دانلود مقاله کامل درباره پایداری گذرا و دینامیکی نیروگاه بندرعباس

اختصاصی از کوشا فایل دانلود مقاله کامل درباره پایداری گذرا و دینامیکی نیروگاه بندرعباس دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 7

پایداری گذرا و دینامیکی نیروگاه بندرعباس

چکیده:

شبکه جنوب شرقی و شبکه سراسری توسط دو خط 400 کیلوولت به یکدیگر متصل شده‌اند. نیروگاه حرارتی بندرعباس بظرفیت تولیدی 320×4 مگاوات علاوه بر تامین قسمت قابل توجهی از انرژی مورد نیاز شبکه جنوب شرقی مقداری از قدرت تولیدی خود را نیز از طریق خطوط 400 کیلوولت به مراکز مصرف فاصله بیش از 600 کیلومتر منتقل می‌نماید. با توجه به موارد فوق بررسی پایداری این نیروگاه در صورت بروز اتصال کوتاه سه فاز در خطوط 400 کیلوولت حائز اهمیت بسیاری است. در این مقاله وضعیت پایداری گذرا و دینامیکی نیروگاه بندعباس هنگام وقوع بدترین اتصال کوتاه سه فاز در خطوط 400 کیلوولت انتقال انرژی تولیدی نیروگاه به شبکه سراسری و متعاقب آن با توجه به نتایج بدست آمده تعیین ماکزیمم مقدار تولید نیروگاه مورد مطالعه قرار گرفته است.

شرح مقاله:

نیروگاه بزرگ حرارتی بندرعباس با ظرفیت تولیدی 1200 مگاوات پس از نیروگاه نکا (1760 مگاوات) بزرگترین نیروگاه برق ایران است. علت اصلی احداث این نیروگاه تأمین برق آتی استان هرمزگانو بویژه تأمین مصرف مورد نیاز مجتمع فولاد بندرعباس بوده است. پس از تغییر محل مجتمع  فولاد از بندرعباس به مبارکه اصفهان این مهم در دستور روز کارشناسان شرکت توانیر قرار گرفت که انرژی اضافی تولید این نیروگاه را جهت استفادة سایر مراکز مصرف به شبکة سراسری منتقل نمایند بدین منظور در سالهای اخیر مطالعات چندی در رابطه با اتصال این نیروگاه به شبکه سراسری و بویژه ـ بهبود و اصلاح پایداری گذرای آن انجام شده است.

1ـ وضعیت موجود:

با توجه به رشد روزافزون مصرف برق در ایران و اهمیت تهیه انرژی مطمئن در مراکز مصرف، شبکة جنوب شرقی از طریق 2 خط 400 کیلوولت یزد ـ تیران و سیرجان ـ فسا ـ شیراز به شبکه سراسری برق ایران که سایر نقاط کشور از قبیل مرکز، شمال، شمال غرب و جنوب غربی را تغذیه می‌کند متصل گردیده است. در شبکة جنوب شرقی نیروگاه بزرگ حرارتی بندرعباس با 4 واحد 320 مگاواتی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است زیرا علاوه بر اینکه تأمین قسمت عمدة انرژی مصرفی شبکة جنوب شرقی از طریق دو خط 400 کیلوولت بندرعباس ـ سیرجان را بر عهده دارد مقداری از انرژی تولیدی خود را نیز از طریق دو خط چهارصد کیلوولت یزد ـ تیران و سیرجان ـ فسا ـ شیراز به شبکه سراسری منتقل می‌نماید.

به علت طولانی بودن مسیر انتقال نیرو به شبکه سراسری و الزامی بودن خطوط 400 کیلوولت بررسی پایداری نیروگاه بندرعباس در مواقع بروز خطاهای مختلف بر روی خطوط 400 کیلوولت اهمیت بسیار دارد.

