تماس و مشورت با مدرس دوره : 09120821418

چکیده

یکی از موارد مهم در شبکه‌های بزرگ صنعتی، تداوم تغذیه بارهای حساس و عدم توقف خط تولید جهت جلوگیری از خسارات سنگین می‌باشد. به این دلیل عموماً تغذیه این شبکه‌ها باید به‌گونه‌ای انجام شود که از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار باشند. از این‌رو این شبکه‌ها عموماً دارای واحد نیروگاه داخلی نیز می‌باشند که در شرایط عملکرد عادی به‌صورت موازی با شبکه برق سراسری قرار دارد و در صورت اختلال در تغذیه از شبکه برق سراسری، توان مورد نیاز بارهای حساس را تامین می‌نماید. با توجه به این ساختار و ارتباط شبکه‌های الکتریکی با یکدیگر، انجام مطالعات پایداری دینامیکی جهت بررسی رفتار این شبکه‌ها در شرایط اضطراری ضروری می‌باشد که لازمه انجام چنین مطالعاتی جمع‌آوری اطلاعات دقیق تجهیزات جهت مدل‌سازی شبکه می‌باشد. شبکه مورد مطالعه در این پایان‌نامه، شبکه برق مجتمع فولاد مبارکه می‌باشد که دارای 4 ژنراتور سنکرون واحد نیروگاه داخلی بوده و همچنین از طریق 2 خط از شبکه سراسری تغذیه می‌گردد. بنابراین جهت مطالعات پایداری این شبکه رخدادهای محتمل مد نظر قرار گرفته و براساس شبیه‌سازی انجام شده در نرم افزار DIgSILENT در سناریوهای مختلف، رفتار دینامیکی ژنراتورهای سنکرون بررسی می‌شود. لازم به‌ذکر است جهت مدل‌سازی بارها، در تمامی نواحی مجتمع فولاد مبارکه اندازه‌گیری توان مصرفی آنها توسط دستگاه‌های آنالایزر کیفیت توان با کلاس دقت A‌ انجام شده است. همچنین شبیهسازی سیستم‌های کنترلی ژنراتورها نظیر سیستم تحریک و گاورنر نیز با توجه به اطلاعات استخراج شده در محیط DSL نرم‌افزار DIgSILENT صورت گرفته است. سپس در هر سناریو حداکثر زمان رفع خطا جهت حفظ پایداری ژنراتورها محاسبه گردیده است. لازم به‌ذکر است در سناریوهایی که منجر به جزیره‌ای شدن تغذیه نواحی مجتمع فولاد مبارکه شده است، علاوه بر تعیین زمان بحرانی رفع خطا، برنامه ریزش بار نیز در نرم‌افزار در نظر گرفته شده است و مطابق آن پایداری شبکه برق مجتمع فولاد مبارکه در شرایط جزیره‌ای بررسی گردیده است. همچنین در سناریوهایی که منجر به اضافه‌بار ترانسفورمرهای قدرت که باس‌بار نواحی مجتمع فولاد مبارکه را از طریق شبکه برق سراسری تغذیه می‌نمایند شده است، برنامه ریزش بار دیگری در نرم‌افزار پیاده‌سازی گردیده است تا مطابق آن ترانسفورمر از حالت اضافه‌بار خارج گردد. همچنین تاثیر برخی از پارامترهای شبکه و نوع مدل‌سازی بار در پایداری ژنراتورها و زمان بحرانی رفع خطا نیز بررسی شده است.


پیشزمینه، صورت مسئله تحقیق، انگیزه و اهداف

یکی از مهمترین مصرفکنندههای انرژی الکتریکی، واحدهای صنعتی میباشند که مقـدار زیـادی از تـوان مـورد نیاز خود را از شبکه سراسری تأمین مینمایند. کیفیت انرژی الکتریکی و تداوم تـأمین آن در ایـن شـبکههـا از اهمیـت زیادی برخوردار میباشد زیرا شبکههای صنعتیعموماً دارای خطوط تولید پیوسته و حساس مـیباشـند کـه قطـع بـرق آنها خسارات مادی زیادی به بار میآورد. بهعنوان مثال در یک کارخانه تولید ورق فولاد، در صورتیکه در فرآینـد تولید ورق اختلالی در انرژی الکتریکی تغذیهکننده غلطکها، پیچانندههـای ورق، کـورههـای پـیشگـرمکن و سـایر تجهیزات مرتبط رخ دهد، امکان از دست رفتن کیفیت ورق و همچنین جمع شدن آن در میان غلطکها و قسمتهای مختلف خط تولید وجود دارد که در این شرایط جداسـازی ورقهـا از میـان تجهیـزات و بازگردانـدن خـط تولیـد بـه حالت عادی بسیار زمانبر و پرهزینه میباشد.

