بهینه سازی انرژی و بهینه سازی مصرف برق

 

در شبکه های توزیع ، مصرفی توسط مصرف کنندگان دارای دو مولفه اکتیو وراکتیو می باشد.

این دو با هم 90 درجه اختلاف فازدارند وازجمع برداری این دو ،مولفه ظاهری شبکه بدست می آید.

توان واقعی در واقع توانایی یک مصرف کننده برای تبدیل انرژی را نشان می دهد در حالی که توان

ظاهری در اثر وجوداختلاف بین ولتاژ وجریان پدید می آید

زاویه بین ظاهری و اکتیو را می نامند وکسینوس این زاویه را ضریب توان گویند و

مقدار آن بین صفر تا یک می باشد.

S ظاهری (توان ظاهری)

Pw  اکتیو (توان اکتیو)

Pr  راکتیو (توان راکتیو)   

                                                                                                   alt


1. بارهاي راكتيو:

 

مصرف كنندگانAC از نظر نوع مصرف انر‍ژی به دو دسته تقسيم می شوند:

1- مصرف كننده های اكتيو (مقاومتی )

2- مصرف كننده های راكتيو (خازن يا سلفی)

مصرف كنندگان اكتيو با تبديل انر‍‍‍‍ژی الكتريكی به شكل ديگری از انرژی،انرژی الكتريكی را مصرف

می كنند (مانند لامپ های رشته ایی و بخاری های برقی واجاق برقی و......)

مصرف كنند گان راكتيو بجای مصرف انرژی الكتريكی آن را ذخيره می كنند وبا كاهش يافتن روند

تغذيه بار، انرژی ذخيره شده خود را به مدار باز می گردانند (مانند خازنها ،موتورها،ترانسفور ماتورها

های القايی و....)

توان راكتيو موجب افزايش يافتن جريان جاری بين منبع تغذيه ومصرف كنندگان می شود بدين ترتيب

توان ظاهری افزايش خواهد يافت.

در شبكه های توزيع هميشه افت جريان از ولتاژبا مصرف بارراكتيو توام است لذا در تمامی

مواقع بارگيری ، بخشی از انرژی مصرفی بصورت بار راكتيو از چرخه مصرف خارج می شود.

درسيم پيچ ها به علت خاصيت ذخيره سازی انرژی الكتريكی به صورت ميدان مغناطيسی همواره

انرژی بين شبكه وسلف رد وبدل می شود.سلف در يك چهارم زمان تناوب توان دريافت می كند ودر يك

چهارم بعدی زمان،توان را به شبكه پس می دهد يعنی عدم مصرف انرژی ، زيرا توان داده شده به سلف

با توان دريافت شده از آن برابر است . اما درعمل اين اتفاق رخ نميدهد زيرا توان پس داده شده به شبكه

امكان استفاده را برای مولد ايجاد نمی كند واين توان درهرحالتی از مولد دريافت شده است وبرای

رسيدن به مصرف كننده اهمی- سلفی از شبكه توزيع شامل : سيمها وكابل ها و.. عبور كرده است.

 

نتيجه اينكه اين توان قابل استفاده نيست و درمسيرعبورتلف می شود كه اين توان برای شبكه زيان های زير را در بر دارد:

1-اضافه شدن جريان منبع ودر نتيجه نياز به منابع با توانهای بيشتر

2-اضافه شدن جريان ، باعث نياز به سيم ها وكابل های با سطح مقطع بالا تر می شود كه اين امر باعث افزايش هزينه ها می شود.

3-اتلاف انرژی در شبكه های توزيع بصورت حرارت روی می دهد نتيجه اين اتلاف توان،افزايش دمای

سيم ها وكابلها وكاهش ولتاژمصرف كننده می باشد كه اين موضوع راندمان مصرف كننده راپايين

می آورد

 

انتقال انرژی راكتيو، انتقال جريان الكتريكی است وانتقالش نيازمند به كابل با سطح مقطع بزرگتر، دكلهای فشار قوی مقاومتر ودر نتيجه هزينه های مازاد است همچنين افزايش تلفات الكتريكی وكاهش راندمان شبكه را نيز به همراه دارد. در مواردی مانند كاربرد های الكترونيك ومتعادل سازی بارهای نا متعادل حتی انتقال انرژی راكتيو هم كار ساز نبوده وبايد اين انرژی در محل توليد گردد.

