மின் பரிமாற்றத்தில் ஏற்படும் ஆற்றல் இழப்புகளைக் கணக்கிடுதல்

பரிமாற்றத்தில் ஏற்படும் ஆற்றல் இழப்புகளைக் கணக்கிடுதல்

ஒரு மின்சார அமைப்பில், மின் உற்பத்தி நிலையத்தில் உருவாக்கப்படும் மின் ஆற்றல் அனைத்தும் நுகர்வோரைச் சென்றடைவதில்லை. அதில் ஒரு பகுதி, மின் உற்பத்தி நிலையம், துணை மின் நிலையம், மின் செலுத்துத் தடம் மற்றும் விநியோக வலையமைப்பு வரையிலான பாதையில் 'இழக்கப்படுகிறது'. இந்த இழப்புகள் ஆற்றல் இழப்புகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கும், இயக்கச் செலவுகளைக் குறைப்பதற்கும், உபகரணங்களின் திறனைத் தீர்மானிப்பதற்கும், விநியோகத்தின் தரம் மற்றும் நம்பகத்தன்மையைப் பராமரிப்பதற்கும் மின் செலுத்துத் தடங்களில் ஏற்படும் ஆற்றல் இழப்புகளைக் கணக்கிடுவது அவசியமாகும். இந்தக் கட்டுரை, மின் செலுத்துத் தடங்களில் ஏற்படும் ஆற்றல் இழப்புகளைக் கணக்கிடுவதற்கான கருத்துரு, காரணங்கள் மற்றும் நடைமுறை முறைகளைப் பற்றி விவாதிக்கிறது.

1. மின்பரிமாற்ற ஆற்றல் இழப்புகள் என்றால் என்ன?

பரிமாற்ற ஆற்றல் இழப்புகள் என்பவை, ஒரு பரிமாற்ற அமைப்பில் அனுப்பும் முனையிலிருந்து அனுப்பப்படும் மின் ஆற்றலுக்கும், பெறும் முனையில் பெறப்படும் ஆற்றலுக்கும் இடையிலான வேறுபாடு ஆகும் . எளிமையாகச் சொல்வதானால்:

ஆற்றல் இழப்பு = அனுப்பப்பட்ட ஆற்றல் – பெறப்பட்ட ஆற்றல்

இந்த இழப்புகள் வெறும் கணக்குப்பதிவு எண்கள் மட்டுமல்ல; அவை உண்மையில் கடத்திகள் மற்றும் மின்மாற்றியின் மையப்பகுதியில் வெப்பமாக மாறுகின்றன, மேலும் இவை மின் மற்றும் காந்தப்புல நிகழ்வுகளின் விளைவாக ஏற்படுகின்றன. அமைப்பு மட்டத்தில், இழப்புகள் பொதுவாக ஆற்றலுக்காக kWh என்ற அலகிலும், அல்லது ஒரு குறிப்பிட்ட சுமையில் உள்ள திறனுக்காக kW/MW என்ற அலகிலும் வெளிப்படுத்தப்படுகின்றன. சதவீத இழப்புகளும் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

இழப்பு சதவீதம் = (இழப்பு சக்தி / அனுப்பும் சக்தி) × 100%

2. மின் பரிமாற்ற இழப்புகளுக்கான முக்கிய காரணங்கள்

பரிமாற்ற இழப்புகள் பொதுவாக பல கூறுகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன:

அ) தாமிர இழப்பு (I²R இழப்பு)
இது மின்பாதையில் மிகவும் மேலோங்கியதாகும். மின்தடையுள்ள ஒரு கடத்தி வழியாக மின்னோட்டம் பாயும்போது, ​​பின்வரும் அளவில் வெப்பம் உருவாகிறது:

P_loss = I² × R

மின்னோட்டம் அதிகரிக்கும்போது, ​​இழப்புகள் இருபடி விகிதத்தில் அதிகரிக்கும். எனவே, அதே திறனுக்காக செலுத்து மின்னழுத்தத்தை அதிகரிப்பது, மின்னோட்டத்தைக் குறைத்து, இழப்புகளையும் தானாகவே குறைக்கும்.

