چکیده:
استفاده از عناصر FACTS در پروژه های صنعتی از جمله صنایع فولاد و ذوب فلزات، موجب کاهش انتقال نوسانات ولتاژ و هارمو نیک به شبکه اطراف مناطق صنعتی شده و تامین برق مطمئن و با کیفیت را جهت استفاده مشترکین عمومی تضمین می نماید.
مزایای عناصر FACTS عبارتند از : بهره برداری مناسبتر از سیستمهای موجود – افز ایش قابلیت اطمینان و در دسترس بودن شبکه – افز ایش پایداری دینامیکی و گذرای شبکه – افز ایش کیفیت تغذیه برای صنایع حساس – مزایای زیست محیطی. با انتخاب مناسب ا ین عناصر و با ظرفیت مناسب برای هر نوع واحد صنعتی هارمونیک زا می توان از آثار زیانبار نوسانات هارمونیکی بنحو موثری کاست.
عناصر FACTS بخصوص نسل جدید آن جایگاه خود را در شبکه های قدرت و توز یع کشورهای پیشرفته بعنوان مولدهای پاک و با بازده بالای جبران توان راکتیو و نوسانات هارمونیکی تثبیت کرده اند.
در این پروژه ابتدا به طراحی جامع یک نمونه از عناصر نسل قدیم (SVC) که هم اکنون در گروه ملی فولاد اهواز در حال نصب می باشد، پرداخته و روشهای طراحی فشار قوی و ضعیف و نحوه حفاظت این سیستم به تفصیل مورد بررسی قرار می گیرد. سپس با معرفی مختصر عناصر FACTS (نسل قدیم و جدید) به مقایسه نوع STATCOM با سیستم SVC خواهیم پرداخت. اگرچه از SVC منصوبه در این کارخانه جهت کاهش اثر نوسانات فلیکر و جبران توان راکتیو استفاده شده است ولی دلایل دیگری نظیر افزایش تولید کوره و کاهش تلفات انرژی نیز مد نظر بوده است.
در گام اخیر، قابلیت حائز اهمیت سیستم SVC بعنوان یک فیدر انعطاف پذیر تغذیه سیستم قدرت در توسعه آینده این کوره ذوب نیز بسیار مهم و قابل توجه می باشد.
با نصب سیستم SVC، بدلیل افزایش ارائه توان راکتیو ، کارائی کوره ذوب الکتریکی و میزان مصرف الکترود بطور قابل ملاحظه ای بهبود یافته است.
هدف از این مقاله، باتوجه به شبیه سازی های اولیه منجر به طراحی این سیستم ، اثبات کارائی سیستم SVC موجود، در عمل می باشد.
مقدمه
– هدف
اهداف مورد نظر در پروژه حاضر را می توان به چهار دسته کلی تقسیم نمود.
الف: بهبود کیفیت توان در شبکه توزیع اطراف نواحی صنعتی هارمونیک زا:
باید اشاره نمود که در کنار عوامل سنتی کاهنده کیفیت توان (مثل صاعقه، کلیدزنی – قطع و وصل بانک های خازنی و غیره) پدیده های دیگری نیز از قبیل کمبود (فلش ) ولتاژ (sag)، بیشبود ولتاژ (swell)، موج ضربه ای (Impulse)، هارمونیک ها (Harmonics)، مطرح می باشند . این پدیده ها نه تنها برروی مشترکین بلکه برروی تجهیزات شرکت های توزیع نیروی برق نیز می توانند اثرات سوئی مانند عملکرد نامطلوب سیستم های کنترل راه دور (remote)، افزایش دمای کابلها، افزایش تلفات فوکو ، عملکرد نامطلوب تجهیزات حفاظتی، خطا در قرائت کنتورها و… ایجاد کنند.
ب: جبرانسازی توان راکتیو جهت افزایش ظرفیت خط انتقال:
باید متذکر شد که مصرف توان راکتیو در شبکه اجتناب ناپذیر است. انتقال انرژی راکتیو، انتقال جریان الکتریکی است و انتقالش نیازمند به کابل با سطح مقطع بزرگتر، دکل های فشار قوی و در نتیجه هزینه های مازاد است. همچنین افزایش تلفات الکتریکی و کاهش راندمان شبکه را نیز به همراه دارد.
