هادیها به بیش از مقدار لازم با توجه به ملاحظات کرونا، خط از نوع کلاسیک به مدرن تبدیل خواهد شد.
کاهش ضریب غیریکنواختی در شدت میدان الکتریکی در سطح خارجی هادیها ، با توجه به رابطه (6-26) موجب افزایش ضریب استفاده و در نهایت با توجه به رابطه (6-34) منجر به افزایش توان طبیعی خط خواهد شد. غیریکنواختی در توزیع شدت میدان الکتریکی در سطح خارجی هادیها، از سه پدیده زیر نتیجه میگردد (قبلاً تنها به عنوان معرفی شده بود. در اینجا این بحث به صورت کامل ارائه میشود:
(6-37)
که ضریب غیریکنواختی در توزیع بار در باندل فازها میباشد که به علت نامساوی بودن خاصیت خازنی سه فاز با یکدیگر نتیجه میگردد. ظرفیت خازنی هر یک از فازها شامل ظرفیت خازنی با فازهای مجاور و با زمین میباشد. در نصب افقی ظرفیت خازنی سه فاز به زمین یکی بوده اما بهرحال ظرفیت خازنی بین فازها در فاز وسط به علت متأثر بودن از دو فاز مجاور بیشتر از دو فاز کناری خواهد شد. در نصب قائم ظرفیت خازنی فازها نسبت به زمین متفاوت بوده و در این حالت نیز از نظر ظرفیت خازنی بین فازها، ظرفیت در فاز وسط بیشتر از دو فاز بالایی و پایینی خواهد بود. در خطوط ولتاژ بالا و با تعداد زیاد زیرهادیها، نصب افقی هادیهای فاز متداولتر بوده و نصب قائم مقرون به صرفه نمیباشد.
ضریب غیریکنواختی مربوط به تأثیر زیر هادیها در هر باندل روی هم میباشد که این ضریب برای یک آرایش دایره متقارن با توجه به رابطه (6-28) محاسبه میشود. با افزایش شعاع دایره باندل ضریب فوق تقلیل مییابد (که البته با این مفهوم فیزیکی که در این حالت تأثیر زیرهادیها بر هم کاهش مییابد در تطابق است) و در صوتیکه ، این ضریب برابر یک خواهد شد. البته باید توجه نمود که چنانچه فاصله بین زیرهادیها از حدی فراتر رود، عملاً توزیع بار در یک زیرهادی از زیرهادیهای دیگر متأثر نشده و افزایش بیشتر شعاع باندل برای کاهش ضریب مذکور کمرنگتر خواهد شد.
ضریب غیریکنواختی ناشی از توزیع بارها در باندلهای مجاور میباشد. برای کاهش این ضریب در خطوط مدرن زیرهادیها در باندل در فواصل یکسان از یکدیگر در روی دایره نصب نشده (دایره غیرمتقارن) نمیشوند بدین نحو که به سمت داخل مثلث حاصل از دسته هادی سه فاز، به یکدیگر نزدیک و به سمت خارج مثلث از یکدیگر دور شده و فاصله آنها فزونی مییابد.
برای کاهش با سه پدیده مذکور در خطوط مدرن راهکارهای زیر پیشنهاد شده است.
برای محاسبه ضریب ؛ باید توجه نمود که ظرفیت خازنی هر فاز متشکل از ظرفیت خازنی بین فازها و ظرفیت خازنی فازها نسبت به زمین میباشد. در صورت نصب افقی هادیهای فاز البته ظرفیت خازنی فازها نسبت به زمین با هم برابر بوده اما ظرفیت خازنی بین فازها در فاز وسط بیشتر از فازهای کناری خواهد بود. با افزایش ارتفاع فاز وسط نسبت به فازهای کناری ظرفیت خازنی فاز وسط کاهش یافته و به این ترتیب افزایش ظرفیت خازنی بین فازی برای این فاز جبران میگردد. شکل (6-1) نصب باندلهای سه فاز (با شعاع دایره باندل برابر) و ارتفاع بیشتر فاز وسط از زمین را نشان میدهد که در آن اختلاف ارتفاع این فاز نسبت به فازهای کناری با نشان داده شده است. ضریب غیریکنواختی را میتوان با رابطه (6-38) نشان داد :
(6-38)
که ظرفیت خازنی ماکزیمم و ظرفیت خازنی میانگین میباشد. اگر ظرفیتهای خازنی سه فاز برابر باشند، ضریب مذکور برابر یک خواهد شد. در این رابطه با توجه به شکل (6-1) خواهیم داشت :
(6-39)
با توجه به رابطه (6-39) و شکل (6-1)، با افزایش فاصله دو فاز کناری از یکدیگر کاهش خواهد یافت و از نظر عایقی این فاصله میتواند تا حد فاصله عایقی مجاز فاز-فاز برای دو فاز 1-2 و 2-3 کاهش یابد. در این صورت دسته هادیهای فاز تشکیل یک مثلث متساوی الاضلاع را خواهند داد و در این حالت حداکثر مقدار را خواهد داشت به نحوی که .
با برابر قرار دادن ظرفیت خازنی فاز وسط با ظرفیت خازنی فازهای کناری با توجه به روابط (6-5) و (6-6) خواهیم داشت :
(6-40)
که ضرایب ، ضرایب پتانسیل میباشند و برابرند با :
(6-41)
(6-42)
(6-43)
با جایگذاری روابط (6-41) تا (6-43) در (6-40) منحنی تغییرات ‌ (نسبت ارتفاع فاز وسط از سطح زمین به مقدار نظیر برای فازهای کناری) مطابق شکل (6-3) بر حسب بدست میآید (توجه داریم که در محاسبات فوق ).

