دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی برق گرایش کنترل
با عنوان :تهیه مدل علمی و نرم افزاری برای طراحی خطوط کمپاکت باندل جهت استفاده از حریم خطوط موجود برای انتقال توان بالاتر
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد «M.Sc.»
رشته مهندسی برق – گرایش كنترل
عنوان:
تهیه مدل علمی و نرم افزاری برای طراحی خطوط کمپاکت باندل جهت استفاده از حریم خطوط موجود برای انتقال توان بالاتر
استاد راهنما:
جناب آقای دکتر سیامک پرکار
زمستان 1392
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چكیده :. 1
مقدمه :. 3
فصل دوم – ویژگیهای خطوط انتقال كمپاكت باندل و تعاریف اولیه : 6
2-2- تعریف خطوط انتقال کمپاکت. 7
2-3- مزایا و معایب خطوط انتقال کمپاکت. 8
2-3-1- مزایای خطوط انتقال کمپاکت- برخی از مزایا خطوط انتقال کمپاکت به شرح زیر می باشد:. 8
فصل سوم – نقش عوامل الكتریكی در فواصل فازها :. 11
3-2- تعیین حداقل فاصله هوائی از دیدگاه اضافه ولتاژ کلیدزنی 12
3-3- حداقل فاصله هوائی از دیدگاه صاعقه. 16
3-4- حداقل طول زنجیره مقره ها. 18
فصل چهارم – نقش نوسانات هادیها در فواصل فازها :. 21
4-1- مقدمه. 22
4-2-1- کاهش فاصله فازها در روی برج. 24
4-2-2- کاهش فاصله فازها در وسط پایه ها. 24
4-3-1- روش اول- بیضی گالوپینگ. 26
4-3-2- روش دوم- مدل لگارتیمی (خطوط ساده و باندل). 28
4-3-3- روش سوم- مدل مرتبط با سرعت باد و فلش. 29
4-3-4- روش چهارم- مدل خطی با قطر هادی. 31
4-3-5- روش پنجم- مدل غیر خطی با قطر (خطوط ساده و باندل). 32
4-3-6- مقایسه مدل های مختلف. 33
فصل پنجم – تعیین فواصل فازها :. 36
5-1- مقدمه. 37
5-2- تعیین فاصله افقی فازها تا بدنه برجها. 37
5-2-1- استفاده از مقره های آویزان. 39
5-3- فاصله افقی فاز تا فاز. 41
5-3-1- فاصله افقی فاز تا فاز که در دو طرف برج قرار می گیرند 43
5-3-2- فاصله افقی فاز با فاز که در یک طرف برج قرار می گیرند 44
5-3-3- فاصله فاز تا فاز در صورت استفاده از مقرههای غیر آویزان 45
5-4- محاسبه فواصل عمودی فازها. 45
5-4-1- فاصله عمودی فازها در سربرج با جایگذاری عمودی هادیها 46
5-4-2- فاصله عمودی فازها در سربرج با جایگذاری مثلثی هادیها 47
5-4-3- فاصله عمودی فازها در سربرج بر مبنای مقره های ثابت 48
5-5- محاسبه فاصله عمودی دو فاز از یک مدار در وسط اسپن. 49
5-5-1- تعیین فاصله عمودی فازها در وسط پایه ها برای آرایش عمودی هادیها. 49
5-5-2- تعیین فاصله عمودی فازها در وسط پایه ها برای آرایش مثلثی هادیها. 50
5-5-3- تعیین فاصله عمودی فازها در وسط پایه ها برای مقره های ثابت. 51
5-6- مدل محاسباتی حداقل فاصله عمودی فازها. 51
5-7- حداقل فواصل افقی از دیدگاه NESC. 52
5-7-1- حداقل فاصله هوائی تا پایه ها. 52
5-7-2- حداقل فاصله افقی فازها در یک مدار. 52
5-7-3- حداقل فاصله افقی فازها در دو مدار مختلف. 53
5-7-4- فاصله افقی فازها با توجه به نوسانات. 53
5-8-1- حداقل فاصله افقی فاز با بدنه برج. 55
5-8-2- حداقل فاصله افقی فاز تا تأسیسات اطراف. 55
5-8-3- فاصله افقی دو فاز از یک مدار. 55
5- 8- 4- حداقل فاصله عمودی فازها در سر برج. 56
5-8-5- تعیین حداقل فاصله عمودی در وسط پایه ها. 56
فصل ششم – تبیین دانش فنی طراحی خطوط انتقال مدرن :. 58
6-1- مقدمه. 59
6-2- رابطه توان طبیعی خط با ابعاد و اندازه دسته هادیها (باندل). 59
فصل هفتم – خصوصیات كلی خطوط انتقال نیرو و توان راكتیو منتجه از مشخصات الكتریكی خطوط انتقال:. 74
7-1- توانهای راکتیو منتجه از خطوط انتقال [23, 25] 75
7-2 مشخصه تغییرات توان با زوایه بار در خطوط انتقال با طول کمتر از طول حد. 89
فصل هشتم – طراحی یک نمونه خطوط مدرن :. 95
8-1 مقدمه. 96
8-2 مثال در مورد طراحی یک نمونه خط مدرن kV 220. 96
منابع :. 99
