فهرست مطالب
عنوان                                                    صفحه
 
چکیده :. 1
فصل اول – کلیات تحقیق :. 2
مقدمه :. 3
فصل دوم – ویژگی‌های خطوط انتقال کمپاکت باندل و تعاریف اولیه :  6
2-1- مقدمه :. 7
2-2- تعریف خطوط انتقال کمپاکت. 7
2-3- مزایا و معایب خطوط انتقال کمپاکت. 8
2-3-1- مزایای خطوط انتقال کمپاکت- برخی از مزایا خطوط انتقال کمپاکت به شرح زیر می باشد:. 8
2-3-2- معایب خطوط انتقال نیرو کمپاکت- در کنار مزایایی که در بالا به آنها اشاره گردیده است برخی از معایب این نوع خطوط انتقال نیرو به شرح زیر می باشند :. 8
2-4- خطوط باندل. 9
2-5- عرض حریم. 10
فصل سوم – نقش عوامل الکتریکی در فواصل فازها :. 11
3-1- مقدمه :. 12
3-2- تعیین حداقل فاصله هوائی از دیدگاه اضافه ولتاژ کلیدزنی  12
3-2-1- مدل EPRI 13
3-2-2- مدل CRIEPI 13
3-2-3- مدل IEEE. 14
3-2-4- مقایسه مدل ها. 15
3-3- حداقل فاصله هوائی از دیدگاه صاعقه. 16
3-4- حداقل طول زنجیره مقره ها. 18
3-5- جمع بندی. 20
فصل چهارم – نقش نوسانات هادیها در فواصل فازها :. 21
4-1- مقدمه. 22
4-2- نوسانات آونگی. 22
4-2-1- کاهش فاصله فازها در روی برج. 24
4-2-2- کاهش فاصله فازها در وسط پایه ها. 24
4-3- نوسانات جهشی. 26
4-3-1- روش اول- بیضی گالوپینگ. 26
4-3-2- روش دوم- مدل لگارتیمی (خطوط ساده و باندل). 28
4-3-3- روش سوم- مدل مرتبط با سرعت باد و فلش. 29
4-3-4- روش چهارم- مدل خطی با قطر هادی. 31
4-3-5- روش پنجم- مدل غیر خطی با قطر (خطوط ساده و باندل). 32
4-3-6- مقایسه مدل های مختلف. 33
فصل پنجم – تعیین فواصل فازها :. 36
5-1- مقدمه. 37
5-2- تعیین فاصله افقی فازها تا بدنه برجها. 37
5-2-1- استفاده از مقره های آویزان. 39
5-2-2- مقره های وی شکل. 40
5-2-3- مقره‌های ثابت. 40
5-3- فاصله افقی فاز تا فاز. 41
5-3-1- فاصله افقی فاز تا فاز که در دو طرف برج قرار می گیرند  43
5-3-2- فاصله افقی فاز با فاز که در یک طرف برج قرار می گیرند  44
5-3-3- فاصله فاز تا فاز در صورت استفاده از مقره‌های غیر آویزان  45
5-4- محاسبه فواصل عمودی فازها. 45
5-4-1- فاصله عمودی فازها در سربرج با جایگذاری عمودی هادیها  46
5-4-2- فاصله عمودی فازها در سربرج با جایگذاری مثلثی هادیها  47
5-4-3- فاصله عمودی فازها در سربرج بر مبنای مقره های ثابت  48
5-5- محاسبه فاصله عمودی دو فاز از یک مدار در وسط اسپن. 49
5-5-1- تعیین فاصله عمودی فازها در وسط پایه ها برای آرایش عمودی هادیها. 49
5-5-2- تعیین فاصله عمودی فازها در وسط پایه ها برای آرایش مثلثی هادیها. 50
5-5-3- تعیین فاصله عمودی فازها در وسط پایه ها برای مقره های ثابت. 51
5-6- مدل محاسباتی حداقل فاصله عمودی فازها. 51
5-7- حداقل فواصل افقی از دیدگاه NESC. 52
5-7-1- حداقل فاصله هوائی تا پایه ها. 52
5-7-2- حداقل فاصله افقی فازها در یک مدار. 52
5-7-3- حداقل فاصله افقی فازها در دو مدار مختلف. 53
5-7-4- فاصله افقی فازها با توجه به نوسانات. 53
5-8- جمع بندی. 54
5-8-1- حداقل فاصله افقی فاز با بدنه برج. 55
5-8-2- حداقل فاصله افقی فاز تا تأسیسات اطراف. 55
5-8-3- فاصله افقی دو فاز از یک مدار. 55
5- 8- 4- حداقل فاصله عمودی فازها در سر برج. 56
5-8-5- تعیین حداقل فاصله عمودی در وسط پایه ها. 56
فصل ششم – تبیین دانش فنی طراحی خطوط انتقال مدرن :. 58
6-1- مقدمه. 59
6-2- رابطه توان طبیعی خط با ابعاد و اندازه دسته هادیها (باندل). 59
فصل هفتم – خصوصیات کلی خطوط انتقال نیرو و توان راکتیو منتجه از مشخصات الکتریکی خطوط انتقال:. 74
7-1- توانهای راکتیو منتجه از خطوط انتقال [23, 25] 75
7-2 مشخصه تغییرات توان با زوایه بار در خطوط انتقال با طول کمتر از طول حد. 89
فصل هشتم – طراحی یک نمونه خطوط مدرن :. 95
8-1 مقدمه. 96
8-2 مثال در مورد طراحی یک نمونه خط مدرن kV 220. 96
منابع :. 99
 