 


2.ضریب توان:

 

نسبت توان واقعی به توان ظاهری را ضریب توان گویند ومقداری بین صفر تا یک دارد.

کم بودن ضریب توان در یک مدارموجب بالا رفتن جریان ودر نتیجه بالا رفتن

تلفات می شود بدین معنی که یک مدار با ضریب توان پایین در مقایسه با یک مدار با

ضریب توان بالا نیازمند جریان بیشتری برای ایجاد مقدار ثابتی از توان واقعی است.

ضریب توان صفر، بدین معناست که تمام انرژی فرستاده شده بوسیله منبع انرژی

کاملا"ذخیره ومجددا" به منبع انرژی باز می گردد.

ضریب توان یک ، بدین معناست که تمام انرژی فرستاده شده بوسیله منبع ،کاملا" مصرف می شود.

در بیشتر کشور ها، استاندارد ضریب توان مصرف کنندگان عددی ما بین 9/. تا95/.

می باشد. همچنین در مدار های پر مصرف ضریب توان پایین موجب افزایش جریان در

هادی ها شده وهزینه انتخاب هادی را افزایش می دهد وباعث کاهش طول عمر تجهیزات تولید کننده ومصرف کننده انرژی الکتریکی نیز می شود.

عدم ترمیم ضریب توان موجب اعمال هزینه اقتصادی مستقیم به مصرف کنندگان می شود.

اغلب بار های صنعتی دارای ضریب توان پس فاز هستند یعنی توان راکتیو جذب می کنند. بنابراین جریان بار مقدارش از آنچه که برای تامین توان واقعی ضروری است بیشتر خواهد بود. تنها توان واقعی است که سر انجام در تبدیل انرژی مفید بوده وجریان

اضافی نشان دهنده اتلاف انرژی است که مشتری نه تنها بایستی بهاء آن را بپردازد بلکه

بدلیل پایین بودن ضریب توان از سوی شرکتهای توزیع برق شامل جریمه نیز می شود.


3. جبران ساز توان راكتيو:

 

جبران بار عبارت است از مديريت توان راكتيو ، كه به منظور بهبود بخشيدن به كيفيت تغذيه در سيستم های AC انجام می گيرد.اصطلاح جبران ساز در جايی استعمال می شود كه مديریت توان راكتيو برای مصرف كننده ها ( بارها ) صورت گيرد.جبران سازها معمولا" در محل هايی كه در تملك مصرف كننده قرار دارند ودارای بارهای راكتيو می باشند نصب می شوند.

 


4. اهداف جبران سازي:

 

1-اصلاح ضريب توان:

اصلاح ضريب توان بدين معناست كه توان راكتيو مورد نياز بار بجای آنكه از منابع برق تامين شود، در محل نزديك بار توليد گردد.اين امر باعث توسعه كاربرد سيستم های اصلاح ضريب توان در مراكز بار خصوصا" بار های صنعتی می شود.

اصلاح ضريب توان بر اين اصل استوار است كه بايستی توان راكتيو جبران شود.يعنی با موازی كردن يك جبران ساز با بار مصرفی ، توان راكتيو مورد نياز در محل فراهم شود. در اين حالت جريان تغذيه كمترين مقدار را داشته و قادر است توان واقعی را با ولتاژ ثابت تغذيه كند وجريان با ولتاژ هم فاز شده وضريب توان اين مجموعه يك يا نزديك يك شود.

هر چه ضريب توان به يك نزديك شود توان واقعی با توان ظاهری يكسان می شود.

2- تنظيم ولتاژ:

تنظيم ولتاژدر حضور بار هايی كه توان راكتيو مصرفی آنها تغييرمی كند يك موضوع مهم است زيرا توان راكتيو مصرفی كليه بارها متغيير است .اين تغييرات توان راكتيو منجر به

تغييرات ولتاژ می گردد به منظور جلو گيری از اين مشکل در بارهایی با تغييرات سريع ولتاژ كه باعث عملكرد وسايل حفاظتی يا چشمك زدن لامپ می گردد جبران سازها نقش اساسی در تثبيت ولتاژايفاء می كنند وضريب توان ميانگين را در مقدار واحد نگهداری می كنند، جبران ساز ها دقيقا" مقدار صحيح توان راكتيو را جذب يا توليد وباعث تثبيت ولتاژ در برابر بارهای متغيير می شوند.

