بررسی کاربرد محدود کننده جریان خطا در شبکه انتقال برق منطقه ای فارس

امروزه افزایش مصرف برق یکی از شاخص های پیشرفت و توسعه در جهان محسوب می شود. این موضوع باعث افزایش تولید و به هم پیوستگی شبکه های برق در جهان شده است. پیامد طبیعی این امر، افزایش قدرت اتصال کوتاه شبکه خواهد بود تا حدی که ممکن است مقادیر نامی ظرفیت اتصال کوتاه در شبکه، دیگر پاسخگوی سطح اتصال کوتاه شبکه نباشد. در این شرایط، اولین راه حلی که به ذهن می رسد، جایگزینی تجهیزات شبکه با تجهیزاتی است که تحمل مقادیر اتصال کوتاه بالاتر را دارند. اما این کار، بسیار زمان بر است و علاوه بر این منجر به صرف هزینه های فراوان خواهد شد. اگر بتوان جریان های اتصال کوتاه در شبکه را به مقادیر کمتری در حد تحمل ظرفیت اتصال کوتاه تجهیزات موجود کاهش داد، دیگر نیازی به تعویض این تجهیزات نخواهد بود. یکی از روش های کاهش جریان خطا، استفاده از محدود کننده های جریان خطا (fcl) در شبکه قدرت است. عملکرد محدود کننده های جریان خطا، وارد کردن یک امپدانس بزرگ به صورت سری در حین خطا و در نتیجه کاهش جریانهای اتصال کوتاه می باشد در حالی که در شرایط کارکرد عادی شبکه، fcl ها امپدانس بسیار کوچکی از خود نشان می دهند و تاثیر چندانی بر روی کارکرد عادی شبکه ندارند. در سال های اخیر، پیشرفت در زمینه های تجهیزات ابررسانا و همچنین ادوات الکترونیک قدرت، موجب ارایه fclهایی با سرعت عملکرد بالا در حین خطا و در عین حال قیمت های مناسب شده است. تا کنون استفاده از fclهای ابررسانا در سطح ولتاژهای انتقال به دلیل هزینه های بالای آن ، کاربرد عملی نداشته و به نظر می رسد استفاده از این نوع fcl در سطح ولتاژهای بالاتر از 20 کیلوولت با محدودیتهای اقتصادی مواجه است.البته اخیرا چند شرکت آمریکایی جهت نصب آزمایشی چند دستگاه fcl ابررسانا در سطح ولتاژ 138 کیلوولت به توافق رسیده اند که این fclها در سال 2012 در ایالت های کالیفرنیا و اوهایوی آمریکا نصب خواهد شد. شرکت zenergy نیز از نصب آزمایشی یک دستگاه fcl ابررسانا در سال جاری (2011) خبر داده است. رشد سریع ادوات الکترونیک قدرت موجب پیشرفت fclهای حالت جامد و کاربرد آن ها در سطح ولتاژهای انتقال شده است. در واقع استفاده از fclهای حالت جامد در سطح ولتاژهای بالاتر از 66 کیلوولت سابقه بیشتری نسبت به fclهای ابررسانا دارد. از جمله این موارد، نصب fcl هیبرید با قابلیت جبرانسازی سری در سطح ولتاژ 500 کیلوولت در ایالت کالیفرنیای آمریکا و همچنین استفاده از fcl رزونانسی سری در شبکه 500 کیلوولت شرق کشور چین است که هر دوی این موارد در این پایان نامه شرح داده شده است. این پایان نامه، در فصل اول به بررسی روش های سنتی و جدید مقابله با افزایش جریان های اتصال کوتاه می پردازد. در فصل دوم، دو نمونه عملی کاربرد موفق fclهای حالت جامد در کشورهای چین و آمریکا در سطح ولتاژ 500 کیلوولت بررسی شده است. فصل سوم، مزایای اقتصادی کاربرد fcl و مقایسه آن با روش های دیگر مدیریت جریان خطا را بیان می کند. در فصل چهارم، شبکه انتقال برق منطقه ای فارس به عنوان یک مورد مطالعاتی که در سال های آینده با مشکل اضافه جریان اتصال کوتاه مواجه خواهد شد، بررسی و fcl رزونانسی سری جهت حل این مشکل پیشنهاد شده است. پس از بررسی مزایای اقتصادی نصب این نوع fcl در شبکه مورد اشاره، تاثیر آن در افزایش پایداری گذرای سیستم و همچنین امکان بروز و نحوه مقابله با پدیده نوسانات زیر سنکرون به اجمال بررسی شده است. فصل پنجم نیز شامل خلاصه ای از نتایج بدست آمده در این پایان نامه به همراه پیشنهاد هایی جهت ادامه این پروژه و سایر پروژه های مشابه است.