ప్రసారంలో శక్తి నష్టాలను లెక్కించడం

ప్రసారంలో శక్తి నష్టాలను లెక్కించడం

ఒక విద్యుత్ వ్యవస్థలో, విద్యుత్ కేంద్రంలో ఉత్పత్తి అయిన విద్యుత్ శక్తి అంతా వినియోగదారుడికి చేరదు. విద్యుత్ కేంద్రం, సబ్‌స్టేషన్, ప్రసార లైన్ మరియు పంపిణీ నెట్‌వర్క్ మార్గమధ్యంలో దానిలో కొంత 'నష్టపోతుంది'. ఈ నష్టాలను శక్తి నష్టాలు అంటారు. సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి, నిర్వహణ ఖర్చులను తగ్గించడానికి, పరికరాల సామర్థ్యాన్ని నిర్ధారించడానికి, మరియు సరఫరా నాణ్యత మరియు విశ్వసనీయతను కాపాడుకోవడానికి ప్రసారంలో శక్తి నష్టాలను లెక్కించడం చాలా అవసరం. ఈ వ్యాసం ప్రసార లైన్లలో శక్తి నష్టాలను లెక్కించే భావన, కారణాలు మరియు ఆచరణాత్మక పద్ధతులను చర్చిస్తుంది.

1. ప్రసార శక్తి నష్టాలు అంటే ఏమిటి?

ప్రసార శక్తి నష్టాలు అంటే, ఒక ప్రసార వ్యవస్థలో పంపే చివర నుండి పంపబడిన విద్యుత్ శక్తికి మరియు స్వీకరించే చివర అందుకున్న శక్తికి మధ్య ఉన్న వ్యత్యాసం. సరళంగా చెప్పాలంటే:

శక్తి నష్టం = పంపిన శక్తి – స్వీకరించిన శక్తి

ఈ నష్టాలు కేవలం అకౌంటింగ్ సంఖ్యలు మాత్రమే కాదు; అవి వాస్తవానికి కండక్టర్లలో, ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ కోర్‌లో వేడిగా మారతాయి మరియు విద్యుత్, అయస్కాంత క్షేత్ర దృగ్విషయాల ఫలితంగా ఏర్పడతాయి. సిస్టమ్ స్థాయిలో, నష్టాలను సాధారణంగా శక్తి కోసం kWhలో లేదా ఇచ్చిన లోడ్ వద్ద పవర్ కోసం kW/MWలో వ్యక్తపరుస్తారు. శాతం నష్టాలను కూడా తరచుగా ఉపయోగిస్తారు:

నష్ట శాతం = (నష్ట శక్తి / పంపే శక్తి) × 100%

2. ప్రసార నష్టాలకు ప్రధాన కారణాలు

ప్రసార నష్టాలను సాధారణంగా అనేక భాగాలుగా విభజిస్తారు:

ఎ) రాగి నష్టం (I²R నష్టం)
ఇది ఛానెల్‌లో అత్యంత ప్రబలమైనది. నిరోధకత ఉన్న వాహకం గుండా విద్యుత్ ప్రవహించినప్పుడు, ఈ పరిమాణంలో ఉష్ణం ఉత్పత్తి అవుతుంది:

P\_loss = I² × R

కరెంట్ పెరిగే కొద్దీ, నష్టాలు వర్గీయంగా పెరుగుతాయి. అందువల్ల, అదే పవర్ కోసం ట్రాన్స్‌మిషన్ వోల్టేజ్‌ను పెంచితే కరెంట్ తగ్గి, నష్టాలు కూడా దానంతట అవే తగ్గుతాయి.

బి) చర్మ ప్రభావం మరియు సామీప్యత వలన కలిగే నష్టాలు
ప్రత్యావర్తన విద్యుత్‌లో, కరెంట్ వాహకం యొక్క ఉపరితలం వెంబడి ప్రవహించే ధోరణిని కలిగి ఉంటుంది. ఇది DC నిరోధంతో పోలిస్తే ప్రభావవంతమైన నిరోధాన్ని పెంచుతుంది. పక్కపక్కనే ఉన్న వాహకాలలో, కరెంట్ పంపిణీ కూడా ప్రభావితమవుతుంది (సామీప్య ప్రభావం). ఈ రెండూ I²R నష్టాలను పెంచుతాయి, ముఖ్యంగా సిస్టమ్ ఫ్రీక్వెన్సీల వద్ద (ఇండోనేషియాలో 50 Hz), అయితే ఈ ప్రభావం పెద్ద వాహకాలపై మరింత స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది.

