بهره برداري پيشگيرانه به منظور حفظ امنيت سيستم:
1-26 ) بهره برداري پيشگيرانه به منظور حفظ امنيت سيستم:
محدوديت انتقال در خطوط همچنين ميتواند ناشي از رعايت شرايط بهرهبرداري بهنگام پيشامد خطا و به منظور حفظ امنيت در شبكه باشد. شبكههاي بهم پيوسته طوري طراحي شده و بهره برداري ميشوند كه تداوم تامين نياز مصرفكننده بهنگام پيشامدهاي احتمالي خطا نظير از دست دادن توليد يك ژنراتور، خارج شدن يك خط انتقال و يا ايجاد خطا در هر كدام از تجهيزات سيستم، وجود داشته باشد.روشهاي پيشگيرانه در بهره برداري بدين معني است كه بهره برداري سيستم به طريقي انجام پذيرد كه با خروج هر كدام از تجهيزات فوقالذكر هيچ مشكلي در تداوم عبور توان نباشد. در اين خصوص دستورالعملهاي خاصي مد نظر قرار ميگيرد كه هدف اصلي آن جلوگيري از ايجاد اغتشاش در يك ناحيه به علت ايجاد خطا در بخش ديگر است. (دستورالعملهايي ويژه بهرهبرداري صادره از دفتر مطالعات سيستم مديريت ديسپاچينگ ملي در شبكه ايران و يا دستورالعملهايي از كميته پايايي الكتريكي شمال آمريكا (NERC)دستورالعملهاي فوقالذكر نيازهاي بهره برداري از سيستمي كه قابليت و توانايي كار در شرايط احتمال وقوع يك حادثه را داشته باشد، مشخص ميكند. البته توانايي كار و حفظ امنيت سيستم در شرايط احتمال وقوع بيش از يك پيشامد همزمان نيز ميتواند در صورتي كه عملي باشد جز نيازهاي بهره برداري باشد.با اتخاذ و بكاربردن دستورالعملهاي ذكر شده، امنيت بهره برداري سيستم افزايش و تواتر و فركانسوقوع اغتشاشات عمده در شبكه كم ميشود.
لازمه بهره برداري پيشگيرانه، داشتن ظرفيت توليد كافي براي تامين انرژي بيش از نياز مصرف و با ظرفيت خالي روي خطوط تبادل محدود در شبكه است كه در اين صورت شبكه مزبور طوري بهره برداري ميشود كه هر تجهيز آن در شرايط عادي بهره برداري كمتر از حد حرارتي خود و كمتر از حد اضطراري خود در بدترين شرايط پيشامد بارگذاري شده و ظرفيت ذخيره در آن شرايط مورد استفاده قرار گيرد.
1-27 ) پايداري سيستم:
مسايل پايداري سيستمهاي قدرت يكي ديگر از عوامل محدودكننده در بهره برداري است كه معمولاً به دو
دسته تقسيم ميشوند:
• سنكرون نگهداشتن تمام ژنراتورهاي سيستم
• جلوگيري از سقوط ولتاژي در يك شبكه بهم پيوسته، تمام ژنراتورها با يك سرعت هماهنگ شده كه فركانس ثابتي را توليد ميكند، ميچرخند. در ايالات متحده اين فركانس 6 و در كشور خودمان 50 سيكل در ثانيه است. موقعي كه در سيستم انتقال خطايي ايجاد ميشود، نيازمندي براي توان توليدي ژنراتورها تغيير ميكند و ممكن است باعث كاهش توليد ژنراتور شده و اين در حالي است كه توان مكانيكي كه براي چرخاندن توربين بكار ميرود ثابت مانده است. در نتيجه باعث شتاب در دور ژنراتور ميشود رفع خطا، از طرق ديگرجريان توان را تغيير داده و توربينها شروع به كاهش سرعت ميكنند. نتيجه اينكار ايجاد نوسان درسرعت چرخش ژنراتور شده و در نتيجه در فركانس سيستم نوسان ايجاد ميشود.
تا زماني كه شرايط طبيعي سيستم و يا سيستمهاي كنترلي باعث ميرايي نواسانات مزبور نشوند، سيستم ناپايدار خواهد بود. كه اصطلاحاً به آن «ناپايداري گذرا» گفته ميشود و ممكن است باعث فروپاشي كل سيستم شود. به منظور اجتناب از ناپايداري گذرا، لازم است ميزان تبادل روي خطوط تبادلي و نيرورسانمحدود به ميزان مشخص شده در مطالعات پايداري گذرا شود.
ناپايداري مانا و يا ديناميكي نيز در صورتي كه مقدار توان انتقالي روي يك خط انتقال و يا بخشي از شبكه كه نيروي سنكرونايزينگ يا ميزان سطح اتصال كوتاه در آن كم و ضعيف و كم اثر باشد، ميتواند ايجاد شود.
