پایان نامه رشته برق گرایش قدرت : بررسی اثرات هارمونيک های ولتاژ و جريان بر روی ترانسفورماتورهای قدرت

متن کامل پایان نامه رشته : برق گرایش قدرت

با عنوان : بررسی اثرات هارمونيک های ولتاژ و جريان بر روی ترانسفورماتورهای قدرت

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامی

مرکز مهريز

گروه مهندسی برق

  پايان نامه تحصيلی دوره کارشناسی برق قدرت

  عنوان :

بررسی اثرات هارمونيک های ولتاژ و جريان بر روی ترانسفورماتورهای قدرت

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

***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***

مقدمه :

در سيستم هاي قدرت پيشرفته انرژي الكتريكي توسط ژنراتورهاي سه فاز توليد مي شود كه پس از انتقال به صورت سه فاز توزيع مي شود . به دلايل اقتصادي از ايستگاه تا مصرف ولتاژ چندين بار افزايش و كاهش مي يابد .در هر باز افزايش و كاهش ولتاژ ت سه فاز موردنياز است . بدين جهت در سيستم هاي قدرت سه فاز از تعداد زيادي ترانسفورماتور سه فاز استفاده مي شود . براي هر تبديل ولتاژ از مقداري به مقدار ديگر ممكن است از سه واحد ترانسفورماتور تك فاز يا يك واحد ترانسفورماتور سه فاز استفاده شود . در ترانسفورماتورهاي قدرت و توزيع جريان تحريك تنها درصد كوچكي ( 2 تا 6%) از جريان نامي است . پديده هارمونيك در ترانسفورماتورهاي قدرت بسيار مهم است . زيرا تحت شرايط معيني هارمونيك هاي جريان تحريك باعث عمل عمدي تجهزات حفاظتي مي گردند ممكن است باعث تداخل در مدارهاي مخابراتي شوند . نظر به اين مسئله مهندسين مخابرات و سيستم انرژي بايد قادر به بررسي و حذف چنين شرايط باشند . از اين رو هارمونيك در ترانسفورماتور از اهميت ويژه اي برخوردار است .

اولين مورد از مشكلات اعوجاجات هارمونيكي در سال 1893 در شهر هارتفورد امريكا پيش آمد،به اين صورت كه يك موتور الكتريكي با گرم شدن زياد باعث خرابي عايقبندي خود شد. پس از آزمايشات معلوم شد كه علت اين امر تشديد ايجاد شده در خط انتقال ، ناشي از وجود هارمونيكها بوده است.

مشكل بعدي ،يك ژنراتور سه فاز 125 هرتز با ولتاژ 8/3 كيلوولت ساخت شركت جنرال الكتريك امريكا بود. در اين موردهمه محاسبات با تقريبهاي خوبي انجام شده بودولي بازهم تشديد در خط انتقال بود . با محاسبه اندوكتانس و ظرفيت خازني خط انتقال و احتمالاً اندوكتانس بار،مشاهده شد كه در فركانس حدود 1600 هرتز ( هارمونيك سيزدهم‌ ) در خط تشديد ايجاد مي شود.شكل موجهاي ولتاژ ژنراتور نيروگاه و موتور سنكرون داراي مؤلفه هاي هارمونيكي قابل توجه بودند.

اين فرايند محاسبات واندازه گيري توسط يك موج نماي ساده در آن سال انجام شد كه شكل موج را به صورت نقطه به نقطه از طريق قطع و وصل مرتب يك زبانه ،نمونه گيري مي كرد. امروزه با استفاده از هارمونيك سنجهاي ديجيتال و با بكارگيري الگوريتم هاي سريع ” تبديل فوريه گسسته ” مي توان بصورت بدون وقفه اعوجاجات هارمونيكي را اندازه گيري كرد.

دو سال بعداز اولين مورد مشاهده مشكلات هارمونيكي ، شركتهاي وستينگهاوس و جنرال الكتريك، طرحهاي جديدي را براي ژنراتورها معرفي نمودند كه در اين طرح ها، از سيم پيچهاي غير متمركز در آرميچر استفاده كردند و به تبع آن شكل موج را بهبود بخشيده و به اصطلاح سينوسي تر كردند.

مشكل ديگر هارمونيكها در شكل موج ژنراتورها ، مربوط به جريان بسيار زياد نول ژنراتورهايي بود كه به صورت موازي نصب و مستقيماً زمين مي شدند. امروزه اين مساله كاملاً شناخته شده است و مربوط به هارمونيك سوم ولتاژ و صفر بودن توالي اين هارمونيك در ماشينهايي مي باشد كه به صورت ستاره بسته شده اند.

مشكل ديگر ، ” هماهنگي هارمونيكي ” يا همان ” ضريب تداخل تلفني TIF ” مي باشد.

