Berechnung vun Energieverloschter bei der Transmissioun
An engem Stroumnetz kënnt net all elektresch Energie, déi am Kraaftwierk generéiert gëtt, beim Client un. En Deel dovun geet "verluer" laanscht de Wee vum Kraaftwierk, der Ënnerstatioun, der Transmissiounsleitung an dem Verdeelungsnetz. Dës Verloschter sinn als Energieverloschter bekannt. D'Berechnung vun den Energieverloschter am Transmissiounsnetz ass essentiell fir d'Effizienz ze verbesseren, d'Betribskäschten ze reduzéieren, d'Kapazitéit vun der Ausrüstung ze bestëmmen an d'Versuergungsqualitéit an d'Zouverlässegkeet ze erhalen. Dësen Artikel diskutéiert de Konzept, d'Ursaachen an d'praktesch Methoden fir d'Berechnung vun den Energieverloschter an Transmissiounsleitungen.
1. Wat sinn Transmissiounsenergieverloschter?
Energieverloschter beim Transmissiounssystem sinn den Ënnerscheed tëscht der elektrescher Energie, déi vum Sendenden geschéckt gëtt, an der Energie, déi um Empfangsenden vun engem Transmissiounssystem empfaange gëtt . Einfach ausgedréckt:
Energieverloscht = geschéckt Energie – empfaangen Energie
Dës Verloschter sinn net nëmmen Comptabilitéitszuelen; si ginn tatsächlech an Hëtzt an de Leeder, dem Transformatorkär, ëmgewandelt a sinn d'Resultat vun elektreschen a magnesche Feldphänomener. Op Systemniveau ginn d'Verloschter normalerweis a kWh fir Energie oder kW/MW fir Leeschtung bei enger bestëmmter Belaaschtung ausgedréckt. Prozentsazverloschter ginn och dacks benotzt:
Verloschtprozentsaz = (Verloschtleistung / Sendeleistung) × 100%
2. Déi Haaptursaachen vun den Iwwerdroungsverloschter
Transmissiounsverloschter ginn allgemeng a verschidde Komponenten opgedeelt:
a) Kofferverloscht (I²R-Verloscht)
Dëst ass déi dominantst am Kanal. Wann de Stroum duerch e Leeder fléisst, deen e Widderstand huet, gëtt Hëtzt an enger Quantitéit vun: generéiert.
P\_Verloscht = I² × R
Wann de Stroum eropgeet, erhéijen sech och d'Verloschter quadratesch. Dofir wäert d'Erhéijung vun der Transmissiounsspannung fir déiselwecht Leeschtung de Stroum reduzéieren an automatesch d'Verloschter reduzéieren.
b) Verloschter wéinst Hauteffekt a Proximitéit
Op Wiesselstroum, fléisst de Stroum iwwer d'Uewerfläch vum Leeder. Dëst erhéicht den effektiven Widderstand am Verglach zum Gläichstroumwidderstand. An Nopeschleiter gëtt och d'Stroumverdeelung beaflosst (Proximitéitseffekt). Béid erhéijen d'I²R-Verloschter, besonnesch bei Systemfrequenzen (50 Hz an Indonesien), obwuel den Impakt méi ausgeprägt bei gréissere Leeder ass.
c) Corona-Verloscht
Corona entsteet wann dat elektrescht Feld ronderëm e Leeder staark genuch ass fir d'Loft ze ioniséieren, wat zu Zischgeräischer, Radiostéierungen a Stroumverloscht féiert. D'Corona klëmmt mat héije Spannungen, raue Leederuewerflächen, fiichte Wieder oder Reen. Coronaverloschter si meeschtens bedeitend. um System EHV/UHV.
d) Dielektresch Verloschter an Isolatiounsleckage
Isolatoren a Materialien D'Isolatioun huet e klenge dielektresche Verloscht. Zousätzlech gëtt et Uewerflächenleckstroum, besonnesch wann den Isolator dreckeg oder naass ass. Dëse Wäert ass normalerweis méi kleng wéi den I²R-Verloscht, awer e gëtt trotzdem a detailléierte Studien berechent.
e) Verloschter an der zougehéiereger Ausrüstung (Transformatoren a Reaktoren)
Och wann et net strikt eng "Linn" ass, enthalen Transmissiounsleitungen praktesch ëmmer Ënnerstatiounen an Transformatoren. Transformatoren hunn:
– Leerlastverloscht (Kärverloscht): relativ konstant am Verhältnes zur Laascht.
– Lastverloscht (Kupferverloscht): hänkt vum Stroum/der Last of.
Wann d'Zil vun der Studie "Systemiwwerdroungsverloschter" vu Bus zu Bus sinn, ginn Transformatorverloschter normalerweis abegraff.
3. Daten, déi fir d'Berechnung erfuerderlech sinn
Fir d'Berechnung vun den Transmissiounsverloschter technesch sinn déi folgend Donnéeën am Allgemengen néideg:
1. P (MW) a Q (MVAr) Belaaschtung/Verdeelung oder Leeschtung um Empfangs-/Sendenende.
2. Systemspannung (kV), Systemtyp 1-Phas/3-Phas.
3. Kanalparameter: Widderstand R (Ω), Reaktanz X (Ω), a wann néideg Kapazitéit/Konduktanz (π-Modell).
4. Leitungslängt (km) an Typ vun der Leiter fir R pro km ze bestëmmen.
5. Belaaschtungsprofil géint d'Zäit bei der Berechnung vun den deeglechen/méintlechen/jährlechen Energieverloschter.
4. Berechnung vun de Leeschtungsverloschter mat enger einfacher Method
a) Dräi-Phasen-System
Fir 3-Phasenleitungen, Gesamtleistungsverloscht aus Koffer:
P\_Verloscht = 3 × I² × R\_Phase
Wann bekannt aktiv iwwerdroe Leeschtung a Faktor Kraaft:
– P = √3 × V\_LL × I × cos φ
Dann déi aktuell:
– I = P / (√3 × V\_LL × cos φ)
Soubal I bekannt ass, gëtt en an d'I²R-Verloschtformel aginn.