ناپايداري ديناميكي اتفاق ناخواسته و غيرمعقول است چرا كه به راحتي قابل پيشگيري است با وجود اينناپايداري ديناميكي نيز ميتواند عامل محدوديت در انتقال توان باشد. ناپايداري ديناميكي معمولاً با ايجاد نوسانات كوچك در بخش توليد و انتقال با نوساناتي كه به عنوان اغتشاش محسوب نميشود، آغاز شده و منجر به توليد فركانسهاي كم مي كند و با تداوم آن منجر به تغييرات بزرگ در ميزان ولتاژ و فركانس شده و در نهايت به فروپاشي شبكه منجر شود. ناپايداري ولتاژي موقعي در يك سيستم انتقال ايجادميشود كه براي انتقال و مصرف توان راكتيو طراحي نشده باشد.عبور دادن مقدار زيادي جريان راكتيو از خطوط بلند باعث افت شديد ولتاژ در سمت مصرفكننده ميشود كه خود باعث ميشود مصرفكنندههاجريان بيشتري بكشند. جريان اضافي باعث عبور بيشتر جريان راكتيو شده كه خود باعث افت ولتاژ مجدد در مصرفكننده ميشود كه با ادامه اين پروسه شبكه يا بخشي از آن دچار فروپاشي ولتاژي ميشود.محدوديت هايي كه در مورد خطوط انتقال توضيح داده شد، توانايي سيستم براي انتقال قدرت را محدود ميكند و بنابراين از ضريب بكارگيري از تجهيزات شبكه موجود كاسته ميشود. در بخش بعدي از گزارشامكان استفاده از روشهايي جهت افزايش ظرفيت خطوط انتقال موجود بحث شده است.
1-28 ) راههايي براي كاستن از ميزان محدوديت ناشي از ظرفيت حرارتي:
راههاي زيادي براي كاستن از محدوديت هاي موجود انتقال در خطوط انتقال وجود دارد. با مروري بر پروسه بكار برده شده براي تنظيم ظرفيت حرارتي كنوني براي خطوط انتقال ميتوان راههاي افزايشظرفيت حرارتي را با مخارج كم و يا بدون آن انجام داد. در گذشته چنين مرسوم بوده كه با بكار بردن تقريب و سادهسازي ميزان ظرفيت حرارتي خطوط را معين كرد، كه نتيجه آن كمترين ميزان ممكن براي ظرفيت حرارتي با بالاترين ضريب اطمينان بود. روشهاي مدرن براي محاسبه ظرفيت حرارتي در شرايط مختلف اين امكان را فراهم ساخته كه ظرفيتهاي بالاتري براي ظرفيت حرارتي و تغييرات فيزيكي خط در نظر گرفته شود. بعلاوه محدوديت هاي توان براي خطوط كه منوط به رسيدن به درجه حرارت حداكثر هستند را ميتوان با اطلاعات بهنگام درجه حرارت محيط روي خط و اطلاعات ميزان توان عبوري خط كه در مراكز كنترل موجود است محاسبه كرد.
امروزه در بعضي كشورها، درجه حرارت خط را با استفاده از آشكارسازهايي كه روي خطوط انتقال تعبيه شده است، اندازهگيري كرده و به مركز كنترل ارسال ميكنند. قيمت تقريبي براي بكار بردن سنسورهايي به اين منظور براي هر دستگاه در حدود 000/70 دلار است.چونكه محدوديت حرارتي يك خط انتقال تابع تجهيزات نصب شده روي خط است كه قبل از همه داغ ميشوند بعضاً افزايش قابل توجه در ظرفيت حرارتي خط منوط به تعويض بعضي از تجهيزات كمقيمت خط خواهد شد. تعويض يك ترانس جريان، يك سكسيونر و يا يك كليد خيلي كم هزينهتر از احداث خط جديد خواهد بود. قطعاتي كه بايد تعويض شوند را نيز ميتوان در جاي ديگر سيستم به كار برد. ضمناً در شرايطي قابل قبول است كه حداكثر درجه حرارت قابل قبول را بالاتر از ميزان مجاز با قبول كم شدن عمر مفيد خط، انتخاب كرد. در اين كار ممكن است فاصله خمش و شكم خط طوري زياد شود كه نبايد اين افزايش منجر به كاهش فاصله مجاز سيم به زمين شود. اگر فواصل غير كافي نسبت به زمين در تعداد محدودي از اسپنهاي دكلها ايجاد شودتعويض برجها در افزايش ارتفاع آنها به منظور حفظ فاصله توجيه اقتصادي خواهد داشت و يا اينكه با نردهكشي و حصاركشي مسير عبور انسان و وسايل نقليه و … را از آن قسمت از خط غيرقابل دسترس ميكنند. اگر فواصل غيركافي در تمام طول خط اتفاق بيفتد، افزايش ارتفاع برجها خيلي گران قيمت تمام خواهد شد. البته بعضي از مواقع امكان دارد با تغيير فواصل دكلها و سيمكشي دوباره بتوان فواصل مجاز را نسبت به زمين افزايش داد. همچنين با مانيتور كردن فاصله مجاز خط نسبت به زمين ميتوان ظرفيت انتقال خط را با تحمل درجه حرارتهاي بالاتر و جريان بيشتر افزايش داد. در اين زمينه دو روش وجود دارد يكي روش مستقيم و ديگري غير مستقيم.در روش مستقيم فاصله sag در وسط اسپن دو دكل با استفاده از اطلاعات واقعي از كشش افقي و درجه حرارت محيط كه به وسيله سنسورهاي مخصوص كه روي برجها تعبيه ميشود، تعيين ميشود. با به كار بردن اين روش مركز كنترل ميتواند محدوديت واقعي را با تعيين ميزان جريان مجاز روي خط در شرايط واقعي خط مشخص كند.