b) தோல் விளைவு மற்றும் அருகாமை காரணமாக ஏற்படும் இழப்புகள்
பாதம் மாறுதிசை மின்னோட்டம்மின்னோட்டமானது கடத்தியின் மேற்பரப்பு வழியாகப் பாய முனைகிறது. இது நேர்மின்னோட்ட (DC) மின்தடையுடன் ஒப்பிடும்போது பயனுறு மின்தடையை அதிகரிக்கிறது. அருகருகே உள்ள கடத்திகளில், மின்னோட்டப் பரவலும் பாதிக்கப்படுகிறது (அண்மை விளைவு). இவை இரண்டுமே I²R இழப்புகளை அதிகரிக்கின்றன, குறிப்பாக அமைப்பு அதிர்வெண்களில் (இந்தோனேசியாவில் 50 ஹெர்ட்ஸ்), இருப்பினும் பெரிய கடத்திகளில் இதன் தாக்கம் மிகவும் அதிகமாகக் காணப்படுகிறது.

c) கொரோனா இழப்பு
ஒரு கடத்தியைச் சுற்றியுள்ள மின்புலம், காற்றை அயனியாக்கும் அளவுக்கு வலிமையாக இருக்கும்போது கொரோனா ஏற்படுகிறது. இதனால் சீறல் ஒலி, வானொலி குறுக்கீடு மற்றும் மின் இழப்பு போன்றவை உண்டாகின்றன. உயர் மின்னழுத்தங்கள், சொரசொரப்பான கடத்திப் பரப்புகள், ஈரப்பதமான வானிலை அல்லது மழை போன்றவற்றால் கொரோனா அதிகரிக்கிறது. கொரோனாவால் ஏற்படும் இழப்புகள் பொதுவாகக் குறிப்பிடத்தக்கவையாக இருக்கும். கணினியில் EHV/UHV.

d) மின்காப்பு இழப்பு மற்றும் காப்புக்கசிவு
மின்காப்பான்கள் மற்றும் பொருட்கள் மின்காப்புப் பொருளுக்கு ஒரு சிறிய மின்காப்பு இழப்பு உள்ளது. மேலும், குறிப்பாக மின்காப்புப் பொருள் அழுக்காகவோ அல்லது ஈரமாகவோ இருக்கும்போது, ​​மேற்பரப்புக் கசிவு மின்னோட்டம் ஏற்படுகிறது. இந்த மதிப்பு பொதுவாக I²R இழப்பை விடக் குறைவாக இருக்கும், இருப்பினும் இது விரிவான ஆய்வுகளில் கணக்கிடப்படுகிறது.

இ) தொடர்புடைய உபகரணங்களில் (மின்மாற்றிகள் மற்றும் உலைகள்) ஏற்படும் இழப்புகள்
கண்டிப்பாக ஒரு “மின்பாதை” இல்லையென்றாலும், மின்பரிமாற்றப் பாதைகள் நடைமுறையில் எப்போதும் துணை மின் நிலையங்களையும் மின்மாற்றிகளையும் உள்ளடக்கியுள்ளன. மின்மாற்றிகள் கொண்டிருப்பவை:
– சுமையற்ற நிலை இழப்பு (மைய இழப்பு): சுமையைப் பொறுத்து ஒப்பீட்டளவில் நிலையானது.
– சுமை இழப்பு (செம்பு இழப்பு): இது மின்னோட்டம்/சுமையைப் பொறுத்தது.

ஆய்வின் நோக்கம் பஸ்ஸிலிருந்து பஸ்ஸிற்கு ஏற்படும் “அமைப்புப் பரிமாற்ற இழப்புகள்” எனில், மின்மாற்றி இழப்புகளும் பொதுவாகச் சேர்க்கப்படும்.

3. கணக்கீட்டிற்குத் தேவையான தரவுகள்

பரிமாற்ற இழப்புகளைத் தொழில்நுட்ப ரீதியாகக் கணக்கிடுவதற்கு, பொதுவாகத் தேவைப்படும் தரவுகள்:
1. பெறும்/அனுப்பும் முனையில் உள்ள P (MW) மற்றும் Q (MVAr) சுமை/பகிர்வு அல்லது திறன்.
2. அமைப்பு மின்னழுத்தம் (kV), அமைப்பு வகை 1 கட்டம்/3 கட்டம்.
3. சேனல் அளவுருக்கள்: மின்தடை R (Ω), எதிர்வினை X (Ω), மற்றும் தேவைப்பட்டால் மின்தேக்கம்/மின்கடத்துத்திறன் (π மாதிரி).
4. ஒரு கிலோமீட்டருக்கான R மதிப்பைத் தீர்மானிக்க, மின்பாதையின் நீளம் (கி.மீ) மற்றும் கடத்தியின் வகை.
5. தினசரி/மாதாந்திர/வருடாந்திர ஆற்றல் இழப்புகளைக் கணக்கிடும்போது, ​​நேரத்திற்கு ஏற்ப மின்சுமை விவரத்தை ஒப்பிட்டுப் பார்க்கவும்.

