بررسی اصول و انرژی زمین گرمایی و امکان سنجی آن در مناطق مختلف - نسخه ورد-114 صفحه

چکیده:

طبق محاسبات، مشخص شده است که انرژی حرارتی ذخیره شده در 11 کیلومتری فوقانی پوسته زمین،معادل پنجاه هزار برابر کل انرژی بدست آمده از منابع نفت و گاز شناخته شده امروز جهان است.

این انرژی در مخزن زمین گرمایی متمرکز شده است که برای دسترسی به آن، در محل مخزن، چاهی عمیق حفر می کنند. سیال خروجی از چاه، عامل انتقال انرژی از مخزن به سطح زمین است. البته عمق مخزن زمین گرمایی نباید بیش از 3000 متر باشد، زیرا بهره برداری از انرژی آن، با فناوری کنونی بشر توجیه اقتصادی ندارد.[8]

انواع نیروگاههای زمین گرمایی عبارتند از:

1)طرح بخار مستقیم(Direct  Steam)

2) طرح Flash Steam

3) طرحBinary

پس از انجام بررسی های اکتشافی و حفر چاه های اکتشافی و تولیدی در میدان زمین گرمایی، مسئله کاربرد انرژی زمین گرمایی مطرح می شود. مهم ترین عامل در تعیین نوع کاربرد مخزن زمین گرمایی، درجه حرارت آن است. امروزه منابع زمین گرمایی را بر اساس درجه حرارت به 3دسته کلی حرارت بالا، حرارت متوسط و حرارت پایین تقسیم می کنند. مبنای این تقسیم بندی، درجه حرارت مخزن در عمق یک کیلومتری زمین است. به این ترتیب که اگر درجه حرارت مخزن در عمق مذکور بیش از C200باشد آن را حرارت بالا می نامند. درجه حرارت مخازن حرارت متوسط و پایین به ترتیب بیش C 150 و C200  و کمتر از C150 است. امروزه از مخزن های زمین گرمایی به دو صورت عمده کاربرد غیرمستقیم تولید برق و کاربرد مستقیم انرژی حرارتی استفاده می شود

راندمان نیروگاه های زمین گرمایی، به طور کلی بسیار پایین و در طیف 10 تا 20 درصد می باشد. که حدودا یک سوم راندمان نیروگاه های فسیلی و هسته ای است. ظرفیت انرژی زمین گرمایی بیش از 100 گیگا وات است. ودر بیش از 70 کشور بصورت تجاری بهره برداری می شود.

با دمای منابع بالاتر از 220^F ،باید سایز نیروگاه بزرگتر از 500KW ، باشد.[2] ،[4] ،[11] ،[12].

پروژه: بررسی انواع تجهیزات خانواده ی Facts - نسخه ورد-62 صفحه

  با رشد روز افزون مصرف،سیستمهای انتقال انرژی با بحران محدودیت انتقال توان مواجه هستند.این محدودیتها عملاً بخاطر حفظ پایداری و تامین سطح مجاز ولتاژ بوجود می‌آیند.بنابراین ظرفیت بهره‌برداری عملی خطوط انتقال بسیار کمتر از ظرفیت واقعی خطوط که همان حد حرارتی آنهاست ، می‌باشد.این امر موجب عدم بهره برداری بهینه از سیستم‌های انتقال انرژی خواهد شد.یکی از راههای افزایش ظرفیت انتقال توان‌،‌احداث خطوط جدید است که این امر هم چندان ساده نیست ومشکلات فراوانی را به همراه دارد.

با پیشرفت صنعت نیمه هادیها و استفاده آنها در سیستم قدرت،مفهوم سیستم های انتقال انرژی انعطاف‌پذیر(FACTS) مطرح شد که بدون احداث خطوط جدید بتوان از ظرفیت واقعی سیستم انتقال استفاده کرد.

پیشرفت اخیر صنعت الکترونیک در طراحی کلیدهای نیمه هادی با قابلیت خاموش شدن و استفاده از آن در مبدل های منبع ولتاژ در سطح توان و ولتاژ سیستم قدرت علاوه بر معرفی ادوات جدیدتر،تحولی در مفهوم FACTS بوجود آورد و سیستمهای انتقال انرژی را بسیار کارآمدتر و موثرتر خواهد کرد .

برای درک بهتر و شناساندن مشخصات برجسته این ادوات درقدم اول لازم است مشکلات موجود سیستم های انتقال انرژی شناسائی شوند.آنگاه راه حل های کلاسیک برای رفع آنها بیان می شوند.مبدل‌های منبع ولتاژ،که ساختار کلیه ادوات جدید FACTS بر آن استوار است در بخش بعدی مورد بحث قرار می گردد و در خاتمه نسل جدید ادوات FACTS معرفی می شوند .

