Разлік страт энергіі пры перадачы
Dalam sistem ketenagalistrikan, energi listrik yang dibangkitkan di pembangkit tidak seluruhnya sampai ke pelanggan. Sebagiannya “hilang” di sepanjang perjalanan dari pembangkit, gardu induk, jaringan transmisi, hingga jaringan distribusi. Kehilangan ini dikenal sebagai rugi-rugi energi (losses) . Menghitung rugi-rugi energi dalam transmisi penting untuk meningkatkan efisiensi, menekan biaya operasi, menentukan kapasitas peralatan, serta menjaga kualitas dan keandalan pasokan. Artikel ini membahas konsep, penyebab, dan cara menghitung rugi-rugi energi pada saluran transmisi secara praktis.
1. Што такое страты энергіі пры перадачы?
Rugi-rugi energi transmisi adalah selisih antara energi listrik yang dikirim dari sisi pengirim (sending end) dan energi yang diterima di sisi penerima (receiving end) pada sistem transmisi. Secara sederhana:
Страты энергіі = Адпраўленая энергія – Атрыманая энергія
Rugi ini bukan sekadar angka akuntansi, melainkan benar-benar berubah menjadi panas pada konduktor, inti trafo, maupun akibat fenomena электрычнае поле dan magnet. Di tingkat sistem, rugi-rugi biasa dinyatakan dalam kWh untuk energi, atau kW/MW untuk daya pada kondisi beban tertentu. Presentase rugi-rugi juga sering dipakai:
Працэнт страт = (Магутнасць страт / Магутнасць перадачы) × 100%
2. Асноўныя прычыны страт пры перадачы
Страты пры перадачы звычайна падзяляюцца на некалькі кампанентаў:
а) Страты медзі (страты I²R)
Гэта найбольш дамінуючы кампанент у канале. Калі ток праходзіць праз праваднік, які мае супраціўленне, выпрацоўваецца цяпло ў колькасці:
P\страты = I² × R
Па меры павелічэння току страты павялічваюцца квадратычна. Такім чынам, павелічэнне напружання перадачы пры той жа магутнасці паменшыць ток і аўтаматычна зменшыць страты.
б) Страты з-за скін-эфекту і блізкасці
Пада arus bolak-balik, arus cenderung mengalir di permukaan konduktor. Hal ini meningkatkan resistansi efektif dibanding resistansi DC. Pada konduktor berdekatan, distribusi arus juga terpengaruh (proximity effect). Keduanya meningkatkan rugi I²R terutama pada frekuensi sistem (50 Hz di Indonesia) meskipun dampaknya lebih terasa pada konduktor besar.
c) Страта каранавіруса
Korona terjadi saat medan listrik di sekitar konduktor cukup tinggi hingga mengionisasi udara, menimbulkan suara mendesis, interferensi radio, dan rugi daya. Korona meningkat pada tegangan tinggi, permukaan konduktor kasar, cuaca lembap, atau saat hujan. Rugi korona cenderung signifikan pada sistem EHV/UHV.
г) Электрычныя страты і ўцечка ізаляцыі
Isolator dan material isolasi memiliki rugi dielektrik kecil. Selain itu ada kebocoran arus permukaan terutama saat isolator kotor atau basah. Nilainya biasanya lebih kecil dibanding rugi I²R, tetapi tetap dihitung dalam studi detail.
e) Страты ў звязаным абсталяванні (трансфарматары і рэактары)
Нягледзячы на тое, што лініі электраперадачы не з'яўляюцца строга «лініяй», яны практычна заўсёды ўключаюць падстанцыі і трансфарматары. Трансфарматары маюць:
– No-load loss (core loss) : relatif konstan terhadap beban.
– Load loss (copper loss) : bergantung pada arus/beban.
Калі мэтай даследавання з'яўляюцца «страты пры перадачы ў сістэме» ад шыны да шыны, звычайна ўлічваюцца страты трансфарматара.
3. Дадзеныя, неабходныя для разліку
Для тэхнічнага разліку страт пры перадачы звычайна патрабуюцца наступныя дадзеныя:
1. P (MW) dan Q (MVAr) beban/penyaluran atau daya pada ujung penerima/pengirim.
2. Tegangan sistem (kV) , jenis sistem 1 fasa/3 fasa.
3. Parameter saluran: resistansi R (Ω), reaktansi X (Ω), dan jika perlu kapasitansi/konduktansi (model π).
4. Panjang saluran (km) dan jenis konduktor untuk menentukan R per km.
5. Profil beban terhadap waktu bila menghitung energi rugi harian/bulanan/tahunan.
4. Menghitung rugi-rugi daya dengan pendekatan sederhana
а) трохфазная сістэма
Для трохфазных ліній агульныя страты магутнасці ў медзі:
P\страты = 3 × I² × R\фаза
Jika diketahui daya aktif yang ditransmisikan dan faktor daya:
– P = √3 × V\_LL × I × cos φ
Тады ток:
– I = P / (√3 × V\_LL × cos φ)
Пасля таго, як I вядомы, увядзіце яго ў формулу страт I²R.
