افزایش ظرفیت انتقال توان خطوط هوائی با استفاده از خطوط چند فاز

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: ایده افزایش ظرفیت انتقال توان خطوط هوائی توسط بیش از 3 فاز، مدتی است که مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات انجام گرفته توسط PTI با ساخت و احداث نمونه اولیه خط انتقال 6 و 12 فاز و آزمایش آن نشان داده که چنین امری امکان پذیر است. این خطوط، برقرار شده و از نظر الکتریکی مورد آزمایش قرار گرفته اند. همچنین آزمایش‌های مکانیکی، طراحی ساز‌ها و زنجیره مقره‌ها نیز برای آن‌ها انجام گرفته است. این پروژه در سال  1987 بطور کامل به انجام رسیده است.

 

 

 

 

پس از آنکه خبر انجام این پروژه منتشر شد، سه سوال در ذهن ناظران بوجود آورد:

۱ - چگونه می‌توان برای سیستم انتقالی که در حال بهره برداری است، بطور موفقیت آمیز این افزایش فاز را انجام داد؟
۲ - آیا رله‌های حفاظتی موجود قابل استفاده و مطمئن هستند؟
۳ - آیا می‌توان پست‌ها را بگونه‌ای طراحی کرد که سازگار با خطوط انتقال با فازهای متعدد باشند؟
به این سه سوال با تبدیل یک خط دو مداره 115KV به 6 فاز 93KV و بهره برداری از آن برای مدت 3 سال در سیستم گاز و برق ایالتی نیویورک (NYSEG) نزدیک Binghamton پاسخ مثبت داده شده است.
علاوه بر NYSEG، سایر مراکز مانند مرکز تحقیقات انرژی الکتریکی امپایراستیت، دپارتمان انرژی آمریکا، سازمان توسعه وتحقیقات انرژی ایالتی نیویورک و انستیتو تحقیقات توان الکتریکی (EPRI) حمایت از این طرح را بر عهده داشتند.

همانطور که پیش بینی می‌شد خط انتقال 6 فاز که بعنوان قسمتی از سیستم انتقال بکار برده شد، ثابت کرد که خط 6 فاز می‌تواند بطور موفقیت آمیزی به سیستم قدرت اضافه شود. رله‌های حفاظتی ابتدا توسط شبیه ساز و سپس با انواع خطا‌ها در سطح ولتاژ پایین آزمایش شدند. وقوع دو خطا بطور طبیعی در طول مدت آزمایش نیز مناسب بودن عملکرد رله‌ها را ثابت کرد. پست هایی که در دو سر خط واقع شده بودند یکی دارای فضای محدود بود که در طراحی بگونه‌ای تنظیم شد تا فضای مناسب در اختیار قرار گیرد و دیگری دارای فضای کافی بود که انعطاف پذیری بیشتری را برای طراحی فراهم می‌کرد. پیش از احداث پستها، باید ملاحظات مربوط به پیچیدگی بیشتر سیستم با فاز زیادتر را در نظر گرفت.

خط احداث شده آزمایشی، علاوه بر اینکه به سه سوال فوق پاسخ می‌دهد، صحت پیش بینی‌های ما در مورد نویزهای صوتی و رادیویی، میدانهای الکتریکی و مغناطیسی و پارامترهای کاری مدار را نیز نشان میدهد.

 

علاوه بر آن نشان میدهد که ارتقاء موفقیت آمیز سطح ولتاژ در یک خط موجود با سازه دو مداره باعث افزایش 40 درصدی ولتاژ فاز به زمین میشود. سه دکل تغییر داده شده و بصورت کمپکت درآمده اند تا امکان استفاده از خطوط 6 فاز در طراحی خطوط هوائی کمپکت بوجود آید. اسپیسرهای عایقی بین فازی طراحی شده اند که با استفاده از آن‌ها می‌توان در فواصل طولانی ساختار فشرده خط را حفظ کرد.

تعمیرات خط گرم، یکی از معضلات خطوط کمپکت هوایی هستند. فرایند تعمیرات خط گرم نیز توسعه داده شده و مورد آزمایش قرار گرفته است. فعالیت هایی که در زمینه تعمیر و نگهداری انجام گرفته شامل تعویض یک مقره در یکی از سازه‌های خط کمپکت و نیز تعویض یکی از اسپیسرهای بین فازی در وسط اسپن می‌باشد.

داده‌های بدست آمده از این پروژه، مبنای تجزیه و تحلیل‌های اقتصادی قرار گرفته است. این مطالعات نشان دهنده فایده اقتصادی ارتقای ولتاژ خطوط دو مداره موجود است. یک نقطه سر به سر میان صرفه جوئی ناشی از افزایش ولتاژ خط و افزایش هزینه پست‌ها وجود دارد. برای احداث یک خط جدید هنگامی که محدودیت فضا عامل مهمی است، هزینه بیشتر خطوط 6 فاز برای انتقال توان بالاتر در یک حریم محدود انتخاب جذابی محسوب میشود.

 

استفاده از خطوط با تعداد فاز بیشتر پاسخ تمامی مشکلات خطوط انتقال نیست، اما در شرائطی که خطوط انتقال از سوی فاکتورهای متعددی از جمله محدودیت فضا تحت فشار هستند، روش مفیدی است.