پایان نامه خازن گذاری در شبکه های فشار ضعیف و فشار متوسط با الگوریتم ژنتیک

بالا رفتن هزینه های تولید و سوخت در نیروگاهها طراحان سیستم های الکتریکی را وادار می سازند که شبکه ای الکتریکی با کمترین تلفات را بوجود آورند. سیستم های توزیع نیز عنوان بخش بسیار مهمی که ارتباط با مصرف کننده را برقرار می سازد نیز در این محدوده قرار دارند به عبارت بهتر کاهش تلفات در سیستم های توزیع به عنوان یک اصل مهم می تواند مورد توجه قرار بگیرد.

اصولاً خازن ها تجهیزاتی هستند که در شبکه های انتقال و توزیع موارد استفاده زیادی دارند و عملاً به صورت شنت و سری مورد استفاده قرار میگیرند و وظیفه تنظیم ولتاژ و توان راکتیو انتقالی را بعهده دارند. خازن های شنت با تصیح ضریب قدرت با خازن سری با تنظیم راکتانس اندکتیو خط این کار را انجام می دهند. در شبکه های توزیع عملاً از خازن های شنت استفاده می شود و در این پروژه نیز به بررسی چنین خازن هایی پرداخته می شود.

در واقع خازن های شنت سالیان درازی است که مورد استفاده قرار می گیرند اما به دلیل شرایط خاصی که در این قبیل مسائل پیش می آید طراحان هنوز با پیچیدگی های خاصی درگیر هستند که در عین سادگی هنوز مسائل چندی در ارتباط با استفاده بهینه از خازن باقی است. استفاده از خازن به منظور تأمین توان راکتیو مصرف کنندگان است چرا که توان راکتیو مصرف کننده از دو طریق قابل حصول می باشد یکی از طریق مراکز تولید در نیروگاه ها و دیگری استفاده از خازن می باشد.

در سال ۱۳۷۹ طرح خازن گذاری در شبکه های فشار ضعیف با هدف افزایش ظرفیت تولید و انتقال مطرح گردید. با توجه به استقبال مسئولین از این طرح، اقدام به برگزاری مناقصات خریداری گردید. و حدود ۱۵۰۰ مگاوار از این خازن ها ۵/۱۲ کیلووار ۴۰۰ ولت خریداری و از اوایل سال ۱۳۸۰ تحویل شرکت های منطقه ای گردید. هفتاد مگاوار از این خازنها نیز تحویل شرکت برق منطقه ای خراسان شد. از همان زمان تحقیقاتی در این شرکت جهت یافتن روشی برای نصب بهینه خازن ها در شبکه آغاز شد. روشی که بتواند تعداد و محل های نصب خازن ها در فیدرهای فشار ضعیف را به گونه ای که نه تنها مشکلات و معضلاتی در شبکه پدید نیاورد، بلکه بتواند بیشترین کاهش تلفات را نیز عاید نماید و در عین حال اقتصادی نیز باشد ارائه نماید.

در جستجوها و بررسیهای انجام شده بین مقالات داخلی و خارجی اثری از نصب خازن در شبکه فشار ضعیف به دست نیامده است. مقالات خازن گذاری در شبکه توزیع عمدتاً مربوط به بخش فشار متوسط شبکه می باشد و در بخش فشار ضعیف تاکنون خازن گذاری انجام نشده است. در کشورهای پیشرفته سازندگان دستگاه ها و وسایل با بار راکتیو مجبور به نصب خازن روی دستگاه ها و جبران توان راکتیو تولیدات خود در محل مصرف می باشند و مابقی توان راکتیو جاری روی شبکه در بخش فشار متوسط یا ایستگاه های فوق توزیع جبران می شود.

جهت خازن گذاری در شبکه فشار ضعیف بررسی و مطالعه روش های خازن گذاری در شبکه فشار متوسط می تواند مفید باشد. در برخی از این روشها محدودیتهایی جهت شبکه، بارها و خازن ها در نظر گرفته شده است. و این اجزاء مسئله در قالب فرمول های ریاضی محدود شده تا با استفاده از روش های ریاضی تابع هدف تشکیل شده بهینه گردد.

چون بخش اعظم تلفات سیستمهای قدرت در شبکه های توزیع صورت می گیرد، کاهش تلفات در این شبکه ها از اهمیت خاصی برخوردار است، یکی از روش های مناسب در کاهش تلفات شبکه، نصب خازن در پست های توزیع است. از آنجایی که نصب خازن با تجهیزات جانبی و حفاظتی ان نیازمند سرمایه گذاری و صرف هزینه است، انتخاب نادرست مقدار، و محل نامناسب نصب آن باعث افزایش غیر ضروری هزینه در شبکه توزع میشود. برای جلوگیری از این هزینه ها لازم است، انتخاب مقدار خازن و محل مناسب نصب آن با مطالعه و دقت کافی صورت گیرد. معمولاً در روش های بهینه سازی که محاسبات نصب خازن انجام می دهند، مشکلاتی مانند نبودن فضای کافی برای نصب خازن ها یا کمبود اکیپ های سرویس نگهداری را در محاسبات منظور نمی کنند.

