بررسی فنی و اقتصادی استفاده از ولتاژ میانی در شبكه توزیع ایران
توضیحات
بررسی فنی و اقتصادی استفاده از ولتاژ میانی در شبكه توزیع ایرانفرمت فایل:PDF تعداد صفحه:158 فهرست مطالب : چكيده 1 مقدمه 2 فصل اول : كليات 5 1 ) هدف 6 - 1 2 ) پيشينه تحقيق 7 - 1 3 ) روش كار و تحقيق 11 - 1 فصل دوم : رابطه تلفات و افت ولتاژ در تجهيزات با ولتاژكاري و ارائه تابع هزينه 13 1-2 . مقدمه 14 2-2 . تعاريف و ضرايب كاربردي 15 3-2 . اجزاء تلفات و رابطه آنها با سطح ولتاژ 16 4-2 . اجزاء موثر درافت ولتاژ و رابطه آنها با ولتاژ كاري 26 2 5. ارائه توابع هزينه با در نظر گرفتن ضوابط اقتصادي 30 2 6. نتيجه گيري 33 فصل سوم : شبكه هاي توزيع برق با ولتاژمياني 34 1-3 . مقدمه 35 2-3 . شبكه نوع اول 36 1-2-3 . بررسي تلفات شبكه نوع اول 37 2-2-3 . بررسي افت ولتاژ شبكه نوع اول 43 3-3 . شبكه نوع دوم 48 1-3-3 . بررسي تلفات شبكه نوع دوم 49 2-3-3 . بررسي افت ولتاژ شبكه نوع دوم 52 4-3 . شبكه نوع سوم 56 1-4-3 . بررسي افت ولتاژ شبكه نوع سوم 58 2-4-3 . بررسي تلفات شبكه نوع سوم 59 5-3 . شبكه نوع چهارم 62 1-5-3 . بررسي افت ولتاژ شبكه نوع چهارم 63 2-5-3 . بررسي تلفات شبكه نوع چهارم 66 6-3 . مقايسه شبكه نوع دوم و سوم 68 7-3 . نتيجه گيري 69 فصل چهارم : تجهيزات سيستم توزيع با ولتاژمياني 71 1-4 . مقدمه 72 2-4 . تجهيزات سيستم توزيع مرسوم 73 3-4 . تجهيزات سيستم توزيع با ولتاژ مياني 78 4-4 . جداول هزينه سيستم توزيع با ولتاژ مياني و فشار ضعيف 86 5-4 . نتيجه گيري 88 فصل پنجم : انتخاب سطح ولتاژمياني بهينه 89 5 1. مقدمه 90 5 2. تعريف سطح ولتاژ مياني و بررسي استانداردهاي مختلف 91 5 3. بررسي هزينه تجهيزات متأثراز سطح ولتاژ و ارائه جداول و توابع 93 5 4. بررسي تلفات تجهيزات خط متأثر از سطح ولتاژ مياني 100 5 5. انتخاب سطح ولتاژ مياني مناسب براي شبك ههاي نوع اول ، دوم ، سوم 102 5 6. انتخاب سطح ولتاژ مياني براي شبكه نوع چهارم 106 7-5 . نتيجه گيري 109 فصل ششم : حريم خطوط هوايي شبكه هاي توزيع با ولتاژ مياني 110 6 1. مقدمه 111 6 2. طبقه بندي سطوح ولتاژ مياني جهت تعيين حريم 112 6 3. تعاريف 112 6 4. حريم خط هوايي از ريل راه آهن 114 6 5 . حريم راه ها 114 6 6. حريم خطوط مخابرات و تلفن 115 6 7. حريم خطوط نفت و گاز 116 6 8 . حريم دو خط انتقال با ولتاژ مختلف 116 6 9. فاصله آزاد سيم ها از ساختمان و ابنيه 117 10-6 . فواصل مجاز هاديها از يكديگر 118 11-6 . نتيجه گيري 119 فصل هفتم : انتخاب شبكه نمونه واقعي و پياده سازي شبكه ولتاژ مياني 120 1-7 . مقدمه 121 2-7 . پياده سازي شبكه ولتاژ مياني نوع اول روي شبكه نمونه واقعي 122 7 3. شبكه نمونه واقعي براي شبكه ولتاژ مياني نوع دوم 130 7 4. شبكه نمونه واقعي براي شبكه ولتاژ مياني نوع چهارم 133 7 5 . بررسي افت ولتاژروي شبكه هاي نمونه 136 فصل هشتم : نتيجه گيري و پيشنهادات 139 نتيجه گيري 140 