Transmissiyada Enerji İtkilərinin Hesablanması
Elektrik sistemində elektrik stansiyasında istehsal olunan bütün elektrik enerjisi istehlakçıya çatmır. Onun bir hissəsi elektrik stansiyasından, yarımstansiyadan, ötürmə xəttindən və paylama şəbəkəsindən keçən yol boyunca "itkin düşür". Bu itkilər enerji itkiləri kimi tanınır. Ötürmədə enerji itkilərinin hesablanması səmərəliliyi artırmaq, istismar xərclərini azaltmaq, avadanlıq tutumunu müəyyən etmək və təchizatın keyfiyyətini və etibarlılığını qorumaq üçün vacibdir. Bu məqalədə ötürmə xətlərində enerji itkilərinin hesablanması konsepsiyası, səbəbləri və praktik metodları müzakirə olunur.
1. Transmissiya enerji itkiləri nələrdir?
Ötürmə enerjisi itkiləri, ötürmə sisteminin göndərən tərəfindən göndərilən elektrik enerjisi ilə qəbuledici tərəfindən alınan enerji arasındakı fərqdir. Sadə dillə desək:
Enerji itkisi = Göndərilən enerji – Alınan enerji
Bu itkilər sadəcə mühasibat rəqəmləri deyil; onlar əslində keçiricilərdə, transformator nüvəsində istiliyə çevrilir və elektrik və maqnit sahəsi hadisələrinin nəticəsidir. Sistem səviyyəsində itkilər adətən enerji üçün kVt/saat və ya müəyyən bir yükdə güc üçün kVt/MVt ilə ifadə olunur. Faiz itkiləri də tez-tez istifadə olunur:
Zərər faizi = (Zərər gücü / Göndərmə gücü) × 100%
2. Ötürmə itkilərinin əsas səbəbləri
Transmissiya itkiləri ümumiyyətlə bir neçə komponentə bölünür:
a) Mis itkisi (I²R itkisi)
Bu, kanalda ən dominantdır. Müqavimətə malik bir keçiricidən cərəyan axdıqda, istilik miqdarı aşağıdakı qədər yaranır:
P\_itkisi = I² × R
Cərəyan artdıqca itkilər kvadratik olaraq artır. Buna görə də, eyni güc üçün ötürmə gərginliyinin artırılması cərəyanı azaldacaq və itkiləri avtomatik olaraq azaldacaq.
b) Dəri təsiri və yaxınlıq səbəbindən itkilər
Alternativ cərəyanda cərəyan keçiricinin səthi boyunca axmağa meyllidir. Bu, DC müqavimətinə nisbətən effektiv müqaviməti artırır. Bitişik keçiricilərdə cərəyan paylanması da təsirlənir (yaxınlıq effekti). Hər ikisi, xüsusən də sistem tezliklərində (İndoneziyada 50 Hz) I²R itkilərini artırır, baxmayaraq ki, təsir daha böyük keçiricilərdə daha aydın görünür.
c) Koronavirus itkisi
Korona, keçiricinin ətrafındakı elektrik sahəsi havanı ionlaşdıracaq qədər güclü olduqda, xışıltılı səs-küyə, radio müdaxiləsinə və enerji itkisinə səbəb olduqda baş verir. Korona yüksək gərginliklər, kobud keçirici səthlər, rütubətli hava və ya yağışla artır. Korona itkiləri EHV/UHV sistemlərində əhəmiyyətli dərəcədə olur.
d) Dielektrik itkisi və izolyasiya sızması
İzolyatorların və izolyasiya materiallarının dielektrik itkiləri azdır. Bundan əlavə, xüsusilə izolyator çirkli və ya yaş olduqda səthdə sızma cərəyanı olur. Bu dəyər adətən I²R itkisindən kiçikdir, lakin yenə də ətraflı tədqiqatlarda hesablanır.
e) Əlaqəli avadanlıqlarda (transformatorlar və reaktorlar) itkilər
Sırf "xətt" olmasa da, elektrik ötürmə xətləri demək olar ki, həmişə yarımstansiyaları və transformatorları əhatə edir. Transformatorların aşağıdakı xüsusiyyətləri var:
– Yüksüz itki (əsas itki): yükə nisbətən nisbətən sabitdir.
– Yük itkisi (mis itkisi): cərəyandan/yükdən asılıdır.
Əgər tədqiqatın məqsədi şinlərdən şinlərə "sistem ötürmə itkiləri"dirsə, transformator itkiləri adətən daxil edilir.
3. Hesablama üçün tələb olunan məlumatlar
Transmissiya itkilərini texniki olaraq hesablamaq üçün ümumiyyətlə tələb olunan məlumatlar aşağıdakılardır:
1. Qəbul/göndərmə ucunda P (MW) və Q (MVAr) yük/paylanma və ya güc.
2. Sistem gərginliyi (kV), sistem tipli 1 faza/3 faza.
3. Kanal parametrləri: müqavimət R (Ω), reaktiv müqavimət X (Ω) və lazım gələrsə, tutum/keçiricilik (π modeli).
4. Hər km üçün R-i təyin etmək üçün xətt uzunluğu (km) və keçirici növü.
5. Gündəlik/aylıq/illik enerji itkilərini hesablayarkən yük profilini zamana qarşı tətbiq edin.
4. Sadə bir yanaşma istifadə edərək enerji itkilərinin hesablanması
a) 3 fazalı sistem
3 fazalı xətlər üçün ümumi mis güc itkisi:
P\itki = 3 × I² × R\faza
Əgər ötürülən aktiv güc və güc əmsalı məlumdursa:
– P = √3 × V\_LL × I × cos φ
Sonra cərəyan:
– I = P / (√3 × V\_LL × cos φ)
Mən məlum olduqdan sonra, onu I²R itki düsturuna daxil edin.
