پایان نامه اصلاح رگولاسیون ولتاژ در خطوط انتقال نیرو

تعداد صفحات: ۸۲ | قابل ویرایش

چکیده

یکی از شرایط اساسی در یک شبکه توزیع تنظیم ولتاژ در محدوده مجاز است که جهت کارکرد صحیح وسایل الکتریکی بسیار مهم می باشد. بطوری که تغییرات مداوم ولتاژ با کم یا زیادتر شدن آن از حد مجاز بر روی دستگاههای الکتریکی اثرات مخربی خواهد داشت.

یک سیستم توزیع که از ابتدای فیدر ۲۰ کیلوولت شروع می شود و به کنتور مصرف کننده ها ختم می شود، دارای اجزاء متفاوتی از مقاومتهای اهمی و سلفی می باشند و در نتیجه عبور جریان بار از اجزاء شبکه توزیع افت ولتاژ ایجاد می شود.

میزان افت ولتاژ به جریان بار، ضریب قدرت بار، جنس و سطح مقطع هادیها، طول خطوط و امپدانس ترانسهای توزیع بستگی دارد. اساس تنظیم ولتاژ بر مبنای فراهم آوردن یک ولتاژ مجاز برای تمامی مشتریکن در شرایط باری مختلف می باشد. بطور که بتوان با راه حلهای ساده و اقتصادی ولتاژ مصرف کننده ها از اولین تا آخرین آنها در موارد کم باری و پیک بار در حدود مجاز نگه داشت.

اثر تغییرات ولتاژ بر عملکرد وسایل الکتریکی

هر گاه ولتاژ یک دستگاه برقی از مقداری که روی پلاک دستگاه نوشته شده یا ولتاژ نامی آن دستگاه متفاوت گردد. این تغییر در مشخص کار و طول عمر دستگاه اثر می گذارد. مقدار این اثر گذاری بستگی به نوع دستگاه الکتریکی و کیفیت ساخت دستگاه و مقدار تغییرات ولتاژ از مقدار ولتاژ نامی دارد.

استانداردهای مختلف نظیر IEC تلرانس مجاز برای دستگاههای مختلف الکتریکی را تعیین می کنند. در این قسمت به اثرات تغییرات ولتاژ روی دستگاه های الکتریکی متداول می پردازیم. باید توجه نمود که جداول و مقادیر ارائه شده براساس نتایج تجربی، آماری بوده و بنابراین ممکن است در مراجع مختلف به طور متفاوت ارائه شده باشند.

لامپهای تخلیه ای (جیوه ای، سدیم، هالوژن)

مشخصه کار این گونه لامپ ها تحت تأثیر تغییرات ولتاژ به شدت تغییر می کند. به طوری که ۱۰ درصد کاهش ولتاژ حدود ۳۰ درصد کاهش روشنایی را در پی خواهد داشت. کاهش بیشتر ولتاژ ممکن است از ایجاد قوس و بخار شدن فلز جلوگیری کند و لامپ روشن نشود، همچنین در ولتاژهای پائین که در شروع روشن شدن لامپ چندین بار استارت می کند، باعث کاهش عمر لامپ می شود. همین طور افزایش ولتاژ بیش از حد مجاز باعث بالا رفتن درجه قوس و صدمه دیدن کاتد می شود و عمر لامپ را کاهش می دهد.

موتورهای القایی

مهمتر از همه موارد اثر تغییرات ولتاژ روی کار موتورهای القائی است که به تعداد زیاد در صنعت وسایل خانگی نظیر یخچال، فریزر، کولر، پنکه و…. کاربرد دارند. مشخصه گشتاور سرعت مورتورهای القائی تابعی از مجذور دامنه ولتاژ ورودی می باشد و بنابراین با یک کاهش یا افزایش ولتاژ تغییر می یابد.

به عنوان مثال اگر موتور را در ولتاژ پایین استارت کنیم، گشتاور راه اندازی آن بطور مجذوری کاهش می یابد و برای بار مکانیکی ثابت، جریانی که موتور می کشد، بشدت افزایش پیدا می کند و باعث داغ کردن موتور می شود.

همچنین با کاهش ولتاژ در حالت کار موتور در بار مکانیکی ثابت، جریان بیشتری برای تأمین گشتاور الکترومغناطیسی کشیده شده و سیم پیچها داغ می شود. بطوریکه یک کاهش ۱۰ درصد ولتاژ به داغ کردن موتور تا ۱۵ درصد بیشتر منجر شده و باعث کاهش عمر موتورر می شود. افزایش ولتاژ در موتور القائی همچنین باعث کاهش ضریب قدرت و کاهش راندمان موتور می شود.

همچنین پیر شدن عایق ها را تسریع می نماید که در نهایت عمر موتور را می کاهد. اهمیت کارکرد مناسب موتورهای القائی به این خاطر است که موتورهای القائی مصرف کننده عمده انرژی الکتریکی می باشند و نیروی محرکه ماشین آلات صنعتی و وسایل خانگی توسط این موتورها تأمین می گردد.

افت ولتاژ مجاز در اجزاء شبکه

برای یک تنظیم ولتاژ مناسب باید مقدار افت ولتاژ مجاز در قسمت های مختلف یک شبکه توزیع، تعیین گردد. به این مفهوم که تنظیم ولتاژ باید طوری انجام گیرد که ولتاژ اولین مصرف کننده روی فیدر از حد مجاز بالاتر نباشد و در تمام حالات بار اولین مصرف کننده، ماکزیمم ولتاژ مجاز را داشته باشد و همچنین هیچگاه ولتاژ آخرین مصرف کننده روی فیدر از مینیمم ولتاژ کمتر نشود.

اگر تنظیم ولتاژ مجاز ۵% در مبنای ۲۲۰ ولت را در نظر بگریم، ولتاژ مجاز مصرف کننده ها بین ۲۰۹ ولت و ۲۳۱ ولت می باشد. بنابراین ولتاژ ابتدای فیدر (در محل اولین مصرف کننده) از ۲۳۱ ولت نباید تجاوز کند و ولتاژ آخرین مصرف کننده نباید از ۲۰۹ ولت کمتر باشد. چون حداکثر افت ولتاژ مجاز در سیم کشی داخلی خانه ها در مواقع پیک بار در حدود ۲% یا ۵/۴ ولت در مبنای ۲۲۰ ولت می باشد.

روشهای تنظیم ولتاژ در شبکه توزیع

عملکرد ضعیف دستگاههای الکتریکی، گرم شدن بیش از اندازه، قطع بدون علت رله های اضافه جریان و بالاخره سوخت بیش از اندازه وسائل الکتریکی بخصوص موتورهای از نشانه های تنظیم ولتاژ بد می باشد.

ولتاژهای پایین تر از حد مجاز در انتهای فیدرهای در مواقع پرباری رخ می دهد و ولتاژهای بیش از حد مجاز در ابتدای فیدرهای کوتاه در مواقع کم باری اتفاق می افتد، در صورت پایین بودن ولتاژ از مقدار مجاز در محل مصرف، ابتدا باید جریان مصرف کننده و جریان سیم ارتباطی را اندازه گیری کرد که دستگاه یا سیم ارتباطی اضافه بار نداشته باشند.

منابع و مأخذ

۱- تولید الکتریسته و بهره برداری – مسعود سلطانی

۲- کنترل توان راکتیو و ولتاژ – میلر

۳- مقاله اینترنتی Cooper power System

۴- مجموعه مقالات شرکت برق منطقه ای آذربایجان شرقی