مقایسه خطوط انتقال 765 کیلوولت و 345 کیلوولت
1. خطوط انتقال AC دربرابر خطوط انتقالDC
مزایای اصلی انتقال AC عبارت است از :
· انعطاف پذیری و استفاده گسترده توسط تجهیزات برقی
· تسهیل در امر اضافه شدن ایستگاههای میانی
· امکان گرفتن انشعاب از خطوط اصلی به منظورپاسخگویی بارهای مرکزی ومحلی
· امکان انتقال برق تولیدی در ایستگاههای جدید ساخته شده در مسیرخط
· قابلیت هماهنگی و قابلیت انعطاف پذیری با سطوح ولتاژ در سایر سیستم ها با استفاده از ترانسفورماتورهای افزاینده یا کاهنده
مزایای خط انتقال DC عبارت است از:
· استفاده درکاربریهای خاص مانند انتقال قدرت از یک نقطه به یک نقطه ،برای مناطقی با سیستمهای مجزا که هماهنگ نمی باشند به عنوان مثال کابلهای زیر زمینی و زیر دریایی
· استفاده در خطوط انتقال طولانی که حکم یک خروجی برای نیروگاه دارد
· ایجادارتباط بین دو سیستم ناهماهنگ که یا اصلاً دارای ارتباطی نیستند یا آنکه ارتباط بین آنها ضعیف است.
· طراحی ساده خطوط واستفاده از یک یا دوسیم به جای 3 سیم هادی
معایب انتقال DC نسبت به AC:
· درخطوط انتقال DC در تمام پایانه ها برای تطابق با سیستم موجودبایدبرق مستقیم به متناوب تبدیل شود
· پیچیدگی زیاد مبدلهای مستقیم به متناوب علاوه بر کاهش میزان قابلیت اطمینان نیروگاه سبب شده است تا یک نگرانی دایمی نسبت به عملکرد درست سیستم های حیاتی وجود داشته باشد.
· مصرف زیاد توان راکتیو توسط مبدلها و ایجاد هارمونیک در سمت جریان متناوب
· از آنجایی که هزینه مبدلها زیاد است مطالعات بیانگر این واقعیت می باشد که در حال حاضر انتقال با DC توان رقابت با انتقال AC را در مسافتهای کمتر از 300 مایل را ندارد
· شبکه برق متناوب با توجه به انعطاف پذیری و پاسخگویی به نیازهای رو به رشد آینده یک راهکار اساسی واستوار را برای سرویس دهی مطمئن به تمام متقاضیان فراهم میسازد.
- قابلیت انتقال توان یا میزان بار پذیری ( Load ability )
برا ی ارزیابی میزان بار پذیر بودن خطوط انتقال فشار قوی از مفهوم (Surge impedance load ) SIL استفاده می شود که عبارت است از سطحی از بار که تحت آن بار خط انتقال به خود کفایی توان راکتیو میرسد.
به عنوان مثال یک خط انتقال با ولتاژ765 KV کیلوولت با طول 150 مایل دارایSIL=2400 می باشد که با استفاده از رابطه 1/6×SIL توان انتقالی بین(3800-3900)مگاوات را انتقال می دهد، در صورتیکه یک خط مشابه 345 KV کیلوولت دارایSIL=390 می باشد که باتوجه به رابطه بالا توانی معادل (620)مگاوات را انتقال می دهد.
در شبکه 765 کیلوولت علاوه بر بار پذیری بیشتر،پائین تر بودن امپدانس خط به بی بار شدن شبکه انتقال کمک کرده و با کم شدن تلفات ،امکان انتقال انرژی بیشتر را مهیا می سازد.