Tez bir nümunə:
Məsələn, 150 kV-luq ötürücü, 50 MVt güc, güc əmsalı 0,9, faza başına ümumi müqavimət 2 Ω.
Cari:
I = 50×10⁶ / (√3 × 150×10³ × 0,9) ≈ 214 A
Zərər vurun:
P\_itkisi = 3 × 214² × 2 ≈ 275 kVt
Bu, itkilərin cərəyana (yükə) və xəttin ümumi müqavimətinə çox həssas olduğunu göstərir.
b) Hər km üçün R parametrindən istifadə etməklə
Əgər R hər km üçün məlumdursa, məsələn, faza başına 0,06 Ω/km və uzunluq 80 km-dirsə:
R_fazası = 0,06 × 80 = 4,8 Ω
Sonra eyni formuldan istifadə edin.
5. Enerji itkilərindən (kVt) enerji itkilərini (kVt) hesablayın
Güc itkiləri (kVt) yük dəyişdikcə zamanla dəyişir. Müəyyən bir interval ərzində sabit güc itkiləri fərz etsək:
E\itki = P\itki × t
Əgər 10 saat ərzində P\_itkisi = 275 kVt olarsa:
E\_itki = 275 × 10 = 2.750 kWh
Daha real hesablama üçün saatlıq yük məlumatlarından (yük profili) istifadə edin. Saatda I → saatda P\_itki → bütün saatlar üzrə cəm hesablayın:
Gündəlik E\itki = Σ (P\itki, saat × 1 saat)
P\_itki ∝ I² olduğundan, orta cərəyana əsaslanan hesablamalar həmişə dəqiq olmur. İnterval məlumatlarından (məsələn, 15 dəqiqə və ya 1 saat) istifadə etmək daha yaxşıdır.
6. Qabaqcıl yanaşma: güc axını (yük axını) vasitəsilə itkilərin hesablanması
Çoxşunlu ötürmə şəbəkələrində cərəyan birdən çox xətt üzrə bölündüyü və şin gərginlikləri dəyişdiyi üçün itkilər tək bir düsturla asanlıqla hesablanmır. Ümumi bir metod, proqram təminatından (ETAP, DIgSILENT PowerFactory, PSS/E, OpenDSS və ya pandapower) istifadə edərək güc axınının öyrənilməsidir.
Konseptual olaraq:
– Xəttdəki güc itkisi göndərən və qəbul edən uclardakı kompleks güc fərqindən hesablana bilər:
İtki = Göndər – Qəbul et
P\_loss = Re(S\_loss) ilə.
– Alternativ olaraq, enerji axını nəticəsindən kanal cərəyanı və R dəyərindən:
P\itki = 3 × |I|² × R.
Bu yanaşma həmçinin transformator itkilərini, şunt itkilərini, eləcə də transformator kran parametrlərinin və reaktiv kompensasiyanın təsirini hesablamağa imkan verir.
7. Ötürmə itkilərini necə azaltmaq olar
Zərərlər hesablandıqdan sonra növbəti addım azaldılma tədbirləridir. Bəzi ümumi strategiyalara aşağıdakılar daxildir:
1. Cərəyanı (və I²R itkilərini) azaltmaq üçün ötürmə gərginliyini artırın.
2. Müqaviməti azaltmaq və korona müqavimətini yatırmaq üçün daha böyük en kəsikli və ya birləşdirici keçiricilərdən istifadə.
3. Reaktiv cərəyanı azaltmaq və güc faktorunu yaxşılaşdırmaq üçün reaktiv güc kompensasiyası (kondensator, STATCOM, SVC).
4. Şəbəkə əməliyyatının optimallaşdırılması (təkrar göndərmə, kran parametrləri, yenidən konfiqurasiya, yol seçimi).
5. Keyfiyyətsiz səthlərdən qaynaqlanan sızma və korona problemlərini azaltmaq üçün izolyatorların və keçiricilərin texniki xidməti.
8. Kesimpulan
Transmissiyada enerji itkilərinin hesablanması enerji sisteminin səmərəliliyinin artırılmasında əsas addımdır. Ən böyük itkilər ümumiyyətlə xətt cərəyanı və müqavimətindən güclü şəkildə təsirlənən I²R-dən gəlir, korona və izolyasiya sızması isə yüksək gərginliklərdə və müəyyən ətraf mühit şəraitində əhəmiyyətli ola bilər. Sadə hesablamalar əsas cərəyan və müqavimət düsturlarından istifadə etməklə aparıla bilər, mürəkkəb şəbəkələr üçün isə enerji axınının təhlili tələb olunur. Səbəbləri və hesablama metodlarını anlayaraq, sistem operatorları və planlaşdırıcılar itkiləri minimuma endirmək və elektrik enerjisinin paylanmasının etibarlılığını artırmaq üçün müvafiq tədbirlər müəyyən edə bilərlər.
İstəsəniz, bu məqaləni müəyyən bir kontekstə (məsələn, 70 kV/150 kV/500 kV) uyğunlaşdıra, saatlıq hesablamalara nümunə cədvəl əlavə edə və ya korona düsturunu və xəttin π modelini daxil edə bilərəm.