شکل (6-3): منحنی تغییرات برحسب در حالت
برای محاسبه ضریب با توجه به شکل (6-4) آرایش سه فاز را میتوان را شبیه وضعیت قرارگرفتن زیرهادیها در دایره باندل فرض نمود و از همان رابطه (6-28) که مربوط به میباشد، استفاده نمود، و البته با رعایت ملاحظات زیر :
* به جای شعاع زیر هادی () شعاع معادل باندل () و به جای شعاع دایره باندل () شعاع با توجه به رابطه (2-41) (که با توجه به شکل (6-4) قابل استخراج است) باید استفاده شود.
(6-44)
* به جای تعداد زیرهادیها در باندل ()،‌تعداد فازها برابر قرار داده میشود.
* چون در هنگامیکه بار هادی یک فاز حداکثر میشود، بار دو فاز دیگر با علامت مخالف و نصف آن فاز میباشند، لذا جمله دوم رابطه (6-28) در 5/0 ضرب خواهد شد.

شکل (6-4): محاسبه ضریب غیریکنواختی ناشی از دستههادیهای سه فاز

با احتساب موارد مذکور، ضریب برابر خواهد شد با :
(6-45)
با توجه به ملاحظات مذکور، ضریب غیریکنواختی کل برابر خواهد شد با :
(6-46)
میتوان نشان داد که در صورتی که زیرهادیها در باندل به صورت نامتقارن و به نحوی قرار گیرند که نسبت به نقطه تقاطع سه ارتفاع مثلث (در شکل (6-5)) به هم نزدیکتر و در خارج مثلث از هم دورتر شوند، ضریب استفاده افزایش خواهد یافت. در شکل (6-5) شماهای دایرههای توخالی موقعیت قرار گرفتن زیرهادیها در آرایش دایره متقارن و شماهای دایرههای توپر موقعیت قرار گرفتن زیرهادیها در آرایش دایره نامتقارن میباشد.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   دانلود پایان نامه درباره استرس، حافظه کوتاه مدت، زنان باردار

شکل (6-5): نمایش قرار گرفتن زیرهادیها در آرایشهای دایره باندل متقارن و نامتقارن

تا این مرحله برای یکنواخت نمودن توزیع بار روی سطح زیرهادیهای باندل در یک خط سه فاز، با فرض شعاع دایره باندل برابر در سه فاز ارتفاع فاز وسط بیشتر از دو فاز کناری درنظرگرفته شد و محاسبات بر این اساس انجام شد و در نهایت نیز مطرح شد که در صورتی که میزان یکنواختی مطلوب از روش مذکور حاصل نگردید، میتوان زیرهادیها را در موقعیت آرایش دایره نامتقارن (مطابق شکل (6-5)) قرار داد، البته در تمام موارد مذکور، شعاعهای دایره باندل در سه فاز برابر میباشد. یک راهکار دیگر برای یکنواخت نمودن توزیع بار و افزایش ضریب استفاده از باندلهای با شعاع متفاوت در فازهای کناری و وسط میباشد. البته از نظر اجرایی این راهکار عملی نبوده و معمولاً از آن استفاده نمیشود.
برای محاسبه شعاع دایره باندل()، همانطور که قبلاً نیز اشاره شد، ظرفیت خازنی را میتوان با توجه به رابطه زیر محاسبه نمود.
(6-47)
از طرف دیگر ظرفیت خازنی متوسط خط ترانسپوزه شده برابر است با (با توجه به ابعاد خط در شکل (6-1)) :
(6-48)
با برابر قرار دادن روابط (6-47) و (6-48) خواهیم داشت :
(6-49)
با قرار دادن در رابطه (6-49) خواهیم داشت :
(6-50)
و لذا با توجه به آنکه :
(6-51)
با جایگزینی از رابطه(6-29) در رابطه (6-51) خواهیم داشت :
(6-52)
حال با برابر قرار دادن روابط (6-52) و (6-17) خواهیم داشت :
(6-53)
با استفاده از رابطه(6-53)، رابطه (6-50) را به صورت زیر نیز میتوان بازنویسی نمود:
(6-54)

فاصله زیرهادیها (در دایره باندل متقارن) به صورت تابعی از شعاع دایره باندل برابر است با :
(6-55)
و در این صورت با استفاده از رابطه (6-54) خواهیم داشت :
(6-56)

