Transmisioan energia-galeren kalkulua
Sistema elektriko batean, zentral elektrikoan sortutako energia elektriko guztia ez da bezeroarengana iristen. Batzuk zentral elektrikotik, azpiestaziotik, transmisio-lineatik eta banaketa-saretik igarotzen den bidean "galtzen" dira. Galera hauei energia-galerak deitzen zaie. Transmisioan energia-galerak kalkulatzea ezinbestekoa da eraginkortasuna hobetzeko, funtzionamendu-kostuak murrizteko, ekipamenduen edukiera zehazteko eta horniduraren kalitatea eta fidagarritasuna mantentzeko. Artikulu honek transmisio-lineetan energia-galerak kalkulatzeko kontzeptua, arrazoiak eta metodo praktikoak aztertzen ditu.
1. Zer dira transmisio-energiaren galerak?
Transmisio-energiaren galerak transmisio-sistema baten igorle-muturretik bidalitako energia elektrikoaren eta hartzailearen muturrean jasotako energiaren arteko aldea dira. Laburbilduz:
Energia galera = Bidalitako energia – Jasotako energia
Galera hauek ez dira kontabilitate-zifrak soilik; eroaleetan, transformadorearen nukleoan, bero bihurtzen dira, eta eremu elektriko eta magnetikoen fenomenoen ondorio dira. Sistema mailan, galerak normalean kWh-tan adierazten dira energiarako, edo kW/MW-tan karga jakin bateko potentziarako. Ehuneko galerak ere maiz erabiltzen dira:
Galera ehunekoa = (Galera potentzia / Bidalketa potentzia) × % 100
2. Transmisio-galeren arrazoi nagusiak
Transmisio-galerak, oro har, hainbat osagaitan banatzen dira:
a) Kobrezko galera (I²R galera)
Hau da kanalean nagusiena. Erresistentzia duen eroale batetik korrontea igarotzen denean, beroa sortzen da kopuru honetan:
P\_galera = I² × R
Korrontea handitzen den heinean, galerak koadratikoki handitzen dira. Beraz, potentzia berarentzat transmisio-tentsioa handitzeak korrontea gutxituko du, eta automatikoki galerak murriztuko ditu.
b) Azal-efektuaren eta hurbiltasunaren ondoriozko galerak
Korronte alternoan, korrontea eroalearen gainazalean zehar isurtzeko joera du. Horrek erresistentzia eraginkorra handitzen du korronte zuzeneko erresistentziarekin alderatuta. Aldameneko eroaleetan, korrontearen banaketa ere eragiten da (hurbiltasun efektua). Bietako batek I²R galerak handitzen ditu, batez ere sistemaren maiztasunetan (50 Hz Indonesian), nahiz eta eragina nabarmenagoa izan eroale handiagoetan.
c) Koronabirusaren galera
Koroa eroale baten inguruko eremu elektrikoa airea ionizatzeko bezain indartsua denean gertatzen da, txistu-zarata, irrati-interferentziak eta potentzia-galerak eraginez. Koroa handitzen da tentsio altuekin, eroaleen gainazal zakarrekin, eguraldi hezearekin edo euriarekin. Koroaren galerak nabarmenak izan ohi dira EHV/UHV sistemetan.
d) Dielektriko galera eta isolamendu ihesa
Isolatzaileek eta isolatzaile materialek galera dielektriko txikiak dituzte. Gainera, gainazaleko ihes-korrontea dago, batez ere isolatzailea zikin edo bustita dagoenean. Balio hau normalean I²R galera baino txikiagoa da, baina hala ere ikerketa zehatzetan kalkulatzen da.
e) Lotutako ekipoetan (transformadoreak eta erreaktoreak) izandako galerak
Zehazki "linea" bat ez den arren, transmisio-lineek ia beti azpiestazioak eta transformadoreak dituzte barne. Transformadoreek honako hauek dituzte:
– Kargarik gabeko galera (nukleoaren galera): nahiko konstantea kargarekiko.
– Karga-galera (kobre-galera): korrontearen/kargaren araberakoa da.
Ikerketaren helburua bus batetik bestera "sistemaren transmisio-galerak" badira, transformadore-galerak normalean sartzen dira.
3. Kalkulurako beharrezko datuak
Transmisio-galerak teknikoki kalkulatzeko, normalean behar diren datuak hauek dira:
1. P (MW) eta Q (MVAr) karga/banaketa edo potentzia hartzailearen/bidaltzailearen muturrean.
2. Sistemaren tentsioa (kV), sistema mota 1 fasekoa/3 fasekoa.
3. Kanalaren parametroak: R erresistentzia (Ω), X erreaktantzia (Ω), eta beharrezkoa bada kapazitantzia/konduktantzia (π eredua).
4. Lerroaren luzera (km) eta eroale mota, km bakoitzeko R zehazteko.
5. Eguneroko/hileko/urteko energia-galerak kalkulatzerakoan, karga-profila denboraren arabera.
4. Potentzia-galeren kalkulua metodo sinple bat erabiliz
a) 3 faseko sistema
3 faseko lineetan, kobrezko potentzia-galera osoa:
P\_galera = 3 × I² × R\_fasea
Transmititutako potentzia aktiboa eta potentzia faktorea ezagunak badira:
– P = √3 × V⁻LL × I × cos φ
Orduan, korrontea:
– I = P / (√3 × V⋅LL × cos φ)
Behin I ezaguna denean, sartu I²R galeren formulan.