3. قابلیت اطمینان (Reliability )
یک سیستم انتقال با قابلیت اطمینان بالا باعث کاهش قیمت برق برای مصرف کنندگان می گردد. تجربه بهره برداری از شبکه های انتقال 765 کیلوولت نشاندهنده قابلیت اطمینان ذاتی بالا می باشد.خط 765 کیلوولت نسبت به345 کیلوولت دارای قابلیت اطمینان بالاتری می باشد. برای دستیابی به مشخصه کرونا ونویز شنیداری قابل قبول در ساختمان خطوط 765 کیلوولت از باندل 6 سیمه برای هر فاز استفاده می شود .توان انتقالی یک خط نمونه 765 کیلوولت بیش از 4000 مگاوات می باشد این موضوع ریسک اضافه بار حرارتی،حتی در سخت ترین شرایط کاری را حذف می کند. نکته قابل توجه اینکه در هنگام انتقال سنگین ترین بارخطوط 765 کیلوولت ،در حد درجه حرارت محیط کار می کنند که این امر باعث کم شدن پدیده شکم سیم نیز گردیده که احتمال برخورد را با درختان کاهش می دهد.
آمار قطعی ناخواسته برای سیستم های 765 کیلوولت نشان می دهد که درهر صد مایل از این مدار یک مورد قطعی وجود داشته که این میزان برای سیستم های 345 کیلوولت6/1 مورد در هر صد مایل می باشد.
بروز اتصالی تک فاز در خطوط 765 و 345 کیلوولت مشابه بوده است.
در خطوط 765 کیلوولت کیلوولت هیچ قطعی سه فازی تحت شرایط عادی گزارش نشده است(به جزخرابی برجها ناشی از طوفان) این وضعیت احتمال خرابی و خارج شدن خط را کاهش داده و یا از شدت خرابی ها می کاهد که قابلیت اطمینان شبکه را افزایش می دهد.
انجام اقدامات موثر در جهت کاهش خرابی ها بااستفاده از کلید زنی تکفازکه کیفیت بهره برداری از خط و قابلیت اطمینان آن را افزایش می دهد .
کلید زنی تکفاز (SPS ) یک مفهوم جدید بوده و به طور موفقیت آمیزی توسط اداره برق امریکا درنیمه های دهه80 میلادی ودر پروژه ای در ایندیانای جنوبی بکار گرفته شد با این روش با استفاده از دو فاز خط انتقال مقدار 2600 مگاوات برق تولیدی منتقل گردید .در این روش از عملکرد بهتر خطوط 765 کیلوولت هنگام قطعی مدار بهره گرفته شد به این مفهوم که یکی از فازهای خط به طور موقت قطع شده تا اشکال خطای تکفاز رفع گردد.
این ویژگی ناشی از این واقعیت است که ایستگاههای متصل به خطوط 765 کیلوولت از قبیل بریکرها ،راکتورهای شنت وغیره به صورت واحد های تکفاز طراحی شده اند . این موضوع میزان قابل دسترس بودن خط را افزایش داده و اختلالات سیستم در اثر اشکال و کلیدزنی را کاهش می دهد.
با درنظر گرفتن گزینه های مختلف موجود در ساخت خطوط دو مداره 345 کیلوولت به مزیت های خطوط 765 کیلوولت بیشتر پی می بریم .خطوط 18 تایی فازها 3) خط دو مداره) در شبکه 345 کیلوولت نیاز به ساخت و نصب برجهایی با ارتفاع بیشتر دارد ودر عین حال مقدار کلیرانس یا فاصله عمودی سیم از زمین کاهش می یابد. در نتیجه در صورت استفاده از گزینه خطوط 345 کیلوولت میزان در معرض دید قرار گرفتن و تحت تاثیر قرار دادن دیدافزایش یافته و هم چنین احتمال برخورد درختان با این خطوط افزایش می یابد. در حقیقت در شبکه 345 کیلوولت به سه خط دو مداره نیاز است تا همان میزان بار توسط یک خط انتقال 765 کیلوولت تک مداره انتقال داده شود یک چنین شبکه ای در قیاس باشبکه 765 کیلوولت ده برابر بیشتر دچار قطعی میشود.اگر چه هر یک از این قطعی ها یک تاثیر جزئی بر انتقال توان دارد اما مجموع آنها کاهش چشمگیری را در انتقال توان و قدرت سبب میشود.
