تهیه مدل علمی و نرم افزاری برای طراحی خطوط کمپاکت باندل جهت استفاده از حریم خطوط موجود برای انتقال توان بالاتر....
فهرست مطالب عنوان صفحه چكيده :. 1 مقدمه :. 3 فصل دوم – ويژگيهاي خطوط انتقال كمپاكت باندل و تعاريف اوليه : 6 2-2- تعریف خطوط انتقال کمپاکت. 7 2-3- مزایا و معایب خطوط انتقال کمپاکت. 8 2-3-1- مزایای خطوط انتقال کمپاکت- برخی از مزایا خطوط انتقال کمپاکت به شرح زیر می باشد:. 8 فصل سوم – نقش عوامل الكتريكي در فواصل فازها :. 11 3-2- تعیین حداقل فاصله هوائی از دیدگاه اضافه ولتاژ کلیدزنی 12 3-3- حداقل فاصله هوائی از دیدگاه صاعقه. 16 3-4- حداقل طول زنجیره مقره ها. 18 فصل چهارم – نقش نوسانات هاديها در فواصل فازها :. 21 4-1- مقدمه. 22 4-2-1- کاهش فاصله فازها در روی برج. 24 4-2-2- کاهش فاصله فازها در وسط پایه ها. 24 4-3-1- روش اول- بیضی گالوپینگ. 26 4-3-2- روش دوم- مدل لگارتیمی (خطوط ساده و باندل). 28 4-3-3- روش سوم- مدل مرتبط با سرعت باد و فلش. 29 4-3-4- روش چهارم- مدل خطی با قطر هادی. 31 4-3-5- روش پنجم- مدل غیر خطی با قطر (خطوط ساده و باندل). 32 4-3-6- مقایسه مدل های مختلف. 33 فصل پنجم – تعيين فواصل فازها :. 36 5-1- مقدمه. 37 5-2- تعیین فاصله افقی فازها تا بدنه برجها. 37 5-2-1- استفاده از مقره های آویزان. 39 5-3- فاصله افقی فاز تا فاز. 41 5-3-1- فاصله افقی فاز تا فاز که در دو طرف برج قرار می گیرند 43 5-3-2- فاصله افقی فاز با فاز که در یک طرف برج قرار می گیرند 44 5-3-3- فاصله فاز تا فاز در صورت استفاده از مقرههای غیر آویزان 45 5-4- محاسبه فواصل عمودی فازها. 45 5-4-1- فاصله عمودی فازها در سربرج با جایگذاری عمودی هادیها 46 5-4-2- فاصله عمودی فازها در سربرج با جایگذاری مثلثی هادیها 47 5-4-3- فاصله عمودی فازها در سربرج بر مبنای مقره های ثابت. 48 5-5- محاسبه فاصله عمودی دو فاز از یک مدار در وسط اسپن. 49 5-5-1- تعیین فاصله عمودی فازها در وسط پایه ها برای آرایش عمودی هادیها. 49 5-5-2- تعیین فاصله عمودی فازها در وسط پایه ها برای آرایش مثلثی هادیها. 50 5-5-3- تعیین فاصله عمودی فازها در وسط پایه ها برای مقره های ثابت. 51 5-6- مدل محاسباتی حداقل فاصله عمودی فازها. 51 5-7- حداقل فواصل افقی از دیدگاه NESC. 52 5-7-1- حداقل فاصله هوائی تا پایه ها. 52 5-7-2- حداقل فاصله افقی فازها در یک مدار. 52 5-7-3- حداقل فاصله افقی فازها در دو مدار مختلف. 53 5-7-4- فاصله افقی فازها با توجه به نوسانات. 53 5-8-1- حداقل فاصله افقی فاز با بدنه برج. 55 5-8-2- حداقل فاصله افقی فاز تا تأسیسات اطراف. 55 5-8-3- فاصله افقی دو فاز از یک مدار. 55 5- 8- 4- حداقل فاصله عمودی فازها در سر برج. 56 5-8-5- تعیین حداقل فاصله عمودی در وسط پایه ها. 56 فصل ششم – تبيين دانش فني طراحي خطوط انتقال مدرن :. 