در این حالت فرکانس و ولتاژ شبکه به ژنراتور آسنکرون تحمیل گشته و کافیست تنها ژنراتور را تحت سرعتی بزرگتر از سرعت سنکرون بگردش درآورد و فرکانس خروجی مستقل از سرعت می­باشد. برای نمایش این حالت می­توان از مدار معادل تقریبی ماشین آسنکرون شکل(۲-۳) استفاده نمود.

( 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. )

شکل(۳-۳). مدار معادل تقریبی ژنراتورهای آسنکرون سه فاز منتقل شده به طرف استاتور
۳-۲-۶ بهره برداری از ژنراتور آسنکرون
استفاده از ژنراتور آسنکرون قفس سنجابی در نیروگاه­­های توربین انبساطی ، بادی و آبی کوچک دارای مزایای زیادی می ­باشد. این ژنراتورها ارزان، محکم، ساده و بدلیل نداشتن رینگ، جاروبک، کموتاتور، باطری، اینورتر و … تعمیر و نگهداری خیلی ساده ای دارند، اما استفاده از این ژنراتورها بصورت SEIG به­ دلیل فقدان سیستم کنترل مناسب و ارزان ، چندان در نیروگاه آبی کوچک مورد استفاده قرار نگرفته است . اتصال ژنراتور آسنکرون به شبکه های ضعیف مشکل و خطرناک است، به خصوص زمانی که به انتهای یک خط طویل وضعیف وصل گردد، بدین ترتیب توصیه می­گردد در نقاط دور از شبکه و مناطق روستائی دور افتاده از ژنراتورهای آسنکرون با تحریک خودی (SEIG) با سیستم کنترل مناسب استفاده شود و در صورت کشیده شدن خط انتقال به آن مناطق و یا قوی شدن شبکه به آسانی می­توان نیروگاه را به شبکه متصل نمود و به صورت GCIGقرار داد و در صورت بروز هرگونه عیب در خط انتقال نیروگاه را با بهره گرفتن از یک کلید به سادگی می توان به وضعیت SEIGدرآورد.
۳-۲-۷ مزایای اقتصادی ژنراتور آسنکرون
استفاده از ژنراتور آسنکرون متأثر از دو عامل فنی و اقتصادی می­باشد . مطالعات در این زمینه نشان داده است که ژنراتورهای آسنکرون می تواند به صورت مستقل (SEIG) و وصل به شبکه (GCIG) استفاده نموده و از نظر فنی با هیچ مشکل عمده­ای مواجه نخواهد بود به­ طوری که تحلیل بر روی سیستم­های GCIG با بهره گرفتن از مدار معادل معمولی ماشین آسنکرون کاملاً روشن و قابل توجیه است، آزمایشات در این زمینه نشان داده است که استفاده از یک خازن که قدرت KVAR آن PU35/0 باشد باعث افزایش ضریب قدرت به حدود ۹۵/۰ شده و این عامل افزایش راندمان و کاهش تلفات را نیز به دنبال خواهد داشت؛ همچنین تحلیل بر روی سیستم­های SEIG علی رغم داشتن مسائل اشباع قابل بررسی است. استفاده از موتورهای آسنکرون به عنوان ژنراتور در سیستم­های GCIG کاملاً اقتصادی و مقرون به صرفه­تر است و به­ عنوان سیستم SEIG به­ترتیب ذیل می­توان برآورد اقتصادی نمود.
قیمت SEIG = قیمت موتور + خازن + سیستم کنترل
بررسی روی یک تعداد از موتورهای آسنکرون نشان داده است که قیمت تمام شده خازن حدود ۴/۰ قیمت موتور بوده و همچنین قیمت یک ژنراتور سنکرون مشابه به همراه AVR حدود ۱/۲ برابر قیمت موتور به اضافه خازن است که بدین ترتیب با این اختلافات قیمت می توان از سیستم کنترل فرکانس و ولتاژ مناسبی برای سیستم SEIG استفاده نمود و در مجموع نیز از نظر اقتصادی مقرون به صرفه و ارزان­تر خواهد بود.
آزمایشات ونتایج تئوری بر روی یک دسته از موتورهای آسنکرون با قدرت کم نشان داده است، ماکزیمم قدرتی را که در حالت ژنراتوری می توان از ماشین آسنکرون دریافت نمود برای بارهای اهمی حدودا ۱۶۰ – ۱۴۰ درصد قدرت نامی در حالت موتوری می باشد، همچنین برای بارهای اندوکتیو با ضریب قدرت ۸/۰ ماکزیمم قدرت دریافتی مجاز از ژنراتور آسنکرون بین ۱۲۸-۱۱۸ درصد قدرت نامی در حالت موتوری بوده است. در حالت ژنراتوری جریان استاتور برابر با اختلاف برداری جریان رتور و جریان مغناطیسی است. حال آنکه در حالت موتوری جریان استاتور برابر با مجموع برداری جریان های رتور و مغناطیسی می­باشد . جالب توجه است که دامنه جریان استاتور در هر دو حالت موتوری و ژنراتوری از دامنه جریان رتور بزرگتر است و این به دلیل آن است که در حالت ژنراتوری، همانند حالت موتوری جریان رتور تقریباً بر جریان مغناطیسی عمود است.
فصل چهارم
ادوات فاکت
۴-۱ مقدمه
مفهوم سیستم قابل انعطاف (Flexible Ac Transmission Systems) FACTS زمانی ضرورت پیدا کرد که شبکه ­های انتقال گسترده شد و فاصله نیروگاه­ها از مراکز بار زیاد شد. در این شرایط به دلیل بلند شدن خطوط انتقال راکتانس خطوط بزرگ شده و ماکزیمم توان انتقالی طبق رابطه (۳-۱) کوچک می­ شود . همچنین مشکلاتی دیگری نظیر نا مناسب بودن پروفایل ولتاژ در طول خط باعث شد که مهندسین ابتدا در اواسط خطوط اقدام به نسب کندانسور سنکرون نمایند و از طریق تقسیم خط به دو خط کوچکتر، ولتاژ میانی خط را در یک پریونیت تثبیت کرده و انتقال توان را بهبود بخشند.
(۴-۱)