4. எளிய அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தி மின் இழப்புகளைக் கணக்கிடுதல்

அ) 3-கட்ட அமைப்பு
மூன்று கட்ட மின் இணைப்புகளில், மொத்த செப்பு மின் இழப்பு:

P_loss = 3 × I² × R_phase

தெரிந்தால் கடத்தப்பட்ட செயல்திறன் மற்றும் காரணி சக்தி:
– P = √3 × V\_LL × I × cos φ
அப்படியானால் தற்போதைய:
– I = P / (√3 × V_LL × cos φ)

I-ன் மதிப்பு தெரிந்தவுடன், அதை I²R இழப்பு சூத்திரத்தில் உள்ளிடவும்.

ஒரு விரைவான உதாரணம்:
உதாரணமாக, 150 kV மின் பரிமாற்றம், 50 MW திறன், திறன் காரணி 0,9, ஒரு கட்டத்திற்கான மொத்த மின்தடை 2 Ω.
தற்போதைய:
I = 50×10⁶ / (√3 × 150×10³ × 0,9) ≈ 214 A
நஷ்டம் ஏற்படுதல்:
P_loss = 3 × 214² × 2 ≈ 275 kW

இழப்புகள், மின்னோட்டம் (சுமை) மற்றும் மின்பாதையின் மொத்த மின்தடை ஆகியவற்றைப் பொறுத்து மிகவும் மாறுபடுகின்றன என்பதை இது காட்டுகிறது.

b) ஒரு கிலோமீட்டருக்கு R என்ற அளவுருவைப் பயன்படுத்தி
ஒரு கிலோமீட்டருக்கான R-ன் மதிப்பு, எடுத்துக்காட்டாக ஒரு கட்டத்திற்கு 0,06 Ω/கிமீ எனத் தெரிந்தால், மற்றும் நீளம் 80 கிமீ எனில்:
R_phase = 0,06 × 80 = 4,8 Ω
பிறகு அதே சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தவும்.

5. மின் இழப்புகளிலிருந்து (kW) ஆற்றல் இழப்புகளை (kWh) கணக்கிடுங்கள்.

சுமை மாறும் போது மின் இழப்புகள் (kW) காலப்போக்கில் மாறுகின்றன. ஒரு குறிப்பிட்ட கால இடைவெளியில் மின் இழப்புகள் மாறாமல் இருப்பதாகக் கொண்டால்:

E_loss = P_loss × t

10 மணி நேரத்திற்கு P_loss = 275 kW எனில்:
E\_loss = 275 × 10 = 2.750 kWh

மேலும் யதார்த்தமான கணக்கீட்டிற்கு, மணிநேர சுமைத் தரவைப் (சுமை விவரம்) பயன்படுத்தவும். ஒரு மணி நேரத்திற்கான முதலீட்டைக் (I) கணக்கிடுங்கள் → ஒரு மணி நேரத்திற்கான லாப நஷ்டம் (P_loss) → அனைத்து மணி நேரங்களுக்குமான கூட்டுத்தொகை:

தினசரி E_loss = Σ (P_loss,hour × 1 hour)

P_loss ∝ I² என்பதால், சராசரி மின்னோட்டத்தின் அடிப்படையிலான கணக்கீடுகள் எப்போதும் துல்லியமாக இருப்பதில்லை. இடைவெளித் தரவுகளை (எ.கா., 15 நிமிடங்கள் அல்லது 1 மணிநேரம்) பயன்படுத்துவது சிறந்தது.

6. மேம்பட்ட அணுகுமுறை: மின் ஓட்டம் (சுமை ஓட்டம்) மூலம் இழப்பைக் கணக்கிடுதல்

பல-பஸ் மின் செலுத்து வலையமைப்புகளில், மின்னோட்டமானது பல மின்பாதைகளில் பிரிக்கப்படுவதாலும், பஸ் மின்னழுத்தங்கள் மாறுபடுவதாலும், இழப்புகளை ஒரே சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி எளிதாகக் கணக்கிட முடியாது. மென்பொருளைப் (ETAP, DIgSILENT PowerFactory, PSS/E, OpenDSS, அல்லது pandapower) பயன்படுத்தி மின் ஓட்ட ஆய்வு மேற்கொள்வதே ஒரு பொதுவான முறையாகும்.