4. تلفات خط
میزان تلفات توان در خطوط انتقال ،متناسب با مقاومت هادی های خط به صورت خطی افزایش می یابد.برای یک خط انتقال به طول 150 مایل که پیشتر مورد بحث قرار گرفت ، حداکثرمیزان بار پذیری در یک خط 765 کیلوولت تک مداره ویا شش خط 345 کیلوولت تکمداره)سه خط 345 کیلوولت دو مداره) تقریباً 3900 مگاوات می باشد .درچنین باری به دلیل وجود مقاومت هادی ( تعداد هادی دریک خط تک مداره 765کیلو3و دریک خط 6مداره 345کیلوولت18می باشد) در هردو شبکه افت توان حاصل می شود.
در خطوط 765 کیلوولت تنها نیمی از تلفات خطوط 345 کیلوولت بوجودمی آیداین در حالی است است که هردو شبکه یک توان مشابه را انتقال می دهند. این خاصیت به دلیل ولتاژ بالا تر شبکه 765 کیلوولت(در نتیجه جریان کمتر)ظرفیت گرمایی بیشترو مقاومت کمتردر مقایسه با شبکه 345 کیلوولت می باشد.علاوه بر این با بی بارکردن سیستم های پایین دستی که دارای مقاومت بیشتری هستند میزان کل تلفات سیستم کاهش می یابد.
5. حریم مورد نیاز خطوط
پهنای حریم مورد نیازبه عواملی مانند طراحی ساختار،حالت خارج شدن هادی از زنجیره مقره،نیازهای آتی،توپوگرافی،میدانهای الکتریکی و مغناطیسی و ملاحظات تخلیه استاتیکی ناشی از القا بستگی داشته ام به این عوامل محدود نمی شود.
گاهی اوقات اعمال حریم بیشتر برای خطوط انتقال، امکان کنترل بهتربر رشد سبزیجات را فراهم می سازد و در نتیجه قابلیت اطمینان افزایش می یابد.
تحقیقات حداقل حریم یعنی 200 فوت معادل 61 مترراجهت ساخت خطوط 765 کیلوولت اعلام می کند .برای خطوط 345 کیلوولت حداقل حریم 150 فوت معادل 46 مترمی باشد.
پهنای باند خطوط 345 کیلوولت تک مداره ودومداره به ترتیب25/2و5/4 برابر پهنای باند مورد نیاز برای خط 765 کیلوولت در توان انتقالی مشابه است.
6. ساختمان وطرح خط انتقال
مطالعات به عمل آمده چندین نوع برج را ئر خطوط 765 کیلوولت مورد امتحان قرار داده است از این میان میتوان به سازه های چهار پایه ای مشبک ،برجهای مهاری مشبک وی شکل و سازه های لوله ای میتوان اشاره کرد در 40 سالی که از عمر احداث خطوط 765 کیلوولت کیلوولت گذشته است . برای انتخاب سازه مناسب چندین متغیر مورد بررسی قرارمی گیرد. از جمله این متغیرها به توپوگرافی ویا چشم انداز،نوع سازه وتاثیر آن بر میدانهای الکتریکی ومغناطیسی،هزینه مواد اولیه، مدت زمان ساخت وتکنیک های ساخت می باشد.
دراحداث خطوط هم از سازه های مشبک وهم از سازه های لوله ای دراحداث 345 کیلوولت و 765 کیلوولت استفاده نموده است ودر زیر مزایای هر یک از دو روش زیر مورد بحث قرار می گیرد. برجهای مشبک وبرجهای لوله ای هر یک دارای کیفیات ومزیت های متفاوت هستند.
· برجهای مشبک،با استفادهاز نبشی های فولادی طراحی ،ساخته،بسته بندی شده وبه محل نصب انتقال یافته ودر آنجا سوار میشوند.