 
فهرست جداول
عنوان                                                    صفحه
 
جدول (1)- رابطه اضافه ولتاژ کلیدزنی و حداقل فاصله هوائی. 14
جدول (2)- رابطه اضافه ولتاژ و عامل مولد آن. 15
جدول (3)- رابطه فاصله هوائی و موج ضربه در شرایط بروز جرقه  17
جدول (4)- رابطه ولتاژ نامی خطوط و مقادیر متعارف اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه. 17
جدول (5)- مقایسه حداقل فاصله عمودی فازها در یک خط انتقال 400 کیلوولت باندل دوتائی. 34
جدول (6): مشخصات الکتریکی خطوط کلاسیک در ردیفهای ولتاژ مختلف  66
جدول (7): نسبت اضافه ولتاژ موقت قابل قبول و حد طول خط بدون راکتور برای سطوح ولتاژ مختلف. 82
جدول (8): مقدار نوعی برای سطوح ولتاژ مختلف (با توجه به هادیهای مورد استفاده در سیستم انتقال کشور شوروی سابق). 86
جدول (9): مقدار معمول ضرایب رابطه (7-43) (برای و ) برای سطوح ولتاژ مختلف. 89
 
فهرست اشکال
عنوان                                                      صفحه
 
شکل (2-1)- خط انتقال دو مداره باندل شکل (2-2)- خط انتقال یکمداره باندل دو سیمه  9
شکل (3-1)- شمای کلی یک خط انتقال نیرو. 18
شکل (3-2)- شمای کلی انحراف زنجیره مقره‌ها در اثر وزش باد. 19
شکل (4-1)- نمائی از انحراف زنجیره مقره ها در اثر وزش باد  23
شکل (4-2)- وضعیت انحراف زنجیره مقره ها در یک خط انتقال نمونه  23
شکل (4-3)- شمای کلی یک برج دارای زنجیره مقره های آویزان. 25
شکل (4-4)- شمای کلی یک خط انتقال که فازهای آن در کنار هم نصب شده اند. 25
شکل (4-5)- منحنی بیضی گالوپینگ در یک خط انتقال نیرو نمونه  27
شکل(5-1)- نمائی از یک خط انتقال با آرایش افقی هادیها و مقره های آویزان. 39
شکل (5- 2)- یک نمونه از خط انتقال با زنجیره مقره وی شکل. 40
شکل (5-3)- یک نمونه از خط انتقال با بهره گیری از مقره های ثابت. 41
شکل (5-4)- حالات مختلفی از نوسانات هادیها. 42
شکل (5-5)- دو نمونه از خطوط انتقال نیرو که هادیهای آن در دو طرف برجها قرار دارند 44
شکل (5-6)- یک نمونه از خطوط انتقال نیرو که دو فاز آن در یکطرف برجها قرار دارند. 44
شکل (5- 7)- خط انتقال با بهره گرفتن از مقره های ثابت و آرایش وی شکل برای زنجیره مقره‌ها. 45
شکل (5- 8)- دو نمونه از آرایش هادیها در خطوط انتقال نیرو  46
شکل (5- 9)- نمائی از یک خط انتقال دو مداره با آرایش عمودی هادیها. 47
شکل (5- 10)- وضعیت فواصل فازها در آرایش مثلثی هادیها در سربرج  48