3- جبران كردن بار های نا متقارن واصلاح ضريب توان :

جبران ساز ها می توانند با موازی قرار گرفتن با بارمصرفی ، يك بار واقعی و متقارن را به سيستم تغذيه عرضه كنند اين امر باعث ميشود تا مقدار واقعی نزديك وضريب توان را به يك برساند.


5.هارمونیک ها :

 

پاره ای از بارهای الکتریکی در برابر جریان AC امپدانس غیر خطی ارائه می نمایند

وشکل موج جریان آنها نسبت به شکل موج خالص سینوسی فرکانس پایه اعوجاج پیدا

می کند که هارمونیک نامیده می شود.

هارمونیک ها یکی از مشکلات کیفیت برق در سیستم توزیع می باشد که ازطروق زیربه

سیستم اعمال می شود.

1- کوره های القایی والکتریکی

2- دستگاه های جوش الکتریکی

3-دستگاه جوش القایی

4-جریان مغناطیسی ترانسفورماتور

5- استفاده ازیک سوکننده ها برای شارژ باطری ها

6- سیستم هایHVDC

7- ماشین های سنکرون و...

 


6.تاثیر خازنها در هامونیک ها:

 

عملکرد مداوم خازنها با جریان اضافی ناشی از هارمونیک ها منجر به افزایش تنش ولتاژ

وحرارت در آنها می شودوعمر مفید خازنها را کاهش می دهد. هنگامی که خازنها برای

جبران توان راکتیوبه سیستم افزوده می گردند،فرکانس هایی وجود دارند که در آن

هارمونیک های تزریقی به سیستم در فرکانس های تطبیق تقویت می شوند.


7.جبران سازها و هارمونیک ها:

 

قرار دادن فیلتر موازی نزدیک به منبع اغتشاش باعث اتصال کوتاه شدن جریانهای هارمونیکی ونرسيدن این جریان ها به منبع می شود. این کار توسط سیم خنثی درميكروخازن ستاره شكل برای جلوگیری ازعبور جریانهای مضرب سوم صورت می گیرد. بدين معنا كه هر فاز ميكرو خازن با نول ، تشكيل يك فيلتر می دهند.

 

هارمونیکها قبل و پس از نصب بهینه ساز(جبران ساز توان راکتیو)

alt


8. بررسی اقتصادی جبران ساز بار راکتیو وبهبود ضریب توان :

 

جهت جبران کردن بار راکتیو وبهبود ضریب توان در سیستم ، از ترزیق كنندگان بارهای راکتیو استفاده می شود که بصورت موازی با سایر بارها نصب می شود . با نصب جبران سازها می توان به صورت بهینه انرژی الکتریکی را مصرف کرد وباعث کاهش تلفات سیستم گردید.

اگر چه هزینه های اولیه سرمایه گذاری برای نصب جبران سازها به ظاهر گران به نظر می رسد ولی در طول مدت اندك هزینه های فوق از محل صرفه جویی ضرروزیان در صورتحساب دوره های برق وکاهش اکتیو مصرفی، جبران می گردد.در ضمن با

بهره گیری بهینه از تجهیزات و کابل های انتقال برق ،عمر مفید آنها نيزافزایش می یابد.

توصیه وتشویق مشترکان برای استفاده از جبران سازهای با ظرفیت بالا به منظور یکسوسازی منحنی مصرف با افزایش ضریب بار از اولویت های اصلی ذخیره انرژی در سیستم در جهت بهره برداری اقتصادی می باشد.


9.توصیه های مراقبتی:

 

برای افزایش طول عمرواستفاده بهینه از جبران سازها رعایت حداقل وحداکثر دمای مجاز کار ورطوبت هوای درج شده برروی جبران سازها ،ضروری است.زیرا نصب آنها به شکلی است که تلفات گرمایی آنها باجابجایی طبیعی هوا تهویه می شود در این خصوص باید گردش هوا در اطراف آن به راحتی امکان پذیر باشد. به این دلیل باید فضای مناسب

برای تبادل هوا با محیط بیرون در محل های نصب تعبیه شود.ضمنا" توصیه می شود این دستگاه ها را از تشعشع مستقیم نور خورشید وقرار گرفتن در زیر باران محافظت نمود.


