Дамжуулах үеийн эрчим хүчний алдагдлыг тооцоолох
Цахилгаан эрчим хүчний системд цахилгаан станцад үйлдвэрлэсэн бүх цахилгаан эрчим хүч хэрэглэгчдэд хүрдэггүй. Үүний зарим нь цахилгаан станц, дэд станц, дамжуулах шугам, түгээлтийн сүлжээнээс дамжин өнгөрөх замд "алдагддаг". Эдгээр алдагдлыг эрчим хүчний алдагдал гэж нэрлэдэг. Дамжуулах явцад эрчим хүчний алдагдлыг тооцоолох нь үр ашгийг дээшлүүлэх, ашиглалтын зардлыг бууруулах, тоног төхөөрөмжийн хүчин чадлыг тодорхойлох, хангамжийн чанар, найдвартай байдлыг хадгалахад чухал үүрэгтэй. Энэ нийтлэлд дамжуулах шугам дахь эрчим хүчний алдагдлыг тооцоолох ойлголт, шалтгаан, практик аргуудыг авч үзнэ.
1. Дамжуулах эрчим хүчний алдагдал гэж юу вэ?
Дамжуулах эрчим хүчний алдагдал гэдэг нь дамжуулагч талаас илгээсэн цахилгаан энерги болон дамжуулах системийн хүлээн авагч талаас хүлээн авсан энергийн зөрүү юм. Энгийнээр хэлбэл:
Эрчим хүчний алдагдал = Илгээсэн энерги - Хүлээн авсан энерги
Эдгээр алдагдал нь зөвхөн нягтлан бодох бүртгэлийн тоо баримт биш; тэдгээр нь үнэндээ дамжуулагч, трансформаторын цөмд дулаан болж хувирдаг бөгөөд цахилгаан ба соронзон орны үзэгдлийн үр дүн юм. Системийн түвшинд алдагдлыг ихэвчлэн кВт.ц энерги эсвэл кВт/МВт-аар тодорхой ачаалал дахь чадлын хувьд илэрхийлдэг. Хувь алдагдлыг мөн ихэвчлэн ашигладаг:
Алдагдлын хувь = (Алдагдлын хүч / Илгээх хүч) × 100%
2. Дамжуулах алдагдлын гол шалтгаанууд
Дамжуулах алдагдлыг ерөнхийдөө хэд хэдэн бүрэлдэхүүн хэсэгт хуваадаг:
a) Зэсийн алдагдал (I²R алдагдал)
Энэ нь сувагт хамгийн давамгайлсан зүйл юм. Эсэргүүцэлтэй дамжуулагчаар гүйдэл урсах үед дараах хэмжээгээр дулаан үүсдэг.
P\_алдагдал = I² × R
Гүйдэл нэмэгдэхийн хэрээр алдагдал квадратаар нэмэгддэг. Тиймээс ижил чадлын дамжуулалтын хүчдэлийг нэмэгдүүлэх нь гүйдлийг бууруулж, алдагдлыг автоматаар бууруулна.
б) Арьсны нөлөө болон ойр орчмын улмаас үүссэн алдагдал
Хувьсах гүйдлийн үед гүйдэл нь дамжуулагчийн гадаргуу дагуу урсах хандлагатай байдаг. Энэ нь тогтмол гүйдлийн эсэргүүцэлтэй харьцуулахад үр дүнтэй эсэргүүцлийг нэмэгдүүлдэг. Зэргэлдээх дамжуулагчдад гүйдлийн тархалт мөн нөлөөлдөг (ойрлолтын нөлөө). Хоёулаа I²R алдагдлыг нэмэгдүүлдэг, ялангуяа системийн давтамж дээр (Индонезид 50 Гц), гэхдээ нөлөөлөл нь том дамжуулагч дээр илүү тод илэрдэг.
