الگوی بار متمرکز
ترکیبی از هر دو
تعریف مفاهیم:
(۱) نرخ KVAr بانک خازنی نصب شده به بار راکتیو کل فیدر، C، که به صورت زیر تعریف میشود:
(۱-۵)
که در آن،
I_c: جریان راکتیو اعمال شده توسط خازن
I₁: جریان راکتیو کل اعمال شده در سمت فرستنده
(۲) λ نرخ جریان راکتیو در سمت خط (I₂) به کل جریان راکتیو (I₁)، پس λ از رابطه زیر بدست میآید،
(۱-۶)
با انجام تحقیقات روی تاثیر کاربرد بانکهای خازنی روی شبکهی توزیع با الگوهای بار مختلف، تاثیر استفاده از بانکهای خازنی روی تلفات انرژی به خوبی مورد بررسی قرار میگیرد.
با تعریف ضریب فاکتور F_L به صورت:
(۱-۷)
که در آن، θ زاویهی ضریب توان است.
به ازای F_L=0.2 یا F_L=0.4، کاهش تلفات انرژی برابر صفر است، هنگامیکه نرخ اصلاح یک بانک خازنی برابر۰.۴ و ۰.۸ باشد. این حقیقتی است که بر تمامی الگوهای بار اعمال میشود. چنین مسائلی را باید در مراحل طراحی در نظر گرفت. به صورت تجربی، تاثیر قابل ملاحظهای روی طراحی ، بازدهی و هزینه بهرهبرداری میگذارد.
۱-۲-۳ مزایای خازن شنت
خازنهای شنت به صورت موازی با فیدرهای توزیع یک سیستم متصل میشوند. آنها جریان مورد نیاز بارهای القائی را فراهم میآورند. نوعا، برای بارهای توزیع، جریان از ولتاژ عقبتر است. بنابراین، یک خازن شنت، جریانهای پیشفازی را در مقابل مولفه های پسفاز جریان در نقطهی اتصال آن تزریق میکند. در نتیجه، ضریب قدرت جریان بهبود یافته، افزایش ولتاژی در نقطهی نصب ولتاژ رخ میدهد و مولفه راکتیو جریان با کاهش تلفات RI² کم میشود. هنگامیکه توان راکتیو تولید میشود، رتبهبندی ژنراتورها، ترانسفورماتورها، خطوط انتقال و توزیع نیز بایستی به همین منوال افزایش یابد. هرچند، هنگامیکه خازنهای شنت در سیستم توزیع نصب میشود، تقاضای توان راکتیو از تولید کاهش مییابد، پس آزادسازی در ظرفیت ژنراتورها، ترنسفورماتورها و خطوط توزیع ایجاد میشود. به طور خلاصه، منافع اقتصادی نصب بانکهای خازنی در شبکه های توزیع عبارتند از:

کاهش تلفات توان پیک و انرژی
بهبود تنظیم ولتاژ
آزادسازی ظرفیت فیدرهای توزیع
آزادسازی ظرفیت پست
آزادسازی ظرفیت انتقال
آزادسازی ظرفیت تولید
بنابراین، مسالهی جایابی بهینهی خازن با تعیین بهترین مکان، اندازه و تعداد خازنها برای نصب در یک سیستم توزیع به منظور حصول منافع اقتصادی سروکار دارد.
۱-۲-۴ گزینههای عملی برای کاهش تلفات
نصب خازنهای شنت در شبکه های توزیع، جریانهای راکتیو را کاهش میدهد. این امر با کاهش یا حذف مولفه راکتیو جریانهائی که تلفات RI² را کم میکند، بدست میآید. رائول^[۳] دریافت که استفاده از خازنهای شنت قادر به ۲۲.۵ میلیون دلار صرفهجوئی در ۱۰ سال با اجرای روی تنها ۵۰ درصد شبکه های توزیع حاصل میشود [۵]. او همچنین کاهش تلفات قابل ملاحظهای از پروژهی نصب خازن برای برخی از فیدرهای توزیع را تجربه کرد [۶].
مشخص است که غالب تلفات در سطح توزیع وجود دارد. بسیاری از شرکتهای برق توانستهاند صرفهجوئیهای زیادی از اجرای یک روش یا ترکیبی از روش های مختلف کاهش تلفات بدست آورند. نرخهای سود به هزینه را میتوان به منظور اندازه گیری کاهش تلفات تعیین کرد. در یک مطالعه در اروپا، نرخ سود به هزینه طرحهای کاهش تلفات مختلف در [۷] مورد بررسی قرار گرفته است. این شاخصها در جدول (۱-۱) فهرست شده است. دامنههای تغییر نرخ سود به هزینه به صورت گستردهای قابل تغییر است. جایابی خازن، بازآرائی و مدیریت بار ترانسفورماتور توزیع، جزء بهترین تکنیکهای بهبود نرخ سود به هزینه است. بازآرائی و مدیریت بار ترانسفورماتور توزیع ممکن است دارای سودهای بزرگتری در اروپا باشد، جائیکه این سیستمها دارای بار سنگین هستند. در شمال آمریکا، که در آن شبکه دارای بار سنگین نیست، دو روش کاهش تلفات فوق چندان موثر نیست. گزارش ارائه شده در [۷] تصریح میکند که جایابی خازن، به عنوان رایجترین تکنیک کاهش تلفات توان باقی میماند، چرا که آن نیاز به هزینه سرمایهگذاری سنگین و سیمکشی و کابلکشی مجدد یا ارتقاء ولتاژ ندارد. بعلاوه، مدارات شبکه های توزیع همیشه دارای یک مولفه القائیاند و جایابی خازن مناسب همیشه منجر به کاهش تلفات میگردد. همچنین، از نقطهنظر بهرهبرداری، نصب خازنهای ثابت نیازی به هیچ ارتقاء قابل ملاحظهای در سیستم کنترل نظارتی و اکتساب داده ها ^[۴] (SCADA) ندارد. از این رو، اجرای برنامهی بازآرائی جدید یا مدیریت بار ترانسفورماتور نیازمند افزایش ظرفیتهای SCADA میباشد. این امر برای هزینه های سرمایهگذاری در [۷] لحاظ نشده است. پس در اغلب موارد، جایابی خازن بهترین گزینهی کاهش تلفات سیستم توزیع است.
جدول (۱-۱) : مقایسهی نرخهای سود به هزینه روش های کاهش تلفات