شکل (5-11)- یک نمونه از خط انتقال با مقره های ثابت. 48
شکل (5-12)- وقوع پدیده گالوپینگ و نزدیک شدن فازها در میانه دوبرج. 49
شکل (5- 13)- یک نمونه از خط انتقال دو مداره با آرایش مثلثی هادیها. 50
شکل (6-1): شمای استقرار هادیهای خط انتقال تک مداره با باندلهای مربوطه (در شکل 8 تایی). 59
شکل (6-2): منحنیهای توان طبیعی (منحنیهای 1 تا 5) و امپدانس موجی (منحنیهای 6 تا 10) بر حسب تعداد زیر هادیها در باندل، kV 220 (منحنی 1 و 6)، kV 500 (منحنی 2 و 7)، kV 750 (منحنی 3 و 8)، kV 1150 (منحنی 4 و 9)، kV 1800 (منحنی 5 و 10)، منحنیهای پر رنگ برای هادیهای از نوع AC400/51 و منحنیهای خطچین برای هادیهای از نوع AC240/39. 66
شکل (6-3): منحنی تغییرات برحسب  در حالت . 69
شکل (6-4): محاسبه ضریب غیریکنواختی ناشی از دستههادیهای سه فاز  70
شکل (6-5): نمایش قرار گرفتن زیرهادیها در آرایشهای دایره باندل متقارن و نامتقارن. 71
شکل (7-1): منحنی تغییرات نسبت به با توجه به رابطه (7-9). 77
شکل (7-2): خط انتقال قرار گرفته بین شینههای 1 و 2. 78
شکل (7-3): دیاگرام فیزوری رابطه (7-19) برای . 80
شکل (7-4): منحنی تغییرات بر حسب طول خط و نسبتهای مختلف برابر با 0 (منحنی شماره 1)، 0.1 (منحنی شماره 2)، 0.3 (منحنی شماره 3) و 0.5 (منحنی شماره 4). 81
شکل (7-5): نسبت را بر حسب طول خط برای یک خط به طول km 600 و به ازای مقادیر مختلف برابر با 1.1 (منحنی شماره 1)، 1.05 (منحنی شماره 2)، 1.0 (منحنی شماره 3)، 0.95 (منحنی شماره 4)، 0.90 (منحنی شماره 5)، 0.85 (منحنی شماره 6). 83
شکل (7-6): منحنی تغییرات بر حسب توان راکتور. 85
شکل (7-7): تغییرات بر حسب زوایه بار خط برای خط انتقال به طول km 400 و به ازای بار با مشخصات مختلف: بار اهمی خالص (منحنی شماره 3)، بار القائی با (منحنی شماره 2)، بار القائی با (منحنی شماره 1)، بار خازنی با (منحنی شماره 4) و بار خازنی با (منحنی شماره 5). 91
شکل (7-8): بستگی نسبت با زاویه بار با طولهای خط برابر با: km 200 (منحنی 1)، km 400 (منحنی 2)، km 600 (منحنی 3)، km 800 (منحنی 4)، km 1000 (منحنی 5). 93
شکل (7-9): منحنی تغییرات بر حسب زاویه بار خط و به ازای و برای طولهای مختلف خط برابر با km 100 (منحنی 1)، km 200 (منحنی 2)، km 300 (منحنی 3)، km 400 (منحنی 4)، km 500 (منحنی 5)، km 600 (منحنی 6)، km 700 (منحنی 7)، km 800 (منحنی 8)  93
 
