مقاله درباره کلیاتی از سیستمهای قدرت

اختصاصی از ژیکو مقاله درباره کلیاتی از سیستمهای قدرت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 48

کلیاتی از سیستمهای قدرت

تاریخچه

در سال 1882 ادیسون اولین نیروگاه مرکزی را در ایالات متحده آمریکا دایر کرد. بار این نیروگاه 400 لامپ بود که هر کدام 83 وات توان الکتریکی مصرف میکردند.

در حدود همان زمان اولین نیروگاه مرکزی برق در لندن در کشور بریتانیا تاسیس گردید. این نیروگاه شامل یک ژنراتور kW60 بود که محرک آن یک ماشین بخار با محور افقی بود. ولتاژ برق تولیدشده در این نیروگاه 100 ولت با جریان مستقیم بود.

اولین نیروگاه اصلی جریان متناوب در بریتانیای کبیر در Deptford تاسیس گردید که توان آن توسط ماشینهای 10000 اسب بخار تولید میشد وتوان الکتریکی باولتاژ kV10 برای مصرف کنندههای لندن انتقال داده میشد.

در طول این زمان پیکار بین طرفداران جریان متناوب و جریان مستقیم در شدیدترین شرایط وبیشترین سطح قرار داشت. در طول همین زمان پیشرفتهای مشابه در آمریکا و دیگر کشورها در حال وقوع بود. در نهایت به علت اختراع ترانسفورماتور استفاده از جریان متناوب غالب گشت و یک توسعه روز افزون در ظرفیت نیروگاههای تولید برق آغاز شد. هر شهر بزرگ یا مرکز بار مسئول بهره برداری از نیروگاه مربوط به خود گشت.

مشخصه های تأثیرگذار بر تولید و انتقال

سه شاخص اصلی در تغذیه برق وجود دارد که اگر چه واضح است،اثر قابل توجهی در مهندسی تغذیه برق دارد. آنها عبارتند از:

الف- برق، برخلاف آب و گاز قابل ذخیره سازی نیست و تولید کننده در هر زمان کنترل کمی روی بار دارد. مهندسان کنترل ملزم هستند تا توان خروجی ژنراتورها را برابر با بار متصل شده با ولتاژ و فرکانس معین تنظیم کنند. سختی این کار با مطالعه نمودارهای تغییرات روزانه بار مشخص میشود. میتوان ملاحظه نمود که بار از یک مولفه پایدار بنام "بارپایه"، بعلاوة قله هایی بسته به اوقات مختلف روز و تغییرات بار روزانه و عوامل دیگر تشکیل شده است.

ب- یک افزایش پیوسته در تقاضا برای برق سالانه وجود دارد. اگر چه در بسیاری از کشورهای صنعتی نرخ افزایش مصرف برق در سالهای اخیر کاهش یافته است، ولی حتی در کشورهای با کمترین رشد مصرف، برق مصرفی به مقدار قابل توجهی در حال افزایش است. بنابراین یک روند افزاینده و پیوسته در مقدار تجهیزات تولید برق وجود دارد.

ج- مسئله توزیع برق و طبیعت سوخت موجود از اهمیت بالایی برخوردار است.از آنجائیکه زغال سنگ در نواحی استخراج میشود که لزوماً در مرکز باراصلی نیست و برق هیدروالکتریک تولیدی از سدها معمولاً از نواحی مراکز بارهای بزرگ دور است، شرکتهای برق با مشکل برپا کردن پستهای برق روبرو شده و مجبور به انتقال توان در فواصل طولانی و مشکلات اقتصادی مربوط به آن را خواهند داشت. استفاده بیشتر از انرژی اتمی باعث تغییر الگوی موجود تولید میشود.

د- در سالهای اخیر ملاحظات زیست محیطی تأثیر قابل توجهی در جایابی محل پستهای برق، هزینه ساخت، و بهره برداری از واحدهای تولید برق داشته است. طراحی شبکه برق از تأثیرهای حاصل از طی مراحل قانونی قبل از شروع پروژه نیز تأثیر پذیرفته است. مخصوصاً امروزه سئوال اینکه اثر زیست محیطی واحدهای اتمی مخصوصاً با راکتورهای سری Fast Breeding))چقدر اهمیت دارد، مطرح شده است.

تبدیل انرژی الکتریکی

انرژی از حالتهای مختلف به انرژی الکتریکی قابل تبدیل است

3-1 تبدیل انرژی بوسیله بخار (نیروگاه های بخاری)

احتراق سوخهای فسیلی نظیر زغال سنگ یا نفت در مولد بخار باعث ایجاد بخار با درجه حرارت و فشار بالا شده که به توربین بخار هدایت میشود. نفت دارای مزیتهای اقتصادی است چرا که میتوانداز محل تصفیه از طریق خط لوله به طرف دیگهای بخار در ایستگاه تولید برق تلمبه زده شود.

