تاثیر منابع تولید پراکنده بر پخش بار شبکه‌های توزیع و تنظیم ولتاژ + دانلود

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: منابع تولید پراکنده DG بعنوان یکی از مهمترین تحولات شبکه­‌های قدرت در دهه اخیر بشمار میروند. حرکت به سمت انرژی­های جدید را می­توان یکی از عوامل اصلی توسعه منابع تولید پراکنده دانست از آن پس رشد این منابع در شبکه­های توزیع با تکیه بر مزایایی که داشتند روندی صعودی بخود گرفته است. در واقع مزایای اصلی این منابع را می­توان بصورت زیر بیان کرد:

۱) کاهش تولید گاز‌های گلخانه­ای (مخصوصا دی­اکسید کربن)

۲) بازده انرژی و استفاده منطقی آن

۳) تجدید ساختار و رقابت موجود در بازار

۴) تتوع منابع انرژی

۵) الزامات سیستم قدرت در سطح ملی

با توجه به این مزایا DG‌ها در شبکه­‌های توزیع بصورت گسترده بکار گرفته شدند. اگر چه مزایای فوق و دیگر مزایای بهره­برداری از این منابع، شرکت­های توزیع را برای استفاده از این منابع بسیار مشتاق می­کند. اما در کنار این مزایا بهره­برداری غیر مناسب از این منابع می تواند مشکلاتی را برای شبکه ایجاد کند. در واقع شبکه­های توزیع با این فرض طراحی شده­اند که طرف اولیه پست­های فوق توزیع که به شبکه انتقال متصل هستند تنها منبع توان و ظرفیت اتصال کوتاه شبکه باشند. منابع تولید پراکنده با قرار دادن منابع توان در نقاط مختلف شبکه توزیع این فرض را نقض می­کنند. در نتیجه این منابع می­تواند موقعیت­های بهره­برداری را بوجو بیاورد که در شبکه­های سنتی اتفاق نمی‌افتادند. مهندسی دقیق می­تواند معایب بالقوه این منابع را رفع کرده و آن‌ها را با بیشترین کارایی بکار بگیرد. این معایب بالقوه می­تواند شامل موارد زیر باشد:

۱) افزایش احتمال خرابی تجهیزات شبکه و مشترکین

۲) کاهش کیفیت توان (مخصوصا افزایش ولتاژ)

۳) کاهش قابلیت اطمینان

۴) افزایش زمان بازیابی شبکه بعد از خطا

۵) کاهش امنیت عمومی شبکه و کارگران

این فصل به بررسی تاثیرات DG روی مولفه­های مختلف پخش بار می­پردازد. جریان خطوط، پروفیل ولتاژ و تلفات شبکه با حضور این منابع بررسی می­شود. از آنجا که در هر شبکه­ای برای تنظیم پروفیل ولتاژ از ادوات مربوطه استفاده می­شود در ادامه فصل به بررسی تاثیر DG روی ادوات تنظیم ولتاژ پرداخته می­شود. در انتهای فصل نیز بر اساس مطالعه انجام شده روی تاثیرات این منابع، سناریو‌های مختلف مطالعه بارگذاری شبکه استخراج می­شود

۱. تاثیر DG روی مولفه­‌های پخش بار
به تفصیل در مورد اهداف تحلیل پخش بار صحبت شد. مولفه­های مهمی که در این تحلیل بررسی می­شود مورد مطالعه قرار گرفت و در برای حالت‌های ساده (شبکه شامل دو شین) روابط موردنیاز استخراج شد. همچنان که ذکر شد ورود منابع تولید پراکنده به شبکه­های توزیع پیش فرض­های اولیه از این شبکه­ها را تغییر خواهد داد. شبکه­های توزیع سنتی یک سو تغذیه، شعاعی همراه با یک منبع تغذیه (از اولیه پست فوق توزیع متصل به شبکه انتقال) می­باشند. با تغییر این ساختار توسط منابع تولید پراکنده، مسائل جدیدی در این شبکه­ها بوجود خواهد آمد که روی مولفه­های پخش بار نیز تاثیر خواهد گذاشت که در این بخش مورد مطالعه قرار خواهد گرفت.

۲-۱ تاثیر DG روی جریان خطوط


به گزارش "برق نیوز"  حضور منابع تولید پراکنده از آنجا که بصورت محلی بار‌ها را تغذیه می­کنند معمولا بارگذاری شبکه را کاهش می­دهد و باعث می­شود که ظرفیت خطوط مختلف آزاد شود که یکی از مزایای این منابع می­باشد. اما در شرایطی که طراحی مهندسی ضعیفی انجام شده باشد ممکن است برخی از خطوط دچار اضافه بار شوند. از این رو بررسی شبکه با حضور منابع تولید پراکنده از جهت اضافه جریان خطوط نیز یکی از مطالعاتی می­باشد که باید در حضور منابع تولید پراکنده انجام شود.