2ـ مشخصات برنامه پخش بار:

برنامه پخش بار مورد استقاده توسط شرکت BPA  آمریکا تهیه شده که برای معادلات پخش بار نقاط مختلف شبکه در این برنامه از روش نیوتن رافسن استفاده گردیده است. این برنامه قادر به حل شبکه‌ای از اینبا داشتن حداکثر 500 شینه و مجموعاً 1500 خط و ترانسفورمر می‌باشد. روش نیوتن ـ رافسن در صورت حل شبکه با سرعت زیاد حداکثر 5 یا 6 بار تکرار حل معادله پخش بار و مقایسه آن با جواب مرحلة قبل به جواب نهایی می رسد و دارای دقت بالایی است.

3ـ مشخصات برنامه پایداری گذرا و دینامیکی:

برنامه پایداری گذرا مورد استفاده توسط شرکت مهندسی مشاور موننکو کانادا تهیه گردیده است. در این برنامه کلیه مشخصات مولدهای با قطر ساده و برجسته چون راکتانس‌های مافوق گذرا و گذرا، مقاومت‌های مثبت و منفی آرمیچر ثابت زمانی‌های مختلف مولد، ضرایب اشباع و میرائی در صورت نیاز قابل تعریف می‌باشند. اثرعملکرد دستگاههای کنترل کننده و ولتاژ (AVR) و کنترل کننده فرکانس (LFC) مولدها در بهبود پایداری گذرا و دینامیکی شبکه توسط این برنامه قابل بررسی است و مدلهای مختلفی مطابق با استانداردهای بین‌المللی IEEE برای کاربرد هر یک از آنها تعریف شده‌اند. برای معرفی مولدهای شبکه در برنامه پایداری از مدل ساده‌ای که در آن ولتاژ تولید شده پشت ترمینال ژنراتور ثابت فرض می‌شود استفاده شده است. از اینرو کلیه مولدهای شبکه با ولتاژ ثابت پشت راکتانس گذرا در نظر گرفته می‌شوند. با توجه به دور بدون سایر مولدها از نیروگاه بندعباس عملکرد گاورنرهای آنها دارای اثر چندانی در پایداری گذرای نیروگاه بندرعباس نمی‌باشد. در بررسی پایداری دینامیکی نیروگاه بندرعباس عملکرد صحیح گاورنر آن بسیار مهم است زیرا حد فرکانس قطع بالای واحدهای بخار این نیروگاه 53 هرتز در حالت پایداری گذرا و 52 هرتز در حالت پایداری دینامیکی تعیین شده است.

4ـ مطالعه پخش بار شبکة سراسری و شبکة جنوب شرقی در پیک بار سال 1365

شبکة جنوب شرقی مطابق شکل (1) از طریق 2 خط 400 کیلوولت یزد ـ تیران و سیرجان ـ فسا ـ شیراز به شبکة سراسری متصل می‌گردد. مصرف کل شبکه سراسری 6634 مگاوات و مصرف شبکه جنوب شرقی 590 مگاوات در نظر گرفته شده است. ضریب قدرت هر دو شبکه Pf = 0/9 و راکتورهای مهم آن با توجه به شکل (1) عبارتند از راکتور 250 مگاواری پست 400 کیلوولت سیرجان، راکتور 160 مگاواری پست 400 کیلوولت بندرعباس، راکتور 100 مگاواری خط سیرجان ـ یزد در یزد و راکتور 160 مگاواری پست 400 کیلوولت یزد که با توجه به پخش بار شبکه استفاده از آن لزومی ندارد.

در شرایط کار نرمال شبکه کلاً 3 واحد از 4 واحد بخار نیروگاه در مدار قرار می‌گیرد از این رو تولید نیروگاه بندرعباس تا حدود 900 مگاوات (300×3) مگاوات قابل افزایش است.