· بر جهای لوله ای معمولا از یک یا چند لوله تشکیل میشوندو نسبت به برجهای مشبک فضای کمتری رااشغال می کنندوبه راحتی قابل نصب در محل می باشند.
· برجهای لوله ای نسبت به برجهای مشبک بهترهستنداین بهتربودن مربوط به مزیتهای این نوع برج است که عبارتند از:
· طراحی،فرایند تعیین جزئیات وساخت سریعتر از آنجائی که برجهای لوله ای از طراحی ساده ای برخوردار هستند بیشتر میتوان قابلیت های آنرا پیش بینی کردونیازی به انجام تست های تمام عیار و کامل برروی آن وجود ندارد.اما برروی طرح های جدید برجهای مشبک باید تستهای کاملی انجام گیرد تا اتصالات پیچیده در طرح،مورد تست و ارزیابی قرار گیرد. اما به محض مورد تست قرار گرفتن برج مشبک میتوان طرحهای هم خانواده آنرا در دیگرپروژه ها بکارگرفت .با تقسیم هزینه تست در پروژه های دیگر،هزینه آن بسیار ناچیزخواهد شد.
· نصب و سوارکردن برجهای لوله ای نسبتا ساده می باشد و نیروی کار کمتری برای این کار نیاز است اما تجهیزات مورد نیاز برای این کار بسیار سنگین و گران قیمت می باشد .ساخت برجهای لوله ای دارای مزیت زمانی است اما لزوماً دارای مزیت هزینه ای نیست.
· نصب وسوار کردن یک برج مشبک پیچیده بوده و ممکن است نصب آن نیاز به زمان زیادی داشته باشد .پیمانکاران هزینه نصب هر برج را بر حسب وزن واحد حساب می کنند و از آنجائیکه برجهای مشبک نسبت به برجهای مشابه لوله ای سبک تر هستند در پروژه های بزرگ استفاده از برجهای مشبک هزینه را کاهش خواهد داد.
یکی از مهمترین متغیرهای موثربرانتخاب نوع سازه ،نوع فونداسیون مورد نیازبرای یک سازه خاص و مسایل توپو گرافیک است که هر نوع فونداسیون باآن مواجه است.فونداسیون برجهای لوله ای معمولاً ازنوع بتن مسلح می باشد. برجهای مشبک را میتوان روی فونداسیون بتنی یا روی فونداسیون فلزی فولادی نصب کرد.درمناطق کوهستانی بهتر است از فونداسیون فلزی استفاده شود زیرا دراین مناطق بعد مسافت باعث حذف گزینه بتن می شود.اگر منطقه ای که پروژه در آن انجام می گیردسهل الوصول باشد و کارخانه های سیمان درآن نزدیکی باشد فونداسیون های بتنی بسیار سودمند خواهد بود.اما در عین حال باید از ابزارهای خاصی برای تعیین ابعاد هر یک از فونداسیونها بهره جست برای نیل به این هدف نتایج تست خاک های سطحی و زمین شناسی محل را میتوان تهیه کرده ویک طرح کلی راپیش از هرفازارایه کرد.
بارهای سازه ای یعنی بار حاصل از بادهای عرضی وبار حاصل از وزن عمودی برای یک برج 765 کیلوولت بیشتر از باری است که بریک سازه 345 کیلوولت کیلوولت واردمی شودوبرای تحمل بارهای بیشتر برجهای 765 کیلوولت به نحوی طراحی میشوند که ظرفیت سازه ای آنها بیشترباشد. معذالک از آنجاییکه در سازه های دو مداره 345 کیلوولت فازهاوخطوط بایداز چیدمان خاصی برخوردار باشند . برجهای 765 کیلوولت کوتاه تر بوده ودر نتیجه تاثیر کمتری برچشم انداز دارند . اهمیت این مسئله هنگامی بیشتر می شودکه برای انتقال توان در نظرگرفته شده برای شبکه 765 کیلوولت توسط خط 345 کیلوولت بایداز سه خط انتقال دو مداره استفاده نمود.