چکیده :
یکی از روش های مؤثری که در دهه های اخیر مورد توجه مسئولین برق قرار گرفته است استفاده از حریم خطوط موجود برای احداث خطوط جدید با ولتاژ بالاتر میباشد. طبیعی است با افزایش ولتاژ، عرض حریم در دو طرف خطوط انتقال جدید افزایش میابد که باید با به کارگیری روش های مختلف نسبت به رفع آنها اقدام نمود. در چنین موارد لازم است با کاهش پهنای برج‌های خطوط جدید و استفاده از آرایش‌های مناسب هادی‌ها، زنجیره مقره‌ها، مشخصه خطوط انتقال نیرو جدید را با مشخصه موجود تطبیق داد. با توجه به اینکه در طراحی خطوط انتقال کمپاکت تلاش در کاهش پهنای برجها تا حدی میسر میباشد لذا این نوع خطوط میتوانند گزینه مناسبی برای به کارگیری در حریم خطوط موجود باشند.
برای تعیین فواصل مناسب فازی عوامل مختلفی چون اضافه ولتاژ کلید زنی، اضافه ولتاژ صاعقه، نوسانات جهشی هادیها یا گالوپینگ، نوسانات آونگی هادیها و مقره ها دخالت دارند که در این پروژه مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین در این پروژه سعی شده با توجه به استانداردها و مقالات جدیدی که در این زمینه منتشر گردیده، روش مناسبی جهت محاسبه فواصل عمودی و افقی فازها ارائه گردد. همچنین در این پروژه طراحی این خطوط با تأکید بر طراحی الکتریکی آرایش باندل مورد توجه قرار گرفته و دنبال شده است.
در این پروژه، ملاحظات/ مبانی الکتریکی طراحی آرایش باندل این خطوط مورد توجه قرار گرفته است. ضمن آنکه به اهمیت انتقال توان در توان طبیعی توجه شده و راهکارهای تحقق آن با روابط ریاضی غنی مربوطه درک و تبیین گردیده است. دانش فنی/ ریاضی مربوطه، طراحی یک نمونه خط مدرن و منحنی­های کاربردی مربوطه از دستاوردهای این پروژه محسوب می­شوند
 
کلمات کلیدی : خطوط انتقال کمپاکت، فواصل عمودی و افقی فازها، حریم خطوط انتقال، انتقال توان طبیعی، راکتور شنت قابل کنترل
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فصل اول
 
 
کلیات تحقیق
 
مقدمه
خطوط انتقال فشرده یا کمپاکت همانطور که از اسمشان پیداست، به خطوطی اطلاق می­گردند که ابعاد و اندازه های برج آنها در مقایسه با خطوط انتقال معمولی کوچکتر بوده و یا به اصطلاح خطوط کمپاکت را می­توان حالت فشرده ای (به لحاظ ابعاد و اندازه فیزیکی برج) از خطوط انتقال معمولی در نظر گرفت[1]. علت اصلی گرایش به سمت خطوط کمپاکت را می­توان در دو عامل زیر دانست
[2-19] :

افزایش روز افزون تقاضای انرژی الکتریکی لزوم احداث و توسعه خطوط انتقال را موجب گردیده است. احداث یک خط جدید علاوه بر نیاز به هزینه های سرمایه گذاری بالا، موارد حاشیه­ای را نیز به دنبال خود دارد که مسأله سازترین آنها تأمین حریم مورد نیاز برای خط می­باشد. با افزایش سطح ولتاژ خط، میزان حریم آن نیز به مقدار قابل توجهی افزایش می­یابد و در چنین شرایطی در گذر خطوط انتقال از جنگلها، مقادیر انبوهی از درختان باید قطع گردند و در گذر از زمینهای کشاورزی مشکلات عدیده­ای برای تصرف و تملک زمین پیش خواهد آمد و بعضاً در مواردی قیمت زمین به ویژه در هنگام گذر و نزدیک شدن خطوط انتقال به شهرهای بزرگ به صورت تصاعدی افزایش می­یابد.
با توجه به مشکلات تشریح شده در بند فوق بر سر راه احداث خطوط جدید، همواره این سوال مطرح بوده است که آیا راهی برای استفاده حداکثر (انتقال هر چه بیشتر توان) از کریدوری که با توجه به مشکلات بند فوق فراهم آمده، وجود دارد؟
پاسخ به هر دو نیاز با ابداع خطوط کمپاکت تحقق یافت. در خطوط مجهز به برجهای معمولی فاصله فاز- فاز موجود نمی­باشد، فاصله بین فازها به علت بدنه برج واقع بین فازها، عبارت از دو فاصله هوایی فاز- زمین سری با یکدیگر می باشد. در خطوط کمپکت با تغییر نوع برج و حذف اسکلت فلزی در فاصله بین فازها، فازها مستقیماً در مجاور یکدیگر واقع گردیده، توسط زنجیر مقره بین فاز از یکدیگر ایزوله می­گردند. بدین ترتیب فاصله هندسی متوسط فازها نسبت به برجهای معمولی بسیار کاهش می‌یابد[20].
خطوط کمپکت را می­توان با توجه به آرایش باندلها و برجها دسته بندی نمود. اما قبل از بررسی دسته‌بندی خطوط کمپاکت، توجه به نکات زیر لازم می­باشد.