E kuerzt Beispill:
Zum Beispill, 150 kV Iwwerdroung, 50 MW Leeschtung, Leeschtungsfaktor 0,9, Gesamtwidderstand pro Phase 2 Ω.
Aktuell:
I = 50×10⁶ / (√3 × 150×10³ × 0,9) ≈ 214 A
Verloscht maachen:
P\_Verloscht = 3 × 214² × 2 ≈ 275 kW
Dëst weist datt d'Verloschter ganz empfindlech op de Stroum (Laascht) an de Gesamtwidderstand vun der Leitung sinn.
b) Mat Hëllef vum Parameter R pro km
Wann R pro km bekannt ass, zum Beispill 0,06 Ω/km pro Phase, an d'Längt 80 km ass:
R\_Phase = 0,06 × 80 = 4,8 Ω
Dann benotzt déi selwecht Formel.
5. Energieverloschter (kWh) aus Leeschtungsverloschter (kW) berechnen
Leeschtungsverloschter (kW) änneren sech mat der Zäit wann d'Laascht sech ännert. Ënner der Viraussetzung vu konstante Leeschtungsverloschter iwwer e bestëmmten Intervall:
E\_Verloscht = P\_Verloscht × t
Wann P\_loss = 275 kW fir 10 Stonnen:
E\_Verloscht = 275 × 10 = 2.750 kWh
Fir eng méi realistesch Berechnung, benotzt stonnelaang Belaaschtungsdaten (Lastprofil). Berechent I pro Stonn → P\_Verloscht pro Stonn → Zomm iwwer all Stonnen:
Deegleche Verlust vun Energie = Σ (Verlust vun Energie, Stonn × 1 Stonn)
Well P\_loss ∝ I² ass, sinn d'Berechnungen op Basis vum Duerchschnëttsstroum net ëmmer korrekt. Et ass besser, Intervalldaten ze benotzen (z.B. 15 Minutten oder 1 Stonn).
6. Fortgeschratten Approche: Verloschtberechnung duerch Kraaftfloss (Laaschtfloss)
A Multibus-Transmissiounsnetzwierker kënne Verloschter net einfach mat enger eenzeger Formel berechent ginn, well de Stroum iwwer verschidde Leitungen opgedeelt ass an d'Busspannungen variéieren. Eng üblech Method ass eng Leeschtungsflossstudie mat Software (ETAP, DIgSILENT PowerFactory, PSS/E, OpenDSS oder pandapower).
Konzeptuell:
– De Stroumverloscht op enger Linn kann aus dem Ënnerscheed an der komplexer Leeschtung um Sendenden an Empfangenden berechent ginn:
S\_Verloscht = S\_senden – S\_empfänken
mat P\_Verloscht = Re(S\_Verloscht).
– Alternativ, aus dem Stroumkanal an dem R-Wäert vum Resultat vum Stroumfluss:
P\_Verloscht = 3 × |I|² × R.
Dës Approche erlaabt och d'Berechnung vun Transformatorverloschter, Shuntverloschter, souwéi den Impakt vun den Astellungen vum Transformatoroftacks an der reaktiver Kompensatioun.
7. Wéi een d'Transmissiounsverloschter reduzéiere kann
Soubal d'Verloschter berechent sinn, ass den nächste Schrëtt d'Mitigatioun. E puer üblech Strategien enthalen:
1. Erhéicht d'Transmissiounsspannung fir de Stroum (an I²R-Verloschter) ze reduzéieren.
2. D'Benotzung vu Leiter mat gréissere Querschnitter oder Bündelung fir de Widderstand ze reduzéieren an d'Korona z'ënnerdrécken.
3. Reaktivleistungskompensatioun (Kondensator, STATCOM, SVC) fir de Reaktivstroum ze reduzéieren an de Leeschtungsfaktor ze verbesseren.
4. Optimiséierung vum Netzwierkbetrieb (Nei-Dispatch, Astellung vun der Ofkopplung, Neikonfiguratioun, Weeauswiel).
5. Ënnerhalt vun Isolatoren a Leiter fir Leckage a Koronaproblemer wéinst schlechten Uewerflächen ze reduzéieren.
8. Conclusioun
D'Berechnung vun Energieverloschter am Iwwerdroungsberäich ass e wichtege Schrëtt fir d'Effizienz vum Stroumnetz ze verbesseren. Déi gréisst Verloschter kommen normalerweis vum I²R, deen staark vum Netzstroum a vum Widderstand beaflosst gëtt, während Korona- an Isolatiounsleckage bei héije Spannungen an ënner bestëmmten Ëmweltbedingungen bedeitend kënne sinn. Einfach Berechnungen kënne mat Basisformelen vum Stroum a Widderstand duerchgefouert ginn, während fir komplex Netzwierker eng Analyse vum Stroumfluss erfuerderlech ass. Wann d'Betreiber a Systemplaner d'Ursaachen an d'Berechnungsmethoden verstoen, kënnen si entspriechend Moossname bestëmmen, fir Verloschter ze minimiséieren an d'Zouverlässegkeet vun der elektrescher Energieverdeelung ze verbesseren.
Wann Dir wëllt, kann ech dësen Artikel un e spezifesche Kontext upassen (z.B. 70 kV/150 kV/500 kV), eng Tabelle mat Beispiller fir Stonneberechnungen derbäisetzen oder d'Corona-Formel an de π-Modell vun der Linn abannen.