با پیشرفت روز افزون دانش الکترونیک قدرت و ساخت تجهیزات استاتیک امکان فراهم کردن چنین سیستم انعطاف پذیری بوجود آمده است. این تجهیزات جبران کننده در واقع نیازمندی­های انتقال توان و تثبیت ولتاژ را که عمدتاً بر پایه تنظیم و تأمین توان راکتیو استوار است، فراهم می­ کنند. جبران کننده­ های موازی استاتیک در طبقه جبران کننده­ های اکتیو قرار می­گیرند . استاتیک به این معناست که بر خلاف کندانسورهای سنکرون، دارای قسمت متحرک نمی­باشند. این نوع جبران کننده­ها در جبران امپدانس ضربه­ای و جبران با تقسیم بندی خط در خطوط ولتاژ بالا و طویل، به کار برده می­شوند. به علاوه کاربردهای متنوعی در زمینه جبران بار دارند. کاربردهای آنها در جدول (۴-۱) لیست شده است. عناوین اصلی در جدول (۴-۱) مربوط به نیازمندی­های اساسی برای عملکرد سیستمهای قدرت ac می­باشد. کاربردهای دیگری است که در این جدول نیامده است لیکن سودمند می­باشند، از آن جمله می توان، کنترل ولتاژ ac در مجاورت ترمینال مبدل HVDC به حداقل رساندن تلفات سیستم با هماهنگی توان راکتیو و میرا کردن رزونانس زیر سنکرون، را نام برد . بعضی از انواع جبران کننده­ها را می­توان برای محدود کردن اضافه ولتاژهای دینامیکی طراحی کرد.
۴-۲. مشخصات جبران کننده­ های استاتیک
۴-۲-۱. جبران کننده استاتیک ایده آل
شکل (۴-۱) یک جبران کننده استاتیک ایده آل را نشان می­دهد. یک جبران کننده ایده آل وسیله­ای است که قادر است توان راکتیو خود را به طور پیوسته تنظیم نموده و پاسخ آن سریع و بدون تأخیر باشد و در یک رنج نا محدود پس فاز و پیش فاز عمل نماید [۴]. از مهم­ترین مشخصه جبران کننده استاتیک این است که قادر است با تنظیم توان راکتیوی که با سیستم تبادل می­نماید، ولتاژ را به طور قابل ملاحظه­ای در ترمینال خود ثابت نگه دارد. این خاصیت ولتاژ ثابت جبران کننده، اولین نیازمندی جبران موازی دینامیک یا جبران با تقسیم بندی خط را تشکیل می­دهد و به همین میزان در کاهش چشمک زدن لامپ و تغییرات ولتاژ ناشی از بارهای متغیر، از اهمیت برخوردار است.
شکل (۴-۱). جبران کننده راکتیو ایده آل