58 6-1- مقدمه. 59 6-2- رابطه توان طبيعي خط با ابعاد و اندازه دسته هاديها (باندل) 59 فصل هفتم – خصوصيات كلي خطوط انتقال نيرو و توان راكتيو منتجه از مشخصات الكتريكي خطوط انتقال:. 74 7-1- توانهای راکتیو منتجه از خطوط انتقال [23, 25]75 7-2 مشخصه تغییرات توان با زوایه بار در خطوط انتقال با طول کمتر از طول حد. 89 فصل هشتم – طراحي يك نمونه خطوط مدرن :. 95 8-1 مقدمه. 96 8-2 مثال در مورد طراحي یک نمونه خط مدرن kV220. 96 منابع :. 99 فهرست جداول عنوان صفحه جدول (1)- رابطه اضافه ولتاژ کلیدزنی و حداقل فاصله هوائی. 14 جدول (2)- رابطه اضافه ولتاژ و عامل مولد آن. 15 جدول (3)- رابطه فاصله هوائی و موج ضربه در شرایط بروز جرقه 17 جدول (4)- رابطه ولتاژ نامی خطوط و مقادیر متعارف اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه. 17 جدول (5)- مقایسه حداقل فاصله عمودی فازها در یک خط انتقال 400 کیلوولت باندل دوتائی. 34 جدول (6): مشخصات الكتريكي خطوط كلاسيك در رديفهاي ولتاژ مختلف 66 جدول (7): نسبت اضافه ولتاژ موقت قابل قبول و حد طول خط بدون راکتور برای سطوح ولتاژ مختلف. 82 جدول (9): مقدار معمول ضرایب رابطه (7-43) (برای و ) برای سطوح ولتاژ مختلف. 89 فهرست اشكال عنوان صفحه شکل (2-1)- خط انتقال دو مداره باندلشکل (2-2)- خط انتقال یکمداره باندل دو سیمه 9 شکل (3-1)- شمای کلی یک خط انتقال نیرو. 18 شکل (3-2)- شمای کلی انحراف زنجیره مقرهها در اثر وزش باد. 19 شکل (4-1)- نمائی از انحراف زنجیره مقره ها در اثر وزش باد. 23 شکل (4-2)- وضعیت انحراف زنجیره مقره ها در یک خط انتقال نمونه 23 شکل (4-3)- شمای کلی یک برج دارای زنجیره مقره های آویزان. 25 شکل (4-4)- شمای کلی یک خط انتقال که فازهای آن در کنار هم نصب شده اند. 25 شکل (4-5)- منحنی بیضی گالوپینگ در یک خط انتقال نیرو نمونه 27 شکل(5-1)- نمائی از یک خط انتقال با آرایش افقی هادیها و مقره های آویزان. 39 شکل (5- 2)- یک نمونه از خط انتقال با زنجیره مقره وی شکل. 40 شکل (5-3)- یک نمونه از خط انتقال با بهره گیری از مقره های ثابت 41 شکل (5-4)- حالات مختلفی از نوسانات هادیها. 42 شکل (5-5)- دو نمونه از خطوط انتقال نیرو که هادیهای آن در دو طرف برجها قرار دارند.. 44 شکل (5-6)- یک نمونه از خطوط انتقال نیرو که دو فاز آن در یکطرف برجها قرار دارند. 44 شکل (5- 7)- خط انتقال با استفاده از مقره های ثابت و آرایش وی شکل برای زنجیره مقرهها. 45 شکل (5- 8)- دو نمونه از آرایش هادیها در خطوط انتقال نیرو. 46 شکل (5- 9)- نمائی از یک خط انتقال دو مداره با آرایش عمودی هادیها. 