متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی برق

گرایش :قدرت

عنوان :  بررسی فنی و اقتصادي استفاده از ولتاژمیانی درشبکه توزیع ایران

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه براي دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc.”

مهندسی برق- قدرت

عنوان :

بررسی فنی و اقتصادي استفاده از ولتاژمیانی درشبکه توزیع ایران

استاد راهنما :

پروفسور محمود رضا حقی فام

استاد مشاور :

پروفسور حمید لسانی

تیر 1386

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

فهرست مطالب    
عنوان مطالب شماره صفحه
چکیده   1
مقدمه   2
فصل اول : کلیات   5
( 1 – 1 هدف   6
( 2 – 1 پیشینه تحقیق   7
( 3 – 1 روش کار و تحقیق   11
فصل دوم : رابطه تلفات و افت ولتاژ در تجهیزات با ولتاژکاري و ارائه تابع هزینه 13
.1-2 مقدمه   14
.2-2 تعاریف و ضرایب کاربردي   15
.3-2 اجزاء تلفات و رابطه آنها با سطح ولتاژ   16
.4-2 اجزاء موثر درافت ولتاژ و رابطه آنها با ولتاژ کاري   26
2ـ.5 ارائه توابع هزینه با در نظر گرفتن ضوابط اقتصادي   30
2ـ.6 نتیجه گیري   33
فصل سوم : شبکه هاي توزیع برق با ولتاژمیانی   34
.1-3 مقدمه   35
.2-3 شبکه نوع اول   36
.1-2-3 بررسی تلفات شبکه نوع اول   37
.2-2-3 بررسی افت ولتاژ شبکه نوع اول   43
.3-3 شبکه نوع دوم   48
.1-3-3 بررسی تلفات شبکه نوع دوم   49
.2-3-3 بررسی افت ولتاژ شبکه نوع دوم   52
.4-3 شبکه نوع سوم   56
.1-4-3 بررسی افت ولتاژ شبکه نوع سوم   58
.2-4-3 بررسی تلفات شبکه نوع سوم   59
.5-3 شبکه نوع چهارم   62
.1-5-3 بررسی افت ولتاژ شبکه نوع چهارم   63
.2-5-3 بررسی تلفات شبکه نوع چهارم   66
.6-3 مقایسه شبکه نوع دوم و سوم   68
.7-3 نتیجه گیري   69
فصل چهارم : تجهیزات سیستم توزیع با ولتاژمیانی   71
.1-4 مقدمه   72
.2-4 تجهیزات سیستم توزیع مرسوم   73

 

فهرست مطالب  
عنوان مطالب شماره صفحه
.3-4 تجهیزات سیستم توزیع با ولتاژ میانی 78
.4-4 جداول هزینه سیستم توزیع با ولتاژ میانی و فشار ضعیف 86
.5-4 نتیجه گیري 88
فصل پنجم : انتخاب سطح ولتاژمیانی بهینه 89
5ـ.1 مقدمه 90
5ـ.2 تعریف سطح ولتاژ میانی و بررسی استانداردهاي مختلف 91
5ـ.3 بررسی هزینه تجهیزات متأثراز سطح ولتاژ و ارائه جداول و توابع 93
5ـ.4 بررسی تلفات تجهیزات خط متأثر از سطح ولتاژ میانی 100
5ـ.5 انتخاب سطح ولتاژ میانی مناسب براي شبکههاي نوع اول ، دوم ، سوم 102
5ـ.6 انتخاب سطح ولتاژ میانی براي شبکه نوع چهارم 106
.7-5 نتیجه گیري 109
فصل ششم : حریم خطوط هوایی شبکه هاي توزیع با ولتاژ میانی 110
6ـ.1 مقدمه 111
6ـ.2 طبقه بندي سطوح ولتاژ میانی جهت تعیین حریم 112
6ـ.3 تعاریف 112
6ـ.4 حریم خط هوایی از ریل راهآهن 114
6ـ. 5 حریم راهها 114
6ـ.6 حریم خطوط مخابرات و تلفن 115
6ـ.7 حریم خطوط نفت و گاز 116
6ـ. 8 حریم دو خط انتقال با ولتاژ مختلف 116
6ـ.9 فاصله آزاد سیمها از ساختمان و ابنیه 117
.10-6 فواصل مجاز هادیها از یکدیگر 118
.11-6 نتیجه گیري 119
فصل هفتم : انتخاب شبکه نمونه واقعی و پیاده سازي شبکه ولتاژ میانی 120
.1-7 مقدمه 121
.2-7 پیادهسازي شبکه ولتاژ میانی نوع اول روي شبکه نمونه واقعی 122
7ـ.3 شبکه نمونه واقعی براي شبکه ولتاژ میانی نوع دوم 130
7ـ.4 شبکه نمونه واقعی براي شبکه ولتاژ میانی نوع چهارم 133
7ـ. 5 بررسی افت ولتاژروي شبکه هاي نمونه 136