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول (1)- رابطه اضافه ولتاژ کلیدزنی و حداقل فاصله هوائی. 14
جدول (2)- رابطه اضافه ولتاژ و عامل مولد آن. 15
جدول (3)- رابطه فاصله هوائی و موج ضربه در شرایط بروز جرقه 17
جدول (4)- رابطه ولتاژ نامی خطوط و مقادیر متعارف اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه. 17
جدول (5)- مقایسه حداقل فاصله عمودی فازها در یک خط انتقال 400 کیلوولت باندل دوتائی. 34
جدول (6): مشخصات الكتریكی خطوط كلاسیک در ردیفهای ولتاژ مختلف 66
جدول (7): نسبت اضافه ولتاژ موقت قابل قبول و حد طول خط بدون راکتور برای سطوح ولتاژ مختلف. 82
جدول (9): مقدار معمول ضرایب رابطه (7-43) (برای و ) برای سطوح ولتاژ مختلف. 89
فهرست اشكال
عنوان صفحه
شکل (2-1)- خط انتقال دو مداره باندل شکل (2-2)- خط انتقال یکمداره باندل دو سیمه 9
شکل (3-1)- شمای کلی یک خط انتقال نیرو. 18
شکل (3-2)- شمای کلی انحراف زنجیره مقرهها در اثر وزش باد. 19
شکل (4-1)- نمائی از انحراف زنجیره مقره ها در اثر وزش باد 23
شکل (4-2)- وضعیت انحراف زنجیره مقره ها در یک خط انتقال نمونه 23
شکل (4-3)- شمای کلی یک برج دارای زنجیره مقره های آویزان. 25
شکل (4-4)- شمای کلی یک خط انتقال که فازهای آن در کنار هم نصب شده اند. 25
شکل (4-5)- منحنی بیضی گالوپینگ در یک خط انتقال نیرو نمونه 27
شکل(5-1)- نمائی از یک خط انتقال با آرایش افقی هادیها و مقره های آویزان. 39
شکل (5- 2)- یک نمونه از خط انتقال با زنجیره مقره وی شکل. 40
شکل (5-3)- یک نمونه از خط انتقال با بهره گیری از مقره های ثابت. 41
شکل (5-4)- حالات مختلفی از نوسانات هادیها. 42
شکل (5-5)- دو نمونه از خطوط انتقال نیرو که هادیهای آن در دو طرف برجها قرار دارند.. 44
شکل (5-6)- یک نمونه از خطوط انتقال نیرو که دو فاز آن در یکطرف برجها قرار دارند. 44
شکل (5- 7)- خط انتقال با بهره گرفتن از مقره های ثابت و آرایش وی شکل برای زنجیره مقرهها. 45
شکل (5- 8)- دو نمونه از آرایش هادیها در خطوط انتقال نیرو 46
شکل (5- 9)- نمائی از یک خط انتقال دو مداره با آرایش عمودی هادیها. 47
شکل (5- 10)- وضعیت فواصل فازها در آرایش مثلثی هادیها در سربرج 48
شکل (5-11)- یک نمونه از خط انتقال با مقره های ثابت. 48
شکل (5-12)- وقوع پدیده گالوپینگ و نزدیک شدن فازها در میانه دوبرج. 49
شکل (5- 13)- یک نمونه از خط انتقال دو مداره با آرایش مثلثی هادیها. 50
شكل (6-1): شمای استقرار هادیهای خط انتقال تک مداره با باندلهای مربوطه (در شکل 8 تایی). 59
شكل (6-3): منحنی تغییرات برحسب در حالت … 69
شكل (6-4): محاسبه ضریب غیریكنواختی ناشی از دسته هادیهای سه فاز 70
شكل (6-5): نمایش قرار گرفتن زیرهادیها در آرایشهای دایره باندل متقارن و نامتقارن. 71
شکل (7-1): منحنی تغییرات نسبت به با توجه به رابطه (7-9). 77
شکل (7-2): خط انتقال قرار گرفته بین شینه های 1 و 2. 78
شکل (7-3): دیاگرام فیزوری رابطه (7-19) برای … 80
شکل (7-6): منحنی تغییرات بر حسب توان راکتور. 85
چکیده :
یکی از روش های مؤثری که در دهه های اخیر مورد توجه مسئولین برق قرار گرفته است استفاده از حریم خطوط موجود برای احداث خطوط جدید با ولتاژ بالاتر میباشد. طبیعی است با افزایش ولتاژ، عرض حریم در دو طرف خطوط انتقال جدید افزایش میابد که باید با به کارگیری روش های مختلف نسبت به رفع آنها اقدام نمود. در چنین موارد لازم است با کاهش پهنای برجهای خطوط جدید و استفاده از آرایشهای مناسب هادیها، زنجیره مقرهها، مشخصه خطوط انتقال نیرو جدید را با مشخصه موجود تطبیق داد. با توجه به اینکه در طراحی خطوط انتقال کمپاکت تلاش در کاهش پهنای برجها تا حدی میسر میباشد لذا این نوع خطوط میتوانند گزینه مناسبی برای به کارگیری در حریم خطوط موجود باشند.