این نیروگاه در شبکة جنوب شرقی تولید کننده عمده انرژی است بنابراین با ناپایدار شدن آن به هر علت  وضعیت پایداری شبکه جنوب شرقی بسیار بحرانی خواهد شد علاوه بر این نیروگاه بندرعباس مقداری از انرژی مورد نیاز شبکه سراسری را از طریق دو خط 400 کیلوولت یزد ـ تیران و سیرجان ـ فسا ـ شیراز تأمین می‌نماید که با خارج شده این نیروگاه از مدار در شبکة سراسری کمبود تولید بوجود خواهد آمد و با توجه به وضعیت واحدهای شبکه سراسری جبران این کمبود تولید مشکل بنظر می‌رسد بنابراین با تعیین حد نهایی تولید نیروگاه بندرعباس می توان در صورت بروز خطاهای مختلف حد پایداری نیروگاه و علاوه بر آن مقدار قدرت قابل انتقال از شبکة جنوب شرقی به شبکه سراسری را نیز مشخص نمود.

5ـ تعیین بدترین محل وقوع اتصال کوتاه سه فاز در شبکه جنوب شرقی

برای بررسی وضعیت پایداری نیروگاه بندرعباس ابتدا محل وقوع بدترین اتصال کوتاه سه فاز را تعیین می‌نمائیم برای این منظور در حالتیکه تولید نیروگاه بندرعباس 750 مگاوات است مطابق پخش بار شکل (1)

5ـ1ـ اتصال کوتاه سه فاز در یکی از خطوط 400 کیلوولت بندرعباس ـ سیرجان به وقوع می‌افتد.

5ـ2ـ اتصال کوتاه سه فاز در خط 400 کیلوولت سیرجان ـ یزد صورت می‌گیرد.

5ـ3ـ اتصال کوتاه سه فاز در خط 400 کیلوولت سیرجان ـ فسا روی می‌دهد.

در کلیه حالات فوق فرض می‌شود که دژنکتورهای دو طرف خط معیوب پس از حداکثر 1/0 ثانیه وارد عمل شده و خط را از مدار خارج کنند.

با توجه به منحنی های پایداری بدست آمده مطابق شکل 5ـ1، 5ـ2 و 5ـ3 در دو حالت اول و دوم شبکه سراسری و شبکه جنوب شرقی پایدار و نسبت به هم سنکرون می‌مانند اما در حالت 5ـ3ـ دو شبکه نسبت به یکدیگر آن سنکرون شده و نتیجتاً از هم جدا می‌شوند بنابراین محل وقوع بدترین اتصال سه فاز نزدیک پست 400 کیلوولت سیرجان و روی خط 400 کیلوولت سیرجان ـ فسا می‌باشد.

6ـ پایداری گذرای نیروگاه بندرعباس

با توجه به پخش بار شکل (1) و مطالب ارائه شده در بخش 5 تولید نیروگاه بندرعباس را با در مدار بودن 3 واحد بخار از 600 مگاوات شروع کرده به ترتیب افزایش می‌دهیم در کلیه حالات با وقوع اتصال کوتاه سه فاز در خط 400 کیلوولت سیرجان ـ فسا ـ شیراز شبکه سراسری و شبکه جنوب شرقی پایدار می‌مانند تا وقتی که تولید کل نیروگاه بندرعباس را به 740 مگاوات می‌رسانیم در این حالت پایداری نیروگاه بندرعباس و شبکة جنوب شرقی نسبت به شبکة سراسری بحرانی می‌شود. اشکال 2 و 3 به ترتیب منحنی تغییرات نسبی زاویه روتورهای واحدهای مختلف و تغییرات فرکانس آنها را نشان می‌دهد. اگر تولید نیروگاه بندرعباس را به 750 مگاوات برسانیم نیروگاه بندرعباس و شبکه جنوب شرقی از شبکة سراسری جدا می‌شوند که تغییرات نسبی زاویه روتورهای واحدها و تغییرات فرکانس آنها در اشکال 4 و 5 نشان داده شده است. بنابراین نتیجه می‌شود پایداری گذرای نیروگاه بندرعباس در صورت وقوع بدترین اتصال کوتاه سه فاز در تولید کل 740 مگاوات محدود می‌شود. در این حالت قدرت انتقالی از شبکه جنوب شرقی به شبکه سراسری 248 مگاوات می‌باشد.

