Enerzjyferliezen yn oerdracht berekkenje
Yn in elektrisiteitssysteem berikt net alle elektryske enerzjy dy't by de sintrale opwekt wurdt de klant. In part dêrfan giet "ferlern" ûnderweis fan 'e sintrale, it substasjon, de transmisjelieding en it distribúsjenetwurk. Dizze ferliezen binne bekend as enerzjyferliezen. It berekkenjen fan enerzjyferliezen yn transmisje is essensjeel foar it ferbetterjen fan effisjinsje, it ferminderjen fan eksploitaasjekosten, it bepalen fan apparatuerkapasiteit en it behâld fan leveringskwaliteit en betrouberens. Dit artikel besprekt it konsept, de oarsaken en de praktyske metoaden foar it berekkenjen fan enerzjyferliezen yn transmisjeliedingen.
1. Wat binne ferliezen fan oerdrachtsenerzjy?
Ferliezen by oerdrachtsenerzjy binne it ferskil tusken de elektryske enerzjy dy't fan 'e stjoerende ein ferstjoerd wurdt en de enerzjy dy't ûntfongen wurdt oan 'e ûntfangende ein fan in oerdrachtsysteem . Yn ienfâldige termen:
Enerzjyferlies = Ferstjoerde enerzjy - Untfongen enerzjy
Dizze ferliezen binne net allinich boekhâldkundige sifers; se wurde eins omset yn waarmte yn 'e geleiders, de transformatorkearn, en binne in gefolch fan elektryske en magnetyske fjildferskynsels. Op systeemnivo wurde ferliezen meastentiids útdrukt yn kWh foar enerzjy, of kW/MW foar fermogen by in bepaalde lading. Persintaazjeferliezen wurde ek faak brûkt:
Ferliespersintaazje = (Ferlieskrêft / Stjoerkrêft) × 100%
2. De wichtichste oarsaken fan oerdrachtferliezen
Oerdrachtferliezen wurde oer it algemien ferdield yn ferskate komponinten:
a) Koperferlies (I²R-ferlies)
Dit is it meast dominante yn it kanaal. As stroom troch in geleider streamt dy't wjerstân hat, wurdt waarmte generearre yn 'e hoemannichte fan:
P\_ferlies = I² × R
As de stroom tanimt, nimme de ferliezen kwadratysk ta. Dêrom sil it ferheegjen fan de oerdrachtspanning foar itselde fermogen de stroom ferminderje en automatysk de ferliezen ferminderje.
b) Ferliezen troch hûdeffekt en tichtby wêzen
Op wikselstroom, stroom hat de neiging om oer it oerflak fan 'e geleider te streamen. Dit fergruttet de effektive wjerstân yn ferliking mei de DC-wjerstân. Yn oanbuorjende geleiders wurdt de stroomferdieling ek beynfloede (proximity-effekt). Beide ferheegje I²R-ferliezen, foaral by systeemfrekwinsjes (50 Hz yn Yndoneezje), hoewol de ynfloed mear útsprutsen is yn gruttere geleiders.
c) Ferlies fan korona
Korona ûntstiet as it elektryske fjild om in geleider sterk genôch is om de loft te ionisearjen, wêrtroch't sissend lûd, radio-ynterferinsje en stroomferlies ûntstiet. Korona nimt ta mei hege spanningen, rûge oerflakken fan 'e geleider, fochtich waar of rein. Koronaferliezen binne faak signifikant. op it systeem EHV/UHV.
d) Diëlektrysk ferlies en isolaasjelekkage
Isolatoaren en materialen Isolaasje hat in lyts diëlektrysk ferlies. Derneist is der oerflaklekstroom, foaral as de isolator smoarch of wiet is. Dizze wearde is meastentiids lytser as it I²R-ferlies, mar it wurdt noch altyd berekkene yn detaillearre stúdzjes.
e) Ferliezen yn relatearre apparatuer (transformators en reaktors)
Hoewol it net strikt in "line" is, omfetsje transmissielinen praktysk altyd substasjons en transformators. Transformers hawwe:
– Ferlies sûnder lading (kearnferlies): relatyf konstant mei respekt foar lading.
– Lastferlies (koperferlies): hinget ôf fan stroom/lêst.
As it doel fan 'e stúdzje "systeemoerdrachtferliezen" fan bus nei bus is, wurde transformatorferliezen meastentiids meiteld.
3. Gegevens nedich foar berekkening
Om transmissieferliezen technysk te berekkenjen, binne de gegevens dy't oer it algemien nedich binne:
1. P (MW) en Q (MVAr) lading/distribúsje of krêft oan 'e ûntfangende/stjoerende ein.
2. Systeemspanning (kV), systeemtype 1 faze/3 faze.
3. Kanaalparameters: wjerstân R (Ω), reaktânsje X (Ω), en as it nedich is kapasitânsje/gelieding (π-model).
4. Linylengte (km) en type geleider om R per km te bepalen.
5. Belêstingsprofyl tsjin tiid by it berekkenjen fan deistige/moanlikse/jierlikse enerzjyferliezen.
4. Berekkening fan krêftferliezen mei in ienfâldige oanpak
a) 3-faze systeem
Foar 3-fase linen, totaal ferlies fan koperen fermogen:
P\_ferlies = 3 × I² × R\_faze
As bekend aktive oerdroegen krêft en faktor dei:
– P = √3 × V\_LL × I × cos φ
Dan de stroom:
– I = P / (√3 × V\_LL × cos φ)
As I bekend is, fier it yn 'e I²R-ferliesformule yn.
