سنگ‌بناهای پایایی
1395/06/17
سایت مرجع: شوراي پايايي شبكه برق كشور

بی‌گمان پایایی یک پارامتر فیزیکی با امکان سنجش مستقیم به کمک ابزارهای اندازه‌گیری نیست . هنگامی که از پایایی یک شبکه سخن می‌گوییم، سخن از آمیزه‌ای از ویژگی‌های بنیادی و مهم شبکه است. در این گفتار کوتاه، به سه ستون پایه‌ای پایداری اشاره خواهیم نمود.

بسامد (فرکانس - Frequency):
همه‌ی افزارهای به کار رفته در شبکه‌های الکتریکی برای کار در بسامد ویژه‌ای طراحی و بهینه‌سازی شده‌اند که در سراسر جهان 50 یا 60 هرتز است. لغزش‌های هر چند به ظاهر ناچیز و در اندازه‌ی یکی دو درصد در فرکانس شبکه، می‌تواند به کاهش چشمگیر کارآیی افزارها و کل سامانه و بدتر از آن، آسیب دیدن ژنراتورها، توربین‌ها و موتورها در دراز مدت بینجامد.

البته به هر روی افت و خیز در این پارامتر گریزناپذیر و پیشبینی‌ناپذیر است. چرا که بر پایه‌ی معادله‌ی تابخورد (Swing) - که نزد کارشناسان پویایی (دینامیک) شبکه شناخته شده است - هر گونه افزایش یا کاهش توان بار و تولید (به هر دلیل) به مثبت یا منفی شدن (صفر نماندن) شتاب زاویه‌ای ژنراتورها و در نتیجه با گذر زمان به افت یا افزایش سرعت و به ناچار بسامد آن‌ها خواهد انجامید.

معادله‌ی تابخورد:
Image result for swing equation
این افت و خیزها می‌بایست نخست مهار شده و سپس با تنظیم دوباره‌ی توان مکانیکی ورودی به ژنراتورها جبران شده و فرکانس به مقدار نامی بازگردانده شود. به دیگر گفته نخستین پاسخ سامانه به این فراز و فرودها، با "لختی" یا "ماند" سامانه داده می‌شود. یعنی برخی از منابع شبکه (بیش‌تر منظور مولدهای مکانیکی مانند ژنراتورهای آبی و بخار هستند)ذاتا در برابر دگرگونی بسامد مقاومت کرده و روند آن را محدود می‌نمایند. اما به رغم اهمیت و اثرگذاری، این یک پاسخ فیزیکی و کوتاه مدت است و در ادامه ابزارهای کنترلی هستند که باید شبکه را به جایگاه نامی بازگردانند.
در گام دوم منابعی با توان پاسخگویی سریع به دگرگونی‌های بار، با باز تنظیم توان ورودی ژنراتورهای خود وضعیت را بهبود داده و در گام سوم دیگر منبع‌ها نیز به کمک آن‌ها آمده و بسامد نامی را بازیابی می‌نمایند.
در شکل زیر یک نمودار فرکانس-زمان نمونه‌ای از بروز یک روی‌داد از دست رفتن تولید و پیامدهای آن در بازه‌های زمانی سه‌گانه‌ی یاد شده در بالا دیده می‌شود.



شیب‌پیمایی (Ramping):
توانایی شیب‌پیمایی درخور (توانایی برابر سازی لحظه به لحظه‌ی تولید با مصرف) برای پایدارسازی بسامد شبکه بسیار مهم است. دگرگونی در آمیزه‌ی مولدها یا توانایی راهبران سامانه در بازتنظیم توان خروجی منبع‌ها، بر روی توانایی متعادل‌سازی شبکه اثر دارد.

ولتاژ (Voltage)
برای پایا بودن سامانه ولتاژ باید کاملا در کنترل و در بازه‌ی ایمن نامی خود باشد. مهم است که این چارچوب هم در وضعیت کار عادی و هم در هنگام بروز اغتشاش‌های کوچک و بزرگ در شبکه شکسته نشود. البته فراز و فرود ولتاژ بیش‌تر مساله‌ای محلی است تا سراسری اما این چیزی از اهمیت یکنواختی و مهارشدگی تغییرات آن نمی‌کاهد. گفتنی است که اثرگذارترین پارامتر در پایداری ولتاژ، توان راکتیو (واکنشی) است که توسط ابزارهای گوناگونی کنترل می‌شود.
 

ق