با توجه به موارد بیان شده، اهمیت تأمین انرژی الکتریکـی مطمـئن و مـداوم خطـوط تولیـد و بارهـای مهـم صـنایع روشن میباشد. لذا ساختار و نحوه اتصال این شبکهها به شبکه سراسری بهگونهای است کـه قابلیـت اطمینـان آنهـا را افزایش دهند تا در صورت وقوع رخدادها و خطاهای احتمالی در شرایط مختلف، تغذیه بارها و نواحی حساس و مهم این واحدهای صنعتی تحت تأثیر قرار نگیرند. به همین منظور در داخل شبکههای صنعتی یک واحد نیروگاهی در نظـر گرفته میشود که بسـته بـه میـزان بـار مصـرفی و اهمیـت خطـوط تولیـدی واحـد صـنعتی، دارای تعـدادی واحـدهای تولیدکننده انرژی با ظرفیتهای متفاوتی میباشد .[1-3] بهمنظور قابلیت اطمینان بیشتر در تغذیه بارها توسـط نیروگـاه داخلی، معمولاً از چندین واحد بجای یک واحد استفاده میشود تا با از دست رفتن یکی از واحدها بقیه آنهـا بتواننـد بخشی از بار مورد نظر را تغذیه نمایند. لازم بهذکر است از آنجا که راهاندازی واحدهای تولیدکننده انرژی الکتریکـی نیروگاه داخلی به زمان زیادی نیاز دارد، در شرایط عملکـرد عـادی شـبکه صـنعتی، واحـدهای تولیـد نیروگـاه داخلـی بهصورت موازی با شبکه برق سراسری به تغذیه بارهای واحد صنعتی میپردازند تا در صورت وقوع اختلال در شـبکه سراسری و یا قطع خطوط تغذیهکننده آن، واحدهای تولیدکننده داخلی بلافاصله قادر به تغذیه بارهای حسـاس و مهـم باشند و از خاموشی کامل1 شبکه صنعتی جلوگیری نمایند. ایجاد چنین سـاختاری بـرای شـبکههـای صـنعتی، منجـر بـه ضرورت انجام مطالعات پایداری در شرایط اضـطراری محتمـل بـهمنظـور حفـظ پایـداری شـبکه بـرق واحـد صـنعتی میگردد .[4] شرایط اضطراری محتمل برای یک شبکه صنعتی بـه دو دسـته کلـی متصـل بـه شـبکه بـرق سراسـری و همچنین ایزوله از شبکه برق سراسری (جزیرهای) تقسیم میشود. بهعنوان مثال در صورتیکه شبکه صنعتی مـورد نظـر از طریق دو خط ارتباطی از شبکه سراسری تغذیه شود، با قطع شدن یکی از این خطوط کماکان با شـبکه سراسـری در ارتباط میباشد ولی در صورت قطع شدن هر دو خط، شبکه وارد حالت جزیرهای میگردد. لازم بهذکر اسـت کـه در هر یک از این دو حالت با توجه به آرایش و ساختار واحدهای تولیدی و بارهای مصرفی، شـرایط اضـطراری مختلفـی ایجاد میگردد که بررسی پایداری شبکه صنعتی در تمامی این شرایط ضروری میباشـد .[5] پـس از درک ضـرورت بررسی پایداری شبکههای صنعتی میبایست مطالعات جامعی در این زمینه صـورت پـذیرد. ایـن مطالعـات در ابتـدا بـا تعیین تمامی شرایط اضطراری محتمل که میتواند برای شبکه صنعتی مورد نظر رخ دهـد آغـاز مـیگـردد و سـپس بـا مدلسازی دقیق اجزا تشکیلدهنده آن ادامه مییابد. لازم بهذکر است که بهدلیل ماهیـت دینـامیکی تجهیـزات موجـود در شبکه صنعتی، تمامی مطالعات میبایست با در نظر گرفتن دینامیک تجهیزات مذکور انجام شوند. بـه همـین منظـور در ابتدا میبایست مدل دینامیکی دقیق هر یک از تجهیزات بیان گـردد و سـپس بـا توجـه بـه گسـتردگی و پیچیـدگی بررسی آنها، کل شبکه در نرمافزارهای کامپیوتری شبیهسازی گردد و در نهایت مطالعات دینـامیکی جـامعی بـر روی آنها صورت پذیرد.


