Փոխանցման մեջ էներգիայի կորստի հաշվարկ

Փոխանցման մեջ էներգիայի կորուստների հաշվարկ

Էլեկտրաէներգետիկ համակարգում էլեկտրակայանում արտադրվող էլեկտրաէներգիայի ամբողջությունը չէ, որ հասնում է սպառողին: Դրա մի մասը «կորչում» է էլեկտրակայանից, ենթակայանից, փոխանցման գծից և բաշխման ցանցից դուրս գալու ճանապարհին: Այս կորուստները հայտնի են որպես էներգիայի կորուստներ: Փոխանցման համակարգում էներգիայի կորուստների հաշվարկը կարևոր է արդյունավետությունը բարելավելու, շահագործման ծախսերը կրճատելու, սարքավորումների հզորությունը որոշելու և մատակարարման որակն ու հուսալիությունը պահպանելու համար: Այս հոդվածը քննարկում է փոխանցման գծերում էներգիայի կորուստների հաշվարկման հայեցակարգը, պատճառները և գործնական մեթոդները:

1. Ի՞նչ են փոխանցման էներգիայի կորուստները։

Փոխանցման էներգիայի կորուստները փոխանցման համակարգի ուղարկող ծայրից ուղարկվող և ընդունող ծայրում ստացված էլեկտրական էներգիայի տարբերությունն են ։ Պարզ ասած՝

Էներգիայի կորուստ = ուղարկված էներգիա – ստացված էներգիա

Այս կորուստները պարզապես հաշվապահական թվեր չեն. դրանք իրականում վերածվում են ջերմության հաղորդիչներում, տրանսֆորմատորի միջուկում և էլեկտրական և մագնիսական դաշտի երևույթների արդյունք են: Համակարգի մակարդակում կորուստները սովորաբար արտահայտվում են կՎտժ-ով՝ էներգիայի համար, կամ կՎտ/ՄՎտ-ով՝ հզորության համար՝ տվյալ բեռի դեպքում: Հաճախ օգտագործվում են նաև տոկոսային կորուստներ.

Կորստի տոկոսը = (Կորստի հզորություն / Ուղարկման հզորություն) × 100%

2. Փոխանցման կորուստների հիմնական պատճառները

Փոխանցման կորուստները սովորաբար բաժանվում են մի քանի բաղադրիչների՝

ա) Պղնձի կորուստ (I²R կորուստ)
Սա ալիքում ամենաշատն է տիրում։ Երբ հոսանքը հոսում է դիմադրություն ունեցող հաղորդիչով, առաջանում է հետևյալ քանակությամբ ջերմություն.

P\_կորուստ = I² × R

Հոսանքի մեծացմանը զուգընթաց կորուստները մեծանում են քառակուսային չափով։ Հետևաբար, նույն հզորության համար փոխանցման լարման բարձրացումը կնվազեցնի հոսանքը և ավտոմատ կերպով կնվազեցնի կորուստները։

բ) Մաշկի ազդեցության և մոտիկության պատճառով կորուստներ
Պադա փոփոխական հոսանք, հոսանքը հակված է հոսել հաղորդչի մակերեսով։ Սա մեծացնում է արդյունավետ դիմադրությունը՝ համեմատած հաստատուն հոսանքի դիմադրության հետ։ Հարակից հաղորդիչներում հոսանքի բաշխումը նույնպես տուժում է (մոտակայքի էֆեկտ)։ Երկուսն էլ մեծացնում են I²R կորուստները, հատկապես համակարգային հաճախականություններում (50 Հց Ինդոնեզիայում), չնայած ազդեցությունն ավելի ցայտուն է ավելի մեծ հաղորդիչների մոտ։

գ) Կորոնավիրուսային կորուստ
Կորոնա առաջանում է, երբ հաղորդչի շուրջը գտնվող էլեկտրական դաշտը բավականաչափ ուժեղ է օդը իոնացնելու համար՝ առաջացնելով սուլոց, ռադիոխանգարումներ և հզորության անջատումներ: Կորոնան աճում է բարձր լարման, հաղորդչի կոպիտ մակերեսների, խոնավ եղանակի կամ անձրևի դեպքում: Կորոնայի կորուստները, որպես կանոն, զգալի են լինում: համակարգի վրա Բարձրագույն/Բարձրագույն

դ) Դիէլեկտրիկ կորուստ և մեկուսացման արտահոսք
Մեկուսիչներ և նյութեր Մեկուսացումն ունի փոքր դիէլեկտրիկ կորուստ։ Բացի այդ, կա մակերեսային արտահոսքի հոսանք, հատկապես, երբ մեկուսիչը կեղտոտ կամ թաց է։ Այս արժեքը սովորաբար փոքր է I²R կորուստից, բայց այն դեռևս հաշվարկվում է մանրամասն ուսումնասիրություններում։