In fluch foarbyld:
Bygelyks, 150 kV oerdracht, 50 MW fermogen, arbeidsfaktor 0,9, totale wjerstân per faze 2 Ω.
Aktueel:
Ik = 50 × 10⁶ / (√3 × 150 × 10³ × 0,9) ≈ 214 A
Meitsje in ferlies:
P\_ferlies = 3 × 214² × 2 ≈ 275 kW
Dit lit sjen dat de ferliezen tige gefoelich binne foar de stroom (lêst) en de totale wjerstân fan 'e line.
b) Mei help fan de parameter R per km
As R bekend is per km, bygelyks 0,06 Ω/km per faze, en de lingte 80 km is:
R\faze = 0,06 × 80 = 4,8 Ω
Brûk dan deselde formule.
5. Berekenje enerzjyferliezen (kWh) út fermogenferliezen (kW)
Fermogenferliezen (kW) feroarje yn 'e rin fan' e tiid as de lading feroaret. Utgeande fan konstante fermogenferliezen oer in bepaald ynterval:
E\_ferlies = P\_ferlies × t
As P\_loss = 275 kW foar 10 oeren:
E\_ferlies = 275 × 10 = 2.750 kWh
Brûk foar in realistysker berekkening de oerelastgegevens (lastprofyl). Bereken I per oere → P\_ferlies per oere → som oer alle oeren:
Deistich E\_ferlies = Σ (P\_ferlies, oere × 1 oere)
Omdat P\_loss ∝ I² is, binne berekkeningen basearre op gemiddelde stroom net altyd akkuraat. It is better om yntervalgegevens te brûken (bygelyks 15 minuten of 1 oere).
6. Avansearre oanpak: ferliesberekkening fia krêftstream (load flow)
Yn multi-bus transmissienetwurken kinne ferliezen net maklik berekkene wurde mei ien formule, om't de stroom ferdield is oer meardere linen en busspanningen fariearje. In mienskiplike metoade is in stroomstreamstúdzje mei software (ETAP, DIgSILENT PowerFactory, PSS/E, OpenDSS, of pandapower).
Konseptueel:
– It ferlies fan fermogen op in line kin berekkene wurde út it ferskil yn komplekse fermogen oan 'e stjoerende en ûntfangende einen:
S\_ferlies = S\_ferstjoere – S\_ûntfange
mei P\_ferlies = Re(S\_ferlies).
– As alternatyf, út it stroomkanaal en de R-wearde fan it resultaat fan 'e stroomstream:
P\_ferlies = 3 × |I|² × R.
Dizze oanpak makket it ek mooglik om transformatorferliezen, shuntferliezen, lykas de ynfloed fan transformatortapynstellingen en reaktive kompensaasje te berekkenjen.
7. Hoe kinne jo oerdrachtferliezen ferminderje
Sadree't de ferliezen berekkene binne, is de folgjende stap mitigaasje. Guon mienskiplike strategyen binne:
1. Ferheegje de oerdrachtspanning om de stroom (en I²R-ferliezen) te ferminderjen.
2. Gelieders mei gruttere dwerstrochsneed of bundeljen brûke om wjerstân te ferminderjen en korona te ûnderdrukken.
3. Reaktive krêftkompensaasje (kondensator, STATCOM, SVC) om reaktive stroom te ferminderjen en de krêftfaktor te ferbetterjen.
4. Optimalisaasje fan netwurkoperaasjes (opnij ferstjoeren, tapynstelling, opnij konfiguraasje, paadseleksje).
5. Underhâld fan isolatoaren en geleiders om lekkage en koronaproblemen troch minne oerflakken te ferminderjen.
8. Kesimpulan
It berekkenjen fan enerzjyferliezen yn oerdracht is in wichtige stap yn it ferbetterjen fan de effisjinsje fan it stroomsysteem. De grutste ferliezen komme oer it algemien fan I²R, dy't sterk beynfloede wurdt troch netstroom en wjerstân, wylst korona- en isolaasjelekkage signifikant kinne wêze by hege spanningen en ûnder bepaalde miljeu-omstannichheden. Ienfâldige berekkeningen kinne wurde útfierd mei basis stroom- en wjerstânsformules, wylst foar komplekse netwurken stroomstreamanalyse fereaske is. Troch de oarsaken en berekkeningsmetoaden te begripen, kinne operators en systeemplanners passende aksjes bepale om ferliezen te minimalisearjen en de betrouberens fan elektryske enerzjyferdieling te ferbetterjen.
As jo wolle, kin ik dit artikel oanpasse oan in spesifike kontekst (bygelyks 70 kV/150 kV/500 kV), in tabel tafoegje mei foarbylden fan oereberekkeningen, of de koronaformule en it π-model fan 'e line opnimme.