برای تعیین فواصل مناسب فازی عوامل مختلفی چون اضافه ولتاژ کلید زنی، اضافه ولتاژ صاعقه، نوسانات جهشی هادیها یا گالوپینگ، نوسانات آونگی هادیها و مقره ها دخالت دارند که در این پروژه مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتهاند. همچنین در این پروژه سعی شده با توجه به استانداردها و مقالات جدیدی که در این زمینه منتشر گردیده، روش مناسبی جهت محاسبه فواصل عمودی و افقی فازها ارائه گردد. همچنین در این پروژه طراحی این خطوط با تأکید بر طراحی الکتریکی آرایش باندل مورد توجه قرار گرفته و دنبال شده است.
در این پروژه، ملاحظات/ مبانی الکتریکی طراحی آرایش باندل این خطوط مورد توجه قرار گرفته است. ضمن آنکه به اهمیت انتقال توان در توان طبیعی توجه شده و راهکارهای تحقق آن با روابط ریاضی غنی مربوطه درک و تبیین گردیده است. دانش فنی/ ریاضی مربوطه، طراحی یک نمونه خط مدرن و منحنیهای کاربردی مربوطه از دستاوردهای این پروژه محسوب میشوند
کلمات کلیدی : خطوط انتقال کمپاکت، فواصل عمودی و افقی فازها، حریم خطوط انتقال، انتقال توان طبیعی، راکتور شنت قابل کنترل
فصل اول
کلیات تحقیق
مقدمه
خطوط انتقال فشرده یا كمپاكت همانطور كه از اسمشان پیداست، به خطوطی اطلاق میگردند كه ابعاد و اندازه های برج آنها در مقایسه با خطوط انتقال معمولی كوچكتر بوده و یا به اصطلاح خطوط كمپاكت را میتوان حالت فشرده ای (به لحاظ ابعاد و اندازه فیزیكی برج) از خطوط انتقال معمولی در نظر گرفت[1]. علت اصلی گرایش به سمت خطوط كمپاكت را میتوان در دو عامل زیر دانست
[2-19] :
- افزایش روز افزون تقاضای انرژی الكتریكی لزوم احداث و توسعه خطوط انتقال را موجب گردیده است. احداث یك خط جدید علاوه بر نیاز به هزینه های سرمایه گذاری بالا، موارد حاشیهای را نیز به دنبال خود دارد كه مسأله سازترین آنها تأمین حریم مورد نیاز برای خط میباشد. با افزایش سطح ولتاژ خط، میزان حریم آن نیز به مقدار قابل توجهی افزایش مییابد و در چنین شرایطی در گذر خطوط انتقال از جنگلها، مقادیر انبوهی از درختان باید قطع گردند و در گذر از زمینهای كشاورزی مشكلات عدیدهای برای تصرف و تملك زمین پیش خواهد آمد و بعضاً در مواردی قیمت زمین به ویژه در هنگام گذر و نزدیک شدن خطوط انتقال به شهرهای بزرگ به صورت تصاعدی افزایش مییابد.