 

فهرست مطالب  
عنوان مطالب شماره صفحه
فصل هشتم : نتیجهگیري و پیشنهادات 139
نتیجهگیري 140
پیشنهادات 142
منابع ومĤخذ 143
فهرست منابع فارسی 144
فهرست منابع لاتین 145
سایتهاي اطلاع رسانی 146
چکیده انگلیسی 147

 

فهرست جدول ها  
عنوان شماره صفحه
: 1-1 ولتاژهاي میانی و فرکانس تغذیه در تعدادي از کشورها 7
: 1-4 لیست تجهیزات سیستم توزیع مرسوم 86
: 2-4 لیست تجهیزات سیستم توزیع با ولتاژمیانی نوع اول 87
: 3-4 لیست تجهیزات شبکه نوع چهارم 88
: 1-5 ولتاژهاي نامی سیستم در استانداردIEEE std 141 91
: 2-5 سطوح ولتاژ در رده زیر1kVدر استانداردIEC 38 92
: 3-5 سطوح ولتاژ بین35 kV تا 1kVدر استانداردIEC 38 92
: 4-5 سطوح ولتاژ در استاندارد کانادا 92
: 5-5 تجهیزات خط ولتاژ میانی متأثر از ولتاژ خط باسیم هوایی یا کابل خودنگهدار 99
: 6-5 لیست تجهیزات مربوط به ترانس سه فاز و تکفاز مشترك بین مصرفکنندگان 100
: 7-5 لیست تجهیزات مربوط به ترانس تکفاز نصب در محل مشترکین 100
: 8-5 تلفات مربوط به المانهاي متأثرازولتاژ شبکه 101
: 9-5 تلفات وافت ولتاژ درخط با سیم هوایی به طول 1 کیلومتر 103
: 10-5 تلفات وافت ولتاژ درخط با کابل خودنگهدار به طول 1 کیلومتر 104
: 11-5 تلفات وافت ولتاژ در کابل زمینی از پست تا خط به طول 70 متر 104
: 12-5 هزینه احداث خط با سیم هوایی به طول 1 کیلومتربرحسب 104
: 13-5 هزینه احداث خط با کابل خود نگهدار به طول 1 کیلومتر بر حسب 104
: 14-5 هزینه کل ناشی از تلفات و احداث خط با سیم هوایی 105
: 15-5 هزینه کل ناشی از تلفات و احداث خط با کابل خودنگهدار 105
: 16-5 فاصله بین هر هادي با بدنه تیر و اتریه 106
: 17-5 فاصله مجاز عایقی بین هادیهاي خط 107
: 1-6 حریم خطوط توزیع وزارت نیرو 113
: 2-6 حریم مربوط به جاده ها وراهها 114
: 3-6 حداقل ارتفاع سیم ( فاصله مجاز قائم هادیها ) از سطح جاده 115
: 4-6 فاصله عمودي دو خط انتقال با ولتاژ مختلف 116
: 5-6 فاصله مجازبین هادیهاي خط براي سطوح ولتاژمیانی 118
: 6-6 فاصله مجازهر هادي خط ازبدنه براي سطوح ولتاژمیانی 119
: 1-7 جدول تلفات توان درخط براي نقاط مختلف نصب ترانس در شبکه نوع اول 126
: 2-7 جدول مقایسه تلفات وهزینه براي مکان وظرفیت نهایی ترانسها 127
: 3-7 لیست تجهیزات محذوف از شبکه توزیع فشار ضعیف و هزینه مربوطه 128
: 4-7 لیست تجهیزات و هزینه شبکه ولتاژ میانی 127
: 5-7 هزینه احداث خط براي ولتاژ میانی6/6 kV 130