47 شکل (5- 10)- وضعیت فواصل فازها در آرایش مثلثی هادیها در سربرج 48 شکل (5-11)- یک نمونه از خط انتقال با مقره های ثابت. 48 شکل (5-12)- وقوع پدیده گالوپینگ و نزدیک شدن فازها در میانه دوبرج. 49 شکل (5- 13)- یک نمونه از خط انتقال دو مداره با آرایش مثلثی هادیها. 50 شكل (6-1): شماي استقرار هادیهای خط انتقال تک مداره با باندلهای مربوطه (در شکل 8 تایی). 59 شكل (6-3): منحني تغييرات برحسب در حالت 69 شكل (6-4): محاسبه ضريب غيريكنواختي ناشي از دستههاديهاي سه فاز 70 شكل (6-5): نمايش قرار گرفتن زيرهاديها در آرايشهاي دايره باندل متقارن و نامتقارن. 71 شکل (7-1): منحنی تغییرات نسبت به با توجه به رابطه (7-9). 77 شکل (7-2): خط انتقال قرار گرفته بین شینههای 1 و 2. 78 شکل (7-3): دياگرام فيزوري رابطه (7-19) براي ... 80 شکل (7-6): منحنی تغییرات بر حسب توان راکتور. 85 چکیده : یکی از روشهای مؤثری که در دهه های اخیر مورد توجه مسئولین برق قرار گرفته است استفاده از حریم خطوط موجود برای احداث خطوط جدید با ولتاژ بالاتر میباشد. طبیعی است با افزایش ولتاژ، عرض حریم در دو طرف خطوط انتقال جدید افزایش میابد که باید با به کارگیری روشهای مختلف نسبت به رفع آنها اقدام نمود. در چنین موارد لازم است با کاهش پهنای برجهای خطوط جدید و استفاده از آرایشهای مناسب هادیها، زنجیره مقرهها، مشخصه خطوط انتقال نیرو جدید را با مشخصه موجود تطبیق داد. با توجه به اینکه در طراحی خطوط انتقال کمپاکت تلاش در کاهش پهنای برجها تا حدی میسر میباشد لذا این نوع خطوط میتوانند گزینه مناسبی برای به کارگیری در حریم خطوط موجود باشند. برای تعیین فواصل مناسب فازی عوامل مختلفی چون اضافه ولتاژ کلید زنی، اضافه ولتاژ صاعقه، نوسانات جهشی هادیها یا گالوپینگ، نوسانات آونگی هادیها و مقره ها دخالت دارند که در این پروژه مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتهاند. همچنین در این پروژه سعی شده با توجه به استانداردها و مقالات جدیدی که در این زمینه منتشر گردیده، روش مناسبی جهت محاسبه فواصل عمودی و افقی فازها ارائه گردد. همچنین در این پروژه طراحی این خطوط با تأکید بر طراحی الکتریکی آرایش باندل مورد توجه قرار گرفته و دنبال شده است. در این پروژه، ملاحظات/ مبانی الکتریکی طراحی آرایش باندل این خطوط مورد توجه قرار گرفته است. ضمن آنکه به اهمیت انتقال توان در توان طبیعی توجه شده و راهکارهای تحقق آن با روابط ریاضی غنی مربوطه درک و تبیین گردیده است. دانش فنی/ریاضی مربوطه، طراحی یک نمونه خط مدرن و منحنیهای کاربردی مربوطه از دستاوردهای این پروژه محسوب میشوند کلمات کلیدی : خطوط انتقال کمپاکت، فواصل عمودی و افقی فازها، حریم خطوط انتقال، انتقال توان طبیعی، راکتور