10. اساس کارکرد کنتور:

 

کنتور تک فاز:

اگر از یک سیم پیچ جریان برق بگذرد در اطراف آن یک میدان مغناطیسی ابجاد می شود که شدت و جهت این میدان به جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد، در کنتور های تکفاز ملاک فقط انرژی اکتیو می باشد و بهای انرژی مصرفی متناسب با آن تعیین می شود.

ضرایب کم باری – میان باری و اوج بار x نرخ هر کیلو وات ساعت x (kwh) میزان مصرف انرژی اکتیو = بهای انرژی

میزان کیلو وات مصرفی در ساعات کم باری = ضریب 1

میزان کیلو وات مصرفی در ساعات میان باری = ضریب 2

میزان کیلو وات مصرفی در ساعات اوج باری = ضریب 4

 

کنتور سه فاز:

در مصارف صنعتی علاوه بر کنتور های اکتیو ، کنتور های راکتیو نیز وجود دارد و راکتیو مصرفی آنها محاسبه می شود.

در فیش های برق صنعتی علاوه بر محاسبه ی نرخ توان اکتیو مصرفی ، مبالغی نیز از بابت ضررو زیان راکتیو تولیدی نیز اخذ می شود.

در کنتور های دیجیتالی ، علاوه بر محاسبه ی توان های اکتیو و راکتیو مصرفی ، ضریب و جریان مصرفی و ولتاژ خروجی و سایر مشخصه های برق مصرفی نیز ثبت می شود.


11.تعاریف اصلاحات موجود در فیش های برق:

 

1. میان باری : از ساعت 8 صبح لغایت نزدیک غروب آفتاب (17 عصر در زمستان و 20 شب در تابستان ) را میان باری می گویند. و ضریب محاسبه ی نرخ انرژی مصرفی در این بازه ی زمانی 2 می باشد.

2. اوج باری: از ساعات اولیه ی غروب آفتاب تا پاسی از شب (نزدیک ساعت 24 ) را اوج بار می گویند و ضریب محاسبه ی نرخ انرژی مصرفی در این بازه ی زمان 4 می باشد.

3. کم باری: از پایان اوج بار (نزدیک ساعت 24) تا 8 صبح را کم باری گویند و نرخ انرژی مصرفی برابر نرخ تعیین شده می باشد یعنی ضریب آن یک می باشد.

4. ماکسیمتر: نشان دهنده ی بیشترین رقم مصرف مشترک بر حسب کیلو وات در یک دوره می باشد .

5. دیماند قراردادی: میزان جریان برق درخواستی مشترک جهت مصارف صنعتی بر حسب کیلو وات می باشد.

 

دیماند مورد محاسبه: اگر مقدار دیماند مصرفی نزدیک به دیماند قراردادی باشد تمام دیماند قراردادی مورد محاسبه قرار میگرد ولی اگر دیماند مصرفی از 90% دیماند قراردادی کمتر باشد همان 90%دیماند قراردادی ملاک محاسبه ی بهای دیماند قرار می گیرد.

دیماند مصرفی: حداکثر مقدار مصرف برق مشترک صنعتی در یک دوره می باشد و با ضرب عدد ماکسیمتر در ضریب کنتور بدست می اید.


12. نحوه محاسبه ی بهای انرژی در فیش های برق صنعتی:

 

1. ضرایب میان باری و کم باری و اوج باری x نرخ هر کیلو وات ساعت x مصرف انرژی اکتیو= بهای انرژی

 

2. مدت مصرف x بهای x دیماند مورد محاسبه = بهای دیماند

                                      30

 

3. ضریب کنتور x عدد ماکسیمتر = دیماند مورد محاسبه

 

alt

 

6. (بهای انرژی + بهای دیماند ) x ضریب زیان= مبلغ ضرر زیان


13.نحوه محاسبه دستگاههای جبران ساز متناسب با میزان بار راکتیو مصرفی

 

ملاک تعیین نوع دستگاه مورد استفاده ، میزان بار راکتیو مصرفی مشترکین می باشد ، بدین معنی که برحسب میزان محاسبه مصرف راکتیو و ضریب مجموعه و توانایی دستگاه های جبران ساز در مقدار جذب توان راکتیو می توان تعداد در نوع دستگاه را مشخص نمود در زیر حدود میزان جذب توان راکتیو جبران ساز های تک فاز و سه فاز به اختصار اعلام میگردد.