پيشنهادات 142 خذ 143 Ĥ منابع وم فهرست منابع فارسي 144 فهرست منابع لاتين 145 سايتهاي اطلاع رساني 146 چكيده انگليسي 147 چکیده : در سيستم توزيع ايران از دو سطح ولتاژ 400V و 20kV جهت توزيع انرژي برق بين مشتركين استفاده مي شود. استفاده از اين دو سطح ولتاژ به تنهايي، باعث گسترش بيشتر شبكه 20kV شده و هزينه احداث زيادي را تحميل مي كند. از طرفي گسترش شبكه 400V نيز باعث تلفات وافت ولتاژ بيشتر در سيستم توزيع معمول مي شود. دراين پروژه سطوح ولتاژ استاندارد مورد تأييد وزارت نيرو بين دو سطح ولتاژ مذكور انتخاب و سطوح ولتاژ استاندارد انتخابي به دو رده فشار ضعيف وفشار مياني تقسيم شده اند. با توجه به دو رده ولتاژي، براي هركدام شبكه توزيع متناسب با سطح ولتاژ آن ارائه شده است. كه شبكه هاي نوع اول،دوم و سوم براي رده فشارمياني و شبكه نوع چهارم براي رده فشار ضعيف در نظر گرفته شده است. كه هركدام از نظر تلفات و افت ولتاژ با سيستم توزيع معمول مقايسه شده و روابط لازم جهت طراحي بهينه شبكه ولتاژ مياني ارائه شده است. از بين سطوح ولتاژ استاندارد انتخابي براي هر رده وبراي هرنوع شبكه ارائه شده، سطح ولتاژ مياني بهينه از نظر كمترين مجموع ارزش آتي هزينه تلفات واحداث انتخاب شده است. استفاده از سطح ولتاژ مياني در شبكه توزيع فعلي باعث كاهش طول شبكه 20kV و نيز تعداد پستهاي زميني فشار متوسط خواهد شد. از طرفي هزينه ناشي از تلفات نيز بدليل كاهش طول شبكه فشار ضعيف، كاهش مي يابد. باتوجه به بررسيهاي انجام شده سطح ولتاژ 6/6kV به عنوان سطح ولتاژ بهينه براي شبكه هاي نوع اول، دوم وسوم و سطح ولتاژ 1kV براي شبكه نوع چهارم انتخاب شده اند. پس از انتخاب اين دو سطح ولتاژ، انواع شبكه ولتاژ مياني روي شبكه نمونه واقعي، پياده سازي شده و نتايج لازم بدست آمده است. در سيستم توزيع معمول، پست هاي فوق توزيع از طريق شبكه فشار متوسط 20kV پستهاي فشار متوسط واقع در سطح منطقه را تغذيه مي كنند. اين پستها با تبديل سطح ولتاژ فشار متوسط به فشار ضعيف، انرژي برق را با سطح ولتاژ قابل استفاده در اختيار مصرف كننده ها قرار مي دهند. در برخي از مناطق، اغلب در حواشي شهرها و مناطق روستايي مستقيماً از سطح ولتاژ فشار متوسط استفاده شده و در نقاط بار ترانس هاي 20/0/4kV تعبيه و مصرف كنندگان تغذيه مي شوند. انتخاب سطح ولتاژ براي يك خط به پارامترهاي مختلفي وابسته است كه از جمله آنها مي توان به طول فيدر، قدرت انتقالي، هزينه احداث، تلفات، حريم و غيره اشاره نمود. در صورتي كه از سطح ولتاژ بالاتري استفاده شود ظرفيت آزاد اضافي در خطوط ايجاد خواهد شد. كه در اين صورت هزينه اضافي براي احداث ظرفيت آزاد خط پرداخت مي شود. از طرفي اگر اين سطح ولتاژ نسبت به طول فيدر و قدرت انتقالي آن پايين تر از حد استاندارد انتخاب شود تلفات و افت ولتاژ بيشتر و حتي بيش از حد مجاز خواهد بود. كه ارزش آتي تلفات احتمالاً بيشتر از هزينه احداث اضافي خواهد بود كه