در مواردی مانند کاربرد عناصر الکترونیک قدرت و متعادل سازی بارهای نامتعادل، حتی انتقال انرژی راکتیو هم کارساز نبوده و باید انرژی در محل تولید گردد.
ج: بهینه سازی هزینه انرژی و برگشت سریع سرمایه با جبرانسازی توان راکتیو:
این بحث در اثر توجه شرکتهای برق به عدم تساوی مصرف کننده ها، از دید توان اکتیو و راکتیو، آغاز گردید. بعنوان مثال ، یک مصرف کننده که 10kw برق را برای لامپ روشنایی مصرف می کند با یک مصرف کننده صنعتی که 10kw برای جوشکاری مصرف می کند از دید شرکت برق یکسان نیستند ولی هر دو هزینه برق پرداخت کنند. در حالی که دستگاه جوشکاری مشکلات متعددی نظیر نوسانات ولتاژ، صدمه به لوازم برقی و… را همراه دارد.
در اینجا بود که موضوعی بنام کیفیت مصرف برق مطرح شد که در آن هزینه پرداختی مصرف کنندگان فقط به توان اکتیو و راکتیو آنها بستگی ندارد و به نحوه مصرف برق نیز بستگی دارد.
از طرف دیگر مصرف کنندگان برق نیز باتوجه به اینکه دستگاه های برقی روز به روز حساستر می شوند، نیاز به برق سالمتر و با کیفیت بهتر دارند که در دهه اخیر مصرف کنندگان نیز مدعی خرید برق با کیفیت مورد نظر خود هستند و این موضوع بحث کیفیت توان را جدی تر نموده است.
د: افزایش تولید و بهره وری در کارخانجات فولاد:
با مجزا نمودن تغذیه بار کوره ها از شبکه سراسری که عمدتاً توان راکتیو می باشد و لذا اجتناب از ایجاد پست فشار قوی جدید مختص این کارخانجات، به مراه استفاده موثر از ظرفیت کابلهای تغذیه ترانس کوره جهت انتقال حداکثر توان راکتیو تا حد تحمل حرارتی و لذا کاهش زمان ذوب و نیز کاهش مصرف الکترود کوره، کارخانجات صنعتی را وادار به استفاده از لوازم الکترونیک قدرت نوین نموده است.
وسایل ساخته شده به این منظور (جلوگیری از اختلالات کیفیت توان ) در سالهای اخیر مبتنی بر تکنولوژی الکترونیک قدرت بوده و مبدلهای منبع ولتاژ و کنترلهای خاص با توانایی حذف و مجزا ساختن اغتشاشات، بکار گرفته شده اند.
– مراحل انجام پروژه:
در راستای انجام پروژه بنیادی حاضر مراحل زیر برای آن در نظر گرفته شده است.
مرحله اول: در این مرحله به مطالعه شبکه های هارمونیک زای صنعتی و خصوصیات آنها و مشکلات ایجاد شده توسط آنها پرداخته خواهد شد.
مرحله دوم: با توجه به مطالعات مرحله قبل و جمع آوری اطلاعات مربوطه، طراحی بهینه جبرانساز SVC برای فولاد اهواز انجام خواهد شد. همچنین به اختصار تجهیز STATCOM و کارایی آن در مقابل اغتشاشات هارمونیک و فلیکر مطالعه می شود.
مرحله سوم: در این مرحله پاسخ تجهیزات STATCOM و SVC در برابر اغتشاشات فلیکر و اعوجاج هارمونیکی مدلسازی و مقایسه شده و کارائی SVC اجرا شده در عمل بررسی می گردد.
مرحله چهارم: با استناد بر مطالعات فصول قبل و با مقایسه سایر پارامترها، با استفاده از سایل اندازه گی خاص، کارائی سیستم SVC در عمل اثبات می شود.
