دانلود مقاله کامل درباره تعیین تعداد بهینه هادیها در خطوط انتقال نیرو

اختصاصی از فایل هلپ دانلود مقاله کامل درباره تعیین تعداد بهینه هادیها در خطوط انتقال نیرو دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 11

تعیین تعداد بهینه هادیها در خطوط انتقال نیرو

چکیده:

هادیها عامل اصلی‌ایجاد تلفات در خطوط انتقال و توزیع انرژی می باشند. لذا انتخاب قطر و تعداد بهینه هادیها در هر فاز از نظر اقتصادی نقش مهمی را می‌تواند‌ ایفا نماید.

در‌این مقاله تعداد بهینه هادیها در هر فاز مورد بررسی قرار می‌گیرد و سپس رابطه‌ای جهت محاسبه آنها در خطوط انتقال و توزیع ارائه می گردد و در پایان تعداد هادیهای مناسب در هر فاز بر حسب قدرت انتقالی برای شبکه کشور محاسبه می گردد.

شرح مقاله:

هر ساله میلیاردها کیلووات ساعت انرژی در سطح شبکه‌های توزیع و انتقال بهدر می رود که ‌این میزان تلفات در صد عمده‌ای از انرژی تولیدی کشور را بخود اختصاص می دهد. اتلاف‌ این انرژی بهمراه میلیاردها ریال خسارات مالی ناشی از آن اعمال روش های مناسبی جهت کاهش تلفات را‌ ایجاب می کند.

عامل اصلی تلفات در خطوط انتقال نیرو هادیها می باشند بطوریکه که مقدار تلفات (بجز تلفات کورونا) بطور مستقیم بستگی به مقاومت هادیها دارد. اما ‌آیا کاهش مقاومت هادیها برای تقلیل میزان تلفات امری است معقول؟ مسلماً در بسیاری موارد‌این مطلب می‌تواند منطقی و در موارد دیگر غیر اقتصادی باشد بهمین دلیل طراحان بایداین موضوع را در کل سرمایه گذاری خطوط انتقال یا توزیع مد نظر قرار دهند. به بیان دیگر گر چه تقلیل مقاومت باعث کاهش تلفات می‌گردد ولی لازمه اجرای ‌این شرط افزایش قطر هادیها یا تعداد آنها می باشد که ممکن است در بعضی موارد غیر اقتصادی و در برخی از حالات دیگر موجه باشد. نتیجتاً در خطوط انتقال یا توزیع نیرو تعداد یا قطر هادیها با توجه به تمام جوانب دارای یک حد اپتیمم می‌باشند.

در‌این مقاله ضمن مروری بر خطوط انتقال بندل موجود، تعداد بهینه هادیهای بندل بر حسب قدرت انتقالی مورد بررسی قرار می گیرد و سپس فرمولی جهت محاسبه تعداد اقتصادی هادیها ارائه می گردد.

1ـ عوامل موثر در انتخاب هادی:

در انتخاب هادیها چند عامل اساسی باید مورد توجه قرار گیرند، که‌این عوامل در اندازه، نوع و تعداد هادیها در هر فاز موثر می باشند. با توجه به ‌اینکه هر یک از عوامل ممکن است محدودیت هائی را در انتخاب هادیها‌ ایجاد نمایند، لذا به اختصار بهر یک از آنها اشاره می گردد و سپس موضوع اصلی‌ این مقاله که ارائه روشی است جهت محاسبه تعداد بهینه هادیها در هر فاز، مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.

1ـ1 محدودیت‌های وابسته به ولتاژ: تلفات کورونا و اغتشاشات رادیوئی ناشی از آن یکی از عوامل مهم وابسته به ولتاژ می باشد. برای جلوگیری از اثرات سوء آن لازم است مقدار‌این تلفات در حد معینی محدود گردد. در رابطه با هادیها، تلفات کورونا مستقیماً به قطر آن بستگی دارد به‌این معنی که هر چه قطر افزایش یابد تلفات کورونا کاهش می یابد (بالعکس).

