تحقیق مقاله پایداری خطوط انتقال در برق

از ابتدای شروع کار در صنعت برق، تداوم برق رسانی و سرویس دهی به مصرف کنندگان از اهمیت بالایی برخوردار بوده و تمامی دست اندرکاران این صنعت در تمام جهان پیوسته در جهت نیل به تأمین برق مطمئن و پایدارتر نمودن شبکه برق رسانی کوشیده و سرمایه گذاری نموده اند .همانطور که می دانیم اساساً دو نوع کلی اتصال کوتاه در خطوط وجود دارد :

برای ساخت اولین تأسیسات برق براساس سیستم ضدیخ در انتقال جریان مستقیم برق با ولتاژ بالا در کانادا را امضاء کند. این قرارداد که درقالب کلید دردست‌اجرا می‌شود باشرکت خدماتی دولتی هیدروکبک در استان کبک منعقد‌شده‌است. در سرمای شدید و یخبندان کبک زمستان 1998 صدها کیلومتر خطوط انتقال با ولتاژ بالا و هزاران برج انتقال برق در اثر انباشته‌شدن برف و یخ متلاشی شد و میلیون‌ها نفر از مردم در این منطقه از نعمت برق محروم شدند. به منظور بهینه‌کردن شبکه برق، شرکت هیدروکبک با شرکت آریوا تی اند دی قرارداد ساخت و نصب سیستم ضدیخ خطوط انتقال جریان مستقیم برق با ولتاژ بالا را منعقد کرد. سیستم ضدیخ خطوط انتقال جریان مستقیم برق با ولتاژ بالا(HVD ciceTM) می‌تواند تا 7200 آمپرجریان مستقیم در خطوط انتقال تولید کند و به منظور ذوب یخ و برف روی آنها درجه حرارت این خطوط را افزایش دهد. این سیستم ضد یخ خطوط انتقال در پست Levis که محل اصلی اتصال خطوط انتقال این منطقه است اجرا خواهد شد. این سیستم در زمانی که نیاز به ذوب یخ نباشد به صورت سیستم متعادل‌کننده استاتیکی Static Var Compensator (SVC) عمل خواهد کرد و کیفیت برق شبکه انتقال را در منطقه بزرگ کبک بهبود خواهد بخشید. سیستم متعادل کننده SVC ولتاژ شبکه برق 735 کیلوولتی را که در اثر مقدار مصرف برق دچار نوسان می‌شود پایدار و به تثبیت خواهد کرد. شرکت AREVA T&D با شرکت مهندسی و ساختمانی SNC- Lavalin که از نظر بین‌المللی مشهور است همکاری نزدیک دارد. شرکت SNC- Lavalin عملیات ساختمانی این سیستم را نظارت خواهد کرد و با پیمانکاران هماهنگی کرده و مطالعات مهندسی آن را اجرا خواهد کرد. سیستم مذکور که تقریباً 600 کیلومتر از خطوط انتقال را پوشش می‌دهد قرار شد پائیز سال 2006 به بهره‌برداری برسد. کرت هاکنسن Kurt Hakansson معاون بازرگانی سیستم‌های AREVA در این خصوص گفت: سیستم ضد یخ خطوط انتقال طبق اصول و استانداردهای توسعه پایدار شرکت هیدروکبک حداکثر کارآئی برق را تأمین و برق‌رسانی در این منطقه را تضمین خواهد کرد. در طول مدت 18 ماه اخیر این طرح دومین پروژه مهمی است که اجرای آن به شرکت AREVA T&D واگذار شده است. این امر نشاندهنده تعهد ما در این بازار است. موفقیت اخیر شرکت‌ ما به دلیل توانائی ما در اجرای فن‌آوری های موجود به طریق نوین است. شبکه برق تحت نظارت شرکت هیدروکبک شامل 32000 مایل خطوط انتقال و بیش از 500 پست فشار قوی می‌باشد

در شبکه قدرت شهر نیویورک جهت کنترل توان عبوری از بخشی از شبکه، از یک سیستم الکترونیک قدرت با سرعت عملکرد زیاد استفاده شده است.سیستم مذکور که در آن از جدیدترین فن آوری موجود در زمینه ادوات FACTS ( سیستم های انتقال AC انعطاف پذیرFlexible AC Transmission Systems ) استفاده شده است در پست Power Authoritys Marcy واقع در نیویورک نصب گردیده است. این سیستم این توانائی را ایجاد می کند که توان بیشتری از خطوط انتقالی که بخشهای شمالی ایالت نیویورک را به شهر نیویورک متصل می کنند عبور کند. این امر سبب بالا رفتن قابلیت اطمینان و بهره وری شبکه برق رسانی نیویورک شده و نیاز به احداث خطوط انتقال جدید را کاهش می دهد.