در این فصل پروژه روندی تشریح می شود که با کمک آن می توان روشهای خازن گذاری را مطابق با محدودیتهای عملی شبکه اصلاح کرد. تعمیم روش های خازن گذاری به شبکه فشار ضعیف باعث آزاد شدن ظرفیت خطوط فشار ضعیف می شود که احتمال اضافه بار بیشتری نسبت به شبکه های فشار متوسط دارد. با توجه به این موضوع در ایران قیمت تمام شده خازن های فشار ضعیف نصبت به خازن های فشار متوسط (به دلیل ارز بری کمتری) کمتر است توجیه اقتصادی قوی تری برای خازن گذاری در فشار ضعیف وجود دارد. بنابراین از نظر اقتصادی بهتر است که ابتدا در فشار ضعیف خازن گذاری انجام می شود و سپس اقدام به خازن گذاری در شبکه فشار متوسط کرد. این عمل علاوه بر صرفه اقتصادی، باعث آزاد شدن بار ترانس های توزیع، کاهش تلفات در خطوط ۱۰۰ ولت و کاهش افت در انشعابات می شود.

فهرست :

فصل ۱- بررسی استفاده از خازن و کنترل cos F

۱-۱- تأثیر خازن در کاهش تلفات سیستم

فصل ۲- کاربرد خازنهای موازی

۲-۱- مزایای کاربرد خازن های موازی

۲-۲- مبانی و معیارهای انتخاب بانکهای خازنی

۲-۳- انتخاب محل خازن در سیستم های برق

۲-۳-۱- عوامل محدود کردن نصب و سطح ولتاژ خازن

۲-۴- انتخاب ظرفیت هر واحد خازنی

۲-۵- انتخاب ظرفیت بانک های خازنی

۲-۵-۱- نکات انتخاب ظرفیت بانک های خازنی

۲-۶- انتخاب تعداد و نوع فیدرهای مورد نیاز

فصل ۳- خازن گذاری بهینه در شبکه فشار ضعیف

۳-۱- مقدمه

۳-۲- خازن گذاری در شبکه فشار ضعیف

۳-۲-۱- مدل خازن ها

۳-۲-۲- مدل شبکه

۳-۲-۳- مدل بار

۳-۲-۴- تابع هدف

۳-۳- طریقه محاسبه Δp_ioss

۳-۴- محاسبات اقتصادی

۳-۵- نتایج مثال عملی

۳-۶- نتیجه گیری

فصل ۴- خازن گذاری در شبکه های فشار ضعیف با توجه به توزیع تجمعی مشترکین

۴-۱- نقش جبران سازی توان راکتیو در بهره برداری مناسب از شبکه های فشار ضعیف

۴-۲- خازن سازی در شبکه های فشار ضعیف بر مبنای توزیع تجمعی مشترکین

۴-۲-۱- فرضیات خازن سازی در شبکه های فشار ضعیف بر مبنای توزیع تجمعی

فصل ۵- جایابی خازن در شبکه های فشار ضعیف با استفاده از الگوریتم ژنتیک

۵-۱- مقدمه

۵-۲- تعریف مسئله بهینه سازی

۵-۳- تابع هدف

۵-۳-۱- مدل سازی ارزش اقتصادی کاهش تلفات انرژی الکتریکی

۵-۴- هزینه سرمایه گذاری جهت خرید، نصب و نگهداری

۵-۵- الگوریتم حل مسئله

۵-۶- الگوریتم ژنتیک در جایابی خازن

۵-۷- شبیه سازی فیدر توزیع فشار ضعیف با جبرانسازی بهینه توان راکتیو به کمک خازن

۵-۸- مطالعات شبیه سازی فیدرهای نمونه

۵-۸-۱- معرفی فیدر

۵-۸-۲- شبیه سازی فیدر نمونه بدون خازن

۵-۸-۳- شبیه ساز فیدر نمونه در حالت جبرانسازی بهینه توان راکتیو به کمک خازن

۵-۹- نتیجه گیری

فصل ۶- جایابی و تعیین ظرفیت خازن موازی در شبکه های توزیع به کمک الگوریتم ژنتیک با هدف کاهش تلفات توان اهمی شبکه