روش غير مستقيم مستلزم انتقال اطلاعات مربوط به درجه حرارت، سرعت باد و مكانهاي بحراني sag به مركز كنترل به وسيله هر سيستمي از جمله راديو و يا تلفن دارد. با اين اطلاعات مركز كنترل ميزان sag خط را محاسبه كرده و هر گونه روند شرايط خطرناكي را مشخص ميكند. واضح است كه گرانترين روش براي كاستن از محدوديتهاي حرارتي روي يك خط انتقال، تعويض هادي خطوط با سيمهاي داراي مقطع بزرگتر از طريق اضافه كردن رشتههايي به سيمهاي قبلي و يا اضافه كردن يك يا چند سيم و ايجاد اندل است. در اين روش بايد پايههاي برجها از نظر تحمل شرايط جديد مورد بررسي قرار گيرد. معمولاً برج ها طوري طراحي ميشوند كه تحمل وزن سيمهاي آن را با در نظر گرفتن وزن ميزان يخي كه احتمالاً روي آنها تشكيل ميشود را كند. اين برج ها همچنين تحمل نيروهاي جانبي كه بعضي وقتها نيروي قابل توجهي با وزش باد روي خط ايجاد ميكند را دارند بنابراين تقويت اساسي اين برج ها واحتمالاً پايه سيماني آن لازم خواهد بود. افزايش تعداد رشتههاي هادي خط و يا باندل كردن براي افزايش ظرفيت انتقال همچنين نيازمند افزودن ظرفيتهاي تجهيزات پست ايستگاههاي برق دو انتها نيز بوده تا بدينوسيله تجهيزات مزبور به عنوان عامل محدود كننده عمل نكند.
1-29 ) راههايي براي كاستن از محدوديت ناشي از ولتاژخطوط انتقال:
مطابق استاندارد، خطوط انتقال ميتوانند در شرايط نرمال 5± درصد تغيير ولتاژ داشته باشند. استاندارد و ولتاژهاي بكار برده شده در شركتهاي صنعت برق در ايران در حال حاضر عبارتند از1 1و20و33و132 و 230و 400 كيلوولت.ارتقا ولتاژ خط انتقال به دو بخش ميتواند تقسيم شود:
1-30 )افزايش ولتاژ بهره برداري در يك سطح ولتاژ
11-2-تغيير به سطح ولتاژ بالاترافزايش ولتاژ بهره برداري در يك سطح ولتاژ تكنيكي است كه دهها سال است بكار برده ميشود. اگر سيستمي در شرايط كم باري به حد بالاي محدوديت خود نرسد، ولتاژ بهره برداري را ميتوان بدون تغيير در عايق سيستم، بالاتر برد كه لازمه آن افزايش ولتاژ ژنراتورها است و همچنين با تغيير تپ در ترانسفورماتورها ميتوان به اين مهم دست يافت حتي ممكن است بعضي از ترانسها را به منظور توليد ولتاژ جديد بهره برداري جايگزين كرد. در اين شرايط هماهنگي با سيستمهاي جاور لازم و ضروري بوده تا از عبور جريان راكتيو اضافي به سيستمهاي مجاور به خاطر افزايش ولتاژ جلوگيري كرد.
از ديگر راههاي افزايش ولتاژ در يك سطح ولتاژ كه در رفع محدوديت توانايي انتقال خطوط موثر هستند، كنترل جريان راكتيو است. براي اين كار از دو منبع راكتيو يعني خازن و راكتور كه به ترتيب اولي جريان راكتيو توليد و دومي مصرف ميكند، ميتوان استفاده كرد. نصب خازنها و راكتورها در نقاط مهم و استراتژيك سيستم انتقال و يا توزيع راه چارهاي براي كنترل جريان توان راكتيو است كه در نتيجه آن ميشود انتقال توان را افزايش داد.
تغيير ولتاژ از يك سطح به سطح ديگر غالباً به دوباره سازي اساسي خط انتقال نياز دارد. در ولتاژهاي بالاتر فاصله عايقي بيشتري بين خطوط و تجهيزات زمين شده، شامل برجها احتياج است. افزايش تعداد بشقابهاي مقره ها و همچنين ايجاد تغييرات ديگر، بارگذاري افقي (transverse) روي برجها را افزايش ميدهد. اين تغييرات نيازمند تقويت ساختمان برجها و پايه آنها خواهد بود. با افزايش سطح ولتاژ، ظرفيت نامي حرارتي كه به اندازه سطح مقطع سيم بستگي دارد، تغيير خواهد كرد.
