1- مقدمه

       انتخاب ولتاژ انتقال ، همواره یک مسئله مهم فنی و اقتصادی در طراحی خطوط انتقال نیرو بشمار می رود .

       پارامترهای مشخص در آغاز طراحی یک خط انتقال نیرو عبارتند از طول خط و قدرت مورد نظر جهت انتقال . اغلب با مشخص بودن این دو مقدار و با استفاده از روابط و منحنی های تجربی موجود می توان ولتاژ مناسب جهت انتقال قدرت مورد نیاز را بدست آورد .

       ولی در عمل قضیه به همین جا ختم نمی گردد و بعلت اهمیت موضوع انتخاب ولتاژ و آینده نگریهای لازم و همچنین رعایت موارد فنی و اقتصادی و محدودیت های موجود ، بررسیهای وسیعتری برای این کار صورت می گیرد .

2- انتخاب ولتاژ اقتصادی :

       ولتاژهای استاندارد شده انتقال در ایران 400 و 230 کیلو ولت می باشند . ولتاژهای فوق توزیع 132 و 63 کیلو ولت و ولتاژهای توزیع نیز 20 و 4/0 کیلو ولت تعیین شده اند . لذا اولین شرط لازم ، انتخاب یکی از ولتاژهای استاندارد شده فوق جهت انتقال می باشد . البته در چند استان کشور در ردیف ولتاژهای فوق توزیع ، سطوح ولتاژ دیگری نیز وجود دارد که از آن جمله می توان به ولتاژ 33 کیلو ولت بجای 20 کیلو ولت در استان خوزستان ، ولتاژ 11 کیلو ولت در استان های خوزستان و فارس و سیستان و بلوچستان و ولتاژ 66 کیلو ولت بجای 63 کیلو ولت در استان فارس اشاره نمود که برخی از این سطوح بتدریج جمع آوری می گردند .

    طی سالهای اخیر روند رو به تزاید مصرف انرژی الکتریکی در کشور منجر به تأسیس منابع تغذیه جدید و احداث خطوط انتقال با ظرفیتهای بالاتر گردیده است . انتقال قدرتهای بالا به مسافات طولانی بدون استفاده از ولتاژهای انتقال بالا امکان پذیر نبوده و یا حداقل این کار به دلیل افزایش تلفات از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد .

بررسیهای بعمل آمده نشان می دهند تلفات توان رابطه ی مستقیم با جریان و امپدانس خط دارد .

      رابطه ی فوق در مورد تلفات قدرت در شبکه تکفاز و خطوط کوتاه صادق است که در آن :

R : مقاومت سیم برحسب اهم

I : شدت جریان برحسب کیلوآمپر (KA)

و P : تلفات برحسب کیلو ولت آمپر (KVA) می باشد .

       در صورت افزایش ولتاژ تا دو برابر ولتاژ موجود ، جریان به نصف کاهش یافته و در نتیجه تلفات انرژی بعلت رابطه ی مستقیم آن با مجذور جریان به یک چهارم مقدار قبلی خواهد رسید . بنابراین می توان گفت قابلیت انتقال خط با توان دوم ولتاژ رابطه مستقیم دارد و لذا انتقال انرژی زیاد فقط با ولتاژهای بالا اقتصادی خواهد بود . در کنار ولتاژ انتقال ، امپدانس خط نیز مؤثر بوده و این بدان معناست که افت ولتاژ و تلفات از طول خط هم تبعیت می کنند . لذا بایستی سعی شود منابع تغذیه تا حد امکان به مصرف کننده ها نزدیک باشند تا طول و امپدانس خط نیز کاهش یابد . نکته قابل توجه در اینجا آنست که با وجود تأکید بر کاهش تلفات انتقال در قسمت های قبلی ، این کاهش ( خصوصاً به صفر رساندن تلفات ) همواره مطلوب نبوده و رعایت جنبه های اقتصادی بعلت افزایش هزینه ایزولاسیون و سایر وسائل در صورت استفاده از ولتاژهای خیلی زیاد جهت کاستن مقدار جریان ، ما را ناگزیر به پذیرش مقداری تلفات در طول خط می سازد . این تلفات را تلفات مجاز خط گویند . و طراحان خطوط انتقال مقدار آن را اغلب کوچکتر از 5 درصد توان انتقالی در نظر می گیرند .

       برای تعیین ولتاژ خط بایستی در وحله اول هزینه تلفات و هزینه تجهیزات مورد لزوم را نسبت به تغییرات ولتاژ مورد بررسی قرار داد . پس از بررسیهای لازم منحنی های 1 و 2 حاصل می گردند . از آنجائی که هزینه کل شامل مخارج تلفات و مخارج وسایل و تجهیزات لازم می باشد لذا بایستی دو منحنی حاصل را نقطه به نقطه با یکدیگر جمع کرد تا منحنی 3 بدست آید . نقطه می نیمم منحنی اخیر روی محور طولها ، مقدار ولتاژ اقتصادی انتقال را نشان می دهد .