تعداد صفحه : 187
چکیده
مقدمه
هدف 2
مراحل انجام پروژه 4
مروری بر ساختار گزارش نهایی 4
فصل اول : مقدمه و تاریخچه ای بر مسئله کیفیت توان در کارخانجات فولاد
1-1 : مقدمه 7
2-1 : مروری بر چند پروژه جبرانساز توان راکتیو در کارخانجات صنعتی 9
3-1 : نتیجه گیری از بررسی سوابق موضوع 11
برای بهبود کیفیت توان 12 FACTS 4-1 : کاربرد ادوات جبرانگر
منصوبه در فولاد اهواز SVC فصل دوم : اصول طراحی بهینه،نحوه عملکردوسیستم کنترل و حفاظت
1-2 : مقدمه 14
15 ( SVC) 2-2 : جبرانساز ایستای توان راکتیو
در فولاد اهواز 15 SVC 1-2-2 . هدف از نصب
2-2-2 . نحوه جبران سازی توان راکتیو کنترل شده 16
3-2-2 . اجزاء جبران کننده 17
4-2-2 . مروری بر تئوری عملکرد 19
28 ( STATCOM ) 3-2 : جبرانساز ایستای توان راکتیو
فولاد اهواز 30 SVC 4-2 : طراحی بخش فشارقوی تجهیزات
30 SVC 1-4-2 . مبنای طراحی جانمایی تجهیزات
32 SVC 2-4-2 . طراحی سیستم زمین سایت
3-4-2 . طراحی کابل های انتقال توان 38
( SVC و پست فشارقوی تا سایت (PCC) ( از اتاق سوئیچگیر
42 SVC 4-4-2 . مبنای طراحی و انتخاب تجهیزات
(بانکهای خازنی ، راکتورها ، فیلتر هارمونیک، ... )
ب
5-2 : طراحی فشار ضعیف 66
66 SVC و تحلیل ورودیها به سیستم حفاظت SVC 1-5-2 . تک خطی حفاظتی سیستم
68 SVC و راهکارهای بهینه سازی حفاظت SVC 2-5-2 . بررسی رله های حفاظتی سیستم
92 SVC 3-5-2 . بررسی سیستم کنترل
97 SVC 4-5-2 . مدلسازی جزئی سیستم کنترل فرمان آتش
نصب شده در فولاد اهواز 104 SVC 6-2 : شبیه سازی سیستم
104 (FACTS) 1-6-2 . مقدمه ای به سیستم های انتقال انعطاف پذیر
اهواز 107 SVC 2-6-2 . انتخاب اجزاء شبکه نمونه
2-2-6-2 کوره القایی (ذوب الکتریکی) 109
2-2-6-2 مفهوم اعوجاج شکل موج در مدل کوره القائی 110
فصل سوم : بررسی نتایج شبیه سازی ادوات کیفیت توان در پروژه فولاد اهواز
115 STATCOM 1-3 : نتایج شبیه سازی در فیدر کوره با حضور
بمنظور کاهش فلیکر کوره ذوب کارخانه فولاد اهواز 123 svc 2-3 : تحقیق اثر کاربرد
1-2-3 : مقدمه 123
2-2-3 : مشخصه اصلی کوره ذوب الکتریکی 123
123 (SVC) 3-2-3 : جبرانساز استاتیکی توان راکتیو
4-2-3 : اثر فیدر کوره روی شبکه 124
5-2-3 : اثر فلیکر ولتاژ روی شبکه 125
126 svc 6-2-3 : ساختار پایه
7-2-3 : تست کارائی سیستم 127
1-7-2-3 : ضریب توان 128
2-7-2-3 : تست عدم تعادل ولتاژ 129
3-7-2-3 : نوسان هارمونیکی 131
4-7-2-3 : فلیکر ولتاژ 142
147 svc 8-2-3 : خلاصه نتایج تست کارائی
فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهادات
نتیجه گیری 151
پیشنهادات 151
پیوست ها 152
نقشه تک خطی و جانمائی تجهیزات 152
آرایش کلی سیستم زمین 153
جداول مربوط به ضرائب انتخاب سطح مقطع و ظرفیت جریانی کابلها 154
155 SVC تک خطی حفاظتی سیستم
روش محاسبه فلیکر ولتاژ تک فرکانسی 156
فهرست مطالب
عنوان مطالب شماره صفحه
ج
خذ 157 Ĥ منابع و م
فهرست منابع فارسی 157
فهرست منابع لاتین 158
سایت های اطلاع رسانی 160
چکیده انگلیسی 161
پایان نامه ارشد برق بهبود کیفیت توان هارمونیک، فلیکر و گذرا برای صنایع فولاد با استفاده از عناصر FACTS