افزايش سطح ولتاژ يك خط مخارج تغييرات در پايانه متصل به خط را به همراه خواهد داشت. اگر شبكه متصل به خط در همان سطح ولتاژ قبلي بماند، افزايش سطح ولتاژ خط به دو ترانسفورماتور در دو پايانه انتهايي خط مزبور نياز خواهد داشت. معمولاً افزايش سطح ولتاژ يك خط در حال بهره برداري از نظر اقتصادي با صرفه نيست.ساير روشها براي افزايش ظرفيت انتقال:ساير روشهايي كه تا حدودي ميتوانند
محدوديت هاي انتقال توان را تخفيف دهند عبارتند از:
• تبديل برج هاي تكمداره به برج هاي چند مداره
• تبديل خطوط با جريان متناوب به خطوط جريان مستقيم فشار قوي بيشتر مدارات انتقال روي خطوط 230كيلوولت و به پايين دو مداره ساخته ميشوند. خطوط با ولتاژهاي بالاتر معمولاً به صورت تكمداره ساخته ميشوند. براي تبديل خط تكمداره به يك خط دو مداره نياز است كه افزايش اساسي هم در هر عرض مسير و هم در ارتفاع برج داده شود كه مخارج بالايي را به دنبال دارد.از طرف ديگر تبديل يك خط ACبه HVDC و يا تعويض آن موقعي در نظر گرفته ميشود كه توان با ميزان قابل توجهي به يك مسافت نسبتاً طولاني انتقال يابد. سيستمهاي HVDC جهت اتصال به سيستم AC احتياج به ايستگاه هاي كنورتور و اينورتور دردو پايانه در دو انتها دارد. توان در مبدا از AC به DC تبديل شده و در انتها دوباره به AC تبديل ميشود. اگر توان انتقالي قابل توجه و زياد باشد، انتقال آن با مدارات HVDC نسبت به مدارات AC مزيت هايي را دارد. در HVDC ميتوان ميزان توان انتقالي را بدون توجه به ملاحظات مرسوم در خطوط AC كه به آن متصل هستند را كنترل كرد. اگر خطوط HVDC با خطوط AC موازي باشند، خروج خط موازي AC باعث اضافه بار شدن خط HVDC نميشود ولي با وجود اين خروج خط HVDC ميزان بار خط AC را افزايش ميدهد. خطوط HVDC تنها داراي مقامت بوده ولي فاقد راكتانس همراه خطوط AC هستند، بنابراين نسبت به خطوط AC كمتر افت ولتاژ دارند. از معايب اصلي خطوط HVDC احتياج اين خطوط به ايستگاههاي تبديل در دو انتها بوده كه بسيار گرانقيمت هستند و بكار بردن اين نوع خطوط را جز در مسافتهاي طولاني غير اقتصادي ميكند. در اين نوع خطوط مسايل مربوط به ناپايداري مرسوم در خطوط AC وجود ندارد
چارهجويي براي رفع محدوديتهاي انتقال توان ناشي از مسايل بهره برداري:
-31 ) تغيير جريان توان:
همانطوري كه قبلاً اشاره شد، توزيع جريان توان در يك شبكه انتقال بستگي به امپدانس خطوط مختلف دارد. اگر جريان توان در سيستم انتقال را بتوان تغيير داد طوري كه بارگذاري خطوط داراي وضعيت بحراني كمتري شود، انتقال توان بيشتري روي خطوط مجاز خواهد بود. بعضي وقتها جريان توان در سيستم انتقال با تغيير در اتصالات خطوط در ايستگاه هاي مختلف براي افزايش جريان توان در بعضي از خطوط كم بار و كاهش آن در بعضي از خطوط پربار امكانپذير است. بعضي از تغييرات در آرايش تجهيزات مثل باز كردن و يا بستن بعضي از كليدهاي فشار قوي به سرمايهگذاري جديدي نياز ندارد ولي بعضي از نيازها براي تغييرات در آرايش تجهيزات نيازمند سرمايهگذاري كوچكي مثل افزايش تعدادي كليد براي افزايش قابليت انجام مانورهاي مختلف در يك ايستگاه را دارد.
غالباً بين نواحي مختلف سيستم مسيرهاي چندگانه وجود دارد كه غالباً در اين مسيرها يك خط زودتر از ديگر خطها اضافه بار ميشود. جهت كنترل مشكل مزبور ميتوان از رگلاتور تغيير زاويه بار استفاده كرد. اين وسيله خيلي شبيه ترانسفورماتور بوده و جريان روي خط مورد نظر را نسبت به بار ساير خطوط موازي با آن را تنظيم ميكند. البته اين وسيله گران قيمت است. (قيمت ظرفيت 300 مگاولت آمپري آن با قابليت تغيير زاويه 60± درجه در حدود 000/000/3 دلار است)جريان توان راكتيو را با كم كردن امپدانس خط به وسيله خازنهاي سري و يا با افزودن امپدانس با وارد كردن راكتورهاي سري ميتوان تغيير داد.خازنهاي سري معمولاً در خطوط بلند بكار برده ميشوند تا امپدانس خط را كم كند و بنابراين افت ولتاژ در خط را كم كرده و در نتيجه آن، تلفات خط بخاطر كاسته شدن از توان راكتيو كم ميشود.
خازنها، جريان توان در خط را افزايش داده و از ميزان جريان در خطوط موازي ديگر ميكاهند. قيمت يك خازن سري 500 كيلوولتي، 570 مگاواري اخيراً در حدود 000/000/10دلار هزينه داشته است.