علاوه بر مزایای زیباشناختی مشهود ،شبکه های 765 کیلوولت تک مداره تنها کمی گرانتربوده که آن هم مربوط به ساخت برجهای مستحکمتر است . این هزینه اضافی با وزن سازه فولادی نسبت مستقیم دارد.
عموما پیمانکاران اجرایی خطوط نیروی کاروهزینه هارابرحسب وزن سازه محاسبه میکنند بنا براین هزینه سوار کردن برای سازه های 765 کیلوولت در قیاس باسازه 345 کیلوولت تنها کمی بیشتر است.
هنگام استفاده از شبکه 345 کیلوولت وقتی که سه خط انتقال دوبل برای انتقال توان یک خط تکمداره 765 کیلوولت نیازباشد،هزینه اضافی آن نسبت به شبکه 765 کیلوولت بسیاربیشترخواهد شد که دربخش هزینه به صورت مفصل بحث شده است.
7. تاثیر برچشم انداز
قرار گرفتن در معرض دید:
برجهای 345 کیلوولت دومداره از قدیم برخلاف برجهای 765 کیلوولت به صورت فاز روی فاز یا عمودی ساخته می شوند.در شبکه 765 کیلوولت تکمداره فازها به صورت افقی ودر کنار یکدیگر قرار میگیرند. ساختار عمودی برجهای 345 کیلوولت دو مداره سبب می شوداین برجها 25 درصد نسبت به برجهای 765 کیلوولت تک مداره بلندتر باشند. کاملا مشخص است که برجهای سه خطه بسیار بلندتر بوده ودر نتیجه تاثیر زیادی بر چشم اندازدارند و در نتیجه نسبت به خط 765 کیلوولت کیلوولت بر محیط اطراف تاثیر منفی زیادی خواهد داشت.
کاهش میزان تاثیر برچشم انداز:
درسالیان اخیر ،یک روش متدولوژیک دقیق را برای کاهش میزان تاثیرچشم انداز بکار گرفته است و براساس آن اقدامات موثری برجهت کاستن از میزان تاثیرات منفی برچشم اندازناشی از نصب خطوط انتقال صورت گرفته است . سالها قبل مهندسان تا آنجا که امکان داشت خطوط انتقال را عمودی و درخط مستقیم نصب میکردندوتلاش میکردند از زوایای کمتری در سازه ها استفاده شودتا بدین وسیله ازمیزان هزینه ها کاسته شود.در خصوص چگونگی تاثیر برچشم انداز فکر واندیشه ای نمی شدواگر قرار بود تمهیداتی صورت گیرذ در مرحله آخر قرار می گرفت. امروزه انتخاب مسیر و فرایند طراحی خط در برق امریکا از اهمیت زیادی برخوردار بوده وتلاش می شود تا آنجا که امکان داشته و عملی است از منابع موجود جهت کاستن از میزان تاثیر بر چشم انداز استفاده شود.
آخرین پروژه 765 کیلوولت در دست اجرا بین وایومینگ و جکسن فری در حال انجام است . این پروزه در ژوئن سال 2006 شروع شد . در این پروژه از ویژگیهای چشم انداز مانند سبزیکاریها ،دامنه تپه ها و کوهها جهت پوشش دادن خطوط انتقال استفاده شده است. در کل مراحل پروژه از جمله تعیین محل ،طراحی و ساخت مسایل مربوط به چشم اندازدر مد نظر قرار گرفته است. در مباحث زیر دیگر اقدامات و روشهای مورد استفاده جهت کاستن از میزان تاثیر بر چشم انداز شرح داده شده است.