7ـ پایداری دینامیکی نیروگاه بندرعباس

با توجه باینکه ماکزیمم فرکانس قابل قبول واحدهای بخر نیروگاه بندرعباس در شرایط پایداری دینامیکی 52 هرتز می‌باشد پس از پایداری گذرای نیروگاه عملکرد گاورنر واحدها در کنترل نهایی فرکانس و تنظیم آن به مقدار کمتر از 52 هرتز در پایداری دینامیکی اهمیت خاصی کسب می‌کند. اگر معادلات گاورنر واحدهای بخار نیروگاه بندرعباس را در مطالعه پایداری بحساب آوریم در حالتیکه تولید کل نیروگاه 750 مگاوات است در صورت بروز اتصال کوتاه سه فاز در خط 400 کیلوولت سیرجان ـ فسا ـ شیراز و خروج خط پس از ـ 1/0 ثانیه مطابق اشکال 6 و 7 منحنی‌های پایداری و تغییرزات فرکانس واحدها، شبکه سراسری و شبکه جنوب شرقی نسبت به یکدیگر پایداری خود را حفظ می‌کنند. بنابراین حد نهائی تولید نیروگاه به 750 مگاوات می‌رسد که در این حالت قدرت قابل انتقال از شبکه جنوب شرقی به شبکه سراسری 258 مگاوات است.

حال اگر تولید نیروگاه را به 760 مگاوات برسانیم در این حالت پس از وقوع خطای سه فاز فوق و رفع آن با توجه به اشکال 8 و 9 که منحنی پایداری واحدها و تغییرات فرکانس آنها را نشان می‌دهد شبکة جنوب شرقی از شبکة سراسری جدا می‌شود. اما با توجه به شکل 9 یعنی منحنی تغییران فرکانس واحدها مشاهده می شود که فرکانس واحدهای بندرعباس پس از 4 ثانیه به 5/ 53هرتز می‌رسد که بیشتر از ماکزیمم حد قابل قبول فرکانس واحدهای بخار نیروگاه بندرعباس می‌باشد که در این حالت حتی عملکرد گاورنر واحدها نیز قادر به جلوگیری از ـ افزایش بیش از حد فرکاس آنها و نتیجتاً خروج واحدها از مدار نمی‌باشد.

8ـ نتیجه:

با توجه به بررسی‌های انجام شده نتیجه می‌شود که گاورنر واحدهای بخار نیروگاه بندرعباس در بهبود پایداری گذرا نیروگاه اثر چندان قابل توجهی ندارد. البته این امر قابل انتظار و پیش‌بینی بود. اما نکته جالب این است که در حالت پایداری دینامیکی پس از جدا شدن نیروگاه بندرعباس از شبکه سراسری گاورنر واحدهای بخار حتی قادر به تنظیم قابل قبول فرکانس واحدها نیستند. و به طور کلی پایداری دینامیکی نیروگاه نیز از دست می‌رود برای توجیه این مطلب شکل خاص شبکه سراسری و شبکه جنوب شرقی و حالت خطوط ارتباط دهنده آنها به یکدیگر، محل وقوع خطا و وضعیت پخش بار شبکه را می‌توان از عوامل مهمی دانست که اثر منفی مجموعه آنها در از دست رفتن پایداری دینامیکی نیروگاه بیشتر از اثر مثبت عملکرد گاورنر در ابقای پایداری می‌باشد و این از مطالب مهمی است که روشن می‌کند قوی بودن شبکه‌های انتقال و نحوة ارتباط آنها به یکدیگر در بهبود پایداری واحدهای مهم شبکه در هنگام بروز خطاهای مهم تا چه حد تعیین کننده می‌باشد.