в) Коронавирусын алдагдал
Корона нь дамжуулагчийн эргэн тойрон дахь цахилгаан орон агаарыг ионжуулах хангалттай хүчтэй байх үед үүсдэг бөгөөд энэ нь исгэрэх чимээ, радио интерференц, цахилгаан алдагдлыг үүсгэдэг. Корона нь өндөр хүчдэл, барзгар дамжуулагчийн гадаргуу, чийглэг цаг агаар эсвэл борооны үед нэмэгддэг. Корона алдагдал нь EHV/UHV системд мэдэгдэхүйц байх хандлагатай байдаг.
d) Диэлектрик алдагдал ба тусгаарлагчийн алдагдал
Тусгаарлагч болон тусгаарлагч материалууд нь диэлектрик алдагдал багатай байдаг. Цаашилбал, ялангуяа тусгаарлагч бохир эсвэл нойтон үед гадаргуугийн алдагдал үүсдэг. Энэ утга нь ихэвчлэн I²R алдагдалаас бага байдаг ч нарийвчилсан судалгаагаар тооцоолсон хэвээр байна.
e) Холбогдох тоног төхөөрөмж (трансформатор ба реактор)-ын алдагдал
Хэдийгээр зөвхөн "шугам" биш ч гэсэн дамжуулах шугамууд нь бараг үргэлж дэд станц болон трансформаторуудыг хамардаг. Трансформаторууд нь дараахь зүйлийг агуулдаг.
– Ачаалалгүй алдагдал (гол алдагдал): ачааллын хувьд харьцангуй тогтмол.
– Ачааллын алдагдал (зэсийн алдагдал): гүйдэл/ачаалалаас хамаарна.
Хэрэв судалгааны зорилго нь автобуснаас автобус руу "системийн дамжуулалтын алдагдал" бол трансформаторын алдагдлыг ихэвчлэн оруулсан болно.
3. Тооцоололд шаардлагатай өгөгдөл
Дамжуулах алдагдлыг техникийн хувьд тооцоолохын тулд ерөнхийдөө шаардлагатай өгөгдөл нь:
1. Хүлээн авах/илгээх төгсгөл дэх P (MW) ба Q (MVAr) ачаалал/тархалт эсвэл чадал.
2. Системийн хүчдэл (кВ), системийн төрөл 1 фаз/3 фаз.
3. Сувгийн параметрүүд: эсэргүүцэл R (Ω), реактив эсэргүүцэл X (Ω), шаардлагатай бол багтаамж/дамжуулах чадвар (π загвар).
4. Км тутамд R-г тодорхойлох шугамын урт (км) ба дамжуулагчийн төрөл.
5. Өдөр тутмын/сарын/жилийн эрчим хүчний алдагдлыг тооцоолохдоо ачааллын профайлыг цаг хугацааны эсрэг тооц.
4. Энгийн аргыг ашиглан цахилгаан алдагдлыг тооцоолох
a) 3 фазын систем
3 фазын шугамын хувьд зэсийн нийт цахилгаан алдагдал:
P\алдагдал = 3 × I² × R\фаз
Хэрэв дамжуулсан идэвхтэй чадал болон чадлын коэффициент мэдэгдэж байвал:
– P = √3 × V\_LL × I × cos φ
Дараа нь гүйдэл:
– I = P / (√3 × V\_LL × cos φ)
Би мэдэгдсэний дараа үүнийг I²R алдагдлын томъёонд оруулна уу.
Хурдан жишээ:
Жишээлбэл, 150 кВ дамжуулалт, 50 МВт чадал, чадлын коэффициент 0,9, фазын нийт эсэргүүцэл 2 Ω.
Одоогийн:
I = 50×10⁶ / (√3 × 150×10³ × 0,9) ≈ 214 A
Алдагдал гаргах:
Алдагдал = 3 × 214² × 2 ≈ 275 кВт
Энэ нь алдагдал нь гүйдэл (ачаалал) болон шугамын нийт эсэргүүцэлд маш мэдрэмтгий болохыг харуулж байна.
b) Км тутамд R параметрийг ашиглан
Хэрэв R нь км тутамд мэдэгдэж байгаа бол, жишээлбэл, фаз тутамд 0,06 Ω/км бөгөөд урт нь 80 км бол:
R_фаз = 0,06 × 80 = 4,8 Ω
Дараа нь ижил томъёог ашиглана уу.
5. Цахилгаан алдагдлаас (кВт.ц) үүсэх эрчим хүчний алдагдлыг тооцоолох
Ачаалал өөрчлөгдөхөд чадлын алдагдал (кВт) цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг. Өгөгдсөн интервалд тогтмол чадлын алдагдлыг авч үзвэл:
Алдагдал = Алдагдал × т
Хэрэв 10 цагийн турш алдагдал нь 275 кВт байвал:
E\_алдагдал = 275 × 10 = 2.750 кВт.ц
Илүү бодитой тооцоолол хийхийн тулд цагийн ачааллын өгөгдлийг (ачаалал профайл) ашиглана уу. Цаг тутамд I → Цаг тутамд P\_алдагдал → бүх цагийн нийлбэрийг тооцоолно уу:
Өдөр тутмын алдагдал = Σ (алдагдал цаг × 1 цаг)
P\_loss ∝ I² тул дундаж гүйдэл дээр үндэслэсэн тооцоолол нь үргэлж үнэн зөв байдаггүй. Интервалын өгөгдлийг (жишээ нь, 15 минут эсвэл 1 цаг) ашиглах нь дээр.
