Daily Archive: ۵ تیر ۱۳۹۸

مديريت وبسايت بهروز عليخانی

مزایای نیروگاه آبی

مقدمه:

برقِ آبی ( hydroelectricity) یا هیدروالکتریسیته اصطلاحی است که به انرژی الکتریکی تولیدی از نیروی آب اطلاق می‌شود. در سال ۲۰۰۳ هیدروالکتریسیته نزدیک به ۷۱۵٬۰۰۰ مگاوات یا ۱۹٪ از کل انرژی الکتریکی تولیدی جهان را پوشش می‌داده که این نسبت به سرعت در حال گسترش است. نیروی برق‌آبی همچنین ۶۳٪ از انرژی الکتریکی تولیدی از منابع تجدیدپذیر را شامل می‌شود. در سال میلادی ۲۰۱۰ کل انرژی الکتریکی از منابع تجدیدپذیر ۳٬۴۲۷٬۰۰۰ مگاوات بوده‌است. پیش‌بینی می‌شود که تا سال ۲۰۲۵ سالیانه به‌طور متوسط ۳٫۱ درصد به تولید انرژی الکتریکی از منابع تجدیدپذیر افزوده شود.

مزایای نیروگاه آبی:

  ۱-ملاحظات اقتصادی

   بیشترین مزیت استفاده از نیروگاه‌ها آبی عدم نیاز به استفاده از سوخت‌ها و در نتیجه حذف هزینه‌های مربوط به تامین سوخت است. درواقع هزینه انرژی الکتریکی تولیدی در یک نیروگاه آبی تقریباً از تغییرات قیمت سوخت‌های فسیلی نظیر نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ مصون است. همچنین عمر متوسط نیروگاه‌های آبی در مقایسه با نیروگاه‌های گرمایی بیشتر است، به طوری که عمر برخی از نیروگاه‌های آبی که هم‌اکنون در حال استفاده هستند به ۵۰ تا ۱۰۰ سال پیش بازمی‌گردد. هزینه کار این نیروگاه‌ها در حالی که به صورت خودکار کار کنند کم است و بجز در موارد اضطراری به پرسنل زیادی در نیروگاه نیاز نخواهد بود.

   در موقعیت‌هایی که استفاده از سد چندین هدف را پوشش می‌دهد، ساخت یک نیروگاه آبی هزینه نسبتاً کمی را به هزینه‌های ساخت سد اضافه می‌کند. ایجاد یک نیروگاه هیمچنین می‌تواند هزینه‌های مربوط به ساخت سد را جبران کند. برای مثال درآمد ناشی از فروش انرژی الکتریکی در سد «Three Gorges» که بزرگ‌ترین سد جهان است با فروش انرژی الکتریکی تولیدی در سد در طول ۵ تا ۷ سال جبران شده‌است.

 ۲-عذم انتشار گازهای گلخانه‌ای

   در صورتی که سوختی در نیروگاه سوخته نشود، دی اکسید کربن (که یک گاز کلخانه‌ای است) نیز در نیروگاه تولید نخواهد شد. البته در مراحل احداث نیروگاه مقدار ناچیزی گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌شود که در مقابل میزان دی‌اکسید کربن تولیدی در نیروگاه‌های گرمایی که از سوخت‌های فسیلی برای تولید انرژی گرمایی استفاده می‌کنند بسیار ناچیزاست. البته در این نیروگاه‌ها بر اثر اجتماع آب پشت سد گازهایی متصاعد می‌شود که در پایین به آنها اشاره شده‌است.
یک توربین آبی وصل شده به یک مولد الکتریکی.

   ۳-فعالیت‌های وابسته

   آب ذخیره شده در پشت یک سد در واقع می‌تواند بخشی از امکانات مربوط به ورزش‌های آبی باشد و به این ترتیب می‌تواند به جاذبه‌ای برای گردشگران تبدیل شود. در برخی از کشورها از این آب برای پرورش موجودات آبزی مانند ماهی‌ها استفاده می‌شود به این ترتیب که در برخی سدها محیط‌های خاصی برای پرورش موجودات آبزی اختصاص یافته که همیشه از نظر داشتن آب پشتیبانی می‌شوند.

بیشترین مزیت استفاده از نیروگاه‌ها آبی عدم نیاز به استفاده از سوخت‌ها و در نتیجه حذف هزینه‌های مربوط به تأمین سوخت است. در واقع هزینه انرژی الکتریکی تولیدی در یک نیروگاه آبی تقریباً از تغییرات قیمت سوخت‌های فسیلی نظیر نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ مصون است. همچنین عمر متوسط نیروگاه‌های آبی در مقایسه با نیروگاه‌های گرمایی بیشتر است، به‌طوری‌که عمر برخی از نیروگاه‌های آبی که هم‌اکنون در حال استفاده هستند به ۵۰ تا ۱۰۰ سال پیش بازمی‌گردد. هزینه کار این نیروگاه‌ها در حالی که به صورت خودکار کار کنند کم است و بجز در موارد اضطراری به پرسنل زیادی در نیروگاه نیاز نخواهد بود.

