دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.Sc.” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی برق – قدرت

عنوان:

بررسی فنی و اقتصادی استفاده از ولتاژ میانی در شبکه توزیع ایران

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

در سیستم توزیع ایران از دو سطح ولتاژ 400V و 20kV جهت توزیع انرژی برق بین مشترکین استفاده می شود. استفاده از این دو سطح ولتاژ به تنهایی، باعث گسترش بیشتر شبکه 20kV شده و هزینه احداث زیادی را تحمیل می کند. از طرفی گسترش شبکه 400V نیز باعث تلفات وافت ولتاژ بیشتر در سیستم توزیع معمول می شود.

دراین پروژه سطوح ولتاژ استاندارد مورد تأیید وزارت نیرو بین دو سطح ولتاژ مذکور انتخاب و سطوح ولتاژ استاندارد انتخابی به دو رده فشار ضعیف وفشار میانی تقسیم شده اند. با توجه به دو رده ولتاژی، برای هرکدام شبکه توزیع متناسب با سطح ولتاژ آن ارائه شده است. که شبکه های نوع اول،دوم و سوم برای رده فشارمیانی و شبکه نوع چهارم برای رده فشار ضعیف در نظر گرفته شده است. که هرکدام از نظر تلفات و افت ولتاژ با سیستم توزیع معمول مقایسه شده و روابط لازم جهت طراحی بهینه شبکه ولتاژ میانی ارائه شده است. از بین سطوح ولتاژ استاندارد انتخابی برای هر رده وبرای هرنوع شبکه ارائه شده، سطح ولتاژ میانی بهینه از نظر کمترین مجموع ارزش آتی هزینه تلفات واحداث انتخاب شده است. استفاده از سطح ولتاژ میانی در شبکه توزیع فعلی باعث کاهش طول شبکه 20kV و نیز تعداد پستهای زمینی فشار متوسط خواهد شد. از طرفی هزینه ناشی از تلفات نیز بدلیل کاهش طول شبکه فشار ضعیف، کاهش می یابد. باتوجه به بررسیهای انجام شده سطح ولتاژ 6/6kV به عنوان سطح ولتاژ بهینه برای شبکه های نوع اول، دوم وسوم و سطح ولتاژ 1kV برای شبکه نوع چهارم انتخاب شده اند. پس از انتخاب این دو سطح ولتاژ، انواع شبکه ولتاژ میانی روی شبکه نمونه واقعی، پیاده سازی شده و نتایج لازم بدست آمده است.

مقدمه:

در سیستم توزیع معمول، پست های فوق توزیع از طریق شبکه فشار متوسط 20kV پستهای فشار متوسط واقع در سطح منطقه را تغذیه می کنند. این پستها با تبدیل سطح ولتاژ فشار متوسط به فشار ضعیف، انرژی برق را با سطح ولتاژ قابل استفاده در اختیار مصرف کننده ها قرار می دهند. در برخی از مناطق، اغلب در حواشی شهرها و مناطق روستایی مستقیماً از سطح ولتاژ فشار متوسط استفاده شده و در نقاط بار ترانس های 20/0/4kV تعبیه و مصرف کنندگان تغذیه می شوند.

انتخاب سطح ولتاژ برای یک خط به پارامترهای مختلفی وابسته است که از جمله آنها می توان به طول فیدر، قدرت انتقالی، هزینه احداث، تلفات، حریم و غیره اشاره نمود. در صورتی که از سطح ولتاژ بالاتری استفاده شود ظرفیت آزاد اضافی در خطوط ایجاد خواهد شد. که در این صورت هزینه اضافی برای احداث ظرفیت آزاد خط پرداخت می شود. از طرفی اگر این سطح ولتاژ نسبت به طول فیدر و قدرت انتقالی آن پایین تر از حد استاندارد انتخاب شود تلفات و افت ولتاژ بیشتر و حتی بیش از حد مجاز خواهد بود. که ارزش آتی تلفات احتمالاً بیشتر از هزینه احداث اضافی خواهد بود که باید صرف احداث خط با سطح ولتاژ بالاتر می شد.

