تازه های صنعت برق

فهرست مطالب
عنوان صفحه
موتورولتاژ بالا ۱
آزمایش موفقیت آمیز ترانسفورماتورهای ابر رسانایHTS 3

ژنراتوربالا ۶
میکرو توربینها ۸
ارتقاء کیفیت توان بااستفاده ازمیکروتوربینها ۱۰

ساخت ترانسفورماتورقدرت خشک ۱۵
انتقال اطلاعات مخابراتی واینترنتی توسط شبکهای قدرت ۱۷
فن آوری جدید درانتقال اطلاعات با استفاده ازخطوط برق ۱۹
دورنمای کاربرد تجهیزات ابررسانائی درشبکه های قدرت ۲۱

هدایت رعدوبرق بوسیله لیزردرژاپن ۲۶
تأثیر طوفانهای خورشیدی برشبکه های مخابرات وقدرت ۲۵
فن آوری جدید درتشخیص کرونای خطوط انتقال درروزروشن ۳۰

موتور ولتاژ بالا
امروزه ساخت ماشين‌هاي الكتريكي ولتاژ بالا با استفاده از بكارگيري كابلهاي ولتاژ بالا در سيم‌پيچي استاتور امكان پذير شده است. پس از ساخت ژنراتور ولتاژ بالا اكنون شركت ABB اكنون براي سطح ولتاژهاي ۲۰ كيلوولت تا ۶۶ كيلو ولت با توان خروجي ۴۵-۵ مگاوات عملي شده است كه با توسعه اين طرح انتظار مي‌رود سطح ولتاژ آن تا ۱۵۰ كيلو ولت برسد. فن آوري موتور ولتاژ بالا بر مبناي يك طرح جديد و اثبات نشده نمي‌باشد زيرا اين طرح‌ براي ژنراتورهاي ولتاژ بالا با موفقيت اجرا گرديده است و اكنون ژنراتور ولتاژ بالا در نيروگاه آبي نصب شده است.
مقادير نامي موتور نمونه آزمايشي است و ماكزيمم توان قابل تحويل به محور آن MW 5/6 مي‌باشد. ميزان كابل مصرفي براي اين طرح سه حلقه مي‌باشد كه هر حلقه براي يك فاز است و هر كدام طولي در حدود ۱۵۰۰ متر دارد. اين موتور مستقيما به شبكه وصل مي‌گردد در نتيجه ترانسفورماتور و سوئيچگر ولتاژ متوسط حذف مي‌گردد. با حذف ترانسفورماتور و تجهيزات سوئيچگر سرمايه‌گذاري اوليه و همچنين هزينه‌هاي سرويس، نگهداري و تعميرات كاهش مي‌يابد. با حذف ترانسفورماتور خطر نشتي روغن و آتش سوزي از بين مي‌رود. سادگي اين طرح سبب كاهش خطرات ناشي از اغتشاشات شبكه مي‌گردد و هزينه‌هاي ناشي از توقف پائين مي‌آيد. يكي ديگر از مزاياي مهم اين طرح اين است كه موتورهاي ولتاژ بالا در مقايسه با موتورهاي رايج فضاي كمتري اشغال مي‌نمايند. سيستم خنك كنندگي اين نوع موتورها براساس مقادير نامي بر دو نوع مي‌باشد. براي توانهاي پائين از سيستم خنك كنندگي هوا استفاده مي‌شود ولي در براي توانهاي بالاتر استاتور با آب و روتور با هوا خنك مي‌گردد.
منبع: شركت ABB
آدرس: http://www.abb.com

آزمايش موفقيت آميز ترانسفورماتورهاي ابررسانايي HTS
يك تيم تحقيقاتي صنعتي در آمريكا متشكل از مهندسين و دانشمندان كه زير نظر شركت Waukesha Electric Systems فعاليت مي‌نمايند، در سال ۱۹۹۹ خبر تحول مهمي را در صنعت برق با انجام آزمايش موفقيت آميز نوع جديدي از ترانسفورماتورهاي قدرت اعلام نمودند. ترانسفورماتورهاي ابر رسانايي جديد در مقايسه با ترانسفورماتورهاي رايج، كوچك و سبك‌تر مي‌باشند و داراي طول عمر بيشتري نيز هستند. در اين نوع ترانسفورماتورها ديگر نيازي به هزاران گالن روغن جهت عايقي و خنك سازي نمي‌باشد و در نتيجه خطر ايجاد حريق و مسائل زيست محيطي را نخواهد داشت. در ابر رساناها به علت عدم وجود مقاومت اهمي در برابر جريان dc تلفات اهمي برابر با صفر است. لذا با استفاده از ابر رساناها در ترانسفورماتورها

تلفات كل ترانسفورماتور كاهش قابل ملاحظه‌اي خواهد يافت. تلاشهايي كه جهت توسعه ترانسفورماتورهاي ابر رسانا انجام مي‌گيرد صرفا به خاطر مسائل اقتصادي و كاهش هزينه نيست. يكي ديگر از دلايل طرح اين مبحث اين است كه در مراكز پر تراكم شهري، رشد مصرف ۲ درصدي (ساليانه) به معني نياز به ارتقاء ظرفيت سيستم‌هاي موجود است. از طرفي بسياري از پستهاي توزيع به صورت Indoor بوده و در كنار ساختمانها نصب شده‌اند. در اين نوع پست‌ها همانند ديگر پستهاي توزيع، از ترانسهاي روغني استفاده مي‌شود كه استفاده از روغن، مشكلات و خطرات زيست محيطي و ايمني مربوط به خود را دارد. در حالي كه ترانسفورماتورهاي ابر رسانا ماده خنك كننده نيتروژن است كه خطري براي افراد و موجودات زنده

ندارد به علاوه در اين ترانسفورماتورها، خطر آتش‌سوزي نيز وجود ندارد. به همين لحاظ خنك كننده مورد استفاده در ترانسفورماتورهاي ابررسانا به هيچ عنوان قابل مقايسه با روغنهاي قابل اشتعال و مواد شيميايي شيمي همچون PCB نيست.

آزمايشات بر يك نوع از اين ترانسفورماتور با ظرفيت ۱ MVA امكان سنجي فني و ساير مزاياي آن را به اثبات رسانده است. يكي از مزاياي آن كاهش وزن ترانسفورماتور مي‌باشد به طوري كه براي يك ترانسفورماتور ۳۰ MVA وزن آن از ۴۸ تن به ۲۴ تن خواهد رسيد.
دو تغيير مهم در طراحي ترانسفورماتور كه منجر به طراحي و ساخت اين نوع ترانسفورماتورهاي جديد شده است عبارتند از استفاده از مواد ابررسانايي دماي بالا به جاي سيم پيچ‌هاي رايج مسي و بكارگيري از يك سيستم كوچك خنك سازي به جاي سيستم خنك كننده رايج ترانسفورماتورهاي معمولي.

ترانسفورماتور MVA , HTS 30 تقريبا به ۲۰۰ پوند ابر رسانا نياز خواهد داشت كه هيچ گونه مقاومت الكتريكي ندارد و بنابراين هيچ‌گونه حرارتي توليد نخواهد كرد در حالي كه در ترانسفورماتورهاي رايج سيم‌پيچهاي مسي كه هزاران پوند وزن دارند منبع اصلي توليد گرما و ايجاد تلفات مي‌باشند. فن‌آوري ترانسفورماتور HTS از نظر استفاده از يك سيستم خنك كننده حلقه بسته جهت خنك سازي سيم‌پيچ‌هاي ترانسفورماتور يكتا مي‌باشد و قادر است كه دماي سيم پيچ را تا ۳۸۲- درجه فارنهايت برساند.
ترانسفورماتور HTS آزمايشي ۱ MVA به عنوان يك بستر آزمايشي مناسب براي ارزيابي نوآوريهاي تازه ساخته شده است.

منبع: شركت waukesha Electric
آدرس: http://www.waukeshaelectric.com

ژنراتور ولتاژ بالا
شركت ABB اخيرا ژنراتوري با ولتاژ بالا ابداع كرده است. اين ژنراتور بدون نياز به ترانسفورماتور افزاينده به طور مستقيم به شبكه قدرت متصل مي‌گردد. ايده جديد به كار گرفته شده در اين طرح استفاده از كابل به عنوان سيم پيچ استاتور مي‌باشد. ژنراتور ولتاژ بالا براي هر دو كاربرد نيروگاههاي حرارتي و آبي مناسب مي‌باشد. راندمان بالا، كاهش هزينه‌هاي تعمير و نگهداري، تلفات كمتر، تاثيرات منفي كمتر بر محيط زيست از مزاياي اين نوع ژنراتور مي‌باشد. ژنراتور ولتاژ بالا در مقايسه با ژنراتورهاي معمولي در ولتاژ بالا و جريان پائين كار مي‌كند.

ماكزيمم ولتاژ خروجي اين ژنراتور با تكنولوژي كابل محدود مي‌گردد كه در حال حاضر با توجه به تكنولوژي بالاي ساخت كابلها مي‌توان ولتاژ آن را تا سطح ۴۰۰ كيلو ولت طراحي نمود. هادي استفاده شده در ژنراتور ولتاژ بالا به صورت دوار مي‌باشد در حالي كه در ژنراتورهاي معمولي اين هادي به صورت مثلثي مي‌باشد درنتيجه ميدان الكتريكي در ژنراتورهاي ولتاژ بالا يكنواخت‌تر مي‌باشد. ابعاد سيم پيچ براساس ولتاژ سيستم ماكزيمم قدرت ژنراتور تعيين مي‌گردد. در ژنراتورهاي ولتاژ بالا لايه خارجي كابل در تمام طول كابل زمين مي‌گردد، اين امر موجب مي‌شود كه ميدان الكتريكي در طول كابل محدود گردد و ديگر مانند ژنراتورهاي معمولي نياز به كنترل ميدان در ناحيه انتهايي سيم پيچ نباشد. مزاياي زمين كردن كابل سيم پيچ

استاتور اين است كه ديگر خطر كرنا يا تخليه جزيي (PRTIAL Discharge) در هيچ ناحيه‌اي از سيم‌پيچ وجود ندارد و همچنين ايمني افراد بهره‌بردار و يا تعميركار افزايش مي‌يابد. سربندي‌ها و اتصالات معمول در فضاي خالي مورد دسترس در محل انجام مي‌گيرد، بنابراين محل اين اتصالات در يك نيروگاه نسبت به نيروگاه ديگر متفاوت مي‌باشد، اما درهر حال اين اتصالات در خارج از هسته استاتور مي‌باشد، براي مثال اتصالات و سربندي‌ها ممكن است زير ژنراتور و يا خارج از قاب استاتور انجام مي‌گيرد. بدين ترتيب اتصالات و سربندي‌ها، مشكلات ناشي از ارتعاشات و لرزش‌هاي به وجود آمده در ماشينهاي معمولي را نخواهند داشت.
در طرح كنوني ژنراتور ولتاژ بالا دو نوع سيستم خنك كنندگي وجود دارد، روتور و سيم‌پيچ‌هاي انتهايي توسط هوا خنك مي‌گردند در حالي كه استاتور توسط آب خ

نك مي‌گردد. سيستم خنك كنندگي آب شامل لوله‌هاي XLPE قرار گرفته شده و در هسته استاتور مي‌باشد كه آب از اين لوله‌ها جريان مي‌يابد و هسته استاتور را خنك نگه مي‌دارد.
مقايسه جريان اتصال كوتاه در نيروگاه مجهز به ژنراتور ولتاژ بالا با نيروگاه مجهز به ژنراتور معمولي نشان مي‌دهد كه به دليل اين كه در نيروگاه با ژنراتور ولتاژ بالا راكتانس ترانسفورماتور حذف مي‌گردد جريانهاي خطا كوچكتر مي‌باشد.
منبع: شركت ABB
آدرس: http://www.abb.com

ميكروتوربينها
استفاده از ميكروتوربين‌ها در آمريكا گسترش روزافزوني يافته است. پديده‌اي كه امروز Deregulation Power ناميده مي‌شود باعث شده است تا در بسياري جاها، ژنراتورهاي خصوصي جاي تغذيه از سوي شركت‌هاي برق سراسري يا منطقه‌اي را بگيرند.
در حال حاضر بيش از ۶۶ درصد از حرفه‌ها در ايالات متحده داراي نوعي از توليد برق اضطراري يا پشتيبان هستند. ميكروتوبين‌ها هم به صورت مستقل و هم در اتصال با شبكه مي‌توانند كار كنند. پراكنده شدن توزيع انرژي باعث شده است كه ميكروتوربين‌ها قابليت ايجاد انقلابي را در ساختار صنعت برق هم از نظر تغذيه و هم از نظر تقاضا داشته باشند. عوامل اصلي توسعه ميكروتوربين‌ها عبارتند از:
پيشرفت تكنولوژي

نياز به انرژي با كيفيت بالاتر
قابليت اطمينان بالا
راندمان بالاتر
سازندگان ميكروتوربين‌ها

در حال حاضر دو سازنده ميكروتوربين وجود دارند كه داراي دستگاههاي آماده فروش هستند.
ميكروتوربين Allied Signal با سوخت‌هاي مختلف گاز و مايع كار مي‌كند. اين ميكروتوربين‌ كه Parlon 75 ناميده مي‌شود براي شركت‌هاي متوسط و كوچك طراحي شده است. انتظار مي‌رود كه اكثر شركت‌ها به طور متناوب يا در زمان پيك بار از اين ميكروتوربين استفاده كنند. Parlon 75 تنها يك قسمت متحرك دارد. به اين دليل اصطكاك داخلي بسيار كم است هزينه‌هاي نگهداري پايين‌تر و قابليت اطمينان هم بالاتر است.

ميكروتوربين Copstone بيش از ۶۰۰۰ ساعت كار مداوم در نوامبر ۱۹۹۹ داشته است و براي مقاصد صنعتي و تجاري هر دو به كار مي‌رود. اين ميكروتوربين‌ها با گاز طبيعي فشار بالا و پايين، پروپان، گازوئيل و گاز H2S تا ۷% كار مي‌كند. همه اجزاي گردشي روي يك شافت نصب شده‌اند و به وسيله ياتاقان‌‌هاي هوايي نگهداري مي‌شوند.
منبع: مجله PEI
آدرس: http://www.power-eng-intl.com

ارتقاء كيفيت توان با استفاده از ميكروتوربينها
شركت Harbec Plastics سازنده قطعات پلاستيكي براي صنايع پزشكي و غذايي داراي تجارب ناخوش آيندي از قطع توان در كارخانجاتش مي‌باشد. مجموعه تجهيزات اين كارخانه يك پروسه توليد پيچيده شامل ۳۰ ماشين (Computer Numerical–Controlled) و تعدادي ماشين CAD (Computer Aided Design) مي‌باشد.
قطع لحظه‌اي قدرت در كارخانه باعث خروج از تنظيم ماشينهاي CNC خواهد شد. در بهترين وضعيت خروج يك ماشين نياز به شش تا هشت ساعت زمان براي بازيابي عملكرد عادي وراه‌اندازي مجدد دارد. در بدترين وضعيت باعث تخريب محصول شده، توليدات چند روز را ضايع مي‌سازد.

مديريت شركت خواهان يك راه حل بود كه مستقل از شبكه، بتواند يك منبع تغذيه AC مداوم و پيوسته را براي تغذيه بارها و موتورهاي الكتريكي كارخانه ايجاد نمايد. خصوصيات منبع مورد نياز در دسترس بودن به صورت مداوم اقتصادي بودن قابليت توليد ولتاژ سه فاز نياز كم به تعميرات اقتصادي بودن سوخت آن، تشعشعات و آلودگي كم بود. پس از مطالعه انواع سيستمها از جمله ژنراتورها، ميكروتوربينهاي بزرگ، سلولهاي سوختني و فتوولتائيك سرانجام شركت راه حل ميكروتوربينها را برگزيد.

فناوري ميكروتوربين:
ميكروتوربينها ژنراتورهاي كوچك الكتريسيته و حرارت مي‌باشند كه عملكرد آنها مشابه يك توربين جت است با اين تفاوت كه مي‌توانند تنوعي از سوختهاي اقتصادي قابل دسترسي نظير گاز طبيعي، گازوئيل و پروپانول را بپذيرند. اين واحدها كه از نظر حجم تقريبا به اندازه يك يخچال مي‌باشند قابليت كار در يك شبكه (متصل به شبكه) عملكرد به صورت مستقل و جدا از شبكه و سرانجام مد دوگانه را دارا مي‌باشند.

كاركرد در حالت اتصال به شبكه به واحد اجازه كار به صورت موازي با شبكه را مي‌دهد به نحوي كه آن را براي تامين بار پايه و پيك زدايي مهيا مي‌كند. حالت عملكرد مستقل امكان كاركرد واحد را به صورت كاملا مستقل از شبكه فراهم مي‌كند. درحال دو گانه واحد مي‌تواند بين دو حالت ذكر شده قبلي به صورت اتوماتيك ( يا دستي) سوئيچ شود.
ميكروتوربينها شامل يك توربوژنراتور، بخش الكترونيك قدرت ديجيتالي و يك سيستم سوخت مي‌باشند. توربوژنراتور شامل يك سيستم احتراق مكانيكي با تنها يك قسمت متحرك ( يك محور با يك روتور توربين در يك انتها و يك ژنراتور مغناطيسي دائم در قسمت ديگر) و همچنين يك كمپرسور هوامي‌باشد. كمپرسور هوا را به داخل كشيده و پس از افزايش فشار آن و گرم كردن اوليه هوا هواي گرم شده با سوخت مخلوط شده، محترق مي‌گردد.

انبساط مخلوط هوا و سوخت باعث گردش محور توربين و نهايتا ايجاد الكتريسيته مي‌گردد. گرم كردن اوليه هوا راندمان سيستم را با توجه به كاهش سوخت مصرفي افزايش مي‌دهد.
سيستم ميكروتوربين‌ توسط هوا خنك شده و تنها داراي يك عضو متحرك روي تكيه‌گاههاي هوايي است.
اين امر فرسودگي و تعمير قطعات را حداقل كرده روغنكاري، خنك كننده و سيستمهاي مرتبط با آنها را حذف مي‌كند. همچنين قسمت الكترونيك قدرت كه شامل يك اينورتر با كليدهاي نوع IGBT و سيستم كنترل مبتني بر DSP مي‌باشد با هوا خنك مي‌گردد.
ديگر خصوصيات ميكروتوربينها به شرح زير مي‌باشد:

۱-كاركرد دائم:
اگر چه اغلب براي تامين بار و پيك زدايي و حالت آماده به كار مي‌روند اما ميكروتوربينها براي كار دائم در بار نامي طراحي شده‌اند.
۲-حداقل تعمير:

براي واحدهايي كه با سوخت گاز با فشار زياد كار مي‌كنند تميز كردن يا تعويض فيلترهاي هوا و سوخت به ازاء ۸۰۰۰ ساعت كار دائم ( حدود يك سال كار) توصيه مي‌شود. در هر ۱۶۰۰۰ ساعت تميز كردن يا تعويض سنسورهاي حرارتي و آتش زنها توصيه مي‌گردد. اكثر ميكروتوربينها به تعميرات اساسي تنها بعد از ۴۰۰۰۰ ساعت كار دائم نياز دارند.
۳- آلودگي كم:

سيستم احتراق كنترل شده ديجيتالي در بار نامي كمتر از PPM 9 اكسيد نيتروژن و ديگر هيدروكربنهاي نسوخته ( در سوخت گازي ) توليد مي‌كند.
۱ـ توليد مجدد:
از حرارت خروجي واحد مي‌توان در كاربردهاي مختلفي استفاده نمود. مهمترين موارد استفاده گرم كردن محيط ( در فصل زمستان ) و كاربردهاي خنك كننده و تهويه مطبوع ( در فصل تابستان) مي‌باشد. استفاده از حرارت خروجي، بازده سيستم را تا ۷۰% و بيشتر بالا مي‌برد.

مشخصات سيستم نصب شده
تجهيزات نصب شده شامل ۲۴ واحد ميكروتوربين‌ها (هر يك به قدرت KW 30) و ۵ واحد توليد مجدد مي‌باشد. در صورت ضرورت هر يك از واحدها را مي‌توان جهت سرويس و تعميرات از مجموعه جدا نمود بدون اين كه ضرورتي براي خروج ديگر واحدها باشد. خروجي سيستم سه فازه ۶۰ هرتز با ولتاژ VAC 480 مي‌باشد.
سيستم نصب شده فعلا مستقل از شبكه مجموعه را تغذيه كرده از شبكه تنها به عنوان پشتيبان ميكروتوربين استفاده مي‌شود. انتقال قدرت از ميكروتوربينها به شبكه در حال حاضر به صورت دستي انجام مي‌شود اما سيستم كنترل مجموعه امكان انتقال اتوماتيك از ميكروتوربينها به شبكه و بالعكس را دارد.

۵ واحد توليد مجدد، حرارت خروجي را جذب نموده تا آب ۱۸۰ درجه فارنهايت توليد كنند. در زمستان بخشي از آب گرم براي گرم كردن محيط انبارهاي كارخانه و باقيمانده براي گرماي محيط استفاده مي‌شود. در تابستان گرماي حصله يك چيلر جذبي ۲۰۰ تني كه آب سرد شده توليد مي‌كند را تغذيه مي‌كند در نتيجه بدون اضافه كردن بار الكتريكي به كارخانه سيستم تهويه مطبوع در دسترس مي‌باشد.

خلاصه: ميكروتوربينها راه حل مناسب و جذابي براي مواقعي كه يك منبع قدرت دائم مورد نياز است مي‌باشند. سوخت آنها متنوع بوده به نحوي كه قادر به سوئيچ كردن از گاز طبيعي به پروپان هستند. آلودگي آنها تقريبا صفر بوده نياز به تعميرات نداشته و امكان بازيافت حرارت خروجي آنها نيز وجود دارد.
منبع: industryClick Article
آدرس: http://industryclick.com