فهرست مطالب
عنوان صفحه
فهرست مطالب هشت
فهرست اشکال ده
فهرست جداول چهارده
چکیده 1
فصل اول: مقدمه
1-1 پیشزمینه، صورت مسئله تحقیق، انگیزه و اهداف 2
1-2 مرور پژوهش‌های پیشین 5
1-3 روند ارائه مطالب 8
فصل دوم: شبکه‌های برق صنعتی و مطالعات دینامیکی آن‌ها
2-1 مقدمه 10
2-2 معرفی شبکه‌های برق صنعتی 10
2-2-1 ویژگی‌های شبکه‌های برق صنعتی 11
2-2-2 کیفیت انرژی الکتریکی در شبکه‌های برق صنعتی 12
2-3 دینامیک سیستم‌های قدرت الکتریکی و پایداری آن‌ها 13
2-3-1 بررسی پایداری دینامیکی در شبکه‌های برق صنعتی 14
2-3-2 روند انجام مطالعات پایداری 18
2-4 نتیجه‌گیری 19
فصل سوم: مدل‌سازی ریاضی تجهیزات موجود در شبکه‌های برق صنعتی
3-1 مقدمه 20
3-2 مدل‌سازی ژنراتورهای سنکرون 21
3-3 مدل‌سازی بارها 23
3-3-1 مدل استاتیکی بار 23
3-3-2 مدل دینامیکی بار 24
3-4 مدل‌سازی سیستم‌های کنترل‌کننده 25
3-4-1 سیستم تحریک ژنراتور سنکرون 26
3-4-2 مدل‌سازی سیستم تحریک 28
3-4-3 سیستم توربین – گاورنر ژنراتور سنکرون 29
3-5 نتیجه‌گیری 33
فصل چهارم معرفی شبکه برق مجتمع فولاد مبارکه و شبیه‌سازی آن
4-1 مقدمه 34
4-2 معرفی شبکه برق مجتمع فولاد مبارکه 34
4-3 شبیه‌سازی شبکه برق مجتمع فولاد مبارکه در نرم افزار DIgSILENT 36
4-3-1 شبیه‌سازی شبکه بالادست مجتمع فولاد مبارکه 36
4-3-2 شبیه‌سازی ترانسفورمرها و کابل‌های تغذیه‌کننده نواحی مختلف مجتمع فولاد مبارکه 37
4-3-3 شبیه‌سازی بارهای نواحی مختلف مجتمع فولاد مبارکه 38

4-3-4 معرفی و شبیه‌سازی ژنراتورهای سنکرون واحد نیروگاه مجتمع فولاد مبارکه و سیستم‌های کنترلی آن‌ها 42
4-3-5 معرفی و شبیه‌سازی سیستم تحریک ژنراتورهای سنکرون واحدهای بخار 42
4-3-6 معرفی و شبیه‌سازی سیستم تحریک ژنراتور سنکرون واحد گازی 45
4-3-7 معرفی و شبیه‌سازی سیستم کنترل توربین – گاورنر ژنراتورهای سنکرون واحدهای بخار 47
4-3-8 معرفی و شبیه‌سازی سیستم کنترل توربین – گاورنر ژنراتور سنکرون واحد گازی 49
4-4 نتیجه‌گیری 51



فصل پنجم: بررسی پایداری شبکه برق مجتمع فولاد مبارکه در شرایط اضطراری و ارائه نتایج
5-1 مقدمه 52
5-2 بررسی پایداری شبکه برق مجتمع فولاد مبارکه در شرایط اضطراری مختلف 53
5-2-1 نکات مورد توجه در شبیه‌سازی و مطالعات پایداری صورت گرفته در سناریوهای مختلف 56
5-3 بررسی سناریوهای محتمل در حالات کاری مختلف شبکه برق مجتمع فولاد مبارکه 58
5-3-1 حالت اول: در مدار بودن 2 ترانسفورمر قدرت T4A/N و T6A/N و 4 ژنراتور 58
5-3-2 حالت دوم: در مدار بودن 2 ترانسفورمر قدرت T4A/N و T6A/N و3 ژنراتور 66
5-3-3 حالت سوم : در مدار بودن 2 ترانسفورمر قدرت T4A/N و T6A/N و2 ژنراتور 73
5-3-4 حالت چهارم: در مدار بودن 2 ترانسفورمر قدرت T4A/N و T6A/N و 1 ژنراتور 79
5-3-5 حالت پنجم: در مدار بودن یک ترانسفورمر و 4 ژنراتور 86
5-3-6 حالت ششم: در مدار بودن یک ترانسفورمر و 3 ژنراتور 89
5-3-7 حالت هفتم: در مدار بودن یک ترانسفورمر و 2 ژنراتور 93
5-3-8 حالت هشتم: در مدار بودن یک ترانسفورمر و 2 ژنراتور و خروج ترانسفورمر ‌‌به‌دلیل اضافه‌بار آن 96
5-4 بررسی عوامل تاثیرگذار در رفتار دینامیکی ژنراتور سنکرون 97
5-4-1 بررسی تاثیر نوع بار شامل بارهای استاتیکی و دینامیکی در مطالعات پایداری 97
5-4-2 بررسی تاثیر قدرت اتصال کوتاه شبکه قدرت در مطالعات پایداری 98
5-4-3 بررسی تاثیر ولتاژ شبکه قدرت در مطالعات پایداری 99
5-5 جمع‌بندی سناریوها 100
5-6 نتیجهگیری 101
فصل ششم: نتیجه‌گیری و پیشنهادها‌
6-1 نتیجهگیری 102
6-2 پیشنهادها 104
پیوست 105
مراجع 108

————————————————————————————————————————————–

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

پایان نامه های موجود در سایت فقط در صورت دریافت پکیج آموزش دیگساینلت قابل دریافت است.
برای دریافت این پایان نامه و تمامی پایان نامه های سایت، پکیج آموزش دیگساینلت را خریداری بفرمایید. پس از خریداری پکیج آموزشی لینک دانلود پایان نامه ها فعال خواهد شد.
شماره های تماس :
05142241253
09120821418

دریافت پکیج آموزش

————————————————————————————————————————————–