راكتورهاي سري ميزان جريان توان روي يك خط را كاهش ميدهد كه در صورت عدم استفاده از آن احتمال اضافه شدن خط مزبور وجود دارد. البته از راكتورهاي سري نسبت به خازنهاي سري كمتر استفاده ميشود. از راكتورهاي سري معمولاً براي كاهش جريان اتصال كوتاه استفاده ميشود. عيب اصلي در استفاده از راكتورهاي سري افزايش افت ولتاژ و نهايتاً كاستن از قابليت انتقال توان روي خطوط است.
1-32 ) تغيير در فلسفه بهره برداري:
روند بهره برداري پيشگيرانه، كه در مبحث محدوديتهاي بهرهبرداري سيستم مورد بحث قرارگرفت، حصول اطمينان از عدم نياز به واكنش ديگري غير از رفع خطا در مقابل پيشامدهاي احتمالي است. موقعي كه خطايي ايجاد ميشود سيستم بايد توانايي پاسخگويي و ادامه كار داشته باشد بدون اينكه وسيلهاي اضافه بار شود و يا مسايل ولتاژي و ناپايداري در آن وجود داشته باشد. اين روش با رويه سيستم «اصلاح سريع سيستم» متفاوت است كه نياز به عكسالعمل فوري مثل باز كردن و يا بستن كليد خاصي يا حذف مستقيم بخشي از بار و يا توليد و يا ساير اعمال مشابه بعد از وقوع پيشامد را دارد، بنابراين كارايي سيستم در روش پيشگيرانه كافي و حتي محافظهكارانه است.بهرهبرداري در شرايط «اصلاح سريع» نسبت به شرايط بهره برداري با در نظر گرفتن مسايل پيشگيرانه سيستم كمتر مطمئن است اما اجازه انتقال توان بيشتر را در شرايط نرمال بهره برداري ميسر ميسازد.ميزان نياز به اصلاح سريع سيستم بعضي مواقع بقدري پيچيده ميشود كه وقتي يك خطا در سيستم ايجاد ميشود، سيستم مزبور دچار فروپاشي ميشود.
تغيير جريان توان و حذف بار در سيستم به منظور كم كردن ميزان بار بحراني روي يك خط بعد از وقوع يك خطاي احتمالي، توان انتقالي را نسبت به شرايط نرمال افزايش ميدهد .بهبود ميزان جريان توان بايد در مقابل هزينههاي فروپاشي سيستم موقعيكه شرايط اصلاح سريع سيستم بعد از يك حادثه به درستي كار نكند، مقايسه ميشود. با تكنولوژيهاي موجود ميتوان به روشهاي اصلاحكننده بجاي روشهاي پيشگيرانه سوق پيدا كرد.
علاوه بر سيستمهاي حذف بار كه داراي مدارات نسبتاً ساده هستند از تكنولوژيهايي كه به عنوان سيستم قابل انعطاف در انتقال (FACTS)AC معروف هستند نيز ميتوان براي تخفيف محدوديت هاي بهرهبرداري خطوط كه سيستم در شرايط پيشگيرانه در سيستم بكار برده ميشوند، استفاده كرد. با استفاده از تجهيزات FACTS يا به عبارتي استفاده از كليدهاي الكترونيك قدرت وجهت تامين كنترل سريع و مناسب بهنگام تغيير حالت در جريان توان كه در هر پيشامد نسبت به شرايط نرمال ايجاد ميشود و يا حتي در شرايط نرمال به خاطر تغيير در مصرف ممكن است ايجاد شود بكار برده ميشود. تجهيزات FACTS را ميتوان براي كم كردن جريان بار خط اضافه بار شده بكار برد و يا در افزايش استفاده از ظرفيت اضافي انتقال در ساير مسيرها از آن سود جست.با اين كار ظرفيت انتقال و توزيع به تجهيزات انتقال موجود در شرايط نرمال افزايش مييابد. بعضي از كاربردهاي FACTS اخيراً در كشورهاي مختلف اجرا شده و در مدار هستند و بعضي ديگر در مراحل ساخت هستند. (در شبكه برق
ايران نيز از مدارات سيستم حذف بار استفاده شده است)
1-33 ) افزايش محدوديت ناشي از مطالعات پايداري:
امروزه طرحهاي مختلف براي افزايش توانايي سيستم براي مقابله با ناپايداري گذرا در سيستم قدرت قابل اجرا است. اين اقدامات عمدتاً عدم تناسب بين توان توليدي و مصرفي در نواحي مختلف در سيستم قدرت را كم ميكند. ذيلاً بعضي از روشهاي بكار رفته در جهت ميرايي نوسانات گذرا توضيح داده ميشود: توربينهايq نسبتاً ساده گازي و سيكل تركيبي كه در نقاط مختلف سيستم پراكنده هستند ميتوانند پايداري سيستم را به علت سرعت زياد پاسخ آنها به تغييرات سيستم بهبود بخشند. اين ژنراتورها با اينرسي كم و با محركه مكانيكي داراي عكسالعمل سريع، پذيراي تغييرات سريع در بخش توليد نسبت به واحدهاي با سوخت فسيلي قديمي دارند. توليد در نقاط مختلف و پراكنده علاوه بر كاهش انتقال توان بين نواحي مختلف سيستم قدرت، باعث كاهش عدم تبادل توان در هر ناحيه ميشود و علاوه بر آن باعث يكنواختي در اينرسي كل سيستم مي شود و نهايتاً با پاسخ سريعتر اينگونه ژنراتورها، ميتوان تغييرات در مصرفكننده ها را در همان ناحيه بهتر پوشش داد. كنترل پايداري گذرا بوسيله دو نوع سيستمq كنترلي در ژنراتورها انجام ميشود:
الف- AVR رگلاتور ولتاژ كه مشخصاً براي نگهداري ولتاژ در يك ميزان ثابت در خروجي ژنراتور بدون توجه به سطح نياز مصرفكننده بكار برده ميشود. AVRها بهنگام وقوع خطا در حفظ سيستم قدرت در چارچوب و محدوده پايداري نقش اساسي دارند.