پروژه: روش های نوین مانیتورینگ ترانسفورماتورها - نسخه ورد-127 صفحه

ترانسفورماتورها به عنوان یکی از اجزاء بسیار مهم شبکه‌های قدرت مطرح می‌باشند. مراقبت مناسب از آنها در طول بهره‌برداری مزایای اقتصادی و فنی زیادی داشته و باعث افزایش قابلیت اطمینان شبکه‌های انتقال و توزیع انرژی برق می‌گردد. امروزه موضوع "مانیتورینگ ترانسفورماتور" به موضوعی بسیار مهم و وسیع در گرایش قدرت رشته مهندسی برق تبدیل شده و لازم است که مورد توجه قرار گیرد. به همین دلیل نیز کارهای تحقیقاتی بسیار زیادی به این زمینه اختصاص یافته است.

        با توجه به اهمیت بسیار بالای ترانسفورماتورهای قدرت در شبکه‌های انتقال انرژی، این دستگاه گران‌قیمت از جهات مختلف مورد توجه محققین بوده و هست. زمینه‌های تحقیقاتی بسیار متعددی در خصوص ترانسفورماتورهای قدرت وجود دارد که به دلیل نقش خیلی مؤثر آنها در امر انتقال انرژی می‌باشد.

و...

روش های نوین مانیتورینگ ترانسفورماتورها - نسخه ورد-127 صفحه

ترانسفورماتورها به عنوان یکی از اجزاء بسیار مهم شبکه‌های قدرت مطرح می‌باشند. مراقبت مناسب از آنها در طول بهره‌برداری مزایای اقتصادی و فنی زیادی داشته و باعث افزایش قابلیت اطمینان شبکه‌های انتقال و توزیع انرژی برق می‌گردد. امروزه موضوع "مانیتورینگ ترانسفورماتور" به موضوعی بسیار مهم و وسیع در گرایش قدرت رشته مهندسی برق تبدیل شده و لازم است که مورد توجه قرار گیرد. به همین دلیل نیز کارهای تحقیقاتی بسیار زیادی به این زمینه اختصاص یافته است.

        با توجه به اهمیت بسیار بالای ترانسفورماتورهای قدرت در شبکه‌های انتقال انرژی، این دستگاه گران‌قیمت از جهات مختلف مورد توجه محققین بوده و هست. زمینه‌های تحقیقاتی بسیار متعددی در خصوص ترانسفورماتورهای قدرت وجود دارد که به دلیل نقش خیلی مؤثر آنها در امر انتقال انرژی می‌باشد.

و...

روش های نوین مانیتورینگ ترانسفورماتورها - نسخه ورد

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                          صفحه

فصل اول : مقدمه............................................................................................................................................................ 2

فصل دوم : مفاهیم کلی عیب‌یابی و حفاظت ترانسفورماتور................................................................................. 5

2-1-  اهداف کلی مانیتورینگ ترانسفورماتور.............................................................................................................. 5

2-2-  ساختار کلی سیستم مانیتورینگ....................................................................................................................... 7

2-3-  روشهای مختلف تشخیص عیب......................................................................................................................... 9

2-4-  عیوب مرسوم در ترانسفورماتورها................................................................................................................... 10

2-5-  خلاصه فصل........................................................................................................................................................ 13

2-6-  مراجع.................................................................................................................................................................... 13

فصل سوم : اندازه‌گیری و آنالیز پاسخ فرکانسی................................................................... 16

3-1-  روشهای مختلف شناسایی عیب‌های مکانیکی............................................................................................. 16

3-2-  بکارگیری تابع تبدیل جهت مانیتورینگ...................................................................................................... 17

3-3-  روشهای اندازه‌گیری تابع تبدیل...................................................................................................................... 18

3-4-  بررسی اثرات عیوب مختلف روی توابع تبدیل............................................................................................. 20

3-4-1-   اثرات عیوب روی توابع تبدیل در نمونه‌های آزمایشگاهی................................................................. 21

3-4-1-1-    اندازه‌گیری در حوزه زمان.................................................................................................................. 21

3-4-1-2-    بررسی اتصال کوتاه بین چند حلقه.................................................................................................. 22

3-4-1-3-    بررسی جابجایی محوری سیم‌پیچها نسبت به هم........................................................................ 25

3-4-1-4-    بررسی تغییر شکل شعاعی سیم‌پیچ................................................................................................ 27

3-4-1-5-    ارزیابی توابع تبدیل برای تعین نوع و محل عیب.......................................................................... 30