بايد صرف احداث خط با سطح ولتاژ بالاتر مي شد. در طراحي سيستم توزيع پس از برآورد بار و تعيين مراكز چگالي بار، عمل جايابي پستهاي 20kV صورت مي گيرد. پس از آن از طريق كابل زميني يا خط هوايي فشار متوسط اين پستها تغذيه مي شوند. كه پس از تبديل يكباره سطح ولتاژ فشار متوسط به فشار ضعيف انرژي برق در اختيار مصرف كننده گان قرار مي گيرد. اما سوالي كه اينجا مطرح مي شود اين است كه اگر از يك سطح ولتاژ بين 400V و 20kV استفاده شود چه اتفاقي مي افتد. به عبارتي ديگر به جاي اينكه از فيدرهاي 20kV با طول نسبتاً زياد استفاده شود از يك سطح ولتاژ مياني بين 400V و 20kV استفاده كرده و بدين ترتيب هزينه شبكه 20kV و همچنين طول آن را كاهش داده و اين سطح ولتاژ مياني تا نزديكترين نقطه به بارهاي انتهايي منتقل شود در اين صورت منافع احتمالي زيادي خواهد داشت. زيرا پستهاي زميني حذف خواهندشد و ياحداقل تعداد آن به نصف كاهش پيدا مي كند. از طرفي طول فیدرهای 20kV نيز كوتاه تر خواهند شد. از سوي ديگر چون ازشبكه هوايي فشار ضعيف اغلب براي توزيع استفاده مي شود و اين شبكه باشبكه توزيع فشار مياني بطور مشترك بر روي يك تير احداث خواهندشد هزينه احداث شبكه ولتاژمياني كاهش مي يابد. در مناطق خارج شهر يا مناطق روستايي و ويلايي كه بارها در فواصل نسبتاً طولاني از يكديگر قرار دارند. در سيستم توزيع فعلي همانطور كه در بالا ذكر شد از خطوط فشار متوسط 20kV براي توزيع انرژي استفاده مي شود. هزينه احداث خط و پست هاي 20kV زياد و قابل توجه است. مخصوصاً در پستهاي هوايي هزينه ترانس پست وابسته به سطح ولتاژ آن مي باشد. درصورتيكه از يك سطح ولتاژ مياني مناسب جهت توزيع انرژي برق استفاده شود قطعاً هزينه احداث كاهش پيدا خواهد كرد با اين فرض كه خروجي پستهاي فوق توزيع داراي چنين سطح ولتاژ مياني باشند. از طرفي تلفات درخط، در صورتي كه ظرفيت يا قدرت توزيع شده بزرگ و يا فيدر طولاني باشد نسبت به شبكه فشار متوسط بيشترخواهد بود. در موارد خاص هزينه خط با سطح ولتاژ مياني علاوه بر تلفات بدليل افزايش سطح مقطع هادي جهت داشتن ولتاژ مجاز در بار انتهايي و همچنين قدرت كششي قابل تحمل توسط تيرها و كنسول ها هزينه احداث آن بيشتر از هزينه احداث شبكه فشار متوسط مي باشد. بنابراين لزوم بررسي حالتهاي مختلف ضروريست. در سيستم هاي توزيع انرژي برق ايران مناطق توزيع انرژي را مي توان به دو قسمت تقسيم نمودكه عبارتند از: – مناطق شهری – مناطق روستایی و حومه با توجه به دو طبقه بندي فوق، محل و چگالي بارها، هر يك از شبكه هاي ولتاژ مياني بايد براي هر دو مورد متناسب با آن طراحي شود. كه اين كار به طور كامل و با جزئيات صورت گرفته و تلفات و افت ولتاژ و روابط مربوط به هر كدام جهت طراحي بهينه ارائه شده اند. در استفاده از شبكه ولتاژ مياني در مناطق شهري نكته بسيار مهم و اساسي وجود دارد كه بايد به آن پرداخته شود و آن نحوه تبديل ولتاژ فشار متوسط 20kV به فشار مياني