در طراحی سیستم توزیع پس از برآورد بار و تعیین مراکز چگالی بار، عمل جایابی پستهای 20kV صورت می گیرد. پس از آن از طریق کابل زمینی یا خط هوایی فشار متوسط این پستها تغذیه می شوند. که پس از تبدیل یکباره سطح ولتاژ فشار متوسط به فشار ضعیف انرژی برق در اختیار مصرف کننده گان قرار می گیرد. اما سوالی که اینجا مطرح می شود این است که اگر از یک سطح ولتاژ بین 400V و 20kV استفاده شود چه اتفاقی می افتد. به عبارتی دیگر به جای اینکه از فیدرهای 20kV با طول نسبتاً زیاد استفاده شود از یک سطح ولتاژ میانی بین 400V و 20kV استفاده کرده و بدین ترتیب هزینه شبکه 20kV و همچنین طول آن را کاهش داده و این سطح ولتاژ میانی تا نزدیکترین نقطه به بارهای انتهایی منتقل شود در این صورت منافع احتمالی زیادی خواهد داشت. زیرا پستهای زمینی حذف خواهندشد و یاحداقل تعداد آن به نصف کاهش پیدا می کند. از طرفی طول فیدرهای 20kV نیز کوتاه تر خواهند شد. از سوی دیگر چون ازشبکه هوایی فشار ضعیف اغلب برای توزیع استفاده می شود و این شبکه باشبکه توزیع فشار میانی بطور مشترک بر روی یک تیر احداث خواهندشد هزینه احداث شبکه ولتاژمیانی کاهش می یابد. در مناطق خارج شهر یا مناطق روستایی و ویلایی که بارها در فواصل نسبتاً طولانی از یکدیگر قرار دارند. در سیستم توزیع فعلی همانطور که در بالا ذکر شد از خطوط فشار متوسط 20kV برای توزیع انرژی استفاده می شود.

هزینه احداث خط و پست های 20kV زیاد و قابل توجه است. مخصوصاً در پستهای هوایی هزینه ترانس پست وابسته به سطح ولتاژ آن می باشد. درصورتیکه از یک سطح ولتاژ میانی مناسب جهت توزیع انرژی برق استفاده شود قطعاً هزینه احداث کاهش پیدا خواهد کرد با این فرض که خروجی پستهای فوق توزیع دارای چنین سطح ولتاژ میانی باشند. از طرفی تلفات درخط، در صورتی که ظرفیت یا قدرت توزیع شده بزرگ و یا فیدر طولانی باشد نسبت به شبکه فشار متوسط بیشترخواهد بود. در موارد خاص هزینه خط با سطح ولتاژ میانی علاوه بر تلفات بدلیل افزایش سطح مقطع هادی جهت داشتن ولتاژ مجاز در بار انتهایی
و همچنین قدرت کششی قابل تحمل توسط تیرها و کنسول ها هزینه احداث آن بیشتر از هزینه احداث شبکه فشار متوسط می باشد. بنابراین لزوم بررسی حالتهای مختلف ضروریست. در سیستم های توزیع انرژی برق ایران مناطق توزیع انرژی را می توان به دو قسمت تقسیم نمودکه عبارتند از:

– مناطق شهری

– مناطق روستایی و حومه

با توجه به دو طبقه بندی فوق، محل و چگالی بارها، هر یک از شبکه های ولتاژ میانی باید برای هر دو مورد متناسب با آن طراحی شود. که این کار به طور کامل و با جزئیات صورت گرفته و تلفات و افت ولتاژ و روابط مربوط به هر کدام جهت طراحی بهینه ارائه شده اند. در استفاده از شبکه ولتاژ میانی در مناطق شهری نکته بسیار مهم و اساسی وجود دارد که باید به آن پرداخته شود و آن نحوه تبدیل ولتاژ فشار متوسط 20kV به فشار میانی می باشد. در صورتی که خروجی پستهای فوق توزیع دارای فیدر ولتاژ میانی باشد مشکل احداث پست زمینی و هوایی فشار متوسط به فشار میانی برای فیدرهای با طول و قدرت انتقالی پایین حل خواهد شد. درصورتیکه طول فیدر طولانی و بار سنگین باشد. طوری که انتقال آن با سطح ولتاژ میانی مقدور نباشد از سطح ولتاژ فشار متوسط استفاده می شود و در نقاط مختلف نیاز به پستهای هوایی فشار متوسط به میانی خواهد بود. در احداث پستهای هوایی محدودیت هایی وجود دارد ازجمله برای پستهای تا 400kVA می توان به راحتی پست هوایی احداث و بهره برداری نمود. اما برای ظرفیتهای 500kVA و 630kVA نیاز به مجوز بوده و احداث این پستها با مشکل اجرایی همراه است. این محدودیت در اجرای پستهای هوایی باعث محدود شدن طول فیدرهای ولتاژ میانی خواهد شد. بنابراین در صورتی که ظرفیت پست بالاتر از این مقدار باشد یا باید دو پست هوایی احداث یا اینکه پست زمینی بررسی شود. اما آنچه بدیهی به نظر می رسد احداث پست زمینی فشار متوسط به فشار میانی و در ادامه احداث پستها ی هوایی فشارمیانی به فشار ضعیف، هزینه بیش از پیش افزایش یافته و ارزش آتی هزینه اضافی را که برای احداث پست ها پرداخت می شود بیش از ارزش آتی تلفات کاهش یافته خواهد بود. در این پروژه با توجه به توضیحات ارائه شده در فوق آرایش های مناسب برای خطوط ولتاژ میانی ارائه و همچنین سطح ولتاژ میانی مناسب با در نظر گرفتن نوع منطقه اعم از شهری یا روستائی بودن آن انتخاب و روی یک شبکه نمونه واقعی پیاده سازی خواهد شد.

مسئله مهم دیگر حریم خطوط می باشد. شبکه ولتاژ میانی زمانی اقتصادی تر خواهد بود که از خط با سیم هوایی استفاده شود. زیرا در غیر اینصورت باید از کابل خود نگهدار و یا کابل زمینی استفاده شود که این خود در مواردی باعث غیر اقتصادی شدن طرح خواهد شد. بنابراین بررسی حریم خطوط یکی از مباحث این پروژه را تشکیل می دهد.

در این پروژه ابتدا به بررسی تلفات و افت ولتاژ در تجهیزات سیستم توزیع و رابطه افت ولتاژ و تلفات آنها با سطح ولتاژ کاری و همچنین مقایسه تلفات ترانس سه فاز و تکفاز برای قدرتهای مساوی پرداخته شده است. سپس در ادامه تابع هزینه و روابط مربوطه جهت محاسبه ارزش آتی هزینه تلفات و سرمایه گذاری ارائه می شوند. در فصل بعد انواع آرایش های شبکه توزیع با ولتاژ میانی ارائه و از نظر تلفات و افت ولتاژ مورد بررسی قرار می گیرند. در فصل چهارم تجهیزات مربوط به شبکه ولتاژ میانی بحث شده و در فصل پنجم انواع استانداردهای بین المللی در مورد سطوح ولتاژ بررسی و با توجه به انوع آرایش های خط، سطح ولتاژ میانی مناسب انتخاب شده است. در فصل ششم حریم خطوط برای شبکه ولتاژ میانی تعریف و فواصل هادیها برای خطوط ولتاژمیانی از یکدیگر و تأسیسات اطراف آن بررسی شده است. در فصل هفتم شبکه نمونه با توجه به نوع شبکه ولتاژ میانی انتخاب و روی آن پیاده سازی شده و نتایج بدست آمده بررسی و پیشنهادات لازم ارائه شده است.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.

لینک بالا اشتباه است

برای دانلود متن کامل اینجا کلیک کنید

       

:: بازدید از این مطلب : 374