கருத்தியல் ரீதியாக:
– ஒரு மின்பாதையில் ஏற்படும் மின் இழப்பை, அனுப்பும் மற்றும் பெறும் முனைகளில் உள்ள சிக்கலான மின் திறனின் வேறுபாட்டிலிருந்து கணக்கிடலாம்:
S_loss = S_send – S_receive
P_loss = Re(S_loss) உடன்.
– மாற்றாக, ஆற்றல் பாய்வு முடிவின் சேனல் மின்னோட்டம் மற்றும் R மதிப்பிலிருந்து:
P_loss = 3 × |I|² × R .

இந்த அணுகுமுறை, மின்மாற்றி இழப்புகள், ஷன்ட் இழப்புகள், அத்துடன் மின்மாற்றி டேப் அமைப்புகள் மற்றும் ரியாக்டிவ் காம்பன்சேஷன் ஆகியவற்றின் தாக்கத்தைக் கணக்கிடவும் அனுமதிக்கிறது.

7. பரிமாற்ற இழப்புகளைக் குறைப்பது எப்படி

இழப்புகள் கணக்கிடப்பட்டவுடன், அடுத்த கட்டம் அவற்றைக் குறைப்பதாகும். சில பொதுவான உத்திகள் பின்வருமாறு:
1. மின்னோட்டத்தைக் குறைப்பதற்கும் (மற்றும் I²R இழப்புகளைக் குறைப்பதற்கும்) செலுத்து மின்னழுத்தத்தை அதிகரிக்கவும்.
2. மின்தடையைக் குறைப்பதற்கும் கொரோனாவை அடக்குவதற்கும் பெரிய குறுக்குவெட்டுப் பரப்புகளைக் கொண்ட கடத்திகளைப் பயன்படுத்துதல் அல்லது அவற்றைக் கட்டுதல்.
3. எதிர்வினை மின்னோட்டத்தைக் குறைக்கவும், திறன் காரணியை மேம்படுத்தவும் எதிர்வினைத் திறன் ஈடுசெய்தல் (மின்தேக்கி, STATCOM, SVC).
4. பிணையச் செயல்பாட்டு உகப்பாக்கம் (மறு-அனுப்புதல், தட்டு அமைத்தல், மறு-கட்டமைப்பு, பாதை தேர்வு).
5. தரமற்ற மேற்பரப்புகளால் ஏற்படும் கசிவு மற்றும் கொரோனா பிரச்சனைகளைக் குறைப்பதற்காக, மின்காப்பான்கள் மற்றும் கடத்திகளைப் பராமரித்தல்.

8. கெசிம்புலன்

மின் பரிமாற்றத்தில் ஏற்படும் ஆற்றல் இழப்புகளைக் கணக்கிடுவது, மின் அமைப்பின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதில் ஒரு முக்கியப் படியாகும். பொதுவாக, மிகப்பெரிய இழப்புகள் I²R-இலிருந்து ஏற்படுகின்றன; இது மின்பாதை மின்னோட்டம் மற்றும் மின்தடையால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது. அதே சமயம், உயர் மின்னழுத்தங்களிலும் மற்றும் சில சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளின் கீழும், கொரோனா மற்றும் மின்காப்புக் கசிவுகள் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் இருக்கலாம். அடிப்படை மின்னோட்டம் மற்றும் மின்தடை சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி எளிய கணக்கீடுகளைச் செய்ய முடியும், ஆனால் சிக்கலான மின்பாதைகளுக்கு, ஆற்றல் பாய்வுப் பகுப்பாய்வு தேவைப்படுகிறது. காரணங்களையும் கணக்கீட்டு முறைகளையும் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், இயக்குபவர்களும் அமைப்புத் திட்டமிடுபவர்களும் இழப்புகளைக் குறைப்பதற்கும் மின் ஆற்றல் விநியோகத்தின் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்துவதற்கும் பொருத்தமான நடவடிக்கைகளைத் தீர்மானிக்க முடியும்.

நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையை ஒரு குறிப்பிட்ட சூழலுக்கு (எ.கா. 70 kV/150 kV/500 kV) ஏற்ப மாற்றியமைக்கலாம், மணிநேரக் கணக்கீடுகளுக்கான எடுத்துக்காட்டு அட்டவணையைச் சேர்க்கலாம், அல்லது கொரோனா சூத்திரம் மற்றும் மின்பாதையின் π மாதிரியை உள்ளடக்கலாம்.