సి) కరోనా నష్టం
ఒక వాహకం చుట్టూ ఉన్న విద్యుత్ క్షేత్రం గాలిని అయనీకరణం చేసేంత బలంగా ఉన్నప్పుడు కరోనా ఏర్పడుతుంది, దీనివల్ల బుసకొట్టే శబ్దం, రేడియో అంతరాయం మరియు విద్యుత్ నష్టం కలుగుతాయి. అధిక వోల్టేజీలు, గరుకైన వాహక ఉపరితలాలు, తేమతో కూడిన వాతావరణం లేదా వర్షం వల్ల కరోనా పెరుగుతుంది. EHV/UHV వ్యవస్థలలో కరోనా నష్టాలు గణనీయంగా ఉంటాయి.

d) విద్యున్నిరోధక నష్టం మరియు ఇన్సులేషన్ లీకేజ్
ఇన్సులేటర్లు మరియు ఇన్సులేటింగ్ పదార్థాలు తక్కువ డైఎలెక్ట్రిక్ నష్టాలను కలిగి ఉంటాయి. అంతేకాకుండా, ముఖ్యంగా ఇన్సులేటర్ మురికిగా లేదా తడిగా ఉన్నప్పుడు ఉపరితల లీకేజ్ కరెంట్ కూడా ఉంటుంది. ఈ విలువ సాధారణంగా I²R నష్టం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, అయినప్పటికీ దీనిని వివరణాత్మక అధ్యయనాలలో లెక్కిస్తారు.

ఇ) సంబంధిత పరికరాలలో నష్టాలు (ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు మరియు రియాక్టర్లు)
ప్రసార లైన్లు ఖచ్చితంగా ఒక "లైన్" కానప్పటికీ, వాటిలో ఆచరణాత్మకంగా ఎల్లప్పుడూ సబ్‌స్టేషన్లు మరియు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు ఉంటాయి. ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లలో ఇవి ఉంటాయి:
– నో-లోడ్ నష్టం (కోర్ నష్టం): లోడ్‌కు సంబంధించి సాపేక్షంగా స్థిరంగా ఉంటుంది.
– లోడ్ నష్టం (కాపర్ నష్టం): ఇది కరెంట్/లోడ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది.

అధ్యయనం యొక్క లక్ష్యం బస్ నుండి బస్‌కు జరిగే “సిస్టమ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ నష్టాలు” అయితే, సాధారణంగా ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ నష్టాలను కూడా చేర్చుతారు.

3. గణన కోసం అవసరమైన డేటా

సాంకేతికంగా ప్రసార నష్టాలను లెక్కించడానికి, సాధారణంగా అవసరమయ్యే డేటా:
1. స్వీకరించే/పంపే చివరన P (MW) మరియు Q (MVAr) లోడ్/పంపిణీ లేదా పవర్.
2. సిస్టమ్ వోల్టేజ్ (kV), సిస్టమ్ రకం 1 ఫేజ్/3 ఫేజ్.
3. ఛానల్ పారామితులు: నిరోధం R (Ω), రియాక్టెన్స్ X (Ω), మరియు అవసరమైతే కెపాసిటెన్స్/కండక్టెన్స్ (π మోడల్).
4. కిలోమీటరుకు R ను నిర్ణయించడానికి లైన్ పొడవు (కిమీ) మరియు కండక్టర్ రకం.
5. రోజువారీ/నెలవారీ/వార్షిక శక్తి నష్టాలను లెక్కించేటప్పుడు సమయానికి అనుగుణంగా లోడ్ ప్రొఫైల్.

4. సరళమైన విధానాన్ని ఉపయోగించి విద్యుత్ నష్టాలను లెక్కించడం

ఎ) 3-ఫేజ్ వ్యవస్థ
3-ఫేజ్ లైన్లకు, మొత్తం కాపర్ పవర్ నష్టం:

P\_loss = 3 × I² × R\_phase

ప్రసారం చేయబడిన క్రియాశీల శక్తి మరియు పవర్ ఫ్యాక్టర్ తెలిస్తే:
– P = √3 × V\_LL × I × cos φ
అప్పుడు ప్రస్తుత:
– I = P / (√3 × V\_LL × cos φ)

I తెలిసిన తర్వాత, దానిని I²R నష్ట సూత్రంలో నమోదు చేయండి.

ఒక చిన్న ఉదాహరణ:
ఉదాహరణకు, 150 kV ప్రసారం, 50 MW పవర్, పవర్ ఫ్యాక్టర్ 0,9, ప్రతి ఫేజ్‌కు మొత్తం నిరోధకత 2 Ω.
ప్రస్తుతం:
I = 50×10⁶ / (√3 × 150×10³ × 0,9) ≈ 214 A
నష్టపోండి:
P\_loss = 3 × 214² × 2 ≈ 275 kW

నష్టాలు కరెంట్ (లోడ్) మరియు లైన్ యొక్క మొత్తం నిరోధకతకు చాలా సున్నితంగా ఉంటాయని ఇది చూపిస్తుంది.