نتیجتاً برای مهار تلفات کورونا در یک حد معین که با توجه به سطح ولتاژ، شرایط محیط و ضوابط خاص هر کشور تعیین می گردد، حد اقل قطر موثر هادیها محاسبه می شود. که برای شبکه کشور، بر اساس محاسبات انجام شده در سطح وزارت نیرو ]1[ نتایج بشرح زیر می‌باشد: (از بین هادیهای استاندارد شده).

سطح 132 کیلو ولت                                         (ORIOL)        336MCM

سطح 230 کیلو ولت                                        795MCM         (DRAKE)

سطح 400کیلو ولت                                  2x1033MCM       (CURLEW)

البته در بعضی از خطوط انتقال نیروی نصب شده، هادی 556 MCM (DOVE)  و 2x795 MCM (DRAKE) نیز برای ولتاژ های 230 و 400 کیلو ولت مورد استفاده قرار گرفته اند.

2ـ1  محدودیت‌های وابسته به محیط: یخ و برف و باد، درجه حرارت از عوامل مهمی هستند که از نظر مکانیکی در انتخاب هادیها موثر می‌باشند. در نتیجه برای اینکه هادیها بتوانند از این دیدگاه پاسخگو باشند قطر موثر آنها نباید از حد معینی کمتر باشد.

آلودگی محیط عامل دیگری است که در انتخاب نوع هادی موثر می‌باشد که رعایت آن نیز بر حسب مورد ضروری است و بدون شک قطر موثر هادی از نظر مسائل مکانیکی نیز بر حسب نوع هادی تغییر می‌کند.

3ـ1  محدودیت‌های وابسته به جریان: در خطوط انتقال نیرو هادیها باید طوری انتخاب شوند که قادر به انتقال قدرت مورد نیاز باشند. بر این اساس سطح مقطع هادیها و در نتیجه قطر آنها تعیین می‌گردد و بر حسب مورد ممکن است تعداد هادیهای هر فاز یک یا چند رشته باشند ولی حتی در صورت پائین بودن قدرت انتقالی، قطر هادیها نمی‌تواند از حد مجازی که در رابطه با کورونا و مسائل محیطی مورد نیاز می‌باشد کمتر انتخاب گردد.

4ـ1  مسائل اقتصادی: در انتخاب دقیق هادیها عوامل متعددی تاثیر دارند که بررسی همه آنها باید بطور همزمان انجام گید که عمده‌ترین آنها وزن، قطر، مقاومت مکانیکی، مقاومت الکتریکی، جنس و قیمت هادیها می‌باشد. از آنجا که عوامل ذکر شده در سرمایه گذاری اولیه خطوط انتقال، تلفات قدرت و انرژی و سایر هزینه‌ها موثر می‌باشند، لذا انتخاب اندازه و تعداد بهینه هادیها باید با توجه به کلیه جوانب صورت گیرد.

2ـ سرمایه گذاری خطوط انتقال نیرو:

سرمایه گذاری خطوط انتقال نیرو از دو قسمت عمده تشکیل می‌گردد:

ـ سرمایه گذاری اولیه

ـ سرمایه گذاری ثانویه

سرمایه گذاری اولیه در زمان احداث خطوط انتقال نیرو صرف می‌گردد و بر حسب ولتاژ. شرایط مسیر عبوری، شرایط محیطی و سایر مشخصات فنی و خطوط انتقال نیرو ممکن است ارقام متغیری را بخود اختصاص دهد.

سرمایه گذاری ثانویه در حقیقت ارزش حال جمع هزینه‌هائی است که در زمان بهره‌برداری از خطوط انتقال نیرو در دوره عمر مفید آن هزینه می‌گردد. این هزینه‌ها شامل ارزش انرژی هدر رفته (تلفات)، هزینه‌های بهره‌برداری، تعمیرات، نگهداری و هزینه‌های متفرقه می‌باشد.