ب- گاورنر كه خروجي توان مكانيكي توربينهاي ژنراتورها را كنترل و تنظيم ميكند. اگر سرعت روتور ژنراتور در يك نيروگاه بخاري كاهش يابد، گارونر جريان بخار به توربين را افزايش ميدهد كه باعث افزايش توان مكانيكي به ژنراتور ميشود و برعكس، افزايش سرعت روتور با كاهش جريان بخار و توان مكانيكي توربين تلافي ميشود. سيستمهاي كنترل براي حفظ سرعت سنكرون ژنراتورها در يك ناحيه و بهبود كارايي پايداري تمام سيستم بكار ميرود.
پايداري گذرا ما بين دو ناحيهq با بيشتر از يك خط انتقال بلند ميتواند با افزودن يك و يا چند ايستگاه كليدزني افزايش يابد. براي مثال اگر يكي از دو خط موازي و بلند در اثر خطا از مدار خارج شود، بجاي مسير قبلي حالا مسيري با امپدانس دو برابر (دويست در صد) آنچه قبل از خارج شدن خط مزبور داشته،خواهد داشت كه ميتواند اثر خيلي جدي در ناپايداري سيستم داشته باشد. اگر يك ايستگاه كليدزني (switching station) در وسط هر دو خط ايجاد شود، در هر پيشامدي كه روي يكي از خطوط ايجاد شود خطوط باقيمانده پس از خارج شدن خط خطادار داراي 150 درصد امپدانس اوليه خط خواهد بود.اينكار سهم مهمي در حفظ پايداري سيستم و افزايش قابل توجهي در انتقال توان سيستم خواهد داشت. پايداري گذراq دغدغه و نگراني اصلي اپراتورهاي سيستم بوده، چرا كه بيشترين و مرسوم ترين منبع ناپايداري سيستم است و بخاطر تغييرات در شرايط بهره برداري، بيشترين تغييرات در محدوديتهاي پايداري ايجاد ميكند. اگر محدوديتهاي سيستم را براي شرايط واقعي و به غير از آنچه به صورت offline محاسبه مي شود بتوان محاسبه كرد، سيستم را ميتوان نزديكتر به محدوديت مورد نياز و بهينه بهره برداري كرد. اين محاسبات احتياج به اطلاعات بهنگام داشته كه اندازهگيري لحظهاي و فوري از شرايط واقعي بار سيستم توليد و آرايش سيستم انتقال را تامين كند. بعضي از شركت هاي برقي مطالعات امنيت شبكه در مقابل پديده هاي ديناميكي به صورت offline را هر روز بر اساس اطلاعات پيش بيني شرايط بهره برداري براي روز اينده را انجام ميدهند. نتيجه اين بررسيها كه معمولاً نصف شب انجام ميگيرد، به منظور تعيين شرايط بهره برداري ايمن در مركز كنترل براي بهره برداري سيستم قدرت در روز آينده مورد استفاده قرار ميگيرد.
ارزيابي وq تشخيص نتايج مطالعات ديناميكي، تمام فرضيات محافظهكارانه در خصوص شرايط بهرهبرداري آينده را به علت استفاده از اطلاعات واقعي و به هنگام در شرايط بهرهبرداري سيستم را حذف ميكند.
1-35 ) نتيجهگيري:
انتظار ميرود شركتهاي توليد برق در آينده نزديك در يك محيط رقابتي وارد بازار خريد و فروش برق شوند و بنابراين به دنبال كاستن از هزينههاي خود خواهند شد. در چنين محيطي تمايل براي افزايش ظرفيت انتقال با بهنگام كردن و اصلاح خطوط موجود مورد توجه قرار گرفته، چرا كه ميتواند با هزينههاي به مراتب كمتر از ساخت يك خط انتقال جديد، در يك فاصله زماني كوتاهتر فراهم شود، ضمن اينكه ساختن يك خط انتقال جديد علاوه بر مسايل ذكر شده از ديدگاه زيستمحيطي، ملاحظات و اثرات مخرب EMF روي بدن انسان و سلامتي او و كاسته شدن احتمالي ارزش زمين حاوي خط انتقال، به مراتب دشوارتر از قبل شده است.