Adibide azkar bat:
Adibidez, 150 kV-ko transmisioa, 50 MW-ko potentzia, 0,9ko potentzia faktorea, fase bakoitzeko erresistentzia osoa 2 Ω.
Oraingoa:
I = 50×10⁶ / (√3 × 150×10³ × 0,9) ≈ 214 A
Galera bat egin:
P\galera = 3 × 214² × 2 ≈ 275 kW
Honek erakusten du galerak oso sentikorrak direla korrontearekiko (kargarekiko) eta linearen erresistentzia osoarekiko.
b) Km-ko R parametroa erabiliz
R km-ko ezaguna bada, adibidez 0,06 Ω/km faseko, eta luzera 80 km bada:
R\fasea = 0,06 × 80 = 4,8 Ω
Ondoren, erabili formula bera.
5. Kalkulatu energia-galerak (kWh) potentzia-galeretatik (kW)
Potentzia-galerak (kW) denboran zehar aldatzen dira karga aldatzen den heinean. Potentzia-galera konstanteak direla suposatuz tarte jakin batean:
E galera = P galera × t
P\galera = 275 kW bada 10 orduz:
E\_galera = 275 × 10 = 2.750 kWh
Kalkulu errealistago bat lortzeko, erabili orduko karga-datuak (karga-profila). Kalkulatu I orduko → P\_galera orduko → ordu guztien batura:
Eguneko E\_galera = Σ (P\_galera, ordua × 1 ordu)
P\_loss ∝ I² denez, batez besteko korrontean oinarritutako kalkuluak ez dira beti zehatzak. Hobe da tarte-datuak erabiltzea (adibidez, 15 minutu edo ordu 1).
6. Ikuspegi aurreratua: potentzia-fluxuaren bidezko galeraren kalkulua (karga-fluxua)
Bus anitzeko transmisio-sareetan, galerak ez dira erraz kalkulatzen formula bakarra erabiliz, korrontea hainbat lerrotan banatzen baita eta bus-tentsioak aldatu egiten baitira. Metodo ohikoa softwarea erabiliz potentzia-fluxuaren azterketa bat da (ETAP, DIgSILENT PowerFactory, PSS/E, OpenDSS edo pandapower).
Kontzeptualki:
– Linea bateko potentzia-galera igorle eta hartzailearen muturretako potentzia konplexuaren arteko aldearekin kalkula daiteke:
S\_galera = S\_bidali – S\_jaso
P\_loss = Re(S\_loss) izanik.
– Bestela, potentzia-fluxuaren emaitza-kanalaren korrontetik eta R baliotik:
P\_galera = 3 × |I|² × R.
Ikuspegi honek transformadoreen galerak, shunt galerak, baita transformadoreen konpentsazioen eta konpentsazio erreaktiboaren eragina kalkulatzea ere ahalbidetzen du.
7. Nola murriztu transmisio-galerak
Galerak kalkulatu ondoren, hurrengo urratsa arintzea da. Ohiko estrategia batzuk hauek dira:
1. Handitu transmisio-tentsioa korrontea (eta I²R galerak) murrizteko.
2. Sekzio handiagoa duten eroaleak erabiltzea edo multzokatzea erresistentzia murrizteko eta korona kentzeko.
3. Potentzia erreaktiboaren konpentsazioa (kondentsadorea, STATCOM, SVC) korronte erreaktiboa murrizteko eta potentzia faktorea hobetzeko.
4. Sarearen funtzionamenduaren optimizazioa (berriro bidalketa, konektatzeko ezarpena, berriro konfigurazioa, bidearen hautaketa).
5. Isolatzaileen eta eroaleen mantentze-lanak gainazal eskasen ondoriozko ihesak eta korona arazoak murrizteko.
8. Kesimpulan
Transmisioan energia-galerak kalkulatzea funtsezko urratsa da potentzia-sistemaren eraginkortasuna hobetzeko. Galera handienak, oro har, I²R-tik datoz, eta horretan eragin handia du lineako korronteak eta erresistentziak, koroaren eta isolamenduaren ihesak, berriz, tentsio altuetan eta ingurumen-baldintza jakin batzuetan nabarmenak izan daitezke. Kalkulu sinpleak egin daitezke oinarrizko korronte eta erresistentzia formulak erabiliz, eta sare konplexuetarako, potentzia-fluxuaren analisia beharrezkoa da. Arrazoiak eta kalkulu-metodoak ulertuz, sistema-operadoreek eta planifikatzaileek ekintza egokiak zehaztu ditzakete galerak minimizatzeko eta energia elektrikoaren banaketaren fidagarritasuna hobetzeko.
Nahi baduzu, artikulu hau testuinguru zehatz batera egokitu dezaket (adibidez, 70 kV/150 kV/500 kV), orduko kalkuluen adibideen taula bat gehitu edo linearen koroaren formula eta π eredua sartu.
