ولتاژ جریان مستقیم فشار قوی

برق، الکترونیک، مخابرات
دانلود پایان نامه مهندسی برق ولتاژ جریان مستقیم فشار قوی چکیده: فشار-قوی جریان مستقیم یا اچ‌وی‌دی‌سی ( High-voltage direct current یا HVDC) یا انتقال به صورت جریان مستقیم با ولتاژ بالا، نوعی سیستم انتقال انرژی الکتریکی است. این روش راهی نوین برای انتقال انرژی الکتریکی در مقیاس‌های کلان است و در این زمینه جایگزین خوبی در مقابل روش سنتی (استفاده از جریان متناوب) به شمار می‌رود. فن‌آوری ساخت این نوع سیستم به دهه ۱۹۳۰ میلادی در سوئد بازمی‌گردد. از اولین خطوط ساخته شده با این تکنولوژی می‌توان خط انتقال بین مسکو و کاشیرا در اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۵۱ میلادی و سیستم انتقال ۱۰ تا ۲۰ مگاواتی واقع در سوئد را نام برد که در سال ۱۹۵۴ میلادی به بهره‌برداری رسید. بزرگ‌ترین خط انتقال اچ‌وی‌دی‌سی در حال حاضر خط انتقال اینگا-شابا با ضرفیت انتقال ۶۰۰ مگاوات و با طول حدود ۱۷۰۰ کیلومتر در کنگو واقع شده. این خط انتقال سد اینگا را به معدن مس شابا متصل می‌کند. کلمات کلیدی: ولتاژ DC فشار قوی سیمها و کابلها در صنعت برق سیستم انتقال انرژی الکتریکی انتقال جریان مستقیم با ولتاژ بالا مقدمه: اولین روش برای انتقال انرژی الکتریکی با جریان مستقیم توسط یک مهندس سویسی با نام رن تیوری (به انگلیسی: Rene Thury) ارائه شد. در این سیستم با سری کردن ژنراتورها و در نتیجه جمع جبری ولتاژهای تولیدی ولتاژ افزایش می‌یافت. هر ژنراتور در جریان ثابت می‌توانست انرژی الکتریکی تا ولتاژ ۵۰۰۰ ولت تولید کنند. بعضی از ژنراتورها دارای دو ردیف کلکتور بودند تا ولتاژ وارده بر روی هر کلکتور را کاهش دهند. این سیستم در سال ۱۸۸۹ میلادی در ایتالیا به وسیله شرکت Acquedotto de Ferrari-Galliera مورد استفاده قرار گرفت. در این خط انتقال توانی برابر ۶۳۰ کیلووات با ولتاژ ۱۴ کیلوولت تا مسافت ۱۲۰کیلومتر منتقل می‌شد. سیستم Moutiers-Lyon با همان مکانیزم به وسیله هشت ژنراتور متصل شده با دو ردیف کلکتور می‌توانست ولتاژ را تا ۱۵۰ کیلوولت افزایش دهد. این سیستم از سال ۱۹۰۶ تا ۱۹۳۶ مورد استفاده قرار گرفت. دیگر سیستم‌های از این دست نیز تا دهه ۱۹۳۰ مورد استفاده قرار می‌گرفتند. عیب این سیستم‌ها در این بود که ماشین‌های گردان (مولدها و مبدل‌های گردان) به تعمیر و نگهداری زیادی نیاز داشتند و در ضمن تلفات در این ماشین‌ها زیاد بود. استفاده از ماشین‌های مشابه دیگر نیز تا اواسط قرن بیستم ادامه داشت، ولی با موفقیت کمی همراه بود. یکی از روش‌هایی که برای کاهش ولتاژ مستقیم گرفته شده از خطوط انتقال مورد آزمایش قرار گرفت، استفاده از ولتاژ برای شارژ کردن باتری‌های سری بود. پس از شارژ شدن باتری‌ها در حالت سری آن‌ها را در حالت موازی به هم اتصال می‌دادند و از آنها برای تغذیه بارها استفاده می‌کردند. با این حال از این روش فقط در دو طرح انتقال استفاده شد چراکه این روش به دلیل محدودیت ظرفیت باتری‌ها، مشکلات مربوط به تغییر وضعیت باتری‌ها از سری به موازی و پسماند انرژی در هر سیکل شارژ و دشارژ در باتری‌ها اصلاً اقتصادی نبود. در طول سال‌های ۱۹۲۰ تا ۱۹۴۰ رفته رفته امکان استفاده از شبکه‌های کنترل شده به وسیله لامپ‌های قوس جیوه فراهم آمد. در ۱۹۴۱ در یک شبکه ۶۰ مگاوات به طول ۱۱۵ کیلومتر از لامپ‌های جیوه استفاده شد. این شبکه که یک شبکه کابلی برای تغذیه شهر برلین بود هرگز به بهره‌برداری نرسید چراکه در ۱۹۴۵ با فروپاشی آلمان فاشیستی طرح نیمه‌کاره رها شد. توجیه استفاده از خطوط زیرزمینی دیده نشدن آنها در حملات هوایی بود. با پایان یافتن جنگ جهانی دوم این طرح توجیه نظامی خود را از دست داد، تجهیزات و تأسیسات طرح نیز به شوروی برده شد و در آنجا مورد استفاده قرار گرفت. فهرست مطالب مقدمه 1 شکل 1-1 (الف ) 2 شكل 1-1- سیستم انتقال DC ( ادامه دارد) 3 شكل 2-1- سیستم انتقال DC ( ادامه دارد ) 6 شكل 3-1- سیستم انتقال DC 9 چاپرهای DC 9 1- مقدمه 9 عملکرد فرکانس ثابت ، 11 2- عملکرد فرکانس متغیر 11 3- اساس طرز کار افزایش پله ای 12 شكل 3-2- آرایش انتقال انرژی 14 4- پارامترهای کارآیی 16 5- طبقه بندی چاپرها 16 شكل 7-2- چاپر كلاس D 21 6- رگولاتورهای تغییر دهنده حالت 21 شكل 9-2- عناصر رگولاتورهای تغییر دهنده حالت 23 6-1 رگولاتورهای بوست 23 فلزات هادی 27 1- سیمها و کابلها در صنعت برق 27 ساختمان ماده 29 حالات مواد 29 انبساط طولی a (انبساط خطی ) 31 3- خواص و کاربرد فلزات غیر آهنی 31 4- فلزات هادی برای خط انتقال انرژی 34 سیم آلومینیومی : 34 سیم آلومینیوم – فولاد : 35 سیم مس – فولاد (کاپرولد): 35 عایقهای الکتریکی در کابلها 39 مقاومت الکتریکی عایق : 41 2- خواص عایقها 42 ج – خواص شیمیایی : 43 نتیجه 44 دروپلاست ها: 45 مواد سختی پذیر 45 3-5 روغنهای عایق 55 1- خواص : 55 2- روغن کابل : 57 3- روغن کنتاکت ها : 58 4-5 عایقهای گازی 58 کابل های جریان قوی 60 1- کلیات 60 الف – مواد هادی 62 ب- مواد عایق 62 ج – مواد حفاظتی و پوششی کابل ها 65 شكل 7-4 70 عملیات کابل کشی 73 ابزار مدرن عیب یابی کابل 79 الف – رفلکتوگراف (با انعکاس موج) 79 ب – دستگاه هارتمان و براون ( با فرکانس زیاد) 80