 

  فهرست جدول ها  
عنوان شماره صفحه
6-7 : هزینه احداث خط فشار متوسط20kV 131
7-7 : تلفات توان خط, براي نقاط مختلف نصب ترانس شبکه نوع چهارم 135
: 8-7 ارزش آتی هزینه تلفات و احداث براي هر یک از حالات ترانس گذاريC 135
: 9-7 مقایسه درصد افت ولتاژ براي شبکه ولتاژ میانی وفشارضعیف 136
: 10-7 مقایسه درصد افت ولتاژدر شبکه نوع دوم وفشار متوسط20 کیلوولت 137
: 11-7 مقایسه درصد افت ولتاژدرشبکه نوع چهارم براي نصب ترانس تکفازدرمحل مشترکین 137
: 12-7 مقایسه درصدافت ولتاژدرشبکه نوع چهارم براي انشعاب ترانس سه فاز 138

 

فهرست شکل ها  
عنوان شماره صفحه
: 1-1 سیستم تکفاز تک سیمه استرالیا 8
: 2-1 سیستم تکفاز تک سیمه برزیلی 9
: 3-1 سیستم توزیع1 kV در نپال 10
: 1-2 انشعاب ترانس سه فاز از خط 23
: 2-2 انشعاب ترانس تکفاز از خط 24
: 3-2 فیدر شعاعی ساده 29
: 1-3 دیاگرام تک خطی شبکه نوع اول 36
: 2-3 دیاگرام تک خطی شبکه نوع اول جهت محاسبه تلفات کل شبکه 37
: 3-3 دیاگرام تک خطی جهت مقایسه تلفات خط فشار میانی وفشارضعیف 38
: 4-3 دیاگرام تک خطی جهت محاسبه افت ولتاژ 44
: 5-3 دیاگرام تک خطی جهت مقایسه افت ولتاژ شبکه ولتاژمیانی و فشارمتوسط 46
: 6-3 دیاگرام تک خطی شبکه نوع دوم 48
: 7-3 دیاگرام تک خطی جهت بررسی تلفات شبکه نوع دوم 49
: 8-3 دیاگرام تک خطی شبکه نوع دوم جهت بررسی افت ولتاژ 52
: 9-3 دیاگرام تک خطی جهت مقایسه شبکه ولتاژمیانی وفشارضعیف 55
: 10-3 شبکه ولتاژ میانی نوع سوم 56
: 11-3 امپدانس از دید اولیه ترانس 58
: 12-3 دیاگرام تک خطی شبکه نوع چهارم 63
: 1-6 فاصله آزاد سیمها از ساختمان و ابنیه 117
: 1-7 شبکه توزیع فشار ضعیف شهرك کشت وصنعت مغان 123
: 2-7 محل اولیه نصب ترانسها در شبکه نمونه براي شبکه نوع اول 125
: 3-7 فیدر خروجی پست20 کیلوولت طاووسیه غرب تهران 132
: 4-7 شبکه نمونه براي شبکه نوع چهارم 133

 

چکیده :

 

در سیستم توزیع ایران ازدو سطح ولتاژ400V و 20kV جهت توزیع انرژي بـرق بـین مـشترکین اسـتفاده می شود. استفاده ازاین دوسطح ولتاژ به تنهایی, باعث گسترش بیشترشبکه 20kV شده وهزینـه احـداث زیادي را تحمیل می کند. از طرفی گسترش شبکه 400V نیزباعث تلفات وافت ولتاژ بیـشتر در سیـستم توزیع معمول می شود.