نیروگاههای بخاری براساس سیکل رانکین کار میکنند. برای بالا بردن راندمان این نیروگاهها بخشهای مختلفی نظیر قسمت های پیش گرمکن، گرمکنندههای درجه بالا،و بازگرمکنهای بخار به آن افزوده شده است.

افزایش بازده حرارتی در اثر استفاده از بخار در بالاترین فشار و دمای ممکن به وجود میآید. همچنین، برای ساختن اقتصادی توربینها، از توربینهای با اندازه هر چه بزرگتر و در نتیجه هزینه سرمایه گذاری اولیه بیشتر و هزینه بهره برداری کمتر استفاده شود. در نتیجه واحدهای توربین با ژنراتور بااندازه MW500 و بیشتر در حال حاضر مورد استفاه قرار میگیرند. راندمان توربینهای بخار با ظرفیت MW100 و بیشتر بااستفاده از حرارت دادن دوباره بخاری که تا حدودی منبسط شده است توسط یک واحد باز گرمکن افزایش مییابد.بخار دوباره حرارت داده شده سپس به سمت توربین بازگردانده میشود و وارد قسمت دیگر توربین با فشار کمترشده در آنجامنبسط و انرژی آن تبدیل به انرژی مکانیکی میشود.

یک شکل شماتیک از یک نیروگاه بخاری در شکل (6-1) نشان داده شده است.

کتاب دکتر تفرشی یا برگن

شکل (6-1):شمای عمومی یک نیروگاه بخاری

در شکل (7-1) ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ جریان انرژی در یک نیروگاه مدرن بخار نشان داده شده است. باوجود توسعههای مداوم در طراحی کوره مولد بخار و گسترش استفاده از مواد با کیفیت بهتر در نیروگاهها ، طبیعت سیکل بخار بگونهای است که در مقایسه بازده آن کم(محدود به راندمان سیکل رانکلین) و مقدار زیادی از حرارت در کاندنسور از بین میروند. به هرحال، پیشرفتهای مهم در طراحی و مواد مورد استفاده در نیروگاهها درسالهای اخیر باعث افزایش بازده حرارتی نیروگاههای بخاری در حدود %40 شدهاند.

روند بهبود بازده در نیروگاه با افزایش فشار و درجه حرارت بخار افزایش می یابد. بااستفاده از واحدهای بزرگ توربین-ژنراتور، بازده نیروگاههای بخاری بهبود یافته و هزینه سرمایهگذاری کاهش یافته است.

در نیروگاههای با سوخت زغال سنگ، زغال سنگ خرد شده سپس آسیاب میشود و بصورت پودر کاملا ریز می شود. سوخت آسیاب شده به داخل دیگ بخار، جایی که با هوا برای سوختن مخلوط می شود، ریخته میشود. بخار خروجی از قسمت فشار ضعیف توربین ((LP به وسیله عبور از کاندنسور،توسط مقدار زیاد آب دریا یا رودخانه، منبسط و سرد شود. در حالتی که این امر امکان پذیر نباشد برجهای خنک کننده کننده مورد استفاده قرار میگیرند.

3-2- تبدیل انرژی به وسیله آب (نیروگاه های آبی)

احتمالاً قدیمیترین روش تبدیل انرژی استفاده از قدرت آب است. در ایستگاه هیدرو-الکتریک انرژی آب بصورت رایگان در دسترس است. این ویژگی جذاب همیشه به گونهای توسط هزینه های بالای سرمایه گذاری اولیه جهت ساخت نیروگاه، بخصوص هزینه های ساختمانی نیروگاه، تحت تاثیر قرار گرفته است. به هر حال امروزه هزینه سرمایه گذاری اولیه به ازای هر کیلووات نیروگاه هیدروالکتریک با همان مقدار از نیروگاه بخاری قابل مقایسه شده است. متاسفانه شرایط جغرافیایی لازم برای نیروگاه هیدروالکتریک بطور معمول پیدا نمیشوند. در بیشتر کشورهای توسعه یافته، از منابع هیدروالکتریک نهایت استفاده میشود. هنوز پتانسیل زیادی از تولید هیدروالکتریک در کشورهای توسعه نیافته وجود دارد و این به هرحال با توسعه آن کشور ها بدون شک در آینده مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

یک راه معمول استفاده از انرژی آب،سیستم تلمبه ذخیرهای است که استفاده ازانرژی آب در شرایط غیر معمول را قادر میسازد.