Кароткі прыклад:
Напрыклад, перадача 150 кВ, магутнасць 50 МВт, каэфіцыент магутнасці 0,9, агульны супраціў на фазу 2 Ом.
Бягучы:
I = 50×10⁶ / (√3 × 150×10³ × 0,9) ≈ 214 А
Зрабіць страту:
Страты P = 3 × 214² × 2 ≈ 275 кВт
Гэта паказвае, што страты вельмі адчувальныя да току (нагрузкі) і агульнага супраціўлення лініі.
б) Выкарыстоўваючы параметр R на км
Калі вядомае R на км, напрыклад, 0,06 Ом/км на фазу, а даўжыня роўная 80 км:
R\фаза = 0,06 × 80 = 4,8 Ом
Затым выкарыстоўвайце тую ж формулу.
5. Разлічыце страты энергіі (кВт·г) па стратах магутнасці (кВт)
Страты магутнасці (кВт) змяняюцца з цягам часу пры змене нагрузкі. Пры ўмове пастаянных страт магутнасці на працягу зададзенага інтэрвалу:
Страты E = страты P × t
Калі P\страты = 275 кВт на працягу 10 гадзін:
E\_loss = 275 × 10 = 2.750 кВт·г
Для больш рэалістычнага разліку выкарыстоўвайце пагадзінныя дадзеныя нагрузкі (профіль нагрузкі). Разлічыце I у гадзіну → P\страты ў гадзіну → сума за ўсе гадзіны:
Штодзённыя страты E = Σ (страты P, гадзіна × 1 гадзіна)
Паколькі P\_страты ∝ I², разлікі, заснаваныя на сярэднім току, не заўсёды дакладныя. Лепш выкарыстоўваць інтэрвальныя дадзеныя (напрыклад, 15 хвілін або 1 гадзіна).
6. Пашыраны падыход: разлік страт праз паток магутнасці (паток нагрузкі)
Pada jaringan transmisi multi-bus, rugi tidak mudah dihitung dengan satu rumus karena arus terbagi ke banyak saluran dan tegangan bus berbeda-beda. Metode yang lazim adalah studi aliran daya (power flow) memakai perangkat lunak (ETAP, DIgSILENT PowerFactory, PSS/E, OpenDSS, atau pandapower).
Канцэптуальна:
– Страты магутнасці ў лініі можна вылічыць па рознасці комплекснай магутнасці на канцы перадачы і прыёму:
S\страта = S\адпраўка – S\атрыманне
dengan P\_loss = Re(S\_loss) .
– Акрамя таго, зыходзячы з вынікаў вымярэння току канала патоку магутнасці і значэння R:
P\_loss = 3 × |I|² × R .
Гэты падыход таксама дазваляе разлічыць страты трансфарматара, страты шунта, а таксама ўплыў налад адгалінаванняў трансфарматара і кампенсацыі рэактыўнай магутнасці.
7. Як знізіць страты пры перадачы
Пасля таго, як страты падлічаны, наступным крокам з'яўляецца змякчэнне наступстваў. Некаторыя распаўсюджаныя стратэгіі ўключаюць:
1. Menaikkan tegangan transmisi untuk menurunkan arus (dan rugi I²R).
2. Menggunakan konduktor berpenampang lebih besar atau bundling untuk menurunkan resistansi dan menekan korona.
3. Kompensasi daya reaktif (kapasitor, STATCOM, SVC) agar arus reaktif berkurang dan faktor daya membaik.
4. Optimasi operasi jaringan (re-dispatch, pengaturan tap, re-konfigurasi, pemilihan jalur).
5. Perawatan isolator dan konduktor untuk mengurangi kebocoran dan masalah korona akibat permukaan yang buruk.
8. Кесімпулан
Menghitung rugi-rugi energi dalam transmisi adalah langkah utama dalam meningkatkan efisiensi sistem tenaga. Rugi terbesar umumnya berasal dari I²R yang sangat dipengaruhi arus dan resistansi saluran, sementara korona dan kebocoran isolasi dapat menjadi signifikan pada tegangan tinggi dan kondisi lingkungan tertentu. Perhitungan sederhana bisa dilakukan dengan rumus dasar arus dan resistansi, sedangkan untuk jaringan kompleks diperlukan analisis aliran daya. Dengan memahami penyebab dan cara perhitungannya, operator dan perencana sistem dapat menentukan tindakan yang tepat untuk menekan rugi dan meningkatkan keandalan penyaluran электрычная энергія.
Калі жадаеце, я магу адаптаваць гэты артыкул да канкрэтнага кантэксту (напрыклад, 70 кВ/150 кВ/500 кВ), дадаць табліцу прыкладаў пагадзінных разлікаў або ўключыць формулу для кароннага разраду і π-мадэль лініі.