Mary Donohue ، مدیر شرکت برق نیویورک در سخنرانی خود در بین جمعی از مدیران صنعت برق، از بهره برداری از جبرانساز استاتیک تبدیلی (CSC) شرکت NYPA ، که پیشرفته ترین سیستم کنترل توان انتقالی دنیا محسوب می شود، خبر داد. طبق اظهارات وی، این بهره برداری از 21 ژوئن 2001 شروع شده است. بنا به گفته Donohue ، تصمیم استفاده از این سیستم، در راستای پاسخگوئی به بار روبه رشد شهر نیویورک، اتخاذ شده است. او همچنین می گوید: "استفاده از این سیستم در پست   Marcyباعث بالا رفتن قابلیت اطمینان سیستم انتقال ایالت و کاهش قیمت برق ارائه شده به مشترکین شده است

توان الکتریکی ترانسفورماتورهای واقع در پست Marcy از خطوط 765 KV که از کانادا می آیند تأمین شده و از این پست از طریق دو خط  KV 345 به نیویورک منتقل می گردد. یکی از این خطوط از منطقه Albany می گذرد و بیشتر اوقات، بارگذاری آن به مقدار ماکزیمم مجاز نزدیک است در حالیکه خط دوم که از کوههای Catskill می گذرد، بار کمتری برمی دارد.

CSC مورد استفاده درپست Marcy باصرف هزینه ای معادل 48 میلیون دلار وبا تلاش مشترک شرکت های EPRI , Siemens , NYPA و 32 شرکت  T&Dانتقال در ایالات متحده، کانادا و نیوزلند، و توسط شرکت Siemense Power T&D ساخته شده است.

سیستم CSC مزبور از دو اینورتر تریستوری با تریستورهای  GTO تشکیل می شود. هر یک از این نوع اینورترهای STATCOM (static synchronous compensators) قابلیت اتصال سری یاموازی به یکی از خطوط  KV  345را دارا میباشند.STATCOM های مذکور توانائی کنترل ±100-200 MVAR  را دارا هستند.

Joseph L. Seymor ، سخنگو و مدیر اجرائی شرکت NYPA میگوید: " بهره گیری از الکترونیک سریع نیمه هادیها بجای کنترل های الکترومکانیکی قدیمی در CSC و دیگر ادوات FACTS ، کارآئی این تجهیزات را به جائی رسانده است که انتظار می رود روزی ادوات FACTS چگونگی انتقال انرژی الکتریکی به محل مشترکین را با انقلابی مواجه کند". وی می افزاید: " این فن آوری توانائی ما را در دریافت انرژی در محل مورد نیازمان از محل تولید آن به شدت افزایش داده است".

اثبات کارآئی سیستم نصب شده

شرکت NYPA اعلام کرده است که نصب اولین فاز CSC ، پایداری ولتاژ را تا حد قابل ملاحظه ای افزایش داده و قابلیت انتقال توان خط پر بار بین Utica و Albany را 60 مگاوات و توان قابل استفاده در کل ایالت را 114 مگاوات افزایش داده است. مسلما" با بهره برداری کامل از سیستم مذکور، اثر آن افزایش نیز خواهد یافت. تا پایان تابستان آینده برخی استراتژی های کنترلی به CSC نصب شده، افزوده خواهد شد. طبق اظهارات Abdel- Aty Edris ، مدیر فن آوری FACTS  مؤسسه EPRI ، سیستم CSC نصب شده می تواند روی دو یا چند خط همانند یک سیستم UPFC مشابه ترانس های Phase Shifling جهت تقسیم بازبین چند خط عمل کند. پس ازتکمیل طرح CSC مزبور، انتظار میرود توان قابل انتقال خط Utica– Albanyبه مقدار 120MW وکل توان قابل انتقال درسرتاسرایالت، 240 MW افزایش یابد.

Robert B. schainker مدیر بخش خطوط انتقال و پستهای EPRI در مراسم تقدیر از NYPA گفته است:

" NYPAهم اکنون بنیانگذار یکی از فن آوری های ادوات FACTS در دنیا شده است. با حصول توانائی جابجائی توان انتقالی از خطی به خط دیگر در مدت زمان چند میلی ثانیه به سادگی می توان بار خطوط دارای اضافه بار و بار خطوط پر بار گلوگاهی را با بار خطوط کم بارتر جابجا کرد".

حد اکثر سازی ظرفیت شبکه موجود

 قاعده زدائی در بازار فروش انرژی الکتریکی سبب شده است که تمایل به سرمایه گذاری برای افزایش ظرفیت شبکه انتقال، از بین برود. طبق برآوردهای انجام شده، افزایش ظرفیت انتقال سیستم قدرت ایالات متحده در دهه آتی اندکی بیش از 4% خواهد بود در صورتیکه این افزایش در ظرفیت تولید نصب شده به 20% خواهد رسید. در بسیاری از مناطق، بعلت مخالفت عموم، احداث شبکه انتقال مشکل تر از نصب تجهیزات تولید است. در نتیجه استفاده از ادوات FACTS مانندCSC ها می توان ظرفیت مفید سیستم های انتقال موجود را افزایش داده و به این ترتیب بر قابلیت های شبکه افزود. این امر می تواند در برقراری تعادل میان رشد تقاضا و ظرفیت شبکه انتقال موجود بسیار تأثیرگذار باشد