در موقعیت‌هایی که استفاده از سد چندین هدف را پوشش می‌دهد، ساخت یک نیروگاه آبی هزینه نسبتاً کمی را به هزینه‌های ساخت سد اضافه می‌کند. ایجاد یک نیروگاه هم‌چنین می‌تواند هزینه‌های مربوط به ساخت سد را جبران کند. برای مثال درآمد ناشی از فروش انرژی الکتریکی در سد «Three Gorges» که بزرگ‌ترین سد جهان است با فروش انرژی الکتریکی تولیدی در سد در طول ۵ تا ۷ سال جبران شده‌است.

 

 

Permanent link to this article: http://peg-co.com/home/%d9%85%d8%b2%d8%a7%db%8c%d8%a7%db%8c-%d9%86%db%8c%d8%b1%d9%88%da%af%d8%a7%d9%87-%d8%a2%d8%a8%db%8c/

مديريت وبسايت بهروز عليخانی

محاسبات جریان اتصال کوتاه

مقدمه:

اتصال کوتاه ارتباطی غیرعادی میان دو گره با ولتاژهای متفاوت است. این منجر به گذر جریان الکتریکی بیش‌از اندازه می‌شود که تنها توسط مقاومت معادلتونن مدار محدود می‌شود و می‌تواند منجر به آسیب مدار، گرمای بیش‌از اندازه، آتش یا انفجار (سیم یا قطعات) گردد. برخلاف اتصال کوتاه‌های معمول که به خاطر خطا رخ می‌دهد، در مواردی یک مدار برای ایجاد اتصال کوتاه و محافظت طراحی می‌شود.

در تحلیل مدار، اتصال کوتاه اتصالی است که دو گره را اجبار به هم‌پتانسیل شدن می‌کند. در اتصال کوتاه ایده‌آل مقاومتی و در نتیجه افت ولتاژی در طول ارتباط وجود نخواهد داشت. اما در عمل این اتصال کوتاه تقریباً بدون امپدانس است. در این حالت شارش جریانی با مقاومت باقی مدار محدود می‌شود.

هنگامی که پوشش عایقی یکی از فازها از بین می رود و یا بر اثر اغتشاشات سیستم یکی از فازها قطع شده و بر روی فازهای دیگر و یا زمین می افتد اتصال کوتاه رخ می دهد که جریانی معادل با چند هزار آمپر را در شبکه جاری خواهد کرد که در نتیجه آن گرمای شدیدی به وجود آمده و باعث از بین رفتن پوشش های عایقی دیگر شده و در نتیجه اغتشاشات متعددی در سیستم به وجود خواهد آمد. علاوه بر آن، جریان اتصال کوتاه سبب آسیب رساندن به تجهزات الکتریکی نیز خواهد شد. از این رو لازم است که اقدامات لازم جهت پیشگیری و قطع سریع این جریان در سیستم صورت گیرد.


انواع خطاهای اتصال کوتاه عبارتند از:

۱-خطای فاز به زمین

۲-خطای فاز به فاز

جریان های اتصال کوتاه به دو دسته متقارن و نامتقارن تقسیم بندی می شوند. اختلاف بین مقادیر جریان های متقارن و نامتقارن با نسبت X/R  در نقطه خطا متناسب می باشد، به این صورت که هر چقدر سیستم مقاومتی تر باشد اختلاف بین مقادیر جریان های متقارن و نامتقارن ناچیز خواهد بود ولی در صورتی که سیستم راکتیو باشد جریان نامتقارن ۳ تا ۵ برابر جریان متقارن خواهد بود.

مقادیر بالای جریان اتصال کوتاه سبب ایجاد نیروهای مغناطیسی در شبکه می شود. در نتیجه هنگامی که در سوئیچگیر یا در کلید قدرت، جریان اتصال کوتاه جاری می گردد، باس بارهای آن به واسطه نیروی جاذبه به یکدیگر جذب می شوند. لذا این تجهیزات بایستی در مقابل این نیروها مقاومت کنند که به آن withstand rating تجهیز گویند. از اینرو یک کلید قدرت باید در حالت عملکرد نرمال با جریان بار کامل سایز شده، و دارای قدرت تحمل (withstand rating) و قدرت قطع (interrupting rating) مناسب باشد.

جهت محاسبه جریان اتصال کوتاه در شبکه روش های مختلفی وجود دارد که با افزایش دقت دارای پیچیدگی بیشتری خواهند شد. این روش ها معمولا به محاسبه جریان متقارن و خطای فاز به فاز می پردازند. در این قسمت به بررسی یکی از روش های معمول و در عین حال ساده خواهیم پرداخت.


