مزایای استفاده از خازن :
خازنهای مورد استفاده در شبکه های برق دارای اثرات مختلفی هستند که از جمله میتوان به این موارد اشاره کرد:
ـ کاهش مولفه پس فاز جریان مدار
ـ تنظیم ولتاژ و ثابت نگهداشتن آن به منظور جلوگیری از وارد آمدن خسارت به دستگاه ها
ـ کاهش تلفات سیستم به دلیل کاهش جریان
ـ کاهش توان راکتیو در سیستم به دلیل کاهش جریان
ـ بهبود ضریب توان شبکه
ـ به تعویق انداختن و یا به طور کلی حذف کردن هزینه های لازم برای ایجاد تغییرات در سیستم

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

ـ افزایش درآمد ناشی از افزایش ولتاژ و جبران بار راکتیو
ساختمان و حفاظت خازن :
قسمت اکتیو خازن شامل دو ورقه نازک آلومینیوم جدا شده توسط لایه های کاغذ اشباع شده از روغن عایق و مایع های مصنوعی سنتتیک Synthetic مانند بنزیل است. گاه به جای کاغذ از موادی چون پلیپرپیل همچنین استفاده از فیوزهای HRC (High Rupture current) برای محافظت در مقابل اضافه جریان به عنوان مکمل حفاظت حرارتی متداول است. به منظور کاهش ولتاژ دو سرخازن پس از خارج شدن آنها از مدار از مقاومتهایی که به ترمینالهای خازن، بسته شده است استفاده می کنند. توان این مقاومتها متناسب با توان خازنها بین ۳۰ تا ۵۰ کیلو اهم است که میزان ولتاژ را در مدت سه دقیقه پس از قطع خازنها به میزان کم خطر (پایینتر از ۷۵ ولت) کاهش میدهند. در حالتهای خاصی که خازن مستقیماً به سیم پیچهای الکتروموتور وصل می شود نیازی به مقاومت تخلیه نبوده و باید تا توقف کامل موتور از تماس با قسمتهای برقدار خازن، اجتناب شود.
ملاحظات کلی در نصب خازنها :
محل نصب خازنها در یک سیستم برقی به مشخصات بار، بستگی دارد. برای بارهای متمرکز، خازنها در نزدیکی مرکز بار اما برای بارهای پراکنده، خازن در طول خط و مطابق با نیاز نصب می شود. خازنها با بدنه فلزی، اتصال زمین شده و یا اینکه توسط سیم خنثی، زمین می شوند. در موقع نصب سیم زمین به بدنه خازن باید توجه کرد که محل اتصال، فاقد رنگ بوده و از طرفی زنگ خوردگی نیز نداشته باشد. به دمای خازنها در هنگام کار، توجه خاصی مبذول میشود، چون اثر مهمی در عمر خازن دارد. به این دلیل در روی پلاک خازنها حداقل و حداکثر دمای مجاز کار خازن توسط سازندگان، حک میشود. چیدمان خازنها باید به ترتیبی باشد که تلفات گرمایی آنها توسط جابه جایی طبیعی هوا (کنوکسیون) و طرق دیگر، تهویه شود. در این خصوص باید گردش هوا در اطراف هر واحد به راحتی امکان پذیر باشد. به این دلیل در بدنه تابلوی خازنها، فضای مناسب برای امکان تبادل هوا با محیط بیرون تعبیه میشود. این مطلب خصوصاً برای واحدهایی که در ستونهایی روی هم قرار گرفته اند، اهمیت خاصی پیدا می کند. در مجموع توصیه می شود خازنها در مقابل تشعشع مستقیم خورشید محافظت شوند. علاوه بر موارد فوق بهتر است خازنها در محلی نصب و مورد بهره برداری قرار گیرند که دارای رطوبت زیاد نباشد. همچنین هوای محیطهای صنعتی که سبب خوردگی بدنه می شود از سایر عوامل مضر در طول عمر آنها محسوب می شود. کنتاکتورها مرتباً با قطع و وصل خود خازنها را به مدار، وارد و یا از مدار، خارج می کنند.این متن برگرفته از سایت مهندسی برق قدرت و شبکه های انتقال و توزیع مهندس هادی حداد خوزانی می باشد لذا توصیه می شود از نوع مرغوب و با کیفیت، انتخاب و قدرت آنها حداقل ۵/۱ برابر قدرت خازنهای مربوط، باشد. خصوصاً سعی شود از کنتاکتورهایی استفاده شود که دسترسی به قطعات یدکی آنها آسان باشد. هر اتصال (کنتاکت) نامطمئن در مدار خازن ممکن است .این متن برگرفته از سایت مهندسی برق قدرت و شبکه های انتقال و توزیع مهندس هادی حداد خوزانی می باشد باعث ایجاد جرقه های کوچکی شود که به نوبه خود نوساناتی با فرکانس بالا بوجود خواهد آورد که این مساله گاه خازنها را بیش از حد، گرم کرده و تحت تنش حرارتی قرار می دهد. از این رو بازدید منظم و تعویض به موقع پلاتین کنتاکتورها توصیه می شود. در کل، بهتر است علاوه بر بازدیدهای معمول، بانک خازنی ، هر سه ماه یکبار توسط افراد با صلاحیت فنی مورد بازرسی و سرویس قرار گیرد.