- با توجه به مشكلات تشریح شده در بند فوق بر سر راه احداث خطوط جدید، همواره این سوال مطرح بوده است كه آیا راهی برای استفاده حداكثر (انتقال هر چه بیشتر توان) از كریدوری كه با توجه به مشكلات بند فوق فراهم آمده، وجود دارد؟
پاسخ به هر دو نیاز با ابداع خطوط كمپاكت تحقق یافت. در خطوط مجهز به برجهای معمولی فاصله فاز- فاز موجود نمی باشد، فاصله بین فازها به علت بدنه برج واقع بین فازها، عبارت از دو فاصله هوایی فاز- زمین سری با یكدیگر می باشد. در خطوط كمپكت با تغییر نوع برج و حذف اسكلت فلزی در فاصله بین فازها، فازها مستقیماً در مجاور یكدیگر واقع گردیده، توسط زنجیر مقره بین فاز از یكدیگر ایزوله میگردند. بدین ترتیب فاصله هندسی متوسط فازها نسبت به برجهای معمولی بسیار كاهش مییابد[20].
خطوط كمپكت را میتوان با توجه به آرایش باندلها و برجها دسته بندی نمود. اما قبل از بررسی دستهبندی خطوط كمپاكت، توجه به نكات زیر لازم میباشد.
آنچه كه معمولاً از اسم خطوط كمپاكت به ذهن میرسد خطوطی هستند كه در مقایسه با خطوط معمولی دارای ابعاد و پهنای كمتر و فشردهتر میباشند. اما توجه به این نكته ضروری است كه یكی از مهمترین اهداف ابداع خطوط كمپاكت علاوه بر كاهش پهنای كریدور خط، افزایش قدرت طبیعی خط میباشد. در این رابطه برای افزایش قدرت طبیعی خط، چهار روش مطرح میباشد[21-33].
الف) افزایش تعداد زیرهادیها در باندل
ب) استفاده از قطر بزرگتر برای دایره باندل
ج) قرار دادن زیرهادیها در اشكال دیگری غیر از حالت دایره متقارن
د) نزدیك كردن فازها به همدیگر
محاسبه و تعیین فواصل فازها از یکدیگر یا با زمین یا بدنه فازها به پارامترهای متعددی بستگی دارد که با توجه به آن جایگذاری هادیها در روی پایه ها انجام می شود. طبیعی است هر چه فواصل فازها از یکدیگر بیشتر شود، این اقدام سبب می شود تا احتمال بروز جرقه در شرایط اضافه کلیدزنی یا صاعقه بین فازها با هم یا زمین کاهش یابد و از این جهت افزایش قابلیت اطمینان برقرسانی به همراه داشته باشد. از طرف دیگر افزایش فواصل فازها معایبی دارد که برجی از آنها بشرح زیر می باشند:
– پهنای برجها یا پایه ها زیاد می شوند
– ارتفاع برجها افزایش می یابند
– عرض باند عبور زیاد می شود
– وزن و قیمت برجها یا پایه ها افزایش می یابد
– تعداد مقره ها و طول زنجیره مقره ها افزایش می یابند
بنابراین گرچه ممکن است افزایش فواصل فازها از یک طرف خوب و مناسب باشند اما طرف دیگر در بسیاری موارد توجیه اقتصادی ندارد. در خطوط انتقال کمپاکت که هدف به کارگیری ترفندهای مختلف در کاهش ابعاد پایه ها است کاهش فواصل فازها از درجه اهمیت بالائی برخوردار است.
در هر سطحی از ولتاژ با پذیرش ریسک بیشتر میتوان فواصل فازها را کاهش داد. به همین دلیل بر حسب اینکه درصد ریسک پذیری چند درصد باشد، فواصل می تواند کم یا زیاد شود، گرچه تاکنون مدلها و روابط متعددی جهت محاسبه فواصل افقی یا عمودی فازی ارائه گردیده است اما هنوز یک رابطه واحد که مقبولیت عام داشته باشد وجود ندارد. علت وجود این اختلاف نظرها وجود پارامترهای متعدد نظیر: عوامل مؤثر در تولید اضافه ولتاژها، عوامل مؤثر در دامنه نوسانات هادیها، شرایط جوی مسیر، شرایط طراحی خطوط انتقال نیرو می باشند.
برای تعیین فواصل مناسب فازی عوامل مختلفی چون اضافه ولتاژ کلیدزنی، اضافه ولتاژ صاعقه، نوسانات جهشی هادیها یا گالوپینگ، نوسانات آونگی هادیها، آرایش هادیها و مقرهها دخالت دارند که لازم است مورد بررسی و مطالعه قرار گیرند. در این گزارش سعی می شود با توجه به استانداردها و مقالات جدیدی که در این زمینه منتشر گردید، روش مناسبی جهت محاسبه فواصل عمودی و افقی فازها ارائه گردد.