منابع تغذیه کننده جریان اتصال کوتاه:

سه منبع اصلی جریان اتصال کوتاه عبارتند از:

۱-تجهیزات عمومی برقی

۲-موتورها

۳-ژنراتورهای در مدار

بین این منابع و نقطه خطا مقاومت های مختلفی جهت کاهش جریان و در نتیجه شدت جریان اتصال کوتاه قرار دارند. معمولا مقدار این مقاومت در نقاط مختلف یک سیستم متفاوت است، از این رو اندازه جریان اتصال کوتاه در نقاط مختلف به شدت تغییر می کند. در محاسبات اتصال کوتاه روش های مختلفی برای ساده سازی وجود دارد. برای مثال مرسوم است تاثیرات امپدانس کابل به جز در مواردی که کابل بسیار بلند باشد، نادیده گرفته می شود. همچنین فرض می شود جریان اتصال کوتاه فقط توسط موتورها و ژنراتورها تولید می شود.


توانایی سیستم های برقی عمومی در جهت تولید جریان اتصال کوتاه:

با یک مثال شرح خواهیم داد. فرض کنید قدرت اتصال کوتاه یک شبکه ۲۵۰۰ مگاولت آمپر در ولتاژ ۱۳۸ کیلوولت با نسبت X/R  برابر با ۷ در نقطه خطا می باشد. جریان اتصال کوتاه این شبکه برابر است با:

16

این مقدار با جریان اتصال کوتاه ناشی از موتورها و ژنراتورهای در مدار جمع می گردد.

سهم ژنراتورها در جریان اتصال کوتاه:

در محاسبه جریان اتصال کوتاه ژنراتور بایستی راکتانس “Xd  (راکتانس زیرگذرا) در نظر گرفته شود چرا که پس از اتصال کوتاه این راکتانس سریعا ظاهر شده و تنها در چند سیکل باقی می ماند. در محاسبات جریان اتصال کوتاه، این مقدار مورد استفاده قرار می گیرد چرا که بیشترین جریان اتصال کوتاه را به وجود می آورد. جهت محاسبه جریان اتصال کوتاه ناشی از ژنراتور از رابطه زیر استفاده می کنیم:

17

توجه شود که در صورتی که بیش از یک منبع باشد، کیلوولت آمپر به وجود آمده، جمع جبری هر یک از کیلوولت آمپرهای ژنراتورها می باشد.

سهم موتورها در جریان اتصال کوتاه:

جهت محاسبه سهم موتور در قدرت اتصال کوتاه از رابطه زیر استفاده می گردد:

18

در رابطه فوق دو نکته باید در نظر گرفته شود:

برای موتورهای کوچکتر از ۵۰ اسب بخار (HP) به جای مقدار ۰٫۱۷ از ۰٫۲۰ استفاده می گردد.

–   فرض می گردد که  ۱ اسب بخار = ۱ کیلوولت آمپر می باشد  (خصوصاً در مورد موتورهای زیر ۲۰۰ اسب بخار)

برای مثال یک موتور ۴۰ اسب بخار قدرت اتصال کوتاهی برابر با ۲۰۰ کیلوولت آمپر خواهد داشت.

19

حال برای موتور ۲۰۰۰ اسب بخار قدرت اتصال کوتاه برابر با ۱۱۷۶۴ کیلوولت آمپر خواهد بود.

20

اگر همه منابع جریان اتصال کوتاه دارای یک سطح ولتاژ باشند، جریان اتصال کوتاه به سادگی با جمع هر یک از آن ها بدست می آید. ولی با توجه به اینکه ترانسفورماتورها سطح ولناژ تغییر می کنند، تاثیر آن ها باید در نظر گرفته شود و جریان خطای انتقالی توسط ترانس بر حسب توان (به جای جریان) بایستی محاسبه شود.

تاثیر ترانسفورماتور بر قدرت اتصال کوتاه:

ماکزیمم قدرت اتصال کوتاه که هر ترانس اجازه عبور آن از یک طرف به طرف دیگر را می دهد از رابطه زیر بدست می آید:

21

هنگامی که منبع توان بالادست ترانس بی نهایت نباشد، مقدار توان در دسترس در طرف بار ترانس کمتر خواهد بود و با استفاده از رابطه زیر و استفاده از ادمیتانس بدست می آید:

22

که ۱/UP ادمیتانس منبع تغذیه کننده (منبعی به جز شبکه اصلی) می باشد.

تاثیر امپدانس بر قدرت اتصال کوتاه:

با استفاده از رابطه زیر می توان تاثیر امپدانس شبکه بر روی قدرت اتصال شبکه را بدست آورد:

23

برای مثال قدرت اتصال کوتاه برای شبکه ۴٫۱۶ کیلوولت و با امپدانس ۰٫۱۲۵ اهم برابر است با:

24

 

Permanent link to this article: http://peg-co.com/home/%d9%85%d8%ad%d8%a7%d8%b3%d8%a8%d8%a7%d8%aa-%d8%ac%d8%b1%db%8c%d8%a7%d9%86-%d8%a7%d8%aa%d8%b5%d8%a7%d9%84-%da%a9%d9%88%d8%aa%d8%a7%d9%87/