ե) Կորուստներ կապված սարքավորումների մեջ (տրանսֆորմատորներ և ռեակտորներ)
Չնայած որ դրանք խստորեն «գիծ» չեն, փոխանցման գծերը գործնականում միշտ ներառում են ենթակայաններ և տրանսֆորմատորներ: Տրանսֆորմատորներն ունեն՝
– Առանց բեռի կորուստ (միջուկի կորուստ). համեմատաբար հաստատուն՝ բեռի նկատմամբ։
– Բեռի կորուստ (պղնձի կորուստ). կախված է հոսանքից/բեռնվածությունից։

Եթե ​​ուսումնասիրության նպատակը «համակարգի փոխանցման կորուստներն» են մի հանգույցից մյուսը, սովորաբար ներառվում են տրանսֆորմատորի կորուստները։

3. Հաշվարկի համար անհրաժեշտ տվյալներ

Փոխանցման կորուստները տեխնիկապես հաշվարկելու համար սովորաբար անհրաժեշտ են հետևյալ տվյալները.
1. P (ՄՎտ) և Q (ՄՎար) բեռի/բաշխման կամ հզորության բաշխումը ընդունող/ուղարկող ծայրում։
2. Համակարգի լարումը (կՎ), համակարգի տեսակը՝ 1 փուլ/3 փուլ։
3. Ալիքի պարամետրեր՝ դիմադրություն R (Ω), ռեակտիվ դիմադրություն X (Ω) և անհրաժեշտության դեպքում՝ տարողություն/հաղորդականություն (π մոդել):
4. Գծի երկարությունը (կմ) և հաղորդչի տեսակը՝ R-ը կմ-ի համար որոշելու համար։
5. Բեռնվածության պրոֆիլը ժամանակի նկատմամբ՝ օրական/ամսական/տարեկան էներգիայի կորուստները հաշվարկելիս։

4. Հզորության կորուստների հաշվարկ՝ օգտագործելով պարզ մոտեցում

ա) 3-փուլային համակարգ
3-փուլային գծերի համար պղնձի ընդհանուր հզորության կորուստները՝

P\կորուստ = 3 × I² × R\փուլ

Եթե ​​հայտնի է փոխանցված ակտիվ հզորությունը և գործակիցը Հզորություն՝
– P = √3 × V\_LL × I × cos φ
Այնուհետև հոսանքը՝
– I = P / (√3 × V\_LL × cos φ)

Երբ I-ն հայտնի լինի, մուտքագրեք այն I²R կորստի բանաձևի մեջ։

Արագ օրինակ՝
Օրինակ՝ 150 կՎ լարման փոխանցում, 50 ՄՎտ հզորություն, հզորության գործակից 0,9, փուլի ընդհանուր դիմադրությունը՝ 2 Ω։
Ընթացիկ՝
I = 50×10⁶ / (√3 × 150×10³ × 0,9) ≈ 214 Ա
Կորուստ կրել.
P\կորուստ = 3 × 214² × 2 ≈ 275 կՎտ

Սա ցույց է տալիս, որ կորուստները շատ զգայուն են հոսանքի (բեռնվածության) և գծի ընդհանուր դիմադրության նկատմամբ։

բ) R-ի մեկ կմ պարամետրի կիրառումը
Եթե ​​R-ը հայտնի է մեկ կմ-ի համար, օրինակ՝ 0,06 Ω/կմ մեկ փուլի համար, և երկարությունը 80 կմ է, ապա՝
R\_փուլ = 0,06 × 80 = 4,8 Ω
Այնուհետև օգտագործեք նույն բանաձևը։

5. Հաշվարկել էներգիայի կորուստները (կՎտժ)՝ ելնելով հզորության կորուստներից (կՎտ):

Հզորության կորուստները (կՎտ) ժամանակի ընթացքում փոխվում են բեռի փոփոխությանը զուգընթաց։ Ենթադրելով, որ տվյալ ժամանակահատվածում հզորության կորուստները հաստատուն են՝

E\կորուստ = P\կորուստ × t

Եթե ​​P\loss = 275 կՎտ 10 ժամվա ընթացքում՝
E\_կորուստ = 275 × 10 = 2.750 կՎտժ

Ավելի իրատեսական հաշվարկի համար օգտագործեք ժամային բեռնվածության տվյալները (բեռնվածության պրոֆիլ): Հաշվարկեք I ժամում → P\_կորուստ ժամում → բոլոր ժամերի գումարը՝