شنت قابل کنترل فصل اول کلیات تحقیق مقدمه خطوطانتقالفشردهياكمپاكتهمانطوركهازاسمشانپيداست،بهخطوطياطلاقميگردندكهابعادواندازه هايبرجآنهادرمقايسه باخطوطانتقالمعموليكوچكتربودهويابهاصطلاحخطوطكمپاكتراميتوانحالتفشرده اي (بهلحاظابعادواندازهفيزيكيبرج) از خطوطانتقالمعموليدر نظر گرفت[1]. علتاصليگرايشبهسمتخطوطكمپاكتراميتواندردوعاملزيردانست v افزايشروز افزونتقاضايانرژيالكتريكيلزوماحداثوتوسعهخطوطانتقالراموجبگرديدهاست. احداثيكخط جديدعلاوهبرنيازبههزينه هايسرمايهگذاريبالا،مواردحاشيهايرانيزبهدنبالخودداردكهمسألهسازترينآنهاتأمين حريمموردنيازبرايخطميباشد. باافزايشسطحولتاژخط،ميزانحريمآننيزبهمقدارقابلتوجهيافزايشمييابدودر چنينشرايطيدرگذرخطوطانتقالازجنگلها،مقاديرانبوهيازدرختانبايدقطعگردندودرگذراززمينهايكشاورزي مشكلاتعديدهايبرايتصرفوتملكزمينپيشخواهدآمدوبعضاًدرموارديقيمتزمينبهويژهدرهنگامگذرونزديك شدنخطوطانتقالبهشهرهايبزرگبهصورتتصاعديافزايشمييابد. v باتوجهبهمشكلاتتشريحشدهدربندفوقبرسرراهاحداثخطوطجديد،هموارهاينسوالمطرحبودهاستكهآياراهي براياستفادهحداكثر(انتقالهرچهبيشترتوان) ازكريدوريكهباتوجهبهمشكلاتبندفوقفراهمآمده،وجوددارد؟ پاسخبههردونيازباابداعخطوطكمپاكتتحققيافت. درخطوطمجهزبهبرجهايمعموليفاصلهفاز- فازموجودنميباشد،فاصلهبين فازهابهعلتبدنهبرجواقعبينفازها،عبارتازدوفاصلههواييفاز- زمينسريبايكديگرمي باشد. درخطوطكمپكتباتغييرنوعبرج وحذفاسكلتفلزيدرفاصلهبينفازها،فازهامستقيماًدر مجاوريكديگرواقعگرديده،توسطزنجيرمقرهبينفازازيكديگرايزوله ميگردند.بدينترتيبفاصلههندسيمتوسطفازهانسبتبهبرجهايمعموليبسیار كاهشمييابد[20]. خطوطكمپكتراميتوانباتوجهبهآرايشباندلهاوبرجهادستهبندينمود.اماقبلازبررسيدستهبنديخطوطكمپاكت،توجهبه نكاتزيرلازمميباشد. آنچهكهمعمولاًازاسمخطوطكمپاكتبهذهنميرسدخطوطيهستندكهدرمقايسهباخطوطمعموليداراي ابعادوپهنايكمتروفشردهترميباشند.اماتوجهبهايننكتهضرورياستكهيكيازمهمتريناهدافابداعخطوطكمپاكتعلاوهبر كاهشپهنايكريدورخط،افزايشقدرتطبيعيخطميباشد.دراينرابطهبرايافزايشقدرتطبيعيخط،چهارروشمطرحميباشد[21-33]. الف) افزايشتعدادزيرهاديهادرباندل ب) استفادهازقطربزرگتربرايدايرهباندل ج) قراردادنزيرهاديهادراشكالديگريغيرازحالتدايرهمتقارن د) نزديككردنفازهابههمديگر محاسبه و تعیین فواصل فازها از یکدیگر یا با زمین یا بدنه فازها به پارامترهای متعددی بستگی دارد که با توجه به آن جایگذاری هادیها در روی پایه ها انجام می شود. طبیعی است هر چه فواصل فازها از یکدیگر بیشتر شود، این اقدام سبب می شود تا احتمال بروز جرقه در شرایط اضافه کلیدزنی یا صاعقه بین فازها با هم یا زمین کاهش یابد و از این جهت افزایش قابلیت اطمینان برقرسانی به همراه داشته باشد. از