 

دراین پروژه سطوح ولتاژاستاندارد مورد تأیید وزارت نیرو بین دوسطح ولتاژ مذکور انتخـاب و سـطوح ولتاژ استاندارد انتخابی به دو رده فشار ضعیف وفشار میانی تقسیم شده اند. با توجـه بـه دو رده ولتـاژي,

 

براي هرکدام شبکه توزیع متناسب با سطح ولتاژ آن ارائه شده اسـت. کـه شـبکه هـاي نـوع اول , دوم و سوم براي رده فشارمیانی وشبکه نوع چهارم براي رده فشار ضعیف درنظرگرفته شده است. که هرکـدام از نظرتلفات وافت ولتاژ با سیستم توزیع معمول مقایسه شـده وروابـط لازم جهـت طراحـی بهینـه شـبکه ولتاژ میانی ارائه شده است. ازبین سطوح ولتاژ استاندارد انتخابی براي هر رده وبراي هرنوع شـبکه ارائـه شده , سطح ولتاژمیانی بهینه ازنظر کمترین مجمـوع ارزش آتـی هزینـه تلفـات واحـداث انتخـاب شـده است. استفاده از سطح ولتاژمیـانی درشـبکه توزیـع فعلـی باعـث کـاهش طـول شـبکه 20kV ونیزتعـداد پستهاي زمینی فشارمتوسط خواهد شد. ازطرفی هزینه ناشی ازتلفات نیز بدلیل کاهش طول شـبکه فـشار ضعیف , کاهش می یابد. باتوجه به بررسیهاي انجام شده سطح ولتاژ 6/6 kV به عنوان سطح ولتاژ بهینـه براي شبکه هاي نوع اول , دوم وسوم و سطح ولتاژ 1 kV براي شبکه نوع چهارم انتخاب شده انـد. پـس ازانتخاب این دوسطح ولتاژ, انواع شبکه ولتاژمیانی روي شبکه نمونه واقعـی, پیـاده سـازي شـده ونتـایج لازم بدست آمده است.

 

مقدمه :

 

در سیستم توزیع معمول , پستهاي فوق توزیع از طریق شبکه فشار متوسط20kV پستهاي فشار متوسط واقع در سطح منطقه را تغذیه میکنند. این پستهابا تبدیل سـطح ولتـاژ فـشار متوسـط بـه فـشار ضـعیف ، انرژي بـرق را بـا سـطح ولتـاژ قابـل اسـتفاده در اختیـار مـصرفکننـدههـا قـرار مـیدهنـد. در برخـی از مناطق, اغلب در حواشی شهرها و مناطق روستایی مستقیماً از سطح ولتاژ فشار متوسط استفاده شده و در نقاط بار ترانسهاي 20 / 0/4 kV تعبیه و مصرفکنندگان تغذیه میشوند.

 

انتخاب سطح ولتاژ براي یک خط به پارامترهاي مختلفی وابسته است که از جمله آنها میتوان بـه طـول فیدر ، قدرت انتقالی ، هزینه احداث ، تلفات ، حریم و غیره اشاره نمود. در صورتی کـه از سـطح ولتـاژ بالاتري استفاده شود ظرفیت آزاد اضافی در خطوط ایجاد خواهد شد. که در اینـصورت هزینـه اضـافی براي احداث ظرفیت آزاد خط پرداخت می شود. از طرفی اگر این سطح ولتاژ نـسبت بـه طـول فیـدر و قدرت انتقالی آن پایین تر از حد استاندارد انتخاب شودتلفات و افـت ولتـاژ بیـشتر و حتـی بـیش از حـد مجاز خواهد بود. که ارزشآتی تلفات احتمالاً بیشتر از هزینه احداث اضافی خواهد بود که باید صـرف احداث خط با سطح ولتاژ بالاتر میشد.

 

در طراحی سیستم توزیع پس از برآورد بار و تعیین مراکز چگـالی بـار ، عمـل جایـابی پـستهاي 20kV

صورت میگیرد. پس از آن از طریق کابل زمینی یا خط هوایی فشارمتوسط این پستها تغذیه می شـوند.