 

      تک فاز : ارقام تقریبی می باشد.

1. SD001 = تا 6/0 آمپر بار راکتیو

2. UBT3 = تا 8/0 آمپر بار راکتیو

3. UBT6= تا 1 آمپر بار راکتیو

4. S100= تا 2/1 آمپر بار راکتیو

5. S200= تا 5/2 آمپر بار راکتیو

 

     سه فاز:

1. UBT045= 5/4 آمپر بار راکتیو، حدودا" 7KVAR

2. T200= 7 آمپر بار راکتیو ، حدودا" 15KVAR

3. T400= 9 آمپر بار راکتیو، حدودا" 20KVAR


14.مکان هایی که دستگاه جبران ساز کارایی ندارند:

 

کوره های القایی:

اساس کار کوره های القایی ایجاد قوس الکتریکی از طریق جریان و ولتاژ بالا است. جهت این کار از ترانس های افزانیده (380/500V یا 380/1000V ) و سلفهایی با حجم بالا استفاده می شود.پس تولید توان راکتیو در سلفها امری ضروری است با نصب خازن یا جبران ساز این بار راکتیو کاهش یافته و باعث عملکرد رله ی فرکانسی کوره ها می گردد ، لذا کوره ها وارد مدار نمی شوند . در نتیجه عملا" خازن ها و جبران سازها کارایی در این کوره ها ندارند.


15. جیران سازها همراه با خازن های موازی:

1. جریان جبران سازها قادر هستند بطور پیوسته و بدون استفاده از رگولاتور از صفر تا حداکثر مقدار تغییر نماید و این جریان پس فاز است لذا همواره توان راکتیو جذب می کنند حتی قبل از اینکه رگولاتور اقدام به وارد نمودن خازن به مدار نماید.

2. خازنهای موازی بیش از یک گروه (بانک خازنی) توسط رگولاتور به مدار اضافه یا کم می شوند لذا با سری کردن جبران ساز ها با خازن های هر فاز می توان آنها را برای جریان های متفاوت همنوا نموده و جریانهای هارمونیکی تولید شده را فیلتر نماید.

3. هنگامی که یک گروه خازنی از مدار خارج یا به مدار اضافه میشود مقدار توان راکتیو خازنی که اضافه یا کم می شود دقیقا با تغییرات توان راکتیو القایی متناسب نمی باشد و خلاء های موجود ما بین این ورود و خروج خازن ها توسط جبران سازها تامین مشود.

4. با حضور جبران سازها عملا از ورود و خروج خازنها به مدار کاسته شده و باعث بالا رفتن عمر مفید خازنها و رگولاتور می گردد.

5. با عنایت به ساختار جبران سازها که از سه خازن تک فاز تشکیل شده است می توان سه فاز را بطور مستقل کنترل نمود لذا خازن ها ی موازی همراه با جبران سازها نه تنها از توانایی جبران سازها نمی کاهد بلکه باعث تقویت آن نیز می شوند.

6. در بانک های خازنی ، چون کنتاکتورها در زمان قطع و وصل خازن تحت فشار شدید قرار دارند، لذا خورده شده و باعث می شوند در زمان قطع و وصل جریان زیادی کشیده شود که باعث خرابی آن می شود. حضور جبران سازها باعث کم شدن ورود و خروج خازن ها شده و طول عمر کنتاکتورها نیز افزایش می یابد.


 دستگاه های بهینه ساز مصرف برق بازرگانی بهمارک دارای تاییدیه از مرجع رله و حفاظت پژوهشگاه وزارت نیرو هستند و

 دارای تاییدیه کارکرد از دادسرای تهران میباشند.

Persian Calendar
 
شنبه
1393
فروردین
30
 
Like us on Facebook

Your Ads

 

design by wbdes.com