۶-۱- مقدمه

۶-۲- الگوریتم ژنتیک (GA)

۶-۳- تابع ارزیابی

۶-۴- عملگرهای تولید مثل (Reproduction)

۶-۴-۱- عملگر انتخاب

۶-۴-۲- عملگر ضربدری

۶-۴-۳- عملگر تغییر ناگهانی

۶-۵- مولفه های ژنتیک

۶-۵-۱- تعداد جمعیت (N)

۶-۵-۲- نرخ عملگر ضربدری (C)

۶-۵-۳- نرخ عملگر جهش ناگهانی (M)

۶-۶- روش حل مسئله خازن گذاری

۶-۶-۱- تعیین موقعیت های کاندید نصب خازن

۶-۷- تابع هدف

۶-۸- الگوریتم حل مسئله خازن گذاری

۶-۹- نتایج کاربرد روش خازن گذاری در شبکه توزیع شعاعی

۶-۱۰- مشخصات الگوریتم ژنتیک

۶-۱۱- نتیجه گیری

فصل ۷- یک روش ابتکاری جهت تعیین مکان و اندازه بهینه خازن های ثابت در شبکه های توزیع شعاعی

۷-۱- معرفی یک روش ابتکاری جهت تعیین مکان و اندازه بهینه خازن های ثابت در شبکه های توزیع شعاعی

۷-۲- فرمولاسیون مسئله

۷-۲-۱- مدل بار

۷-۲-۲- مکان یابی خازن ها

۷-۳- الگوریتم بهینه سازی

۷-۴- شبیه سازی و نتایج آن

فصل ۸- خازن گذاری در شبکه های فشار متوسط

۸-۱- مقدمه

۸-۲- خازن گذاری در شبکه فشار متوسط

۸-۲-۱- خازن گذاری با آزادی کامل

۸-۲-۲- خازن گذاری با محدودیت نصب در بعضی پست ها

۸-۲-۳- خازن گذاری با تعداد از پیش تعیین شده

۸-۳- اطلاعات ورودی برای محاسبات خازن گذاری فشار متوسط

۸-۴- نحوه انجام کار خازن گذاری

۸-۵- نحوه انتخاب خازن سوئیچ شونده

۸-۶- خازن گذاری در شبکه فشار ضعیف

۸-۷- محاسبات توجیهی خازن گذاری فشار ضعیف

۸-۸- نتیجه محاسبات فشار ضعیف

۸-۹- تعیین مکان نصب خازن در فشار ضعیف

فصل ۹- منافع اقتصادی نصب خازن در شبکه های توزیع

۹-۱- مزایای ناشی از آزاد شدن ظرفیت تولید

۹-۲- مزایای ناشی از آزاد شدن ظرفیت خطوط انتقال

۹-۳- مزایای ناشی از آزاد شدن ظرفیت پست های توزیع

۹-۴- مزایای ناشی از کاهش تلفات انرژی

۹-۵- مزایای ناشی از افت ولتاژ

۹-۶- مزایای ناشی از آزادشدن ظرفیت فیدرها

۹-۷- سود مالی ناشی از بهبود ولتاژ

تاثیرات بانک خازنی و جبران گرها

عنوان تحقیق: تاثیرات بانک خازنی و جبران گرها

فرمت فایل: word

تعداد صفحات: 64

شرح مختصر:

در ابتدای این پروژه به معرفی تعاریفی کوتاه و اجمالی در مورد خازن و ساختمان آن و همچنین چگونگی رفتار آن در سیستم های الکتریکی پرداخته شده است.پس از معرفی کلیاتی در مورد خازن به بررسی ارتباط ضریب توان واصلاح آن و ، توان اکتیو و راکتیو و همچنین به توضیحاتی در زمینه اصول اصلاح ضریب توان در مسیر اجرای عملیاتی آن و جزئیاتی کوتاه در مورد مقدار خازن های مصرفی و چیدمان می پردازیم.

در بخشی از گزارش پروژه به تشریح عملکرد بانک های خازنی در حالت عادی و یا در شبکه های دارای هارمونیک می پردازیم و با ذکر تجهیزات بکار رفته در ساختمان آن به ادامه گزارش رهسپار می گردیم.و همچنین در بخش پایانی به اهمیت بانک های خازنی و اصلاح ضریب توان در حفاظت محیط زیست می پردازیم.