ظرفيت انتقال سيستم در صورتي ميتواند افزايش يابد كه محدوديت هاي سيستم شامل محدوديت حرارتي، ولتاژي و بهره برداري از خطوط انتقال موجود با بعضي از راهكارهاي ذكر شده در اين گزارش از ميان برداشته شود. همچنانكه صنعت برق كشور براي وارد شدن در بازار رقابتي توليد توسعه مييابد و با هدف امكان افزايش ميزان خريد و فروش كلي آن، انتظار ميرود كه اپراتورهاي سيستم انتقال در آينده، صرفنظر از اينكه متعلق به گروه بهره برداري مستقل (ISO)، يا گروه انتقال منطقهاي (RTG,s)، و يا گروه POWER POOL و يا متعلق به شركتهاي توليد برق هستند، علاقه مند در افزايش بكارگيري از ظرفيت خطوط انتقال موجود با بكار بردن بعضي از راهكارهاي ذكر شده در اين گزارش خواهند شد.
بحث كاهش تلفات در صنعت برق كشور از جمله مباحث جدي و اساسي در اين صنعت به شمار ميرود.
در حقيقت وجود تلفات در شبكه توزيع به هر دليل كه باشد سبب افزايش ميزان خاموشيها ميشود. بنابراين يكي از راههاي موثر در پيشگيري از بروز خاموشي شناخت و كاهش تلفات است.
در سالهاي اخير همايشهاي متعددي در زمينه شناخت و كاهش تلفات به شبكههاي برقرساني كشور برگزار و مقالات علمي متعددي در اين باره ارايه شده است و اقدامات اجرايي نظير نصب خازنهاي ثابت با هدف كاهش تلفات انجام گرفته است هر چند خازنها ميتوانند با توليد بار راكتيو نقش موثري دركاهش تلفات داشته باشند، اما نصب بيرويه آنها نه تنها تلفات انرژي را كاهش نميدهد، چه بسا ممكن است در برخي موارد سبب افزايش تلفات نيز شود.
با توجه به اهميت بحث تلفات و روند رو به رشد آن در شبكههاي برقرساني به ويژه در شبكههاي توزيع با دكتر قدرتا… حيدري محقق شركت متن و دبير انجمن برق و الكترونيك ايران در اين زمينه گفتوگويي را انجام دادهايم.
• ماهنامه صنعتبرق: تلفات چيست و چه تعريفي از آن را ميتوان ارايه داد؟
تفاوت انرژي توليدي در نيروگاهها و فروخته شده تلفات ناميده ميشود.¦ هرچند بعضي از كارشناسان مصارف داخلي نيروگاه را تلفات نمينامند، اما من اين نوع مصارف را در گروه تلفات قرار ميدهم. چون اگر قرار باشد مصارف داخلي نيروگاهها تنها به اين دليل كه در چرخه توليد نيروگاه نقش دارند، از رده تلفات خارج شود بنابراين بايد مصارف داخلي ترانسفورماتورها (به ويژه مصارف فنها و پمپها)، راكتورها، خازنها و حتي تلفات ژول در هاديها را نيز از رده تلفات خارج كنيم. در چنين شرايطي ظاهراً تلفات شبكه كاهش و مسوولان شركتهاي برق را از بكارگيري تدابير ويژه جهت كاهش آن غافل ميسازد. بنابراين به نظر من آن بخش از انرژي كه با تغيير در طراحي و مديريت بهرهبرداري قابل كاهش باشد (خواه اقتصادي باشد يا نباشد) تلفات نام دارد.
• ماهنامه صنعتبرق: آيا روشهاي متداول در كاهش تلفات مناسب است؟
هر¦ چند به برگزاري همايشها و ارايه مقالاتمتعدد در زمينه شناخت و كاهش تلفات در شبكههاي برقرساني كشور مفيد است، اما به نظر من نقش چنداني در كاهش تلفات شبكه نداشته است و يكي از دلايل عمده اين ناموفقيتها عدم آگاهي از وضعيت تلفات در شبكه و عدم بكارگيري روشهاي مناسب جهت كاهش تلفات است.
• ماهنامه صنعتبرق: چه ميزان از سهم انرژي توليدي نيروگاهها در شبكه به هدر ميرود و دليل آن چيست؟
حدود 20¦ درصد از انرژي توليدي نيروگاهها در شبكههاي برقرساني به هدر ميرود كه سهم آن در ساعات اوج مصرف به حدود 30 درصد ميرسد، يعني يك سوم ظرفيت مفيد نيروگاهها در ساعات اوج مصرف، تامين تلفات ميشود، اين رقم بسيار زياد و غيرمعقول است. در كنار اين نوع تلفات بايد تلفات نوع ديگري را هم نام ببريم كه در تعاريف فعلي تلفات نميگنجد، به عنوان مثال وقتي ظرفيت نيروگاهي تحت تاثير شرايط محيطي كاهش يابد آيا اين نوعي از تلفات توان نيست؟ مسوول اين نوع تلفات كيست؟ اگر اختلاف قدرت اسمي و قدرت عملي را تلفات نامرئي نامگذاري كنيم، مقدار اين نوع تلفات هم به چند هزار مگاوات ميرسد، آيا راهي براي تبديل توان نامرئي به توان مرئي وجود ندارد؟ سادهترين راهحل پاسخ منفي است، چون با اين پاسخ نيازي به تحقيق وجود ندارد و كسي هم مدير يا مسوولي را براي رفع اين مشكل مورد سوال قرار نميدهد، اما در عمل اين نوع تلفات نيز قابل كاهش بوده و لازم است تدابير ويژهاي در اين زمينه بكار گرفته شود. بنابراين اگر اقدامات مثبتي در اين خصوص آغاز شود ميتوان اميد به افزايش توان مفيد بسياري از نيروگاهها را داشت.