 ـ فيلتر كردن هارمونيكها :

از اولين سالهائي كه مشكلات اعوجاجات هارمونيكي شناخته شدند ،‌از خازن شانت shunt براي بهبود ضريب توان در سيستم هاي الكتريكي استفاده مي شد.امروزه بسياري از اين خازنها به يك سلف سري مجهز و تبديل به يك فيلتر هارمونيكي تك تنظيمه شده اند .

ـ هارمونيكها در شبكه قدرت :

اكثر اعوجاجات ايجاد شده در شكل موجهاي ولتاژ و جريان شبكه قدرت ناشي از بارهايي هستند كه داراي مشخصه غير خطي بوده ويا درآنها از عناصر الكترونيك قدرت استفاده مي شود. پيشرفت سريع نيمه هاديها انقلابي در كنترل فرآيندهاي صنعتي و تبديل انرژي بوجود آورده است .

از آن جهت كه نيمه هاديها ي قدرت در هر نقطه از شكل موج ولتاژ به ناگهان روشن يا خاموش مي شوند ، حالتهاي گذرائي با فركانس نوسان بالا ودامنه ميرا شونده پديد مي آورند . اگر در هر پريود عمل كليد زني در نقطه مشابهي انجام شود ،‌حالت گذرا شكلي متناوب به خود مي گيرد .همچنين سيگنالهاي غير سينوسي را مي توان با استفاده از بسط سري فوريه بصورت مجموعي از امواج سينوسي بيان نمود كه به ” هارمونيكهاي شبكه قدرت ” موسومند و فركانس آنها مضربي صحيح از فركانس قدرت مي باشد. هنگامي كه اثر سلفها و خازنهاي شبكه نيز مد نظر قرار گيرد ، اهميت اعوجاجات هارمونيكي دو چندان مي شود . در حقيقت چون سيگنال اعوجاج يافته داراي مؤلفه هايي با فركانس هاي متفاوت مي باشد ، دريكي از اين فركانسها امكان ايجاد تشديد بين يكي از خازنها و سلف معادل شبكه وجود دارد كه به تبع آن ، دامنه هارمونيك مربوط به فركانس تشديد افزايش نيز مي يابد.

ـ منابع توليد هارمونيكها :

منابع توليد هارمونيكها به دو گروه « غير وابسته»‌ و « وابسته » به عناصر نيمه هادي تقسيم مي شوند . منابع غير وابسته به عناصر نيمه هادي عبارتند از :

ـ اعوجاجات مو جود در شكل موج ولتاژ ماشينهاي الكتريكي كه معمولاً ناشي از عدم توزيع يكنواخت سيم پيچ هاي اين ماشينها و وجود شيارها مي باشد .

ـ يكنواخت نبودن رلوكتانس فاصله هوائي بين دو قطب در ماشين سنكرون .

ـ اعوجاج شار مغناطيسي ناشي از تغييرات نا گهاني بار در ماشين سنكرون .

ـ توزيع غير سينوسي شار مغناطيسي در فاصله هوائي ماشين سنكرون .

ـ جريان مغناطيس كنندگي ترانسفور ماتورها .

ـ ‌وجود بارهاي غير خطي نظير دستگاههاي جوش كاري ،‌كوره هاي الكتريكي و غيره .

منابع وابسته به عناصر نيمه هادي عبارتند از :

ـ تجهيزات كنترلي موتورها مانند كنترل كننده هاي سرعت براي سيستم هاي حمل ونقل برقي .

ـ سيستم انتقال انرژي جريان مستقيم ( HVDC ) .

ـ برقراري ارتباط بين دو نيروگاه بادي و خورشيدي و سيستم توزيع .

ـ كنترل كننده هاي ولتاژ ساكن ( SVC ) كه بطور گسترده به عنوان منبع توان راكتيو جايگزين كندانسورهاي سنكرون شده اند.

ـ وسايل نقليه الكتريكي كه با استفاده گسترده از آنها مقدار قابل توجهي انرژي براي شارژ كردن باطريها لازم مي باشد.

ـ مبدلهاي فركانسي كه در ماشين هايي كه سرعت كم وگشتاور بالا دارند كاربرد فراوان دارند.

ـ عناصر حرارتي كوره هاي بزرگ كه به روش PBM كنترل مي شوند .

ـ آثـار هارمونيكهـا :

برخي از آثار سوء هارمونيكها در شبكه قدرت كه ناكنون گزارش شده اند به قرار زير مي باشند :

ـ خرابي بانك خازني بدليل شكست عايقي يا افزايش بيش از حد توان راكتيو .

ـ‌ تداخل با سيستم هاي كنترل اعوجاج و PLC و در نتيجه عدم كاركرد صحيح اين سيستم ها كه وظيفه انجام اعمالي چون كليد زني از راه دور ، كنترل بار واندازه گيري را بر عهده دارند.