فهرست مطالب

	چکیده	1
	مقدمه	2
	فصل اول-خازن وساختار	3
1-1	توان ها	3
1-2	ضریب توان	6
1-2-1	ضرورت اصلاح ضریب توان	7
1-2-2	ضریب توان اقتصادی	7
1-3	خازن وساختار داخلی آن	9
1-3-1	خازن قدرت	9
1-3-2	مکانیسم عملکرد خازن	11
1-4	ظرفیت آزاد شده	15
1-5	انواع خازن در مدار	15
1-5-1	استفاده از خازن سری	16
1-5-2	خازن موازی	18
1-6	تقسیم بندی خازن ها	21
1-7	ضرورت خازن گذاری	22
1-8	تاثیر ضریب توان در تولید و انتقال انرژی	23
1-8-1	تاثیر ضریب توان در میزان جریان کشیده شده	24
1-8-2	تاثیر ضریب توان در قیمت ثابت تجهیزات	24
1-8-3	تاثیر ضریب توان در تجهیزات مورد استفاده	25
1-8-4	تاثیر ضریب توان در ولتاژ	25
	فصل دوم - طراحی و بانکهای خازنی	26
2-1	عوامل موثر در طراحی	27
2-2	محلهای خازن گذاری	27
2-3	انواع بانکهای خازنی	28
2-4	تجهیزات بانکهای خازنی	29
2-5	مزایای استفاده از بانک های خازنی	33
2-6	ابعاد خازن ها و نحوه قرارگیری و نصب آن در مدار	35
2-7	تست خازن	36
2-8	انواع حفاظت در بانکهای خازنی	36
	فصل سوم - جبران سازی	38
3-1	اصول واثر جبران سازی	38
3-2	جبران‌سازی	39
3-3	انواع جبران سازی	40
	1-جبران‌سازی انفرادی.	40
	2-جبران‌سازی گروهی	41
	3-جبران‌سازی مرکزی	42
	4-جبران‌سازی مخلوط	44
3-4	ادوات FACTS	44
	فصل چهارم - هارمونیک	46
4-1	هارمونیک	46
4-2	محل به وجود هارمونیک‌ها	47
4-3	اثر بانک خازنی بر دامنة هارمونیک‌ها	48
4-4	طراحی بانک خازنی برای شبکه هارمونیکی	48
4-5	مقابله با هارمونیک‌ها	48
	فصل پنجم - حفاظت از محیط زیست با اصلاح ضریب توان	50
5-1	خلاصه	50
5-2	کنوانسیون تغییرات محیط زیست	51
5-3	پروتکل کیوتور	52
5-4	حفاظت از محیط زیست با استفاده از اصلاح ضریب توان	53
5-5	طرح ملی خازن‌گذاری در شبکه‌های فشار ضعیف ایران	53
5-6	وضعیت موجود و برنامة توسعه در ایران	57
5-7	اثرات اقتصادی اصلاح ضریب توان	58
5-8	ضریب توان، میزان بارگذاری فعلی شبکه، تلفات شبکه	59
	نتیجه گیری	60
	منابع	61
	وب سایت ها	61

فهرست اشکال و جداول

 عنوان صفحه

1-1	انتقال توان	3
1-2	دیاگرام قدرت	6
1-3	خازن قدرت	11
1-4	خازن 150 کیلووار.	11
1-5	جریان توان اکتیو -راکتیو	12
1-6	بانک خازن موازی	16
1-7	بانک خازن سری	17
1-8	سری کردن خازن در مدار	20
2-1	اتصال خازن به شبکه.	29
2-2	میزان تلفات نسبت به ضریب توان	34
2-3	میزان قدرت قابل انتقال به ضریب توان	35
3-1	دیاگرام اثر جبران سازی	39
3-2	جریان اکتیو و راکتیو در شبکه بدون تجهیزات جبران سازی	40
3-3	جریان اکتیو و راکتیو در شبکه به همراه تجهیزات جبران سازی	40
3-4	جبران‌سازی انفرادی	41
3-5	جبران‌سازی گروهی	42
3-6	جبران‌سازی مرکزی	44
3-7	جبران‌سازی مخلوط	44
4-1	یکسوساز تکفاز	47
4-2	جریان مغناطیس کننده ی ترانسفورمر	47
4-3	درایور موتور سه فاز	47
5-1	مقایسه تلفات شبکه آلمان با اصلاح ضریب توان	55
5-2	مقایسه حفاظت از محیط زیست با اصلاح ضریب توان	56
	جداول
1-1	ضریب توان با افزایش توان اکتیو	8
1-2	ضریب توان مطلوب و ضریب توان واقعی	14
1-3	- توان ظاهری متناسب با ضریب توان برای توان اکتیو 100kw	24
2-1	اضافه ولتاژها	27
2-2	انتخاب پایه فیوز براساس قدرت خازن	30
2-3	انتخاب کابل برای خازن های فشار ضعیف	31
5-1	برنامة توسعه در ایران	57
5-2	خازن‌گذاری	58