استفاده ازمواد مات(غیر باز تاب دهنده):
برخلاف خطوط انتقال اجرا شده در سالیان گذشته اخرین پیشرفت ها در خطوط انتقال بکار گرفته شده تا جنس ماده بکار گرفته شده در سازه به گونه ای باشد که نور را بازتاب ندهد وسیاه به نظر برسد و خطوط در زمینه پیرامون گم وناپیداشوند. موادی که روی انها کاری انجام نشده است نور را باز تاب می دهند ودر نتیجه منظره طبیعی نمایان شده و قابل دیدن می شوند. در فرایند ساخت با انجام کارهای متنوعی بر روی سطوح برج و هادیها این سطوح تاریک و سیاه می شوند. این اقدامات به صورت قابل ملاحظه ای از میزان تاثیر منفی این تاسیسات بر چشم انداز می کاهد. به عنوان مثال در یک راستا قرار دادن لبه خطوط با لبه درختان میباشد که از میزان قابل رویت بودن انها می کاهد.تحقیقات برای این مهم همچنان ادامه دارد.
8. هزینه
براورد هزینه ساخت خطوط انتقال به متغیرهای زیادی وابسته است از میان این متغیرها شرایط زمین وهزینه های مربوط به حریم نقش کلیدی دارند. بر همین اساس برای نقاط مختلف کشور هزینه ساخت هر یک مایل متفاوت می باشد.
هزینه پایه برای خط 765 کیلوولت کیلوولت و خط 345 کیلوولت دو مداره به ترتیب6/2و5/1 میلیون دلار برای هر یک مایل می باشد. این مبلغ شامل مکان یابی ،تعیین حریم و ساخت می باشد اما هزینه ایستگاه ها را شامل نمی شود. برطبق شرایط محیطی ، چگونگی استفاده از زمین و دیگر عوامل ،این هزینه ها میتواند افزایش یابد.
در ساخت خطوط 765 کیلوولت این هزینه ها به طور چشمگیری افزایش میابد اما با در نظر گرفتن قابلیت انتقال توان برای هردو شبکه این رابطه معکوس می شود.
در صورت استفاده از خط 765 کیلوولت تنها به یک خط تکمداره ولی در 345 کیلوولت نیاز به سه خط دومداره است . نکته قابل توجه آن است که برمبنای مگاوات هزینه شبکه 345 کیلوولت معادل 1150 دلار معادل 70 درصد از 765 کیلوولت بیشتراست. این مزیت مالی نیز علاوه بر کاهش چشمگیر حریم مورد نیاز برای تحداث خطوط می باشد.
نتیجه گیری:
1. میزان توان انتقالی درخطوط 765 کیلوولت تکمداره بیش تر از 6 خط 345 کیلوولت تکمداره ویا سه خط دومداره 345 است.
2. قابلیت اطمینان خطوط انتقال 765 کیلوولت بطور ذاتی بیش از 345 کیلوولت است.
3. تلفات انتقال خط 765 کیلوولت در توان انتقالی مشابه از انتقال 345 کیلوولت کمتر است.
4.حریم مورد نیازخطوط انتقال 765 کیلوولت درتوان انتقالی یکسان ازخطوط 345 کیلوولت است.
5. سازه و فونداسیون خط 765 کیلوولت تنها کمی گرانتر است که این موضوع در کل هزینه احداث تاثیری ندارد.
6. تاثیرات محیطی انتقال 765 کیلوولت در مقایسه 24 انتقال 345 کیلوولت دو مداره کمتر می باشد.
7. هزینه احداث خطوط انتقال 765 کیلوولت در انتقال توان یکسان با 345 کیلوولت کمتر است.
استفاده از ولتاژ 765 کیلوولت برای انتقال میتواند یک سیستم ابر شاهراهی مدرن برای انتقال توان که هزینه ها را بطور چشمگیری کاهش داده ،تعداد خطوط انتقال را کم نموده ومیزان تاثیر بر محیط زیست را بحد قابل قبولی رسانده و ازلحاظ تکنو لوژی مورد قبول درسطح جهانی باشد را درکشور ایجاد نموده و میتواند نیازهای ایران را در قرن 21 تعیین کند.
منبع:http://mohammadrezapasandideh.persianblog.ir/post/13