محدودیت در سیستم های انتقال قدرت و راهكارهای رفع آن

در این مقاله نحوه چاره جویی و رفع محدودیت از ظرفیت انتقال با استفاده از تجهیزات موجود و با مقایسه مخارج آن در مقابل احداث خطوط جدید بحث شده است

در ۲۴ آوریل ۱۹۹۶ كمیسیون تنظیم قوانین انرژی فدرال آمریكا (FREC) دستورالعمل شماره ۸۸۸ رادر پاسخ به نیازها و سیاست‌ انرژی آمریكا منتشر كرد. دستورالعمل شماره ۸۸۸ شركت‌های برقی را موظف كرده كه فروش توان الكتریكی در آمریكا در بازار رقابتی انجام پذیرد. در این دستورالعمل هر شركت برقی كه صاحب خط انتقال بوده و كنترل و بهره‌برداری از آن را به عهده دارد، التزام یافته است كه باتعرفه یكسان و بدون تبعیض در مقابل پیشنهاد سایر شركتها برای استفاده از ظرفیت انتقال آن شركت برخورد كند. در همین ارتباط دستورالعمل شماره ۸۸۹ تهیه و صادر شده است كه در آن به ضرورت ایجاد نظام سیستم اطلاعاتی بهنگام جهت كنترل صاحبان تاسیسات انتقال و یا شركتهای وابسته به آنها را جهت جلوگیری از برخورد نابرابر در استفاده تاسیسات انتقال هر شركتی در انتقال توان الكتریكی سایرین نسبت به انرژی الكتریكی خود آن شركت اطمینان دهد.

انتظار می‌رود كه با صدور دستورالعمل‌های ۸۸۸ و ۸۸۹ و سایر قوانینی كه كمیسیون خدمات عمومی ایالتی (SCPS) در جهت تشویق و ترویج رقابت در صنعت‌برق منتشر كرده‌اند باعث افزایش نیاز به ایجاد ظرفیت‌های جدید خطوط انتقال و ایجاد آن شود. سیاستگزاران انرژی آمریكا (EPACT) اعلام كرده‌اند كه بهنگام محدود بودن ظرفیت انتقال، هر كدام از شركت‌های برق منطقه‌ای می‌تواند پیشنهاد افزایش ظرفیت انتقال را جهت تامین كلیه خدمات مورد نیاز به انتقال برق را بنماید.

با وجود این به دست آوردن مصوبه برای تعیین محل و مكان برای ساخت خطوط انتقال جدید، بخاطر ملاحظات زیست‌محیطی تاثیر سوء و پنهانی میدان‌های الكتریكی و مغناطیسی (EMC) برای سلامتی انسان و سایر ملاحظات نظیر كاهش قابل ملاحظه ارزش ملك و زمین در مسیر انتقال بسیار مشكل و پیچیده شده است.

بخاطر مسائل ذكر شده در ساخت خطوط جدید، بررسی استفاده بهینه از تاسیسات موجود از جمله افزایش ظرفیت‌های انتقال خیلی با اهمیت بوده و امكان استفاده از حداكثر ظرفیت انتقال موجود ارزش اقتصادی زیادی خواهد داشت.

در این مقاله نحوه چاره‌جویی و رفع محدودیت از ظرفیت انتقال با استفاده از تجهیزات موجود و با مقایسه مخارج آن در مقابل احداث خطوط جدید بحث شده است.

● سیستم الكتریكی بهم‌پیوسته

اجزای یك سیستم قدرت در یك شبكه بهم پیوسته معمولاً عبارتند از ایستگاههای تولید برق، خطوط انتقال، ایستگاههای فشار قوی، سیستم‌های فوق توزیع، توزیع و مصرف‌كننده‌ها.

سیستم انتقال معمولاً با انتخاب بالاترین ولتاژ و با داشتن چندین سطح ولتاژ در یك سیستم برگزیده می‌شود و انرژی الكتریكی را از نیروگاه به سیستم توزیع حمل می‌كند. قسمت اعظم سیستم انتقال از خطوط هوایی دارای جریان متناوب تشكیل شده است، ولی از خطوط هوایی جریان مستقیم (هوایی) و كابل‌های زیرزمینی و زیردریایی نیز استفاده می‌شود.

