انواع توان در شبكه هاي توزيع

مي دانيم در شبكه هاي جريان متناوب توان ظاهري كه از مولدها دريافت مي شود به دو بخش توان مفيد و غير مفيد تقسيم مي شود . نحوه اين تقسيم به شرايط مدار بستگي دارد به اين معني كه هر قدر ضريب توان (CosΦ) به يك نزديكتر باشد سهم توان مفيد بيشتر است . اين اتفاق در مدارتي رخ مي دهد كه مصارف اهمي آن بيشتر است .مانند سيستمهاي روشنايي يا توليد گرما توسط انرژي برق . اما مي دانيم كه سهم عمده مصارف شبكه ها را مصرف كننده هاي (اهمي – سلفي ) دريافت مي كنند . مانند الكتروموتورها – ترانسفورماتورهاي توزيع – چوكها و .... كه درآنها سيم پيچ يا سلف نقش اصلي را ايفا مي كند . در سيمپيچها به علت خاصيت ذخيره سازي انرژي الكتريكي بصورت ميدان مغناطيسي توان همواره بين شبكه و سلف رد و بدل مي شود . سلف در يك چهارم زمان تناوب توان دريافت مي كند و در يك چهارم بعدي زمان ، توان را به شبكه پس مي دهد . درست است كه نتيجه رياضي اين عمل يعني عدم مصرف انرژي زيرا توان داده شده به سلف با توان دريافت شده از ان برابر است اما در عمل اين اتفاق رخ نمي دهد زيرا توان پس داده شده به شبكه امكان استفاده را براي مولد ايجاد نمي كند و اين توان در هر حالتي از مولد دريافت شده است . و براي رسيدن به مصرف كننده اهمي – سلفي از شبكه توزيع شامل : سيمها – كابلها و ... عبور كرده است .

نتيجه اينكه سلف تواني را از مولد دريافت مي كند اما اين توان را به شبكه پس مي دهد . اين توان قابل استفاده نيست و در مسير عبور تلف مي شود . پس مقدار از توان تلف مي شود . مصرف كننده هاي فوق براي انجام اينكار به توان مذكور نياز دارند اما اين توان براي شبكه مضر است و زيانهاي زير را در پي دارد :

- اضافه شدن جريان مولد و درنتيجه نياز به مولدهايي با توانهاي بيشتر
- چون جريان شبكه زياد مي شود به سيمها و كابلهايي با سطح مقطع بالاتر براي كاهش افت ولتاژ نياز است كه اين موضوع هزينه اوليه شبكه را افزايش مي دهد .
- اتلاف توان در شبكه هاي توزيع بصورت حرارت روي مي دهد در نتيجه هر كاري كنيد نمي توانيد از اين اتلاف جلوگيري كنيد . نتيجه اين اتلاف توان ،كاهش ولتاژ مصرف كننده مي باشد كه اين موضع راندمان مصرف كننده را پايين مي آورد .
- نمي توان اين توان را به مصرف كننده هاي اهمي سلفي تحويل نداد زيرا كار آنها مختل مي شود .



خازن ناجي شبكه هاي توليد و توزيع

توان هم در خازنها بصورت توان غير مفيد است درست مانند سلفها در يك چهارم پريود موج متناوب ،توان دريافت مي كنند و در يك چهارم بعدي توان را تحويل مي دهند پس خازنها هم مانند سلفها باعث افرايش توان راكيتو ( غير مفيد ) شبكه مي شوند اما اتفاق بامزه زماني روي مي دهد كه خازن و سلف با هم در شبكه قرار گيرند .
اين دو برعكس هم عمل مي كنند . يعني زماني كه سلف توان مي گيرد خازن توان مي دهد و زماني كه سلف توان مي دهد خازن توان مي گيرد . پس توانهاي غير مفيد اين دو فقط يكبار از شبكه دريافت مي شود و در زمانهاي بعد بين آنها تبادل مي شود بدون اينكه مولد اين توان را تحمل كند . پس مصرف كننده هاي اهمي سلفي توان راكتيو خود را دريافت مي كنند و مولد و شبكه توزيع آنرا توليد و پخش نمي كنند زيرا اين كار را خازن انجام مي دهد . اين خازنها از حالا به بعد ، خازنهاي اصلاح ضريب توان نام مي گيرند و وظيفه آنها تامين توان راكتيو مورد نياز مصرف كننده هاي اهمي سلفي است .



اتصال خازن به شبكه

خازنهاي اصلاح ضريب توان بايد در شبكه بصورت موازي قرار گيرند . براي اينكار در شبكه هاي تكفاز بايد به فاز و نول وصل شوند و در شبكه هاي سه فاز پس از اتصال بصورت ستاره يا مثلث آنگاه به سه فاز متصل مي شوند .

اين خازنها بايد از انواعي انتخاب شوند كه بتوانند دايمي در مدار قرار گيرند پس بايد بتوانند ولتاژ شبكه را تحمل كنند در محاسبه خازن از انواعي استفاده مي شود كه ولتاژ مجاز آنها 15% بيشتر از ولتاژ شبكه باشد .

محاسبه خازن

نقش خازن در شبكه كاهش توان راكتيو مصرف كنند هاي اهمي – سلفي از ديد مولدها است . با اين اتفاق ضريب توان مفيد به يك نزديك مي شود . پس با كنترل ضريب توان امكان كنترل توان راكتيو وجود دارد . اين كار بكمك يك كسينوس في متر صورت مي گيرد . يعني بكمك كسينوس في متر مي توان دريافت كه ضريب توان و در نتيجه توان راكتيو در چه وضعيتي قرار دارد .


دامنه تغييرات ضريب توان (CosΦ) :
خازن مذكور بايد برابر نياز شبكه باشد در غير اينصورت خود توان راكتيو از مولد دريافت مي كند و همچنين سبب افزايش ولتاژ آن مي شود . پس بايد خازن مطابق نياز شبكه محاسبه شود .

پرسش : شبكه به چه مقدار خازن نياز دارد ؟
پاسخ : مقداري كه ضريب توان را به يك نزديك كند . اين مقدار خازن خود توان راكتيوي ايجاد مي كند كه توان راكتيو مصرف كننده اهمي – سلفي را جبران مي كند . پس مقدار خازن به مقدار توان راكتيو مدار بستگي دارد . هر قدر اين توان قبل از خازن گذاري بيشتر باشد ، اندازه خازن نيز بزرگتر خواهد بود .

با توجه به مطالب گفته شده بايد براي محاسبه خازن دو مقدار مشخص شود :

يك – مقدار ضريب توان شبكه قبل از خازن گذاري
دو – مقدار ضريب توان شبكه بعد از خازن گذاري كه انتظار داريم شبكه به آن برسد
سه - اندازه توان اكتيو

پس از تعيين اين مقاديرمراحل زير را پي مي گيريم . براي مقدار ضريب توان مطلوب مثلا عدد 9/0 مقدار خوبي است . حال دو مقدار ضريب توان داريم يكي ضريب توان شبكه قبل از خازن گذاري و ديگري ضريب توان مطلوب كه مي خواهيم با گذاردن خازن به آن برسيم . بكمك رابطه زير مقدار توان راكتيو مورد نظر را كه با آمدن خازن تامين مي شود محاسبه مي كنيم . ( توجه : در خريد خازنهاي اصلاح ضريب توان بجاي فارد براي تعيين ظرفيت خازن از ميزان توان راكتيو آن خازن سخن گفته مي شود.)


محاسبه خازن در اين مرحله تمام مي شود و مقدار توان بدست آمده همان مقدار خازن موردنياز است .

Q = P . F




منبع :