در یک شبکه­ سنتی معمولا هادی ­های شبکه با فاصله گرفتن از پست ضعیف­تر می­شود. در واقع با فاصله گرفتن از پست جریان خطوط کاهش می­یابد و می­توان از هادی­هایی با سطح مقطع کمتر استفاده کرد. این نوع طراحی بر پایه همان پیش فرض اولیه از این شبکه­هاست که شبکه شعاعی و یک سو تغذیه بوده و تغذیه آن هم در ابتدای پست قرار دارد.

در حالت عادی DG با تغذیه قسمتی از بار شبکه کاهش جریان خطوط را به همراه خواهد داشت. اما با توجه اندازه و شرایط شبکه امکان آن وجود دارد که جریان DG در سوی مخالف جاری شود. در حالتی که DG بزرگتر از بار‌های بعد از خودش باشد آنگاه قسمتی از جریان آن به سمت پست برمی گردد. این حالت به خودی خود نمی­تواند مشکل خاصی ایجاد کند مگر اینکه جریان جاری شده به سمت پست بیشتر از ظرفیت هادی استفاده شده باشد. البته این حالت تحت شرایط خاص می‌تواند اتفاق بیفتد که می­توان یکی از این شرایط را خارج شدن بار‌های بعد از DG دانست که ممکن است بعلت خطا‌های غیر قابل پیش بینی اتفاق بیافتد. در این حالت تمام جریان DG بسمت پست جاری می­شود. که اگر اندازه DG بزرگ باشد و شبکه بر اساس همان پیش فرض شبکه­های سنتی طراحی شده باشد ممکن است که با مشکل اضافه جریان مواجه شود.

یکی از حالت­های دیگری که ممکن است مشکل اضافه جریان بوجود آید زمانی است که DG اختصاصی برای تغذیه مشترکین خاصی تعبیه شده است. در این حالت­ها اگر هادی­های منتهی به منبع تولید پراکنده با توجه به ظرفیت آزاد شده خط انتخاب شده باشند می­تواند در حالت خروج بار باعث ایجاد مشکلاتی شود. در این حالت جریان DG که به سمت ابتدای فیدر حرکت می­کند ممکن است از جریان ماکزیمم هادی بیشتر باشد. بعنوان مثال در شکل ۴-۱ منبع تولید پراکنده برای تغذیه بار سه فاز روی باس a وصل شده است زمانی که این بار از مدار خارج شود جریان DG به سمت نقطه b جاری می­شود در نتیجه اگر خط بین a و b با توجه به ظرفیت آزاد شده خط انتخاب شده باشد آنگاه توانایی انتقال انرژی DG به سمت نقطه b را نخواهد داشت و دچار اضافه بار خواهد شد.

بنابراین اگرچه در بیشتر مواقع DG می­تواند به کاهش جریان خطوط و آزاد شدن ظرفیت آن‌ها کمک کند، اما در پاره­ای از موارد طراحی ضعیف می­تواند باعث اضافه بار خطوط شود. این مسئله می­تواند تحت حالت ماکزیمم بار DG و مینیمم بار شبکه بررسی شود که در قسمت بررسی سناریو‌های مختلف مطالعه بارگذاری­های شبکه به آن اشاره خواهد شد.

نکته: با توجه به این مسائل می­توان راه حل پیشنهادی را در تمام حالات بدین صورت مطرح کرد که برای هر منبع DG که در شبکه نصب می­شود باید هادی­هایی که مسیر بین پست و DG را تشکیل می­دهند باید حداقل توانای انتقال قدرت DG را در جهت عکس داشته باشند.

۲-۲ تاثیر DG‌ها روی پروفیل ولتاژ

به گزارش "برق نیوز" منابع تولید پراکنده که در شبکه­‌های توزیع و در نزدیکی مراکز بار نصب می­شوند به دلایل زیر می‌توانند پروفیل ولتاژ را بهبود بخشندکه عبارتند از:


۱- به دلیل نزدیکی به بار امپدانس مسیر تغذیه بار‌ها کم می­شود در نتیجه  مقدار افت ولتاژ کم می­شود.

۲- با تامین توان بار‌ها باعث می­شوند که توان انتقالی از سمت پست فوق توزیع و یا پست توزیع بسمت انتهای فیدر‌ها کم شده در نتیجه با کاهش توان تزریقی اکتیو و راکتیو مقدار افت ولتاژ کاهش می­یابد.

۳- با عمکرد در مد PV می­توانند به تنظیم ولتاژ شبکه کمک شایانی بکنند.

اما این منابع در عین حال می­توانند معایب زیر را داشته باشند:

بعلت اینکه اکثر آن‌ها توان ثابتی را به شبکه تحویل می­دهند علیرغم اینکه در ساعات پیک بار به بهبود پروفیل ولتاژ کمک می­کنند، اما در ساعات کم باری با تغذیه معکوس شبکه باعث افزایش ولتاژ می­شوند.

برای دانلود فایل کامل لینک زیر را کلیک نمایید