بهبود کیفیت توان هارمونیک فلیکر و گذرا برای صنایع فولاد با استفاده از عناصر FACTS

توضیحات فایل:

فرمت فایل:PDF

تعداد صفحه:187

پایانامه براي دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”
مهندسی برق- قدرت

چکیده :

استفاده از عناصر FACTS در پروژه هاي صنعتي از جمله صنايع فولاد و ذوب فلزات، موجب كاهش انتقال نوسانات ولتاژ و هارمو نيك به شبكه اطراف مناطق صنعتي شده و تامين برق مطمئن و با كيفيت را جهت استفاده مشتركين عمومي تضمين مي نمايد.

مزاياي عناصر FACTS عبارتند از : بهره برداري مناسبتر از سيستمهاي موجود – افز ايش قابليت اطمينان و در دسترس بودن شبكه – افز ايش پايداري ديناميكي و گذراي شبكه – افز ايش كيفيت تغذيه براي صنايع حساس – مزاياي زيست محيطي. با انتخاب مناسب ا ين عناصر و با ظرفيت مناسب براي هر نوع واحد صنعتي هارمونيك زا مي توان از آثار زيانبار نوسانات هارمونيكي بنحو موثري كاست.

عناصر FACTS بخصوص نسل جديد آن جايگاه خود را در شبكه هاي قدرت و توز يع كشورهاي پيشرفته بعنوان مولدهاي پاك و با بازده بالاي جبران توان راكتيو و نوسانات هارمونيكي تثبيت كرده اند.

در اين پروژه ابتدا به طراحي جامع يك نمونه از عناصر نسل قديم  (SVC) كه هم اكنون در گروه ملي فولاد اهواز در حال نصب مي باشد، پرداخته و روشهاي طراحي فشار قوي و ضعيف و نحوه حفاظت اين سيستم به تفصيل مورد بررسي قرار مي گيرد. سپس با معرفي مختصر عناصر FACTS (نسل قديم و جديد) به مقايسه نوع STATCOM با سیستم SVC خواهيم پرداخت. اگرچه از SVC منصوبه در اين كارخانه جهت كاهش اثر نوسانات فليكر و جبران توان راكتيو استفاده شده است ولي دلايل ديگري نظير افزايش توليد كوره و كاهش تلفات انرژي نيز مد نظر بوده است.

در گام اخير، قابليت حائز اهميت سيستم SVC بعنوان يك فيدر انعطاف پذير تغذيه سيستم قدرت در توسعه آينده اين كوره ذوب نيز بسيار مهم و قابل توجه مي باشد.

با نصب سيستم SVC، بدليل افزايش ارائه توان راكتيو ، كارائي كوره ذوب الكتريكي و ميزان مصرف الكترود بطور قابل ملاحظه اي بهبود يافته است.

هدف از اين مقاله، باتوجه به شبيه سازي هاي اوليه منجر به طراحي اين سيستم ، اثبات كارائي سيستم SVC موجود، در عمل می باشد.

– هدف

اهداف مورد نظر در پروژه حاضر را مي توان به چهار دسته كلي تقسيم نمود.

الف: بهبود كيفيت توان در شبكه توزيع اطراف نواحي صنعتي هارمونيك زا:

بايد اشاره نمود كه در كنار عوامل سنتي كاهنده كيفيت توان (مثل صاعقه، كليدزني – قطع و وصل بانك هاي خازني و غيره) پديده هاي ديگري نيز از قبيل كمبود (فلش ) ولتاژ (sag)، بيشبود ولتاژ (swell)، موج ضربه ای (Impulse)، هارمونيك ها (Harmonics)، مطرح مي باشند . اين پديده ها نه تنها برروي مشتركين بلكه برروي تجهيزات شركت هاي توزيع نيروي برق نيز مي توانند اثرات سوئي مانند عملكرد نامطلوب سيستم هاي كنترل راه دور (remote)، افزايش دماي كابلها، افزايش تلفات فوكو ، عملكرد نامطلوب تجهيزات حفاظتي، خطا در قرائت كنتورها و… ایجاد کنند.