6. Дэвшилтэт арга: цахилгаан урсгалаар (ачаалын урсгал) алдагдлыг тооцоолох
Олон автобусны дамжуулах сүлжээнд алдагдлыг ганц томъёогоор тооцоолоход хялбар биш, учир нь гүйдэл нь олон шугамд хуваагддаг бөгөөд автобусны хүчдэл нь харилцан адилгүй байдаг. Түгээмэл арга бол програм хангамж (ETAP, DIgSILENT PowerFactory, PSS/E, OpenDSS, эсвэл pandapower) ашиглан эрчим хүчний урсгалын судалгаа юм.
Ойлголтын хувьд:
– Шугамын чадлын алдагдлыг илгээгч болон хүлээн авагчийн төгсгөл дэх комплекс чадлын зөрүүгээр тооцоолж болно:
Алдагдал = Илгээх – Хүлээн авах
гэсэн утгатай байна. P\_loss = Re(S\_loss) байна.
– Эсвэл цахилгаан урсгалын үр дүнгийн сувгийн гүйдэл ба R утгаас:
P\_алдагдал = 3 × |I|² × R.
Энэ арга нь трансформаторын алдагдал, шунтын алдагдлыг тооцоолох, мөн трансформаторын цоргоны тохиргоо болон реактив нөхөн олговрын нөлөөллийг тооцоолох боломжийг олгодог.
7. Дамжуулах алдагдлыг хэрхэн бууруулах вэ
Алдагдлыг тооцоолсны дараа дараагийн алхам бол бууруулах арга хэмжээ юм. Зарим нийтлэг стратегиуд нь:
1. Гүйдлийг (болон I²R алдагдлыг) бууруулахын тулд дамжуулалтын хүчдэлийг нэмэгдүүлнэ.
2. Эсэргүүцлийг бууруулж, титэмийг дарахын тулд илүү том хөндлөн огтлолтой эсвэл багцалсан дамжуулагч ашиглах.
3. Реактив гүйдлийг бууруулж, чадлын коэффициентийг сайжруулахын тулд реактив чадлын нөхөн төлбөр (конденсатор, STATCOM, SVC).
4. Сүлжээний үйл ажиллагааны оновчлол (дахин илгээх, товших тохиргоо, дахин тохиргоо, зам сонгох).
5. Муу гадаргуунаас үүдэлтэй алдагдал болон коронагийн асуудлыг багасгахын тулд тусгаарлагч болон дамжуулагчийн засвар үйлчилгээ хийх.
8. Кесимпулан
Дамжуулах үеийн эрчим хүчний алдагдлыг тооцоолох нь эрчим хүчний системийн үр ашгийг дээшлүүлэх гол алхам юм. Хамгийн том алдагдал нь ерөнхийдөө I²R-ээс гардаг бөгөөд энэ нь шугамын гүйдэл болон эсэргүүцлээс хүчтэй хамаардаг бол титэм болон тусгаарлагчийн алдагдал нь өндөр хүчдэл болон тодорхой орчны нөхцөлд мэдэгдэхүйц байж болно. Энгийн тооцооллыг гүйдэл болон эсэргүүцлийн үндсэн томъёог ашиглан хийж болох бол нарийн төвөгтэй сүлжээний хувьд цахилгаан урсгалын шинжилгээ шаардлагатай. Шалтгаан болон тооцооллын аргуудыг ойлгосноор системийн операторууд болон төлөвлөгчид алдагдлыг багасгах, цахилгаан эрчим хүчний түгээлтийн найдвартай байдлыг сайжруулах зохих арга хэмжээг тодорхойлж чадна.
Хэрэв та хүсвэл би энэ нийтлэлийг тодорхой нөхцөл байдалд тохируулан (жишээ нь 70 кВ/150 кВ/500 кВ) тохируулж, цагийн тооцооллын жишээ хүснэгтийг нэмж оруулах эсвэл титэм томъёо болон шугамын π загварыг оруулж болно.
