انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی تجدیدپذیر، بطور گسترده ولی پراکنده در دسترس میباشد. از انرژیهای بادی جهت تولید الکتریسیته و نیز پمپاژ آب از چاهها و رودخانهها، گرمایش خانه و نظیر اینها میتوان استفاده کرد. با افزایش روزافزون هزینهی تولید انرژی و همجنین کمبود و به پایان رسیدن منابع تولید انرژی، نیاز به بهرهگیری از انرژیهای طبیعی و منابع تجدیدپذیر برای تولید انرژی، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. انرژی حاصل از باد یکی از منابع طبیعی تولید انرژی میباشد که با توجه به مهیا بودن بستر لازم، در بسیاری از کشورهای جهان نظیر آلمان و تا حدودی کشور ما مورد توجه قرار گرفته است.
حفاظت از توربینهای بادی و سیستمهای جمعکننده یا کلکتور مزارع بادی موضوع چندین نشریهی فنی در سالهای اخیر را به خود اختصاص داده است. دو نوع مزارع بادی وجود دارد: مزارع بادی بزرگ که در خشکی یا ساحل دریا نصب شده و شامل تعداد زیادی توربین بادی متصل به هم میباشند و یک توربین بادی تنها که از طریق خطوط توزیع به سیستم قدرت متصل میگردد.
یک وحد توربین-ژنراتور بادی شامل بدنهی توربین بادی، یک ژنراتور القایی، کنترل توربین-ژنراتور، بریکر، ژنراتور و ترانسفورماتور افزاینده میباشد. ولتاژ تولید شده ژنراتور معمولا 690 ولت بوده و برای انتقال، به سطح 20 یا 5/34 کیلوولت تبدیل میشوند. تعدادی از خروجیهای این ترانسفورماتورهای قدرت توربینهااز طریق بریکر خود به یک باس متصل میشوند. این باس کلکتور یا جمعکننده نام دارد. چندین کلکتور با یکدیگر ترکیب شده و ترانسفورماتور اصلی را تغذیه میکنند. توان الکتریکی تولید شده از انرژی بادی، از طریف این ترانسفورماتور با خطوط انتقال به شبکهی قدرت متصل خواهد شد. اگر نیاز به جبرانسازی توان رآکتیو باشد، خازنها یا سایر ادوات FACTS به باس اصلی متصل خواهند شد.
باید توجه شود که با افزایش توان و کارآیی توربینهای بادی، طرحهای حفاظتی ساده که شامل فیوزها میباشند، دیگر به اندازهی کافی از توربین و ادوات دیگر آن حفاظت نخواهند کرد و باید از طرحهای کامل و جامعتری برای حفاظت رلهای جامع برای حفاظت از تجهیزات گرانقیمت توربین مورد استفاده قرار گیرد. مقایسه انواع توربین-ژنراتورهای بادی رایج و ژنراتور القایی دو تحریکه بدون جاروبک
در این قسمت جنبههای مختلف فنی و به خصوص قابلیت گذار از ولتاژ کم انواع توربینهای بادی رایج شامل توربین بادی سرعت ثابت، توربین بادی دارای ژنراتور القایی دو تحریکه و توربین بادی دارای مبدل الکترونیک قدرت با ظرفیت کامل با یکدیگر مقایسه میشود. سپس این توربین-ژنراتورها با ژنراتور القایی دو تحریکه بدون جاروبک که اخیرا جهت کاربرد در توربینهای بادی مطرح شدهاند، مقایسه میشوند. قابلیت گذار این نوع ژنراتورها با کمک شبیهسازی در حوزه زمان بررسی میشود.
فهرست مطالب
مقدمه:6
مقایسه انواع توربین-ژنراتورهای بادی رایج و ژنراتور القایی دو تحریکه بدون جاروبک... 7
مقایسه کلی BDFIG و سایر توربین ژنراتورهای بادی:7
مقایسه قابلیت گذار از ولتاژِ کم BDFIG و انواع توربینهای بادی:11
رله و حفاظت در توربینهای بادی:13
دیاگرام تک خطی برای توربین بادی 2 مگاواتی.. 13
الزامات حفاظتی و کنترلی یک توربین بادی:14
آموزش شبکه ی عصبی:16
الگوریتم آموزش... 16
شبیه سازی حالت کار عادی:18
شبیه سازی حالت کار ترکیبی.. 18
پیش پردازش الگوی آموزشی:18
ساختار شبکه ی عصبی-فازی:18
بررسی عملکرد رله ی دیفرانسیل.. 19
طراحی حفاظت رله ای توربین 2 مگاواتی:21
سیستم حفاظت روتور:23
مقایسه ساختارهای گوناگون مزارع بادی با اتصال ACیا DCبه شبکه از دیدگاه اضافه ولتاژهای ناشی از برخورد صاعقه :24
اتصالات و ساختارهای مزارع بادی:25
بررسی اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه:30
شبیه سازی ساختارها و نتایج:31
بررسی اضافه ولتاژهای تولیدی بر روی دریچه های سیستم انتقال DCمبتنیبر VSC:36
مدلسازی، شبیه سازی و کنترل نیروگاه بادی ایزوله از شبکه:41
مدلسازی توربین بادی:41
مدل توربین ایدهآل:41
توربین بادی محور افقی با جریان حلقوی پره ها:43
مدل پره ها درت وربینهای چند پره ای:45
روابط کامل مدل توربین (باجریانهای گردشی باد):46
اثر تعداد پره ها بر عملکرد بهینه توربین بادی:47
شبیه سازی نیروگاه بادی:48
استفاده از ادوات FACTS به منظور بهبود پایداری ولتاژ گذرای توربینهای بادی مجهز به ژنراتور القای یازدو سوتغذیه (DFIG)52
سیستم نمونۀ موردمطالعه:53
پاسخ مزرعۀ باد قبلو بعد از جبرانسازی:54
مقایسۀ ژنراتورهای القایی و سنکرون:55
تأثیر سرعت باد بر پایداری ولتاژ:57
اهمیت پشتیبانی راکتیو شبکه:59
مقایسۀ STATCOM و کندانسور سنکرون:60
تأثیر الحاقباتریبه STATCOM:62
توربینهای سرعت ثابت و DFIG درکنار هم:63
مدلسازی توربین بادی دارای DFIG:64
بلوک ژنراتور القایی و کانورترسمتروتور:65
بلوک کانورتر سمت شبکه:66
پاسخ یک مزرعۀ بادباد و نوع توربین:67
نتیجه گیری:70
مراجع:72