کاربردهای عملی جبران کننده های استاتیک در سیستم های قدرت الکتریکی

۱

ثابت نگاهداشتن ولتاژ دریک سطح معین ویا نزدیک به آن
تحت شرایط تغیییرات کند ناشی از تغییرات بار
تصحیح تغییرات ولتاژ ناشی از حوادث غیر منتظره ( مثل قطع بار، خارج شدن خط یا ژنراتور ) کاهش چشمک زدن لامپ ناشی از تغییرات سریع بار ( نظیر کوره­های الکتریکی )

۲

بهبود پایداری سیستم قدرت
باحمایت ولتاژ در نتاط کلیدی (مثلاً در نقطه یک خط طویل)
بابهبود میرایی

۳

بهبود ضریب توان

۴

تصحیح عدم تقارن فازها

جدول (۴-۱) کاربردهای عملی جبران کننده های استاتیک در سیستم های قدرت الکتریکی
از مشخصه­های مهم دیگر جبران کننده استاتیک، سرعت پاسخ آن است. توان راکتیو جبران کننده بایستی در پاسخ به تغییرات کوچک ولتاژ ترمینال، با سرعت کافی تغییر نمایید. راجع به اینکه چه چیزی پاسخ با سرعت کافی را تشکیل می­­دهد نمی­ توان قاعده کلی را بیان کرد. در سیستم­های انتقال ثابت­های زمانی که در برقراری مجدد سیستم به وضعیت پایدار پس از اغتشاش حکمفرماست ( یعنی مدهای سیستم یا مقادیر ویژه ) به همان میزانی که به سیستم قدرت خارجی بستگی دارند به جبران کننده بستگی خواهند داشت و آن­ها همچنین با تغییر پیکر بندی سیستم، تغییر خواهند کرد. گرچه یک پاسخ سریع مطلوب، اما امکان دارد که عوامل دیگر، پایداری سیستم را محدود کنند به طریقی که عموماً یک پاسخ سریع مطلوب جایی برای مشخص کردن جبران کننده با پاسخ سریع – به میزانی که از نظر تئوری امکان پذیر است – باقی نماند . در جبران بار، کاهش چشمک زدن تنها با انواع جبران کننده­ها با پاسخ خیلی سریع امکان پذیر است.
مشخصه کنترل معمولا یک شیب مثبت کوچکی دارد تا نقطه کار را که از تلاقی آن با خط بار سیستم به دست می ­آید، تثبیت نماید. جریان راکتیو جبران کننده در رژیم­های پس فاز و پیش فاز توسط فاکتورهای دخیل در طراحی جبران کننده و همچنین در اصول کار آن، محدود می­گردد. همچنین بر حسب میزان تغییر جریان و ولتاژ، مشخصه می ­تواند از خط مستقیم منحرف شده و دارای گسستگی و تغییر شیب باشد.
اصول متعددی در طراحی جبران کننده به کار گرفته شده است. جبران کننده­ های موازی استاتیک خود به دو دسته تقسیم می­شوند:

• • جبران کننده­ های موازی استاتیک مبتنی بر TCR (تایریستوری)

• • جبران کننده­ های موازی استاتیک مبتنی بر VSI ^[۴](کانورتری)

در این پروژه از دسته اول به بررسیSVC ^[۵] و از دسته دوم به بررسی عملکردSTATCOM ^[۶] پرداخته
می­ شود.