روش های کنترل ولتاژ در خطوط توزیع

پایداری ولتاژ یعنی توانایی سیستم قدرت در نگهداری ولتاژ در نقاط مختلف شبکه در محدودة قابل قبول. به این موضوع شاید صنعتگران و محققان و بهره برداران شبکه قدرت به اندازة پایداری زاویه بار و فرکانس توجه نکرده اند و نمی کنند، ولی در سال های اخیر، مخصوصاً بعد از چندین واقعه مهم، به ناپایداری ولتاژ بیشتر توجه می شود.

هرچند که ناپایداری ولتاژ و ناپایداری زاویة بار در یک سیستم قدرت به هیچ وجه از هم مستقل نیستند، همان طور که در کل مطالعات دینامیکی سیستم های قدرت و در صنعت این دو هم مستقل از هم بررسی می شوند، در این فصل نیز بحث ناپایداری ولتاژ تقریباً مستقل از ناپایداری فرکانس و زاویه بار مطرح می گردد. وقتی یک سیستم قدرت پس از یک اغتشاش شدید به سمت ناپایداری برود، تمایز دقیق بین ناپایداری زاویه بار و ناپایداری ولتاژ ممکن نیست، زیرا در یک سیستم ناپایدار تمام متغیرها تحت تأثیر قرار گرفته و از نقطه تعادل خود فاصله می گیرند ولی بسته به اینکه کدام یک از دو متغیر اصلی، زاویة بار و و لتاژ، ابتدا از محدودة مجاز خود خارج شوند، می توان ناپایداری را به یکی از این دو نسبت داد.

هرچند که پدیده های ناپایداری زاویة بار و ولتاژ در هر قسمت از شبکه ممکن است رخ دهند ولی عموماً ناپایداری زاویه بار در بخش تولید و ناپایداری ولتاژ در بخش توزیع روی می دهد یعنی در تحلیل ناپایداری زاویة بار در یک شبکه چندماشینه، که با چندین واحد تولیدی تغذیه می شود و چند بار حقیقی و واکنشی نیز به شبکه متصل است، درنظر گرفته می شود ولی در تحلیل ناپایداری ولتاژ عموماً یک خط شعاعی را که با شبکه تغذیه می شود و از طرف دیگر باری را تغذیه می کند درنظر می گیرند.

عامل اصلی ناپایداری ولتاژ ناتوانی سیستم در مقابل تقاضای بار راکتیو است . اگر به این تقاضا پاسخ داده نشود، ولتاژ افت می کند. اگر این افت به حدی باشد که بعضی رله های زیر ولتاژ عمل نمایند و بعضی واحدهای تولیدی خارج شوند، افت ولتاژ بیشتر می شود و این باعث خارج شدن تعدادی دیگر از واحدها می شود و این پدیده ادامه می یابد تا شبکه به چند جزیره تبدیل شود. این پدیده را فروپاشی ولتاژ می نامند.

یکی از راه های جلوگیری از این پدیده این است که همواره توان واکنشی زیادی در همه جای شبکه ذخیره شود. قطعاً این کار هزینه دارد. از طرف دیگر نمی توان فقط به مسائل اقتصادی اندیشید، زیرا باید همیشه یک حداقل مقدار توان واکنشی ذخیره وجود داشته باشد. به عبارت دیگر باید بین مسائل اقتصادی و قابلیت اعتماد سیستم (کم کردن احتمال وقوع ناپایداری و فروپاشی ولتاژ) مصالحه ای صورت پذیرد.

در این فصل ابتدا، در بخش دوم، انواع پایداری ولتاژ بررسی و تعریف و دربارة ناپایداری ولتاژ بحث می شود. در سال های اخیر بیشتر محققین دینامیک سیستم های قدرت به این موضوع توجه کرده اند. سپس در بخش سوم چند واقعة ناپایداری و فروپاشی ولتاژ مرور خواهد شد. با درنظرگرفتن یک خط شعاعی، دربارة منحنی های ولتاژ بر حسب توان حقیقی (v-p) و توان واکنشی بر حسب ولتاژ (q-v) ، که در تحلیل ناپایداری ولتاژ بسیار مهم است، بحث می شود. نحوه استفاده از این منحنی ها در تشخیص احتمال وقوع ناپایداری ولتاژ بحث بعدی خواهد بود. در بخش بعد پدیده فروپاشی ولتاژ و نحوه مقابله با آن بررسی و در انتهای فصل به ملاحظات مدلسازی در مطالعات ناپایداری و فروپاشی ولتاژ پرداخته خواهد شد.