Օրական E\_loss = Σ (P\_loss,ժամ × 1 ժամ)

Քանի որ P\_loss ∝ I²-ն է, միջին հոսանքի վրա հիմնված հաշվարկները միշտ չէ, որ ճշգրիտ են։ Ավելի լավ է օգտագործել ինտերվալային տվյալներ (օրինակ՝ 15 րոպե կամ 1 ժամ)։

6. Ավելի առաջադեմ մոտեցում. կորուստների հաշվարկ հզորության հոսքի (բեռնվածության հոսքի) միջոցով

Բազմաբազային փոխանցման ցանցերում կորուստները հեշտությամբ չեն հաշվարկվում մեկ բանաձևով, քանի որ հոսանքը բաժանվում է բազմաթիվ գծերի միջև, և բազային լարումները տարբեր են: Տարածված մեթոդ է հզորության հոսքի ուսումնասիրությունը՝ օգտագործելով ծրագրային ապահովում (ETAP, DIgSILENT PowerFactory, PSS/E, OpenDSS կամ pandapower):

Հայեցակարգային առումով՝
– Գծի վրա հզորության կորուստը կարող է հաշվարկվել ուղարկող և ընդունող ծայրերում բարդ հզորության տարբերությունից՝
S\_կորուստ = S\_ուղարկել – S\_ստանալ
որտեղ P\_կորուստ = Re(S\_կորուստ) է։
– Այլընտրանքորեն, հզորության հոսքի արդյունքում ստացված ալիքի հոսանքը և R արժեքը՝
P\կորուստ = 3 × |I|² × R։

Այս մոտեցումը թույլ է տալիս նաև հաշվարկել տրանսֆորմատորի կորուստները, շունտավորման կորուստները, ինչպես նաև տրանսֆորմատորի ծորակի կարգավորումների և ռեակտիվ փոխհատուցման ազդեցությունը։

7. Ինչպես նվազեցնել փոխանցման կորուստները

Կորուստները հաշվարկելուց հետո հաջորդ քայլը մեղմացումն է: Որոշ տարածված ռազմավարություններ ներառում են՝
1. Բարձրացրեք փոխանցման լարումը՝ հոսանքը (և I²R կորուստները) նվազեցնելու համար։
2. Ավելի մեծ հատույթով հաղորդիչների կամ փաթաթանների օգտագործումը՝ դիմադրությունը նվազեցնելու և կորոնան ճնշելու համար։
3. Ռեակտիվ հզորության փոխհատուցում (կոնդենսատոր, STATCOM, SVC)՝ ռեակտիվ հոսանքը նվազեցնելու և հզորության գործակիցը բարելավելու համար։
4. Ցանցի աշխատանքի օպտիմալացում (վերաուղղորդում, լարերի կարգավորում, վերակազմակերպում, ուղու ընտրություն):
5. Մեկուսիչների և հաղորդիչների պահպանում՝ վատ մակերեսների պատճառով արտահոսքը և պսակի հետ կապված խնդիրները նվազեցնելու համար։

8. Քեսիմպուլան

Փոխանցման մեջ էներգիայի կորուստների հաշվարկը էներգետիկ համակարգի արդյունավետության բարելավման կարևոր քայլ է: Ամենամեծ կորուստները սովորաբար գալիս են I²R-ից, որը ուժեղ ազդեցություն է ունենում գծի հոսանքի և դիմադրության վրա, մինչդեռ կորոնայի և մեկուսացման արտահոսքը կարող է զգալի լինել բարձր լարումների և որոշակի շրջակա միջավայրի պայմաններում: Պարզ հաշվարկներ կարող են կատարվել հոսանքի և դիմադրության հիմնական բանաձևերի միջոցով, մինչդեռ բարդ ցանցերի համար անհրաժեշտ է հզորության հոսքի վերլուծություն: Հասկանալով պատճառները և հաշվարկման մեթոդները՝ օպերատորներն ու համակարգի պլանավորողները կարող են որոշել համապատասխան գործողություններ՝ կորուստները նվազագույնի հասցնելու և էլեկտրական էներգիայի բաշխման հուսալիությունը բարելավելու համար :

Եթե ​​ցանկանում եք, կարող եմ այս հոդվածը հարմարեցնել որոշակի համատեքստի (օրինակ՝ 70 կՎ/150 կՎ/500 կՎ), ավելացնել ժամային հաշվարկների օրինակելի աղյուսակ կամ ներառել կորոնայի բանաձևը և գծի π մոդելը։