 

که پس ازتبدیل یکباره سطح ولتاژ فشار متوسط به فشارضعیف انرژي برق دراختیار مصرف کننده گان قرار میگیرد.اما سوالی که اینجا مطرح میشود این است که اگرازیک سطح ولتاژ بین400V و 20 kV

 

استفاده شودچه اتفاقی میافتد. به عبارتی دیگر بـه جـاي اینکـه از فیـدرهاي 20kV بـا طـول نـسبتاً زیـاد استفاده شود از یک سطح ولتاژمیانی بین 400V و 20kV اسـتفاده کـرده و بـدین ترتیـب هزینـه شـبکه

 

20kV و همچنین طول آنرا کاهش داده و این سطح ولتاژ میانی تا نزدیکتـرین نقطـه بـه بارهـاي انتهـایی منتقــل شــود در ایــن صــورت منــافع احتمــالی زیــادي خواهــد داشــت. زیــرا پــستهاي زمینــی حــذف خواهندشدویاحداقل تعدادآن به نصف کاهش پیدا میکند. ازطرفی طول فیدرهاي20kV نیـز کوتـاهتـر خواهندشد. از سوي دیگر چون ازشبکه هوایی فشارضعیف اغلب بـراي توزیـع اسـتفاده مـیشـود وایـن شبکه باشبکه توزیع فشارمیانی بطورمشترك برروي یک تیر احـداث خواهندشـد هزینـه احـداث شـبکه ولتاژمیانی کاهش می یابد. در مناطق خارج شهر یا مناطق روستایی و ویلایی که بارها در فواصـل نـسبتاً طولانی از یکدیگر قرار دارند. در سیستم توزیع فعلی همـانطور کـه در بـالا ذکـر شـد از خطـوط فـشار متوسط 20kV براي توزیع انرژي استفاده میشود.

 

هزینه احداث خط وپستهاي 20kV زیاد وقابل توجه اسـت. مخصوصاًدرپـستهاي هـوایی هزینـه تـرانس پست وابسته به سطح ولتاژ آن میباشد. درصورتیکه ازیک سطح ولتاژمیانی مناسب جهت توزیع انـرژي برق استفاده شودقطعاً هزینه احداث کاهش پیدا خواهدکردبا این فرض که خروجی پستهاي فوق توزیع داراي چنین سطح ولتاژ میانی باشند. ازطرفی تلفات درخط, درصورتیکه ظرفیـت یاقـدرت توزیـع شـده بزرگ ویا فیدرطولانی باشد نسبت به شبکه فشار متوسط بیشترخواهد بود. در موارد خاص هزینه خط با سطح ولتاژ میانی علاوه بر تلفات بدلیل افزایش سطح مقطع هادي جهت داشتن ولتاژ مجاز دربارانتهـایی وهمچنین قدرت کششی قابل تحمل توسط تیرها وکنسولها هزینـه احـداث آن بیـشتراز هزینـه احـداث شبکـه فشارمتوسط می باشد. بنابراین لـزوم بررسی حالتهاي مختلف ضـروریست. در سیستمهاي توزیـع انرژي برق ایران مناطق توزیع انرژي را میتوان به دوقسمت تقسیم نمودکه عبارتند از :

 

  • مناطق شهري
  • مناطق روستایی و حومه

 