مي باشد. در صورتي كه خروجي پستهاي فوق توزيع داراي فيدر ولتاژ مياني باشد مشكل احداث پست زميني و هوايي فشار متوسط به فشار مياني براي فيدرهاي با طول و قدرت انتقالي پايين حل خواهد شد. درصورتيكه طول فيدر طولاني و بار سنگين باشد. طوري كه انتقال آن با سطح ولتاژ مياني مقدور نباشد از سطح ولتاژ فشار متوسط استفاده مي شود و در نقاط مختلف نياز به پستهاي هوايي فشار متوسط به مياني خواهد بود. در احداث پستهاي هوايي محدوديت هايي وجود دارد ازجمله براي پستهاي تا 400kVA مي توان به راحتي پست هوايي احداث و بهره برداري نمود. اما براي ظرفيتهاي 500kVA و 630kVA نياز به مجوز بوده و احداث اين پستها با مشكل اجرايي همراه است. اين محدوديت در اجراي پستهاي هوايي باعث محدود شدن طول فيدرهاي ولتاژ مياني خواهد شد. بنابراين در صورتي كه ظرفيت پست بالاتر از اين مقدار باشد يا بايد دو پست هوايي احداث يا اينكه پست زميني بررسي شود. اما آنچه بديهي به نظر مي رسد احداث پست زميني فشار متوسط به فشار مياني و در ادامه احداث پستها ي هوايي فشارمياني به فشار ضعيف، هزينه بيش از پيش افزايش يافته و ارزش آتي هزينه اضافي را كه براي احداث پست ها پرداخت مي شود بيش از ارزش آتي تلفات كاهش يافته خواهد بود. در اين پروژه با توجه به توضيحات ارائه شده در فوق آرايش هاي مناسب براي خطوط ولتاژ مياني ارائه و همچنين سطح ولتاژ مياني مناسب با در نظر گرفتن نوع منطقه اعم از شهري يا روستائي بودن آن انتخاب و روي يك شبكه نمونه واقعي پياده سازي خواهد شد. مسئله مهم ديگر حريم خطوط مي باشد. شبكه ولتاژ مياني زماني اقتصادي تر خواهد بود كه از خط با سيم هوايي استفاده شود. زيرا در غير اينصورت بايد از كابل خود نگهدار و يا كابل زميني استفاده شود كه اين خود در مواردي باعث غير اقتصادي شدن طرح خواهد شد. بنابراين بررسي حريم خطوط يكي از مباحث اين پروژه را تشكيل مي دهد. در اين پروژه ابتدا به بررسي تلفات و افت ولتاژ در تجهيزات سيستم توزيع و رابطه افت ولتاژ و تلفات آنها با سطح ولتاژ كاري و همچنين مقايسه تلفات ترانس سه فاز و تكفاز براي قدرتهاي مساوي پرداخته شده است. سپس در ادامه تابع هزينه و روابط مربوطه جهت محاسبه ارزش آتي هزينه تلفات و سرمايه گذاري ارائه مي شوند. در فصل بعد انواع آرايش هاي شبكه توزيع با ولتاژ مياني ارائه و از نظر تلفات و افت ولتاژ مورد بررسي قرار مي گيرند. در فصل چهارم تجهيزات مربوط به شبكه ولتاژ مياني بحث شده و در فصل پنجم انواع استانداردهاي بين المللي در مورد سطوح ولتاژ بررسي و با توجه به انوع آرايش هاي خط، سطح ولتاژ مياني مناسب انتخاب شده است. در فصل ششم حريم خطوط براي شبكه ولتاژ مياني تعريف و فواصل هاديها براي خطوط ولتاژمياني از يكديگر و تأسيسات اطراف آن بررسي شده است. در فصل هفتم شبكه نمونه با توجه به نوع شبكه ولتاژ مياني انتخاب و روي آن پياده سازي شده و نتايج بدست آمده بررسي و پيشنهادات لازم ارائه شده است. و...