فصل هفتم

خصوصیات کلی خطوط انتقال نیرو و توان راکتیو منتجه از مشخصات الکتریکی خطوط انتقال

7-1- توانهای راکتیو منتجه از خطوط انتقال [23, 25]
در این قسمت در ابتدا روابط ریاضی مربوط به توانهای راکتیو مصرفی و تولیدی خط انتقال تبیین خواهند شد. انتقال انرژی در طول خط انتقال پدیدهای موجی بوده و سرعت انتشار امواج مختلف (جریان و ولتاژ) در طول خط انتقال برابر است با :
(7-1)
انرژی الکتریکی تولید شده بواسطه خاصیت خازنی هر فاز یک خط انتقال در واحد طول در برابر است با :
(7-2)
که ولتاژ هر فاز نسبت به زمین و مقدار خازن واحد طول هر فاز نسبت به زمین میباشد که با توجه به آن، توان الکتریکی (توان راکتیو تولیدی یا خازنی) یک خط انتقال سه فاز به طول برابر است با :
(7-3)
همچنین انرژی مغناطیسی ذخیره شده (به صورت انرژی راکتیو) به واسطه عبور جریان از هر فاز یک خط انتقال (با اندوکتانس در واحد طول) برابر است با :
(7-4)
و لذا توان مغناطیسی (توان راکتیو مصرفی یا سلفی) یک خط انتقال سه فاز به طول برابر خواهد شد با:
(7-5)
با توجه به رابطه (7-5) توان سلفی را تنها در صورت عبور جریان از خط خواهیم داشت در صورتی که برای توان خازنی تنها اعمال ولتاژ به خط بدون نیاز به عبور جریان (خط بیبار) کفایت خواهد کرد. همچنین با توجه به رابطه (7-5)، توان راکتیو مصرفی خط متناسب با و از صفر (در حالت بیباری خط) تا حالت اتصال کوتاه تغییر میکند در حالی که توان راکتیو تولیدی خط با توجه به رابطه (7-3) و با توجه به ثابت بودن تقریبی ولتاژ خط، تقریباً ثابت است.
با توجه به روابط (7-3) و (7-5) توان راکتیو خالص خط برابر خواهد بود با :
(7-6)
با توجه به رابطه (7-6)، مقدار جریان بار خط () که در آن توان راکتیو خالص خط صفر گردد، برابر خواهد بود با :
(7-7)
که به این مقدار جریان بار، جریان طبیعی () و توان اکتیو عبوری از خط مربوط به این جریان را توان طبیعی خط مینامند. ضمناً امپدانس موجی خط به صورت زیر (کمیتی حقیقی به حسب اهم) تعریف می‌شود :
(7-8)
و با توجه به رابطه (7-7) مشاهده میگردد که جریان طبیعی خط در واقع حاصل تقسیم ولتاژ هر فاز نسبت به زمین بر امپدانس موجی خط خواهد بود.
چون توان راکتیو مصرفی خط موجب افت ولتاژ و متقابلاً توان راکتیو تولیدی خط موجب اضافه ولتاژ خط میگردد، لذا در حالتی که توان راکتیو خالص خط صفر باشد، بهترین وضعیت بهرهبرداری تأمین شده است. با فرض رابطه (7-6) به شکل زیر در میآید :
(7-9)
با توجه به آنکه :
در رابطه (7-9)، توان خط انتقال تحت بارگذاری امپدانس موجی (Surge Impedance Loading) موسوم به توان طبیعی خط، طول موج خط انتقال و سرعت سیر موج در خط انتقال به ترتیب برابرند با :
(7-10)
و
(7-11)
در رابطه (7-9) به ازای توان راکتیو خالص خط به صورت خازنی خواهد بود و ماکزیمم توان راکتیو تولیدی خط به ازای (وضعیت بیباری خط) نتیجه میگردد که برابر خواهد بود با :
(7-12)
و به ازای توان راکتیو خالص خط از نوع مصرفی (سلفی) خواهد بود. منحنی تغییرات نسبت به با توجه به رابطه (7-9) مطابق شکل (7-1) خواهد بود. در این شکل مقدار راکتیو خالص تولیدی و مصرفی به ترتیب با علامتهای منفی و مثبت در نظرگرفته شده است.

شکل (7-1): منحنی تغییرات نسبت به با توجه به رابطه (7-9)

با توجه به شکل (7-1) در حالتی که (حالت بیباری خط) باشد، مقدار توان راکتیو خالص خط از رابطه (7-12) نتیجه خواهد شد که با توجه به قرارداد با علامت منفی در نظرگرفته شده است (به عبارت دیگر منحنی شکل (7-1) مطابق با رابطه (7-9) است وقتی سمت راست رابطه در 1- ضرب شود). همچنین در حالت ، خواهد شد و برای ، متناسب با افزایش خواهد یافت. در ادامه

دسته‌ها: No category

دیدگاهتان را بنویسید