طرف دیگر افزایش فواصل فازها معایبی دارد که برجی از آنها بشرح زیر می باشند: - پهنای برجها یا پایه ها زیاد می شوند - ارتفاع برجها افزایش می یابند - عرض باند عبور زیاد می شود - وزن و قیمت برجها یا پایه ها افزایش می یابد - تعداد مقره ها و طول زنجیره مقره ها افزایش می یابند بنابراین گرچه ممکن است افزایش فواصل فازها از یک طرف خوب و مناسب باشند اما طرف دیگر در بسیاری موارد توجیه اقتصادی ندارد. در خطوط انتقال کمپاکت که هدف بکارگیری ترفندهای مختلف در کاهش ابعاد پایه ها است کاهش فواصل فازها از درجه اهمیت بالائی برخوردار است. در هر سطحی از ولتاژ با پذیرش ریسک بیشتر میتوان فواصل فازها را کاهش داد. به همین دلیل بر حسب اینکه درصد ریسک پذیری چند درصد باشد، فواصل می تواند کم یا زیاد شود، گرچه تاکنون مدلها و روابط متعددی جهت محاسبه فواصل افقی یا عمودی فازی ارائه گردیده است اما هنوز یک رابطه واحد که مقبولیت عام داشته باشد وجود ندارد. علت وجود این اختلاف نظرها وجود پارامترهای متعدد نظیر: عوامل مؤثر در تولید اضافه ولتاژها، عوامل مؤثر در دامنه نوسانات هادیها، شرایط جوی مسیر، شرایط طراحی خطوط انتقال نیرو می باشند. برای تعیین فواصل مناسب فازی عوامل مختلفی چون اضافه ولتاژ کلیدزنی، اضافه ولتاژ صاعقه، نوسانات جهشی هادیها یا گالوپینگ، نوسانات آونگی هادیها، آرایش هادیها و مقرهها دخالت دارند که لازم است مورد بررسی و مطالعه قرار گیرند. در این گزارش سعی می شود با توجه به استانداردها و مقالات جدیدی که در این زمینه منتشر گردید، روش مناسبی جهت محاسبه فواصل عمودی و افقی فازها ارائه گردد. فصل دوم ویژگیهای خطوط انتقال کمپاکت باندل و تعاریف اولیه 2-1- مقدمه : گسترش و توسعه شهرها سبب افزایش میزان مصرف انرژی الکتریکی میگردد که لازمه تأمین آن احداث و توسعه شبکههای انتقال و توزیع نیرو میباشد که در شهرهای بزرگ این مهم به سادگی عملی نمیباشد. طبیعی است هرچه بر میزان انرژی الکتریکی درخواستی افزوده گردد، لازمه تأمین آن افزایش ولتاژ خطوط انتقال جدید میباشد که در چنین حالتی مشکلات زیر پدبدار میشود: افزایش فواصل فازی
استفاده از خطوط انتقال نیرو کمپاکت و نزدیک سازی فازها با بهرهگیری از شیوههای مختلف، روشهایی هستند که در تقلیل مساحت زمین اشغالی به کار گرفته می شوند. 2-2- تعریف خطوط انتقال کمپاکت کمپاکت سازی خطوط به کلیه ترفندها و روشهایی اطلاق می گردد که در نزدیک سازی فواصل افقی و عمودی فازها مؤثر باشند. طبیعی است نزدیک سازی فازها خود به عوامل بسیار متعدد دیگری بستگی دارد که در مجموعه دانش های متعلق به خطوط انتقال کمپاکت جای میگیرند. بنابراین حاصل تمام این روشها سبب تقلیل پهنا و ارتفاع پایه ها یا برج ها میشوند.
|