خرداد
روش‌های کنترل ولتاژ در سیستم قدرت
در این بخش قصد داریم درمورد روش‌های کنترل ولتاژ در سیستم قدرت با شما عزیزان صحبت نماییم .
فهرست
- 1-مقدمه
- 2- روش‌های کنترل ولتاژ
——————————
1-مقدمه
قبل از یادگیری روش‌های کنترل ولتاژ در سیستم قدرت، ابتدا باید دلیل کنترل ولتاژ را دانست. در سیستم های قدرت، ولتاژ می‌بایست ثابت باشد که بدیهی‌است اینطور نیست. پس باید به نحوی آن را کنترل‌کرد که ثابت بماند.
اما چرا باید ولتاژ ثابت باشد؟
زیرا اکثر دستگاه‌ها، ماشین‌های الکتریکی، لوازم مصرفی و غیره، همگی برای کار با ولتاژ مشخص طراحی شده‌اند.تغییرات زیاد ولتاژ ممکن‌است باعث ایجاد خطا در عملکرد، عملکرد نادرست یا بدتر شدن عملکرد شود.بنابراین، مطلوب‌است که مصرف کنندگان برق را با ولتاژ ثابت دریافت‌کنند.حال، برای حفظ ولتاژ سیستم در بازه محدود، به تجهیزات اضافی نیاز‌است که بتواند ولتاژ سیستم را در صورت کم بودن افزایش دهد و زمانی که بیش از حد زیاد‌است، مقدار آن را کاهش دهد..
——————————
2- روش‌های کنترل ولتاژ جهت استفاده در سیستم قدرت
در ادامه روش‌های مورد استفاده در سیستم قدرت برای کنترل ولتاژ آورده‌شده‌است.
- 1- ترانسفورماتور تپ چنجر
- 2- کنترل تحریک یا تنظیم کننده‌های ولتاژ در ایستگاه‌های تولید
- 3- راکتور شنت
- 4- خازن شنت
- 5- رگولاتور ولتاژ القایی
- 6- اصلاح‌کننده فاز سنکرون
- 7- سیستم VAR استاتیک (SVS)
کنترل ولتاژ سیستم به کمک عناصر القایی شنت به عنوان جبران ساز شنت شناخته‌شده‌است.
دو نوع جبران ساز شنت وجود‌دارد:جبران ساز شنت استاتیک و جبران ساز سنکرون.در جبران ساز شنت استاتیک، راکتور شنت، خازن شنت و سیستم VAR استاتیک استفادهمیشود، در حالی که جبران ساز شنت از اصلاح‌کننده فاز سنکرون استفاده‌می‌کند.
روش‌های مورد استفاده برای کنترل ولتاژ در زیر به تفصیل توضیح داده‌شده‌است.
1- ترانسفورماتور تپ چنجر
کنترل ولتاژ در سیستم‌های انتقال و توزیع معمولا با استفاده از ترانسفورماتورهای تپ چنجر به دست می‌آید. در این روش ولتاژ خط با تغییر EMF ثانویه ترانسفورماتور، با تغییر تعداد دورهای ثانویه، تنظیم میشود. ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور با تعداد دورهای ثانویه نسبت مستقیم دارد. بنابراین، ولتاژ ثانویه را می توان با تغییر نسبت چرخش ترانسفورماتور تنظیم کرد. تعداد دورهای ثانویه را می‌توان با کمک تپ‌های ارائه‌شده روی سیم پیچ تغییر داد. اساساً دو نوع ترانسفورماتور تپ چنجر وجود دارد.
- ترانسفورماتورهای تپ چنجر بدون بار
- ترانسفورماتورهای تپ چنجر تحت بار
ترانسفورماتور تپ چنجر بدون بار
در این روش ولتاژ با تغییر نسبت دور ترانسفورماتور کنترل میشود.
ترانسفورماتور قبل از تعویض تب از منبع تغذیه جدا میشود.
تعویض تب ترانسفورماتور بیشتر به صورت دستی انجام میشود.
ترانسفورماتور تپ چنجر تحت بار
این آرایش برای تغییر نسبت دور ترانسفورماتور برای تنظیم ولتاژ سیستم در هنگام تحویل بار توسط ترانسفورماتور استفادهمیشود.
بیشتر ترانسفورماتورهای قدرت با این روش ارائه می‌شوند.
2- کنترل تحریک یا تنظیم کننده‌های ولتاژ در ایستگاه‌های تولید
emf القایی (E) یک ژنراتور سنکرون (آلترناتور) به جریان تحریک (جریان میدان) بستگی دارد. ولتاژ ترمینال آلترناتور را می توان به صورت V = E – IZ ارائه کرد. با افزایش جریان بار، و در نتیجه جریان آرمیچر، افت ولتاژ در آرمیچر نیز افزایش می یابد. جریان میدان باید برای جبران این افت ولتاژ افزایش یابد، به طوری که ولتاژ پایانه در مقدار هدف باشد. برای این منظور دینام ها با سیستم های کنترل تحریک یا تنظیم کننده اتوماتیک ولتاژ ارائه می شوند. دو نوع اصلی تنظیم کننده ولتاژ اتوماتیک (AVR) وجود دارد:
- تنظیم کننده تیریل
- رگولاتور براون-بووری
یک تنظیم کننده ولتاژ اتوماتیک، ولتاژ پایانه را تشخیص داده و آن را با ولتاژ مرجع مقایسه می‌کند. تفاوت بین ولتاژ شناسایی شده و ولتاژ مرجع، به عنوان ولتاژ خطا شناخته میشود. پس از آن رگولاتور ولتاژ تحریک، دینام را کنترل می‌کند تا ولتاژ خطا را خنثی کند. بنابراین، یک تنظیم‌کننده ولتاژ اتوماتیک با کنترل تحریک، ولتاژ را کنترل می‌کند.
روش کنترل تحریک فقط برای خطوط کوتاه مناسب است. برای خطوط طولانی تر، ولتاژ ترمینال دینام باید به طور گسترده‌ای تغییر کند تا ولتاژ در انتها ثابت بماند. بدیهی است که این روش برای خطوط طولانی تر قابل اجرا نیست.
3- راکتور شنت
راکتور شنت عنصر جریان القایی‌است که بین خط و خنثی متصل‌می‌شود.
راکتور شنت، اضافه ولتاژ ناشی از ماهیت خازنی خط را جبران می‌کند. زیرا خطوط طولانی خاصیت خازنی بالا دارند ولتاژ در انتهای خط در حالت بی باری بسیار بالا می‌رود، به همین دلیل از راکتور شنت استفاده‌می‌کنند تا حالت خازنی را کاهش دهد و ولتاژ را کم کند.
این روش عمدتا در خطوط انتقال EHV و UHV راه دور برای کنترل توان راکتیو استفادهمیشود.
راکتورهای شنت در پست پایانی ارسال، پست انتهایی دریافت‌کننده و در پست میانی خط طولانی EHV و UHV استفاده‌می‌شوند.
در خط انتقال طولانی، راکتور شنت در فاصله 300 کیلومتری متصل‌می‌شود تا ولتاژ را در یک نقطه میانی محدود کند.
آن‌ها با جبران ظرفیت خطوط، ولتاژ را کنترل می‌کنند.
4- خازن شنت
خازن‌های شنت خازن‌هایی هستند که به صورت موازی با خط متصل می‌شوند.در پست های دریافت‌کننده، پست‌های توزیع و در پست‌های سوئیچینگ نصب می‌شوند.خازن شنت ولت آمپر راکتیو را به خط تزریق می‌کند و در بانک سه فاز قرار‌می‌گیرد.
این تجهیز معمولاً در پست های انتهایی گیرنده یا نزدیک بارهای صنعتی نصب میشود. بیشتر بارهای صنعتی جریان القایی می‌کشند و بنابراین، ضریب توان پس فاز (معمولاً 0.3 تا 0.6 پس فاز) است. به دلیل این جریان پس فاز، خط، افت IXL را تجربه می‌کند. تعویض خازن های شنت این راکتانس القایی را جبران می‌کند و در نتیجه افت IXL را کاهش می‌دهد. بنابراین می‌توان از خازن‌های شنت برای کنترل ولتاژ خط زمانی که بار بسیار القایی است، استفاده کرد.
5- رگولاتور ولتاژ القایی
رگولاتور القایی اساساً یک ماشین الکتریکی است که تا حدودی مشابه موتور القایی است، با این تفاوت که روتور آن مجاز به چرخش مداوم نیست. روتور رگولاتور القایی، سیم پیچ اولیه (تحریک) را که در سراسر (موازی) ولتاژ تغذیه متصل است، نگه می‌دارد. سیم پیچ ثانویه ثابت، به صورت سری به خطی که قرار است تنظیم شود، متصل میشود. از نقطه نظر الکتریکی، این که سیم پیچ اولیه دوار باشد یا سیم پیچ ثانویه، مهم نیست.
مقدار ولتاژ در سیم پیچ ثانویه به موقعیت آن نسبت به سیم پیچ اولیه بستگی دارد. بنابراین، ولتاژ ثانویه را می‌توان با چرخش سیم پیچ اولیه تنظیم کرد. رگولاتورهای ولتاژ القایی در گذشته برای کنترل ولتاژ شبکه الکتریکی استفاده می شدند، اما اکنون با ترانسفورماتورهای تپ چنجر جایگزین شده‌اند.
6- اصلاح‌کننده فاز سنکرون
اصلاح‌کننده فاز سنکرون، یک موتور سنکرون است‌که بدون بار مکانیکی کار می کند و در انتهای خط دریافت‌کننده به بار متصل‌می‌شود.اصلاح‌کننده فاز سنکرون، توان راکتیو را با تغییر برانگیختگی سیم‌پیچ میدان جذب یا تولید می‌کند.ولتاژ را در هر شرایطی از بار ثابت نگه می‌دارد و همچنین ضریب توان را بهبود می‌بخشد.
7- سیستم‌های سری Var
جبران‌کننده VAR استاتیک، VAR القایی را هنگامی که ولتاژ از مقدار مرجع بالاتر یا کمتر‌می‌شود به سیستم تزریق یا جذب‌می‌کند.در جبران‌کننده VAR استاتیک، تریستور به عنوان وسیله سوئیچینگ به جای کلیدهای قطع‌کننده مدار استفاده میشود.امروزه از سوئیچینگ تریستور به جای کلیدزنی مکانیکی در سیستم استفادهمیشود، زیرا سوئیچینگ تریستور سریعتر‌است و با کنترل سوئیچینگ عملکرد آزاد گذرا را فراهم‌می‌شود.
مرجع