تعیین ضریب توان (cos φ)
روش های تعیین میزان ضریب توان عبارتند از:
الف ـ توسط دستگاه ضریب توانسنج: در این حالت ضریب توان مستقیماً قابل خواندن است.
ب ـ با بهره گرفتن از مقدار مصرف ماهانه: ضریب توان در این روش با تقسیم توان راکتیو مصرفی به توان اکتیو مصرف شده در یک دوره کنتورخوانی، قابل محاسبه است.
ج ـ به کمک سنجش تعداد دور کنتورهای اکتیو و راکتیو: در این روش تعداد دور کنتورها در یک زمان معین، شمارش شده و سپس با داشتن عدد ثابت کنتورها ( تعداد دور به ازای یک کیلووات ساعت یا یک کیلووار ساعت) ضریب توان متوسط محاسبه میشود.
برای دقت در اندازه گیری، آزمایش چندبار، تکرار و در نهایت حد وسط، محاسبه و ملاک عمل قرار میگیرد.
محاسبه توان خازن :
پس از مشخص شدن مقدار ضریب توان موجود، محاسبه خازن برای جبران توان راکتیو و اصلاح ضریب توان، انجام میشود. معمولاً این جبرانسازی برای ضریب قدرت بین ۸۵/۰ تا ۹۵/۰ انجام میشود. از جبرانسازی ضریب قدرت بیش از ۹۵/۰ باید اجتناب شود. زیرا در این شرایط علاوه بر نیاز به میزان قابل ملاحظه ای از خازن برای تامین قدرت راکتیو، هادیها به دلیل عبور جریان زیاد راکتیو تحت تنش قرار گرفته و نیز ممکن است در شبکه مصرف کننده افزایش ولتاژ نامطلوبی ایجاد شود. روش های متداول برای محاسبه توان خازن مورد نیاز به این شرح است:
الف ـ روش ضریب قدرت تصحیح شده: در این روش با بهره گرفتن از جدول و به کمک فرمول f ×p = Φc توان خازن مورد نظر، محاسبه میشود. مقدار cos Φ۱ ضریب قدرت فعلی سیستم است که قبلاً روش محاسبه آن ذکر شد وcosΦ۲ضریب قدرت مورد انتظار است.
Φc : توان خازن مورد نیاز [KVAR]
P : توان اکتیو مصرفکننده [KW]
f : ضریب تبدیل (که از جدول به دست میآید)
ب – روش استفاده از نمودار:
در این روش به کمک نمودار و با معلوم بودن توان اکتیو مصرف کننده و ضریب توان مورد انتظار، مقدار توان خازن مورد نیاز مشخص می شود.
رگولاتور تصحیح ضریب قدرت :
از آنجا که هدف از نصب خازن، حذف بار راکتیو متغیر مصرف کننده در هر شرایط است، برای کنترل آن از رگولاتور تصحیح ضریب قدرت استفاده می شود. رگولاتور، ترتیب به مدار آمدن و یا از مدار خارج شدن خازنها در یک بانک خازنی را تعیین کرده و متناسب با بار راکتیو مورد نیاز، فرمان قطع و وصل به کنتاکتورها صادر می کند. از جمله نکات قابل توجه در رگولاتورها تنظیم مربوط به نسبت (C/K) است. مقدار (C/K) عبارت است از نسبت تبدیل توان اولین پله خازن ©به نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان (K) متصل به رگولاتور. لذا پس از مشخص شدن توان راکتیو مورد نیاز باید آن را به نسبت مصارفی که در هر لحظه وارد مدار میشود پله بندی و رگولاتور مناسب با این مجموعه را انتخاب کرد . نحوه پله بندی خازنها در مشخصات فنی رگولاتورها ذکر میشود و بطور عمومی به یکی از سه روش زیر و متناسب با رفتار بار راکتیو مصرف کننده انتخاب میشود:
(۱):۱:۱:۱ …
(۲):۱:۲:۲ …
(۳):۱:۲:۴:۸ …
از مشخصه های مهم دیگر رگولاتورها مراحل عملکرد آنهاست. بعنوان نمونه در رگولاتور نوع ۵/۳ تعداد سه عدد خازن در پنج حالت مختلف میتوانند در مدار گیرند.
بنابراین برای مقدار معینی از توان راکتیو خازنی، انتخابهای متنوعی می تواند صورت گیرد که میزان بار راکتیو که در هر مرحله وارد مدارد میشود و نیز نوع رگولاتور عامل موثر در طراحی بانکهای خازنی خواهد بود.