1ـ2ـ سرمایه گذاری اولیه: در شرایط مشخص و معینی از محیط سرمایه گذاری اولیه خطوط انتقال نیرو بستگی به ولتاژ، تعداد مدارات و تعداد هادیها در هر فاز دارد و معمولاً با تقریب خوبی قابل پیش‌بینی است. اما در این مقاله چون هدف بررسی تاثیر افزایش تعداد هادیهای هر فاز می‌باشد لازم است رابطه تغییرات سرمایه گذاری اولیه بر حسب تعداد هادیهای هر فاز مشخص گردد.

بدون شک افزایش تعداد هادیها در هر فاز باعث گران شدن خط انتقال می‌گردد که این افزایش قیمت در اثر ازدیاد طول هادی و وزن آنها می‌باشد، با افزوده شدن تعداد هادیها اضافه بارهای ناشی از باد، برف و یخ افزایش می‌یابد که نتیجتاً برتاورها، فونداسیونها و سایر المان‌های وابسته تاثیر می‌گذارد که در مجموع باعث افزایش قیمت خطوط انتقال نیرو می‌گردد. بر اساس محاسبات انجام شده در صورتیکه خطوط انتقال نیرو بصورت بندل دوتائی، سه تائی احداث گردد به ازاء افزایش هر هادی سرمایه گذاری اولیه حدود K1 درصد قیمت خطوط انتقال ساده (تک سیمه) افزایش می‌یابد. در صورتیکه این افزایش قیمت را تقریباً با افزایش تعداد هادیها در هر فاز خطی فرض می‌کنیم به رابطه تقریبی (1) می‌رسیم:

/

که:

INV ـ سرمایه گذاری خط انتقال باندل

K1 ـ درصد افزایش سرمایه گذاری خطوط انتقال بندل دوتائی نسبت به خطوط ساده

Nb ـ تعداد هادی در هر فاز از خطوط بندل

Inv ـ سرمایه گذاری اولیه خطوط انتقال تک سیم ـ چون د سطح ولتاژ 400 کیلوولت خطوط انتقال بصورت بندل دو سیمه طراحی می‌شوند، لذا لازم است در رابطه (1) مقدار Inv برای معادل تک سیمه محاسبه گردد. در این مورد می‌توان مقدار Inv را در (1-K1) ضرب نمود.

بر اساس محاسبات انجام شده بر مبنای خطوط اجرا شده در کشور مقدار K1 تقریباً برابر بیست درصد می‌باشد (برای خطوط مشخص این درصد می‌تواند دقیقتر محاسبه گردد) در نتیجه رابطه (1) بصورت رابطه ساده‌تر (2) در می‌آید:

/

2ـ2 سرمایه گذاری ثانویه: این قسمت از سرمایه گذاری که در طول عمر مفید خطوط انتقال نیرو صرف می‌گردد شامل دو قسمت زیر می‌باشد:

1ـ2ـ2 ارزش حال هزینه‌های ثابت: این هزینه‌ها بستگی به میزان سرمایه گذاری اولیه دارد و در پریود بلند مدت می‌تواند بصورت درصدی از سرمایه گذاری اولیه نشان داده می‌شود.

/

FC ـ درصد سالیانه هزینه‌های ثابت

J ـ تفاضل بهره و تورم سالیانه به درصد

n ـ عمر مفید به سال

EF ـ ضریب اقتصادی

2ـ2ـ2ـ ارزش حال هزینه تلفات: در صورتیکه دیماند مصرف طول عمر مفید یکسان باشد، ارزش حال تلفات از رابطه (4) بدست می‌آید:

/

که:

GRF ـ ضریب ذخیره تولید

CP ـ قیمت یک کیلوولت از قدرت نصب شده

AF ـ ضریب بهره‌برداری از خط انتقال

LSF ـ ضریب تلفات

CE ـ قیمت یک کیلوواتساعت انرژی، ریال

PL ـ تلفات قدرت به کیلووات که در حالت کلی از رابطه زیر (6) بدست می‌آید:

/