ترانس‌های قدرت در نیروگاهها برای افزایش ولتاژ جهت انتقال توان تولیدی و در سیستم توزیع برای كاهش ولتاژ توان تحویلی به سیستم توزیع و در جاهای دیگر برای بهم بستن سیستم‌های انتقال كه در سطوح ولتاژی مختلف طراحی شده‌اند بكار برده می‌شوند.

ایستگاههای نیروگاهی،‌ توان سیستم فوق توزیع و بخشی از سیستم كه بین شبكه‌های انتقال و توزیع است و عمدتاً صنایع بزرگ در آن ناحیه قرار دارند، تامین می‌كنند و بالاخره سیستم توزیع جریان الكتریكی به مصرف‌كننده‌های خانگی و تجاری و بعضی از مشتری‌های صنعتی كوچك را تامین می‌كنند.

ایستگاههای آنتن (switching stations) و ایستگاههای انتقال برای تبدیل انرژی الكتریكی به ولتاژهای مختلف، انتقال انرژی الكتریكی از یك خط به دیگری و تغییر جهت دادن جریان توان بهنگام ایجاد خطا در خطوط انتقال و یا سایر تجهیزات سیستم به كار برده می‌شوند.

كلیدهای فشار قوی جریان توان از آن بخش از تجهیزات كه تحت تاثیر خطا واقع شده و توسط رله‌های حفاظتی خطای مزبور تشخیص داده شده را قطع می‌كنند.

یك مركز كنترل در یك شبكه بهم پیوسته هماهنگی تمامی تجهیزات سیستم قدرت را بعهده داشته و مسوولیت بهره‌برداری از سیستم قدرت در یك ناحیه جغرافیایی را به عهده دارد.

یك یا چند شركت برقی توسط یك مركز كنترل منطقه‌ای كنترل می‌شوند. هر مركز كنترل از طریق خطوط ارتباطی (tie) به سایر مراكز كنترل متصل است. با استفاده از ابزار ارتباطی مناسب (میترینگ و تله‌متری) مراكز كنترل از میزان تولید نیروگاهها، میزان بار خطوط انتقال و خطوط ارتباطی و نیرورسان به سیستم‌های مجاور و كلاً از شرایط سیستم آگاهی پیدا می‌كند. در مركز كنترل این اطلاعات برای اطمینان از پایایی سیستم بكار برده می‌شوند كه با دنبال كردن معیارهای پایایی (كفایت و امنیت) و حفظ میزان تبادل با سایر مراكز كنترل مطابق آنچه مطالعه و برنامه‌ریزی شده به این مهم نایل می‌شوند. برای اطمینان از كاركرد صحیح سیستم قدرت در یك شبكه بهم پیوسته موارد ذیل معمولاً باید در طراحی سیستم و بهره‌برداری از آن مورد توجه قرار گیرد:

مجموع تولید در هر لحظه باید برابر مصرف الكتریسیته و تلفات در سیستم انتقال و توزیع باشد.

الكتریسیته بر طبق قوانین فیزیكی در سیستم انتقال جریان پیدا می‌كند و نمی‌‌تواند روی خط خاصی هدایت شده و یا جریان یابد. (البته بدون استفاده از ابزار مخصوص)

سیستم باید طوری طراحی شود كه ظرفیت ذخیره مناسب در تولید و انتقال داشته باشد تا بهنگام پیشامد خطا بدون مشكل بكار خود ادامه بدهد.

● محدودیت‌ها در خطوط انتقال:

میزان توان روی یك خط انتقال حاصلضرب ولتاژ در جریان و همچنین در یك فاكتور سخت كنترل شونده به نام «ضریب قدرت» است. قدرت اضافی وقتی به صورت مطمئن قابل انتقال است كه ظرفیت انتقال كافی و قابل دسترس در تمام خطوط منشعب وجود داشته باشد و همچنین بهنگام پیشامد خطا در سیستم قابلیت حفظ پایداری آن باشد.

روی خطوط انتقال چند نوع محدودیت را می‌توان شناسایی كرد كه باعث محدود شدن ظرفیت انتقال سیستم می‌شوند كه از آن جمله می‌توان به محدودیت ناشی از ظرفیت حرارتی و یا به عبارتی محدودیت جریانی خط، محدودیتهای ولتاژی، محدودیتهای ناشی از شرایط بهره‌برداری و محدودیتهای تجهیزاتی از جمله تجهیزات حفاظتی اشاره كرد.

---