سيستم توزيع كلي يا براي سطوح ولتاژ مشخص وجود ندارد. معمولاً يك افت ولتاژ مشخص،مثلاً 5 درصد، براي كل شبكه MV مجاز فرض مي‏شود.همچنين نياز به آنكه هاديها بايد جهت تحمل جريانهاي خطا مناسب باشند نيز ممكن است مستلزم استفاده از سطح مقطعي بزرگتر از آنكه از نظر اقتصادي مناسب است شود. به خصوص در شبكه‏هاي كابلي زيرزميني، اجتناب از كوچكترين سطح مقطع كابل ممكن است لازم باشد، زيرا كه جايگزيني يك پست يا ترانسفورماتور در آينده ممكن است باعث جايگزيني‏هاي گرانقيمت كابل شود.

اسلاید 12: مثال: انتخاب اندازه هادي براي يك خط جديد بر مبناي عوامل اقتصادي افت ولتاژ افت ولتاژ را مي‏توان با استفاده از فرمول زير از بخش 4-4 محاسبه كرد:

اسلاید 13: جدول 2-6 اطلاعات هاديشكل 3-6 راهنماي تعيين اندازه براي خط 20 كيلوولت جديد: تقاضاي سال اول r: رشد بار سالانه، درصدمثال: انتخاب اندازه هادي براي يك خط جديد بر مبناي عوامل اقتصادي

اسلاید 14: مثال: انتخاب اندازة هادي جهت جايگزيني هادي موجود شكل 4-6 هزينه‏هاي ساليانه كه بايد جهت مطالعات تعويض هاديهاي خط مقايسه شوند

اسلاید 15: جدول 3-6 سطوح بار بهينه جهت جايگزيني هاديهاي خط هوائي 20 كيلوولت

اسلاید 16: جنبه‏هاي بهره‏برداري تركيبات شبكه تركيبات بهره‏برداري جهت شبكه‏هاي خطوط هوائي كابلهاي زيرزميني به طور قابل ملاحظه‏اي تفاوت مي‏كنند. محدوديتهاي فني و حرارتي هر كابل كه در مراكز شهري استفاده مي‏شود نزديك بهم مي‏باشند، و اين امر بر روي اندازة كابلهاي مورد استفاده جهت مقاصد پشتيباني تأثيرگذار مي‏باشد.تقريباً بدون استثنا تمامي شبكه‏هاي MV به صورت شعاعي بهره‏برداري مي‏شوند، هر چند كه روش بهم پيوسته بهره‏برداري مي‏تواند باعث افت ولتاژها و تلفات توان پايين‏تري ‏شود. در شبكه‏هاي شعاعي تركيبات حفاظتي ساده‏تر مي‏باشند، كنترل ولتاژ ساده‏تر است و سطوح خطا پايين‏تر هستند . در صورتي كه فقط هزينه‏هاي احداث در نظر گرفته شوند، تركيب شبكه‏اي كه ترجيح داده مي‏شود شعاعي خواهد بود.

اسلاید 17: Xمدار شكن ARقرار گرفتن تجهيزات باز بست خودكار Rبازبست خودكار نصب شده بر روي تير / سكسيونر، معمولاً بستهسكسيونر، معمولاً بازسكشنالايز اتوماتيكترانسفورماتور نصب شده بر روي تيرشكل 5-6 صورت شماتيك فيدر شعاعي هوائي MV نمونه

اسلاید 18: a -132 AAC جديد-b تقويت از 9/54 ACSR به 132 AACc- 132 AAC جديد به علاوة رگولاتور ولتاژd- 132 AAC جديد به علاوة جبران‏سازي به اندازة 6/3 مگا وارe- 132AAC موجود به علاوة رگولاتور ولتاژf- 9/54 ACSR موجود به علاوة جبران‏سازي به اندازة 2/1 مگاوارg- 132 AAC موجود به علاوة جبران‏سازي به اندازة 5/3 مگاوارشكل 6-6 هزينه‏هاي سرمايه‏گذاري جهت بهبودهاي مختلف شبكه – يك مثال

اسلاید 19: شكل 7-6 سيستمهاي سه فاز و تكفاز MV

اسلاید 20: مدارشكنسوئيچ قطع كنندة بار فيوز ترانسفورماتور مشترك يا توزيع S نقطة ايزوله‏سازي سكسيونر نشانگر جريان خطاشكل 8-6 تركيبات حلقة زير زميني MV

اسلاید 21: شكل 9-6 روشهاي انتقال بار MV

اسلاید 22: محل بهينة تجهيزات حفاظتي و وسائل كليدزني تجهيزات حفاظتي و وسائل كليدزني جهت حفاظت تجهيزات و جهت ايزوله كردن تجهيزات معيوب يا دچار خطا شده، يا جهت ايزوله كردن تجهيزات براي عمليات نگهداري در شبكه قرار مي‏گيرند. تعدادي از تجهيزات پايه‏اي به كار رفته و توضيح داده شده در اين امر به شرح زير مي‏باشند:مدار شكنها (و رله‏ها) سوئيچهاي قطع‏كننده دستي، كنترل‏شونده از راه دور يا خودكار كليدهاي بازبست خودكار فيوزها

اسلاید 23: موقعيت بهينة يك سكسيونر پس از اضافه كردن يك سكسيونر، آنگاه هر خطاي پايين‏دست موقعيت آن باعث از دست دادن منبع براي مشتركين بالادست فقط به مدت زمان لازم جهت بستن مجدد سكسيونر از زمان كليدزني محدود مي‏شود. درصورتي كه فرض شود:خطر ايجاد خطا متناسب با طول خط است. هزينه‏هاي خروج متناسب با انرژي تأمين نشده مي‏باشند. رشد بار در هر نقطة بار برابر مي‏باشد. مقادير متوسط استفاده شده‏اند.

اسلاید 24: صرفه‏جوئي در هزينه‏هاي كلي را مي‏توان به صورت زير بيان كرد:شكل 10-6 مثالي از مشخص كردن محل بهينة يك سكسيونرموقعيت بهينة يك سكسيونر

اسلاید 25: جدول 4-6 تعيين موقعيت بهينه براي يك سكسيونر

اسلاید 26: موقعيت گره‏ها مطابق شکل 10-6 می‏باشندصرفه‏جوئی‏ در هزينه‏ها خروج در صورتی که:a پوند بر کيلووات‏ ساعتb پوند بر کيلووات‏ ساعتc پوند بر کيلووات‏ ساعتd پوند بر کيلووات‏ ساعتe هزينه‌هاي يك سكسيونرشکل 11-6 صرفه‏جوئی‏ها، يا هزينه‏ها، به دست آمده از نصب يک سکسيونر

اسلاید 27: شكل 12-6 طول كلي خط در طي تجديد نظر بر روي سيستم MV