فصل دوم
ویژگیهای خطوط انتقال کمپاکت باندل و تعاریف اولیه
گسترش و توسعه شهرها سبب افزایش میزان مصرف انرژی الکتریکی میگردد که لازمه تأمین آن احداث و توسعه شبکههای انتقال و توزیع نیرو میباشد که در شهرهای بزرگ این مهم به سادگی عملی نمیباشد. طبیعی است هرچه بر میزان انرژی الکتریکی درخواستی افزوده گردد، لازمه تأمین آن افزایش ولتاژ خطوط انتقال جدید میباشد که در چنین حالتی مشکلات زیر پدبدار میشود:
- افزایش فواصل فازی
- افزایش پهنای برج
- افزایش حریم خطوط
- افزایش عرض باند عبور
استفاده از خطوط انتقال نیرو کمپاکت و نزدیک سازی فازها با بهرهگیری از شیوههای مختلف، روشهایی هستند که در تقلیل مساحت زمین اشغالی به کار گرفته می شوند.
کمپاکت سازی خطوط به کلیه ترفندها و روشهایی اطلاق می گردد که در نزدیک سازی فواصل افقی و عمودی فازها مؤثر باشند. طبیعی است نزدیک سازی فازها خود به عوامل بسیار متعدد دیگری بستگی دارد که در مجموعه دانش های متعلق به خطوط انتقال کمپاکت جای میگیرند. بنابراین حاصل تمام این روشها سبب تقلیل پهنا و ارتفاع پایه ها یا برج ها میشوند.
به طور کلی خطوط انتقال کمپاکت به پایه ها یا برجهای خاصی اطلاق نمیشود بلکه بر حسب اینکه هدف از کمپاکت سازی چه باشد میتوان روشهای مختلفی را بکار گرفت.به عبارت دیگر پهنای برج یا فاصله فازهای کناری که عملا در محاسبه عرض باند عبور دخالت دارد، بر حسب اینکه خطوط انتقال معمولی یا خیلی کمپاکت باشند میتواند، در محدوده وسیعی تغییر نماید. بنابراین خطوط کمپاکت میتواند از انواع مختلفی تشکیل گردد که بر حسب شرایط جغرافیایی و جوی منطقه و سایر پارامترهای فنی واقتصادی میتواند تغییر نماید.
2-3- مزایا و معایب خطوط انتقال کمپاکت
تجارب کشورهای پیشرفته جهان نشان میدهد که استفاده از خطوط انتقال کمپاکت به خصوص در مناطق شهری یا مناطقی که محدودیت زمین وجود داشته باشد در اغلب موارد اقتصادی و موجه میباشد، اما این نوع خطوط دارای مزایا و معایبی نیز می باشند که ذیلأ بطور اختصار به آنها اشاره میگردد:
2-3-1- مزایای خطوط انتقال کمپاکت- برخی از مزایا خطوط انتقال کمپاکت به شرح زیر می باشد:
- فواصل فازها کاهش می یابند
- پهنای برج کاهش می یابد
- عرض باند عبور کاهش می یابد
- مساحت زمین اشغالی کاهش می یابد
- کل قیمت زمین اشغالی در طول مسیر کاهش می یابد
- امکان نصب خطوط با ولتاژ بالاتر در مسیر خطوط با ولتاژ پایین تر میسر می گردد
- برجهای خطوط کمپاکت دارای زیبایی ظاهری بهتری می باشند
- پایین بودن ابعاد برج ها امکان نصب آنها را حتی در وسط اتوبانها هم میسر می سازد
- نیاز به فونداسیون کمتری دارد
- توان انتقالی از واحد زمین اشغالی بیشتر می شود
- در مناطق شهری یا مناطقی که قیمت زمین زیاد است ، هزینه انتقال انرژی کاهش می یابد
- راکتانس سلفی خط کاهش می یابد
- راکتانس خازنی خظ افزایش می یابد
- افت ولتاژ بهبود می یابد
- تلفات انرژی قدری کاهش می یابد
- توان انتقالی و ظرفیت خط افزایش می یابد
2-3-2- معایب خطوط انتقال نیرو کمپاکت- در کنار مزایایی که در بالا به آنها اشاره گردیده است برخی از معایب این نوع خطوط انتقال نیرو به شرح زیر می باشند :
- سرمایه گذاری خط افزایش می یابد
- فاصله پایه های خط انتقال باید کاهش یابد
- تعداد پایه ها افزایش می یابد
- قابلیت اطمینان برق رسانی کاهش می یابد
- جریان اتصال کوتاه افزایش می یابد
- به دلیل افزایش جریان عبوری از فازها شدت میدان مغناطیسی افزایش می یابد
ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
تعداد صفحه :122
قیمت : 14700 تومان
—-
پشتیبانی سایت : parsavahedi.t@gmail.com
در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.
*
14,700 تومانافزودن به سبد خرید