ب: جبرانسازي توان راكتيو جهت افزايش ظرفيت خط انتقال:

بايد متذكر شد كه مصرف توان راكتيو در شبكه اجتناب ناپذير است. انتقال انرژي راكتيو، انتقال جريان الكتريكي است و انتقالش نيازمند به كابل با سطح مقطع بزرگتر، دكل هاي فشار قوي و در نتيجه هزينه هاي مازاد است. همچنين افزايش تلفات الكتريكي و كاهش راندمان شبكه را نيز به همراه دارد.

در مواردي مانند كاربرد عناصر الكترونيك قدرت و متعادل سازي بارهاي نامتعادل، حتي انتقال انرژي راكتيو هم كارساز نبوده و بايد انرژي در محل توليد گردد.

ج: بهينه سازي هزينه انرژي و برگشت سريع سرمايه با جبرانسازي توان راكتيو:

اين بحث در اثر توجه شركتهاي برق به عدم تساوي مصرف كننده ها، از ديد توان اكتيو و راكتيو، آغاز گرديد. بعنوان مثال ، يك مصرف كننده كه 10kw برق را براي لامپ روشنايي مصرف مي كند با يك مصرف كننده صنعتي که 10kw براي جوشكاري مصرف مي كند از ديد شركت برق يكسان نيستند ولي هر دو هزينه برق پرداخت كنند. در حالي كه دستگاه جوشكاري مشكلات متعددي نظير نوسانات ولتاژ، صدمه به لوازم برقي و… را همراه دارد.

در اينجا بود كه موضوعي بنام كيفيت مصرف برق مطرح شد كه در آن هزينه پرداختي مصرف كنندگان فقط به توان اكتيو و راكتيو آنها بستگي ندارد و به نحوه مصرف برق نيز بستگي دارد.

از طرف ديگر مصرف كنندگان برق نيز باتوجه به اينكه دستگاه هاي برقي روز به روز حساستر مي شوند، نياز به برق سالمتر و با كيفيت بهتر دارند كه در دهه اخير مصرف كنندگان نيز مدعي خريد برق با كيفيت مورد نظر خود هستند و اين موضوع بحث كيفيت توان را جدي تر نموده است.

د: افزايش توليد و بهره وري در كارخانجات فولاد:

با مجزا نمودن تغذيه بار كوره ها از شبكه سراسري كه عمدتاً توان راكتيو مي باشد و لذا اجتناب از ايجاد پست فشار قوي جديد مختص اين كارخانجات، به مراه استفاده موثر از ظرفيت كابلهاي تغذيه ترانس كوره جهت انتقال حداكثر توان راكتيو تا حد تحمل حرارتي و لذا كاهش زمان ذوب و نيز كاهش مصرف الكترود كوره، كارخانجات صنعتي را وادار به استفاده از لوازم الكترونيك قدرت نوين نموده است.

وسايل ساخته شده به اين منظور (جلوگيري از اختلالات كيفيت توان ) در سالهاي اخير مبتني بر تكنولوژي الكترونيك قدرت بوده و مبدلهاي منبع ولتاژ و كنترلهاي خاص با توانايي حذف و مجزا ساختن اغتشاشات، بكار گرفته شده اند.

– مراحل انجام پروژه:

در راستاي انجام پروژه بنيادي حاضر مراحل زير براي آن در نظر گرفته شده است.

مرحله اول: در اين مرحله به مطالعه شبكه هاي هارمونيك زاي صنعتي و خصوصيات آنها و مشكلات ايجاد شده توسط آنها پرداخته خواهد شد.

مرحله دوم: با توجه به مطالعات مرحله قبل و جمع آوري اطلاعات مربوطه، طراحي بهينه جبرانساز SVC برای فولاد اهواز انجام خواهد شد. همچنين به اختصار تجهيز STATCOM و كارايي آن در مقابل اغتشاشات هارمونيك و فليكر مطالعه مي شود.

مرحله سوم: در اين مرحله پاسخ تجهيزات STATCOM و SVC در برابر اغتشاشات فليكر و اعوجاج هارمونيكي مدلسازي و مقايسه شده و كارائي SVC اجرا شده در عمل بررسي مي گردد.

مرحله چهارم: با استناد بر مطالعات فصول قبل و با مقايسه ساير پارامترها، با استفاده از سايل اندازه گي خاص، كارائي سيستم SVC در عمل اثبات مي شود.

و...