• ماهنامه صنعتبرق: آيا تلفات تنها در مرحلهبهرهبرداري بايد كاهش يابد؟
در سطح شركتهاي توزيع نيرو، طراحي و بارگذاري يك خط 20 كيلوولت براي¦ انتقال 100 آمپر كار غيرمتعارف و اشتباهي به شمار نميآيد اما در همين شرايط بر حسب اينكه از هادي مينك يا هاينا استفاده شود، براي هر كيلومتر از طول خط 68/0 درصد يا 24/0 درصد از توان انتقالي در هر كيلومتر به هدر ميرود حال اگر طول خط مثلاً 30 كيلومتر باشد (در بسياري موارد بيشتر نيز است) تلفات خط به حدود 20 درصد يا 2/7 درصد هم ميرسد. آيا اين شيوه بارگذاري صحيح است؟ مطالعات انجام شده در برخي از شبكههاي توزيع شهري نشان ميدهد كه در بهترين شرايط بهرهبرداري تلفات توان شبكههاي سه فاز 400 ولت در بسياري از مناطق گاهي به بيش از 10 درصد هم ميرسد گرچه در برخي از شبكههاي جوان اين رقم كمتر است. لذا كاهش تلفات هم در طراحي و هم در بهرهبرداري بايد مدنظر باشد.
• ماهنامه صنعتبرق: آيا نظر شما اين است كه شيوه بارگذاري بايد اصلاح شود؟
بدون ترديد مقاطع كم هاديها يا عبور جرياني بيش از¦ حد چگالي اقتصادي هاديها، سبب اين افزايش تلفات است. بنابراين بالا بودن تلفات ريشه در طراحي دارد بنابراين به جاي اينكه بگوييم كه تلفات شبكه كشور ما از بسياري از كشورهاي ديگر بيشتر است بايد روش طراحي شبكههاي برق رساني كشورهاي پيشرفته را در دستور كار خود قرار دهيم. البته ذكر اين نكته ضروري است كه درصد تلفات به پارامترهاي فني و اقتصادي متعددي وابسته است كه ميتواند باعث تنوع درصد تلفات در كشورهاي مختلف شود.
• ماهنامه صنعتبرق: چه روشهايي را براي كاهش تلفات مناسب ميدانيد؟
به نظر اينجانب لازم است نگاه مسوولان به روش كاهش تلفات تغيير¦ يابد، چون با تداوم همين روال نه
تنها اميدي به كاهش تلفات نيست بلكه بايد انتظار داشت هر سا له به درصد تلفات افزوده شود.با توجه به روند رو به رشد تلفات و اهميت كاهش و تجديدنظر در طراحي شبكهها بهتر است در مطالعات تلفات تفاضل توليد ناخالص در نيروگاهها وانرژي فروخته شده ملاك مطالعات تلفات قرار گيرد چون تلفات نامرئي بخش عمدهاي از توان مفيد نيروگاههاي را هدر ميدهد، اين عامل نيز بايد به طور جدي مورد توجه قرار گيرد، لذا از آنجاكه تلفات ريشه در طراحي دارد، لازم است ديدگاههاي طراحي به خصوص شيوه بارگذاري خطوط و انتخاب چگالي مناسب جريان به طور اصولي مورد بازنگري قرار گيرد چون درصد قابل توجهي از تلفات انرژي در اثر مديريت در شرايط بهرهبرداري ايجاد ميشود، لذا لازم است به اين عامل توجه شود. آموزش صحيح و كاربردي ميتواند نقش موثري در كاهش تلفات داشته باشد، آموزش پيشرفته براي مسوولان پروژههاي كاهش تلفات ضروريتر است .بنابراين تلفات بايد در سه مرحله توليد، انتقال وتوزيع مورد توجه قرار گيرد اينجانب معتقدم انتخاب نامناسب محل احداث نيروگاهها، نوع نيروگاهها نيز نقش بسيار موثري در افزايش تلفات مرئي ونامرئي ايفا ميكند، ضمن اينكه كاهش تلفات در شبكه هاي انتقال و توزيع نيرو بايد با برنامه علمي مدوني پيگيري شود.
1-35 ) اتوماسيون ايستگاههاي انتقال برق:
اتوماسيون ايستگاهها يعني يك سيستم براي مديريت، كنترل و حفاظت سيستم هاي قدرت مي باشد. كه اين كار با در دست داشتن اطلاعات در زمان واقعي از سيستم حاصل مي شود و حاصل آن داشتن امكان كنترل محلي و راه دور و حفاظت پيشرفته تجهيزات مي باشد اين اتوماسيون مي توا ند در ايستگاههاي برق با ولتاژ هاي زياد و كم كاربرد داشته باشد مفهوم اتوماسيون ايستگاههاي انتقال از اين حقيقت ناشي مي شود كه تجهيزاتي كه هسته اين سيستم را تشكيل مي دهد در يك ايستگاه يا اتاق كنترل قرار دارند و اين تجهيزات را مدرن ، هوشمند و مطمئن مي سازد كه حضور و مداخله نيروي انساني در ايستگاه كاهش يابد