جبرانساز ایستای توان راکتیو (SVC)
SVC اساساً یک سوسپتانس موازی است که مقدار آن در هر دو ناحیه سلفی و خازنی توسط کلیدهای تایریستوری به سرعت قابل تنظیم می باشد. با کنترل این سوسپتانس، میزان توان اکتیو تزریق یا جذب شده توسط SVC تنظیم می گردد. با توجه به رابطه نزدیک توان راکتیو و ولتاژ یک باس در شبکه انتقال تغییر توان منجر به تغییر ولتاژ پایانه جبرانساز و در نتیجه توان انتقالی از خط می انجامد بنابراین در کنترل حلقه بسته با توجه به هدف از کاربرد SVC کنترل سوسپتانس با گرفتن پسخور از کمیت مورد نظر برای کنترل- مثلاً ولتاژ پایانه فشار قوی جبرانساز – صورت می گیرد. همان گونه که در ‏شکل (۲-۱) مشاهده می شود .
شمای یک SVC
اجزای اصلی مدار قدرتSVC شامل یک راکتور کنترل شونده با تایریستور(TCR)به موازات یک خازن ثابت (FC) یا خازن قطع و وصل شونده با تایریستور (TSC) می باشد که معمولا در ثانویه یا ثالثیه یک ترانسفورمر کاهنده قرار می گیرند زاویه آتش تایریستورهای TCR را می توان به دلخواه تغییر داده و زاویه هدایت و راکتانس معادلTCR را تنظیم نمود اما برای جلوگیری از تغییر ناگهانی ولتاژ خازن و جریانهای ضربه ای حاصل از آن تایرستورهای TSC را تنها در لحظه ای از هر سیکل الکتریکی می توان روشن نمود که تفاوت ولتاژ خازن و ثانویه ترانسفورمر حداقل باشد در نتیجه از خازنهایTSC در یکی از دو حالت قطع یا وصل کامل و با امکان قطع و وصل بسیار سریع استفاده می شود. کنترل پیوسته سوسپتانس در ناحیه خازنی نیز از مجموع سوسپتانس ثابت FC یا سوسپتانس با تغییرات پله ای TSC یا سوسپتانس با تغییرات پیوسته TCR بدست می آید. چگونگی تأثیر SVC بر پخش توان حقیقی سیستم را به دو گونه می توان توضیح داد. در نظر بگیرید جبرانساز در وسط یک خط انتقال نصب شده باشد. ساده ترین توضیح آن است که فرض شود SVC به کمک مدار کنترل خود می تواند ولتاژ پایانه خود را ثابت نگه داشته و همچون یک منبع ولتاژ عمل نماید ‏شکل (۲-۲) در این صورت خط انتقال به دو قسمت مستقل تقسیم شده و طول خط از نظر الکتریکی به نصف کاهش می یابد و حداکثر توان انتقالی آن تقریباً دو برابر می شود. نمایش دوم به صورت سوسپتانس اتصال موازی است که مقدار آن در هر نقطه کار توسط مدار کنترل تعیین می شود ‏شکل (۲-۳) نمودار امپدانسی این سیستم را می توان با تبدیل ستاره- مثلث به صورت ‏شکل (۲-۴) درآورد. آنگاه می توان دید که تأثیر جبران موازی بر روی توان انتقالی معادل تأثیر جبران سری با درجه جبرانسازی می باشد [۵]. در مقایسه با جبران سری می توان نشان داد توان نامی لازم برای SVC به منظور افزایش میزان معینی از توان انتقالی بیش از توان لازم جبران سری است.از سوی دیگر SVC مزیت آشکاری در تثبیت ولتاژ و تأمین توان راکتیو بر خازن سری داد.
مشخصه های خط جبران شده با SVC به ازای مقادیر مختلف در ‏شکل (۲-۵) نشان داده شده است. با کنترل ولتاژ ثابتSVC، به گونه ای تغییر یافته و نقطه کار از یک منحنی به منحنی دیگر جابجا می شود که یک مشخصه کنترل شده سینوسی با دامنه تقریباً دو برابر میزان جبران نشده بدست آید. شرط ایجاد این مشخصه آن است کهSVC توان راکتیو لازم در هر نقطه ازآن را داشته باشد.
دیاگرام فازوری SVC
در وسط خط انتقالSVC
طرح امپدانسی شبکه
مشخصه انتقال SVC
در عمل برای کاستن از هزینه ها مگاوار نامی SVC محدود بوده و در نتیجه تا هنگامی قادر به کنترل ولتاژ ثابت خواهد بود که به حد ظرفیت نامی خازنی یا سفلی خود برسد. آنگاه همچون یک خازن جبران کننده ثابت عمل خواهد نمود.

خازن سری کنترل شونده تایریستوری (TCSC)
TCSC از یک خازن سری ثابت به موازات یک راکتور کنترل شونده با تایریستور تشکیل شده است. با کنترل اولیه آتش تایریستور، راکتانس معادل جبران سری قابل تنظیم است. در دیگر انواع جبران سری کنترل شونده (CSC) نیز پارامتر کنترلی وجود دارد. به دلیل اینکه افت ولتاژ روی خازن مخالف افت ولتاژ روی اندوکتانس خط است، امپدانس سیستم انتقال معادل اختلاف میان X و Y می باشد. با صرفنظر از تلفات و خازن خط، مدل ریاضی خط انتقال با وجود CSC عبارت است از: