افزایش ظرفیت خطوط انتقال

در ۲۴ آوریل سال ۱۹۹۶ كمیسیون تنظیم انرژی فدرال FERC مربوط به كشورهای آمریكا, كانادا, شمال كالیفرنیا و مكزیك در پاسخ به مفاد قانون سیاست انرژی EPACT سال ۱۹۹۲ یك قانون نهایی بنام امریه شماره ۸۸۸ صادر كرد

در ۲۴ آوریل سال ۱۹۹۶ كمیسیون تنظیم انرژی فدرال (FERC) مربوط به كشورهای آمریكا، كانادا، شمال كالیفرنیا و مكزیك در پاسخ به مفاد قانون سیاست انرژی (EPACT) سال ۱۹۹۲ یك قانون نهایی بنام امریه شماره ۸۸۸ صادر كرد. امریه شماره ۸۸۸ راه را برای رقابت عمده فروشی برق هموار می‌كند. در اجرای این امریه شركت‌های خدماتی برق و گاز كه مالكیت، كنترل یا بهره‌برداری از خطوط انتقال را بعهده دارند می‌توانند بدون تبعیض به تعرفه‌ها دسترسی آزاد داشته باشند. دومین قانون بنام دستور شماره ۸۸۹ است كه در همان تاریخ صادر شد. طبق این امریه لازم است مالكیت سیستم‌های خطوط انتقال برق و شركت‌های وابسته به آنها به اطلاعات روز دسترسی كامل داشته باشند و برای فروش برق از طریق سیستم انتقال از مزیت رقابت غیرعادلانه استفاده نكنند. انتظار می‌رود دستورهای ۸۸۸ و ۸۸۹ و سایر اقدامات كمیسیون خدمات عمومی ایالتی به منظور ایجاد رقابت بیشتر در صنعت نیروی برق باعث تقاضای زیاد برای خدمت انتقال برق شود.

قانون سیاست انرژی اعلام می‌دارد چون ظرفیت انتقال محدود است شركت خدمات برق بایستی ظرفیت خطوط انتقال خود را افزایش دهد ودر صورت نیاز خدمات انتقال را توسعه دهد. بهرحال به دلایل مسائل زیست‌محیطی، اثرات بهداشتی احتمالی میدان‌های مغناطیسی و الكتریكی (EMF)، نگرانی در مورد منافع ویژه گروهها و نگرانی برای كاهش ارزش املاكی كه در مسیر خطوط انتقال قرار می‌گیرند دریافت مجوز برای محل و ساخت سیستم خطوط انتقال جدید مشكل‌تر می‌شود. توسعه ۸/۱۰۱۲۶ مایل خطوط انتقال در كشورهای آمریكا، كانادا، شمال كالیفرنیا، مكزیك هم‌اكنون در حال برنامه‌ریزی و یا در دست ساخت است. ساخت بسیاری از این خطوط ممكن است با تاخیر مواجه شود و یا اصلاً اجرا نشود.

بدلیل مشكلات مربوط به ساخت و نصب خطوط انتقال جدید، بررسی روش‌های ممكن برای افزایش ظرفیت و توان انتقال برق در خطوط انتقال موجود و حداكثر استفاده از سیستم‌های انتقال موجود بسیار حایز اهمیت است و باید مورد توجه قرار گیرد. بدلیل هزینه و زمان زیاد ساخت خطوط انتقال جدید توسعه و افزایش ظرفیت خطوط انتقال (در صورت امكان) روش جالب توجهی است. این مقاله سیستم برق را برای سیاست‌گزاران و قانون‌گزاران توصیف می‌كند و موانع حرارتی، ولتاژ و بهره‌برداری از توانایی انتقال از یك نقطه به نقطه دیگر را برای آنها مشخص می‌كند. در اینجا بعضی از اصلاحات احتمالی این موانع از طریق توسعه ظرفیت همراه با مقایسه هزینه توسعه ظرفیت خطوط انتقال با هزینه‌های ساخت و نصب خطوط انتقال جدید ارایه می شود.

● توصیف تاسیسات بزرگ نیروی برق

خطوط انتقال و خطوط توزیع بوسیله میزان ولتاژ آنها طبقه‌‌بندی می‌شوند. خطوط انتقال بطور كلی از ۱۱۵ كیلوولت و بیشتر یعنی ۷۶۵ كیلوولت تعیین می‌شوند.

خطوط فوق توزیع بین ۶۹ كیلوولت و ۱۳۸ كیلوولت و خطوط توزیع كه برق مشتركان را تامین می‌كنند كمتر از ۶۹ كیلوولت هستند.

تاسیسات انتقال معمولاً مشخص‌كننده بالاترین ولتاژ یا ولتاژهایی است كه در سیستم معینی استفاده می‌شود و انرژی الكتریكی را از نیروگاهها به خطوط توزیع انتقال می‌دهند. در اغلب تاسیسات انتقال از خطوط جریان متناوب هوایی استفاده می‌شود. بهرحال بعضی از تاسیسات خطوط انتقال هوایی با جریان مستقیم و كابل‌های زیرزمینی و زیردریایی نیز وجود دارند. ترانسفورماتورهای قدرت در نیروگاهها برای بالابردن ولتاژ برق از ولتاژ تولید به ولتاژ انتقال و در پست‌های توزیع برای كاهش ولتاژ برق انتقالی به ولتاژ سیستم توزیع استفاده می‌شوند و در سایر مكان‌ها برای اتصال سیستم‌های انتقال طراحی شده در ولتاژهای مختلف بكار می‌روند. پست‌های بزرگ قدرت برق را به سیستم فوق توزیع كه مابین سیستم‌های انتقال و توزیع است انتقال می‌دهد. سیستم توزیع برق را به مشتركان مسكونی و تجاری و برخی از صنایع كوچكتر انتقال می‌دهد.

پست‌های برق برای تغییرو تبدیل انرژی الكتریكی به ولتاژهای مختلف، انتقال انرژی الكتریكی از یك خط به خط دیگر و هدایت جریان برق در مواردی كه مشكلی در خط انتقال یا سایر تجهیزات پیشامد می‌كند مورد استفاده قرار می‌گیرند و بنابراین از تاسیسات برق و بهره‌برداری از آنها محافظت بعمل می‌آید. سیستم‌های قطع مدار (جریان) باعث قطع جریان برق از تجهیزات آسیب‌دیده می‌شود و بنابراین بیشترآسیب‌زدن به آنها جلوگیری بعمل می‌آورد.

برای اینكه از تاسیسات عظیم برق بطور اطمینان بخش بهره‌برداری بعمل آید این تاسیسات باید بر اساس اصول زیر طراحی و بهره‌برداری شوند:

▪ مجموع تولید برق در هر لحظه باید با مجموع برق مصرفی و تلفات آن در سیستم انتقال و توزیع مساوی باشد.

▪ برق می‌تواند از طریق سیستم انتقال طبق قوانین فیزیكی جریان داشته باشد و نمی‌تواند از طریق خطوط معینی جریان یابد.

▪ برای سرویس‌دهی بدون وقفه، ظرفیت ذخیره در تولید و انتقال در هنگام طراحی سیستم باید در نظر گرفته شود.

● عوامل محدود‌كننده در تاسیسات (سیستم) انتقال

مقدار نیروی برق در خط انتقال حاصل ولتاژ و جریان است و عاملی است كه كنترل آن مشكل بوده و «عامل قدرت» نامیده می‌شود. در صورتی‌كه در خطوط، ظرفیت انتقال به اندازه كافی باشد نیروی برق اضافی می‌تواند با اطمینان كامل منتقل شود. در سیستم انتقال سه نوع عامل محدود‌كننده ظرفیت انتقال برق را محدود می‌كنند: عامل حرارت و جریان، عامل ولتاژ و عامل بهره‌برداری از سیستم.

● عامل حرارتی و جریان

محدودیت‌های حرارتی معمولی‌ترین عوامل محدود‌كننده‌ای هستند كه توانایی و ظرفیت انتقال برق را در خط انتقال، كابل و ترانسفورماتور محدود می‌كنند. خط انتقال در برابر جریان الكترون‌ها مقاومت می‌كند و باعث تولید گرما می‌شود. میزان گرمای ایجاد شده در تجهیزات خط انتقال به جریان یعنی میزان جریان الكترون‌ها و همچنین به شرایط ‌آب و هوایی محیط ارتباط دارد مانند درجه حرارت، سرعت باد، مسیر باد به دلیل تاثیرات آب و هوا و پراكندگی حرارت در هوا. حدود گرما برای خطوط انتقال معمولاً برحسب جریان‌های برق بیان می‌شود.

بدلیل اینكه گرمای بیش از حد به دو مساله احتمالی منتهی می‌شود محدودیت‌های گرمایی تحمیل می‌شود. این دو مساله عبارتند از:

۱) خط انتقال به دلیل گرمای زیاد، قدرت خود را از دست می‌دهد و این گرمای زیاد عمر خط را كاهش می‌دهد.

۲) خط انتقال منبسط شده و در مركز فاصله بین دكل‌های نگاهدارنده آن دچار خمیدگی می‌شود. در صورتی كه درجه حرارت بكرات بسیار زیاد باشد خط هوایی دایماً كشیده می شود و ممكن است فاصله آن از زمین كمتر از اندازه‌ای باشد كه به دلایل ایمنی لازم است. چون این گرم شدن بیش از حد بطور تدریجی انجام می‌شود و برای مدت زمان‌های محدود جریان‌های بیشتری انتقال می‌یابد. گرمای عادی برای خط انتقال در اثر میزان جریان برق ایجاد می‌شود كه این خط بتواند آنرا دایماً انتقال دهد.

مقادیر اضطراری اندازه‌هایی هستند كه خط می‌تواند برای مدت معینی مثلاً چند ساعت از عهده آنها برآید.

كابل‌های زیرزمینی و ترانسفورماتورهای برق نیز بوسیله عوامل گرمایی محدود می‌شوند. كابل‌های زیرزمینی در هنگام بهره‌برداری در درجه گرمای بیش از حد به دلیل خسارت وارد شدن به عایق از عمر سرویس‌دهی آنها كاسته می‌شود. ترانسفورماتورهای قدرت نیز طوری طراحی شده‌اند كه در حداكثر افزایش درجه گرما در هنگام بهره‌برداری از عایق‌ آنها محافظت به عمل آید.

● محدودیت‌های ولتاژ

ولتاژ عبارت است از مقدار فشاری كه واحد نیروی الكتروموتیو برای جریان الكتریسیته در خط انتقال لازم دارد. به دلیل وجود اختلاف در تقاضای برق و وجود نواقصی در خط انتقال و توزیع ولتاژ دچار نوساناتی می‌شود. در هنگام طراحی خط انتقال در مورد میزان حداكثر ولتاژ محدودیت‌هایی تعیین می‌شود. در صورتی كه از این میزان حداكثر تجاوز شود، اتصال كوتاه، تداخل امواج رادیویی و نویز اتفاق می‌افتد. به ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات پست‌ها و یا تسهیلات مشتریان برق نیز ممكن است خسارت وارد شود. محدودیت‌ حداقل ولتاژ بر اساس نیاز مشتریان برق نیز وجود دارد. ولتاژهای پایین باعث بدكار كردن لوازم برقی مشتریان خواهد شد و ممكن است موتور آنها خسارت وارد كند.

از انتهای ارسال برق به انتهای دریافت آن در انتهای خط انتقال اتفاق می‌افتد. افت ولتاژ در طول خط انتقال جریان متناوب تقریباً متناسب با جریان راكتور (واكنش) و واكنش خط است. واكنش خط با افزایش طول خط افزایش می‌یابد. خازن‌ها و راكتورها (فعال‌كننده‌ها) بر اساس نیاز روی خطوط انتقال برق نصب می‌شوند تا مقدار افت ولتاژ را تا حدی كنترل كنند. بدلیل اینكه میزان ولتاژ و سطح جریان تعیین‌كننده جریان برقی است كه می‌توان به مشتریان تحویل داد این موضوع بسیار حائز اهمیت است.

منبع : www.eia.doe.gov

John.Makens

John.Makens/eia.doe.gov

مترجم: محمود احمدی

---