ـ تلفات اضافي و ايجاد حرارت زياد در ماشينهاي سنكرون و القائي .

ـ اضافه ولتاژها و جريانهاي اضافي در سيستم كه ناشي از تشديد ولتاژها و جريانهاي هارمونيكي در شبكه هستند .

ـ شكست عايقي در كابل ها به خاطر اضافه ولتاژهاي هارمونيكي در سيستم .

ـ تداخل با سيستم هاي مخابراتي .

ـ خطا در دستگاههاي اندازه گيري الكتريكي كه به روش القا كار مي كنند.

ـ عملكرد اشتباه رله ها ، بخصوص در سيستم هاي استاتيكي و ميكرو پروسسوري .

ـ تداخل در سيستم هاي كنترل موتوري بزرگ و سيستم هاي تحريك در نيروگاهها .

ـ نوسانات مكانيكي در ماشينهاي سنكرون و القائي .

ـ عملكرد نا پايدار مدارهاي آتش بخصوص مدارهائي كه بر اساس تشخيص نقطه صفر ولتاژ عمل مي كنند.

ـ منابع عمده توليد هارمونيك در شبكه قدرت ايران :

در كشور ما صنايع عظيم و فعالي وجود دارند كه داراي منابع بزرگ هارمونيكي هستند . در زير به چند نمونه از آنها اشاره خواهيم كرد :

ـ‌ مجتمع هاي فولاد و صنايع ذوب آهن نظير نورد اهواز، ذوب آهن اصفهان و . . . از كوره هاي عظيم قوس الكتريكي استفاده مي كنند كه در كنار اين كوره ها از SVC  براي تامين توان راكتيو مورد نياز جهت بهبود ضريب توان آنها استفاده مي شود . در قسمتهاي ديگر اين مراكز صنعتي انواع و اقسام موتورهاي AC  و DC در حال كار مي باشند و در كنارآنها نيز كنترل كننده هاي مربوطه در حال انجام وظيفه خود و در نتيجه تزريق هارمونيك در شبكه مي باشند.

ـ مجتمع هاي پتروشيمي و صنايع شيميائي نظير پتروشيمي اصفهان ، امام و اراك جهت انجام بسياري از فرآيندهاي شيميائي به برق DC نيازمند مي باشند كه براي تامين اين برق از يكسو سازهاي پر قدرتي استفاده مي شود كه سهم قابل توجهي را در توليد هارمونيكهاي شبكه خواهند داشت .

ـ سيستمهاي انتقال ولتاژ بالاي DC داراي دو ايستگاه مبدل در ابتدا و انتهاي خط DC مي باشند كه يكي در حالت يكسوكنندگي و ديگري در وضعيت اينورتري كار مي كنند . ايستگاههاي مبدل فوق حاوي پل هاي سه فاز تريستوري مي باشند و مي دانيم كه اين پل ها در رديف مهمترين توليد كنندگان هارمونيك مي باشند. لازم به توضيح است فعلاً به دليل عدم وجود سيستم HVDC در شبكه سراسري ايران ، اين شبكه از اين هارمونيكها مصون مي باشد . مع الوصف چنانچه مساله اتصال برق شبكه هاي كشورهاي همسايه مطرح شود بي شك بايد هارمونيكهاي توليد شده مورد توجه و بررسي قرار گيرند .

ـ سيستم حمل و نقل برقي شهري ” مترو” ، جهت تغذيه و كنترل سرعت و گشتاور موتورهاي الكتريكي متصل به لوكوموتيوها از محركه هائي استفاده مي كند كه به نوبه خود در نقش منبع هارمونيك ، باعث ايجاد اعوجاج در شكل موج ولتاژ و جريان سيستمي مي شود كه شبكه مترو را تغذيه مي كند . با توجه به اينكه در آينده نزديك مترو در كلان شهرهايي نظير اصفهان ، تبريز ، مشهد و غيره علاوه بر تهران شروع به كار خواهد كرد ، چنانچه بررسي هاي هارمونيكي به درستي انجام نگيرد ، ممكن است باعث بروز مشكلات زيادي در شبكه برق شهرهاي مربوط و نيز شبكه سراسري شود .

ـ پيشرفت روز افزون عناصر نيمه هادي و كاربرد آنها در تجهيزات ادارات و بمارستانها و حتي منازل باعث ايجاد مشكلاتي در خود اين مراكز يا مصرف كنندگان ديگر شبكه خواهد شد. لامپهاي تخليه اي ( مثل بخار جيوه ، بخار سديم و فلور سنت ) مورد استفاده در اين مراكز ، خود نيز باعث بروز هارمونيكها مي باشند .

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 :96

قیمت : 4800 تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود به شما نشان داده می شود

و به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :  

     ۰۹۳۰۹۷۱۴۵۴۱ فقط پیامک        serderehi@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

  serderehi@gmail.com

ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

 

---  -- ----