       از آنجائی که بررسی مسائل اقتصادی خود احتیاج مبرمی به شناخت اصول اقتصادی در مورد انتقال انرژی دارد ، لذا در این بخش سعی شده امکانات تجربی را جهت تعیین ولتاژ مزبور در اختیار گیریم که تعدادی از روابط تجربی مورد استفاده در ادامه آمده است

الف )  تعیین ولتاژ به کمک رابطه ی تجربی استیل :

      این رابطه با شناخت توان مورد انتقال و طول خط امکان محاسبه ولتاژ انتقال را در اختیار ما قرار می دهد .

که در آن :

U : ولتاژ انتقال برحسب کیلو ولت (Kv)

L : مسافت برحسب مایل (1 mile = 1.609 Km)

و S : توان ظاهری مورد انتقال برحسب کیلو ولت آمپر (KVA) می باشد .

ب) تعیین ولتاژ انتقال به کمک منحنی تغییرات ولتاژ نسبت به حاصلضرب مسافت در توان (رابطه ی کورتز) :

برای تعیین منحنی مورد نظر رابطه ی زیر مورد استفاده قرار گرفته است :

که در آن :

U : ولتاژ انتقال برحسب کیلو ولت (Kv)

و M : معادل مایل در مگاولت آمپر (mile .MVA) می باشد .

ج ) رابطه ی تجربی جهت تعیین ولتاژ انتقال در مسافات طولانی :

       در سیستم های سه فاز خطوط هوایی که انتقال انرژی بایستی در فواصل طولانی صورت گیرد می توان از رابطه ی زیر استفاده نمود :

که در آن :

U : ولتاژ انتقال برحسب کیلو ولت (Kv)

L : مسافت برحسب مایل (1 mile = 1.609 Km)

و P : توان مورد انتقال برحسب مگاوات (MW) می باشد .

د) یک رابطه ی تجربی دقیق جهت تعیین ولتاژ انتقال :

       رابطه ی دیگری به فرم زیر وجود دارد که از دقت زیادی برخوردار بوده و              پاسخ های مطلوب تری می دهد .

که در آن :

U : ولتاژ انتقال برحسب کیلو ولت (Kv)

P : توان انتقالی برحسب مگاوات ولت آمپر (MW) می باشد .

و L : طول خط برحسب کیلو متر ( Km) می باشد .

       گاهی ممکن است نتیجه محاسبات اقتصادی و یا نتیجه محاسبات حاصل از روابط تجربی در انتخاب ولتاژ خط منجر به یافتن ولتاژی شود که تحت شرایطی خاص استفاده از آن مقرون به صرفه نباشد.

       در چنین حالتی کلیه محاسبات را کنار می گذاریم و خود را موظف به طراحی با مقادیری می کنیم که آن شرایط در اختیار ما قرار می دهند . بعنوان مثال فرض کنید برای انتقال توانی معلوم به مسافتی مشخص و با استفاده از یکی از روابط تجربی (مثلاً رابطه ی استیل ) ولتاژ 230 کیلو ولت برای انتقال بدست بیاید اما در محلی که توان از آن نقطه منتقل می شود ولتاژ 400 کیلو ولت موجود باشد .

       لذا در صورتی که خود را موظف به طراحی با عددی از محاسبات بدست آمده نمائیم بناچار بایستی در ابتدای خط ، نخست یک پست فشار قوی 230/400 کیلو ولت احداث نموده و سپس ولتاژ 230 کیلو ولت را انتقال دهیم . این عمل منجر به بالا رفتن هزینه ها و غیر اقتصادی شدن طرح می گردد . در صورتی که می توانستیم بدون احداث پست تبدیل ، توان مورد نظر را با همان ولتاژ 400 کیلو ولت انتقال دهیم .

      البته باید متذکر شد که گاهی ولتاژ موجود توانائی انتقال قدرت مورد نظر ما را ندارد و یا اینکه ولتاژ موجود توانایی انتقال قدرت ما را دارد ولی بعلت بالا بودن ولتاژ و ازدیاد هزینه ایزولاسیون در تمام مسیر خط انتقال ، نسبت به خط انتقال مناسب دیگر با ولتاژ   پائین تر و مسائل دیگر ، ساختن یک پست تبدیل نسبت به استفاده از ولتاژ محل اقتصادی تر باشد .

       بنابراین ملاحظه می گردد که انتخاب ولتاژ انتقال تا چه حد متنوع بوده و چه مسایلی می توانند در این انتخاب نقش داشته و احیاناً محاسبات قبلی را تحت الشعاع قرار دهند .



تاريخ : پنجشنبه 1390/03/26 | 13:58 | نویسنده : reza |