با توجه به دو طبقهبندي فوق ، محل و چگالی بارها , هر یک از شبکه هاي ولتاژ میانی باید براي هـر دو مورد متناسب با آن طراحی شود. که این کار به طور کامل و با جزئیات صورت گرفته و تلفـات و افـت ولتاژ وروابط مربوط به هر کدام جهت طراحی بهینه ارائه شدهانـد. در اسـتفاده از شـبکه ولتـاژ میـانی در مناطق شهري نکته بسیار مهم و اساسی وجود دارد که باید به آن پرداخته شود و آن نحـوه تبـدیل ولتـاژ فشار متوسط20kV به فشار میانی میباشد. در صورتیکه خروجی پستهاي فوق توزیع داراي فیـدر ولتـاژ میانی باشد مشکل احداث پست زمینی و هوایی فشار متوسـط بـه فـشارمیانی بـراي فیـدرهاي بـا طـول و قدرت انتقالی پایین حل خواهد شد. درصورتیکه طول فیدر طولانی و بارسنگین باشد. طوري که انتقـال آن با سطح ولتاژ میانی مقدور نباشد از سطح ولتاژ فشار متوسط استفاده می شود ودرنقـاط مختلـف نیـاز به پستهاي هوایی فشار متوسط به میانی خواهد بود. در احداث پستهاي هـوایی محـدودیتهـایی وجـود دارد ازجمله براي پستهاي تا 400kVA میتوان به راحتی پست هوایی احداث و بهرهبـرداري نمـود.امـا براي ظرفیتهاي500kVA و 630 kVA نیاز به مجوز بوده و احداث این پستها بـا مـشکل اجرایـی همـراه است.[2] این محدودیت در اجراي پـستهاي هـوایی باعـث محـدود شـدن طـول فیـدرهاي ولتـاژ میـانی خواهد شد. بنابراین در صورتی که ظرفیـت پـست بـالاتر از ایـن مقـدار باشـد یـا بایـد دو پـست هـوایی احداث یا اینکه پست زمینی بررسی شود. اما آنچه بدیهی به نظـر مـیرسـد احـداث پـست زمینـی فـشار متوسط به فشارمیانی و در ادامه احداث پستهاي هوایی فشارمیانی به فشار ضـعیف, هزینـه بـیش از پـیش افزایش یافته و ارزش آتی هزینه اضافی را که براي احداث پستها پرداخت می شود بـیش ازارزش آتـی تلفات کاهش یافته خواهد بود. در این پروژهبا توجه به توضیحات ارائه شده در فوق آرایشهاي مناسـب

 

براي خطوط ولتاژ میانی ارائه و همچنین سطح ولتاژ میانی مناسب با در نظـر گـرفتن نـوع منطقـه اعـم از شهري یا روستائی بودن آن انتخاب و روي یک شبکه نمونه واقعی پیادهسازي خواهد شد.

 

مسئله مهم دیگرحریم خطوط میباشد. شبکه ولتاژ میانی زمانی اقتصاديتر خواهد بود که از خط با سیم هوایی استفاده شود. زیرا در غیر اینصورت باید از کابل خود نگهدار و یا کابل زمینـی اسـتفاده شـودکه این خود در مواردي باعث غیر اقتصادي شدن طرح خواهد شد. بنابراین بررسی حریم خطـوط یکـی از مباحث این پروژه را تشکیل میدهد.

 

در این پروژه ابتدا به بررسی تلفات و افت ولتاژ در تجهیزات سیستم توزیع و رابطه افـت ولتـاژ و تلفـات آنها با سطح ولتاژکاري و همچنین مقایسه تلفات ترانس سه فاز و تکفاز براي قدرتهاي مساوي پرداختـه شده است. سپس در ادامه تابع هزینه و روابط مربوطه جهت محاسبه ارزش آتی هزینـه تلفـات وسـرمایه گذاري ارائه می شوند. درفصل بعد انواع آرایشهاي شبکه توزیع با ولتاژ میـانی ارائـه و از نظـر تلفـات و افت ولتاژ مورد بررسی قرار میگیرند. در فصل چهارم تجهیزات مربوط به شبکه ولتاژ میانی بحث شـده و درفصل پنجم انواع استانداردهاي بینالمللی در مورد سطوح ولتاژ بررسی و با توجه به انوع آرایشهاي خط, سطح ولتاژ میانی مناسب انتخاب شده است. در فصل ششم حریم خطوط براي شـبکه ولتـاژ میـانی تعریف و فواصل هادیها براي خطوط ولتاژمیانی ازیکدیگروتأسیـسات اطـراف آن بررسـی شـده اسـت.

 

در فصل هفتم شبکه نمونه با توجه به نوع شبکه ولتاژ میانی انتخاب و روي آن پیاده سازي شده و نتـایج بدست آمده بررسی و پیشنهادات لازم ارائه شده است.

(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 است)

تعداد صفحه : 292

قیمت : چهارده هزار تومان

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

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ———- (فقط پیامک)        [email protected]

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 ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

*********  ********* *********