3-4-1-5-1-     تعیین محل یک اتصال کوتاه بین حلقه‌ها............................................................................... 31

3-4-1-5-2-     تشخیص جابجایی محوری.......................................................................................................... 32

3-4-1-5-3-     تشخیص تغییرشکل شعاعی........................................................................................................ 32

3-4-2-   اثرات عیوب روی توابع تبدیل در ترانسفورماتورهای قدرت.............................................................. 34

3-4-2-1-    مقایسه متکی بر زمان......................................................................................................................... 34

3-4-2-2-    مقایسه متکی بر ساختمان................................................................................................................. 34

3-4-2-3-    مقایسه متکی بر نوع............................................................................................................................ 36

3-5-  خلاصه فصل........................................................................................................................................................ 37

3-6-  مراجع.................................................................................................................................................................... 37

فصل چهارم : اندازه‌گیری و آنالیز تخلیه جزئی..................................................................... 40

4-1-  معرفی پدیده تخلیه جزئی................................................................................................................................ 41

4-2-  مدار معادل و مدار آزمایش تخلیه جزئی...................................................................................................... 43

4-2-1-   مدار معادل یک ساختار عایقی ساده...................................................................................................... 44

4-2-2-   اساس مدار آزمایش تخلیه جزئی............................................................................................................. 45

4-2-3-   تعاریف بارهای ظاهری و قابل اندازه‌گیری............................................................................................. 46

4-3-  اصول اندازه‌گیری تخلیه جزئی........................................................................................................................ 47

4-3-1-   مدارهای اندازه‌گیری تخلیه جزئی مطابق استاندارد IEC................................................................ 48

4-3-1-1-    انواع نویزها و تداخلات در مدارات اندازه‌گیری.............................................................................. 48

4-3-2-   اندازه‌گیری تخلیه جزئی با باند پهن و باند باریک............................................................................... 50

4-3-3-   مدار آشکارساز پل....................................................................................................................................... 52

4-3-4-   کالیبراسیون مدار آزمایش......................................................................................................................... 53

4-3-5-   استفاده از کامپیوتر در اندازه‌گیری تخلیه جزئی.................................................................................. 54

4-4-  مانیتورینگ عایق ترانسفورماترو با استفاده از اندازه‌گیری تخلیه جزئی................................................ 55

4-4-1-   روش الکتریکی جهت آشکارسازی تخلیه‌های جزئی در ترانسفورماتورهای قدرت...................... 58

4-4-1-1-    اکتساب سیگنالهای تخلیه‌های جزئی.............................................................................................. 58

4-4-1-2-    فیلتر کردن سیگنالهای باند باریک................................................................................................... 58

4-4-1-3-    جبران پالسهای کرونا........................................................................................................................... 59

4-4-1-4-    حساسیت قابل حصول و عوامل مؤثر............................................................................................... 59

4-4-2-   روش صوتی جهت آشکارسازی تخلیه‌های جزئی در ترانسفورماتورهای قدرت............................ 59

4-4-2-1-    میرایی و انعکاس صوت....................................................................................................................... 60

4-4-2-2-    اندازه‌گیری صوتی تخلیه جزئی در آزمایشگاه................................................................................ 60

4-4-2-3-    اندازه‌گیری صوتی تخلیه جزئی در محل بهره‌برداری................................................................... 61

4-5-  خلاصه فصل........................................................................................................................................................ 61

4-6-  مراجع.................................................................................................................................................................... 62

فصل پنجم : تجزیه و تحلیل گازهای حل شده در روغن....................................................... 64

5-1-  مفاهیم مقدماتی................................................................................................................................................. 66

5-1-1-   تجزیه عایق سلولزی.................................................................................................................................... 66

5-1-2-   تجزیه روغن.................................................................................................................................................. 66

5-1-3-   کاربرد در تجهیزات..................................................................................................................................... 67

5-1-4-   ایجاد پایگاه داده‌ها...................................................................................................................................... 68

5-1-5-   معیارهای تشخیص عیب به روش DGA............................................................................................. 68

5-2-  ارزیابی ارتباط گازها و خطاها.......................................................................................................................... 69

5-2-1-   خطاهای حرارتی.......................................................................................................................................... 69

5-2-2-   خطاهای الکتریکی، تخلیه‌های ضعیف.................................................................................................... 69

5-2-3-   خطاهای الکتریکی، تخلیه‌های شدید..................................................................................................... 69

5-3-  روشهای مختلف آشکارسازی و تحلیل گازهای قابل احتراق................................................................... 70

5-3-1-   تعیین نرخ تغییر گاز قابل احتراق............................................................................................................ 70

5-3-2-   ارزیابی وضعیت ترانسفورماتور.................................................................................................................. 73

5-3-2-1-    روش بکارگیری مقادیر TCG  و TDCG................................................................................... 73

5-3-2-2-    روش بکارگیری گازهای کلیدی........................................................................................................ 78

5-3-2-3-    روش بکارگیری نسبت گازها............................................................................................................. 78

5-3-2-3-1-     روش درننبورگ.............................................................................................................................. 79

5-3-2-3-2-     روش راجرز...................................................................................................................................... 81

5-4-  دستگاههای اندازه‌گیری و تعیین‌کننده مقدار گازها.................................................................................. 82

5-4-1-   دستگاههای قابل حمل و نقل................................................................................................................... 82

5-4-2-   دستگاههای ثابت......................................................................................................................................... 83

5-5-  مانیتورینگ مدرن و بکارگیری روشهای هوشمند با روش گاز کروماتوگرافی...................................... 83

5-6-  خلاصه فصل........................................................................................................................................................ 84

5-7-  مراجع.................................................................................................................................................................... 85

فصل ششم : مانیتورینگ درجه حرارت................................................................................ 87

6-1-  اندازه‌گیری دما در آزمایشگاه و در حین بهره‌برداری................................................................................. 88

6-2-  وسایل و تجهیزات اندازه‌گیر دما..................................................................................................................... 91

6-2-1-   مقدمه‌ای بر روشهای اندازه‌گیری دما...................................................................................................... 91

6-2-2-   ترمومترهای نصب شده روی ترانسفورماتورها....................................................................................... 92

6-2-2-1-    ترمومتر روغن ترانسفورماتور.............................................................................................................. 92

6-2-2-2-    ترمومتر سیم‌پیچ ترانسفورماتور......................................................................................................... 93

6-3-  مانیتورینگ مدرن درجه حرارت..................................................................................................................... 94

6-4-  خلاصه فصل........................................................................................................................................................ 95

6-5-  مراجع.................................................................................................................................................................... 96

فصل هفتم : تحلیل پاسخ دی‌الکتریک................................................................................. 98

7-1-  پولاریزاسیون........................................................................................................................................................ 99

7-1-1-   انواع پولاریزاسیون....................................................................................................................................... 99

7-1-1-1-    پولاریزاسیون الکترونی........................................................................................................................ 99

7-1-1-2-    پولاریزاسیون اتمی............................................................................................................................ 100

7-1-1-3-    پولاریزاسیون جهتی.......................................................................................................................... 100

7-1-1-4-    پولاریزاسیون در موارد غیرهمگن، عایق مصنوعی..................................................................... 101

7-1-1-5-    پولاریزاسیون ناگهانی....................................................................................................................... 101

7-1-2-   تجمع بار در سطح خارجی عایق بر اثر پولاریزاسیون..................................................................... 102

7-1-3-   جریان پولاریزاسیون و دپولاریزاسیون................................................................................................. 103

7-2-  پاسخ دی‌الکتریک در حوزه زمان................................................................................................................ 106

7-2-1-   تابع پاسخ دی‌الکتریک در حوزه زمان................................................................................................. 106

7-2-2-   اصول اندازه‌گیری DR در حوزه زمان................................................................................................ 110

7-3-  پاسخ دی‌الکتریک در حوزه فرکانس........................................................................................................... 111

7-3-1-   تابع پاسخ دی‌الکتریک در حوزه فرکانس........................................................................................... 111

7-3-2-   اصول اندازه‌گیری DR در حوزه فرکانس........................................................................................... 113

7-4-  سایر روش‌های اندازه‌گیری مرتبط با پاسخ دی‌الکتریک........................................................................ 115

7-4-1-   سایر روشهای اندازه‌گیری DR در حوزه زمان.................................................................................. 116

7-4-1-1-    روش مرسوم ولتاژ برگشتی............................................................................................................. 116

7-4-1-2-    تحلیل جریان رلاکسیون هم‌دما.................................................................................................... 118

7-4-2-   سایر روش‌های اندازه‌گیری DR در حوزه فرکانس......................................................................... 119

7-5-  مانیتورینگ ترانسفورماتور قدرت به کمک تحلیل پاسخ دی‌الکتریک................................................ 119

7-6-  خلاصه فصل..................................................................................................................................................... 120

7-7-  مراجع................................................................................................................................................................. 121

فصل هشتم : مانیتورینگ متعلقات ترانسفورماتور............................................................. 123

8-1-  مانیتورینگ بوشینگ...................................................................................................................................... 124

8-2-  مانیتورینگ تپ چنجر.................................................................................................................................... 125

8-3-  خلاصه فصل..................................................................................................................................................... 126

8-4-  مراجع    127