బి) ప్రతి కిలోమీటరుకు R పరామితిని ఉపయోగించి
ఒకవేళ R విలువ ప్రతి కిలోమీటరుకు తెలిస్తే, ఉదాహరణకు ప్రతి ఫేజ్‌కు 0,06 Ω/km, మరియు పొడవు 80 కి.మీ అయితే:
R\_phase = 0,06 × 80 = 4,8 Ω
తరువాత అదే సూత్రాన్ని ఉపయోగించండి.

5. విద్యుత్ నష్టాల (kW) నుండి శక్తి నష్టాలను (kWh) లెక్కించండి

లోడ్ మారినప్పుడు పవర్ నష్టాలు (kW) కాలక్రమేణా మారుతాయి. ఒక నిర్దిష్ట వ్యవధిలో పవర్ నష్టాలు స్థిరంగా ఉన్నాయని భావిస్తే:

E\_loss = P\_loss × t

10 గంటల పాటు P\_loss = 275 kW అయితే:
E\_loss = 275 × 10 = 2.750 kWh

మరింత వాస్తవికమైన గణన కోసం, గంటవారీ లోడ్ డేటాను (లోడ్ ప్రొఫైల్) ఉపయోగించండి. గంటకు I → గంటకు P\_loss → అన్ని గంటల మొత్తం అని లెక్కించండి:

రోజువారీ E\_నష్టం = Σ (P\_నష్టం,గంట × 1 గంట)

P\_loss ∝ I² అయినందున, సగటు కరెంట్ ఆధారంగా చేసే లెక్కలు ఎల్లప్పుడూ కచ్చితమైనవి కావు. విరామ డేటాను (ఉదాహరణకు, 15 నిమిషాలు లేదా 1 గంట) ఉపయోగించడం ఉత్తమం.

6. అధునాతన విధానం: పవర్ ఫ్లో (లోడ్ ఫ్లో) ద్వారా నష్టాన్ని లెక్కించడం

మల్టీ-బస్ ట్రాన్స్‌మిషన్ నెట్‌వర్క్‌లలో, కరెంట్ అనేక లైన్‌లలో విభజించబడటం మరియు బస్ వోల్టేజ్‌లు మారుతూ ఉండటం వలన, నష్టాలను ఒకే ఫార్ములాతో సులభంగా లెక్కించలేము. సాఫ్ట్‌వేర్‌ను (ETAP, DIgSILENT PowerFactory, PSS/E, OpenDSS, లేదా pandapower) ఉపయోగించి పవర్ ఫ్లో స్టడీ చేయడం ఒక సాధారణ పద్ధతి.

భావనాత్మకంగా:
– పంపే మరియు స్వీకరించే చివరల వద్ద ఉన్న సంక్లిష్ట శక్తిలోని వ్యత్యాసం నుండి ఒక లైన్‌పై శక్తి నష్టాన్ని లెక్కించవచ్చు:
S\_loss = S\_send – S\_receive
P\_loss = Re(S\_loss) తో.
– ప్రత్యామ్నాయంగా, పవర్ ఫ్లో ఫలితం నుండి ఛానల్ కరెంట్ మరియు R విలువ:
P\_loss = 3 × |I|² × R .

ఈ విధానం ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ నష్టాలు, షంట్ నష్టాలు, అలాగే ట్రాన్స్‌ఫార్మర్ ట్యాప్ సెట్టింగ్‌లు మరియు రియాక్టివ్ కాంపెన్సేషన్ ప్రభావాన్ని కూడా లెక్కించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.

7. ప్రసార నష్టాలను ఎలా తగ్గించాలి

నష్టాలను లెక్కించిన తర్వాత, తదుపరి దశ నష్ట నివారణ. కొన్ని సాధారణ వ్యూహాలు:
1. కరెంట్ (మరియు I²R నష్టాలు) తగ్గించడానికి ట్రాన్స్‌మిషన్ వోల్టేజ్‌ను పెంచండి.
2. నిరోధకతను తగ్గించడానికి మరియు కరోనాను అణచివేయడానికి పెద్ద క్రాస్-సెక్షన్‌లు గల కండక్టర్లను ఉపయోగించడం లేదా బండ్లింగ్ చేయడం.
3. రియాక్టివ్ కరెంట్‌ను తగ్గించి, పవర్ ఫ్యాక్టర్‌ను మెరుగుపరచడానికి రియాక్టివ్ పవర్ కాంపెన్సేషన్ (కెపాసిటర్, STATCOM, SVC).
4. నెట్‌వర్క్ ఆపరేషన్ ఆప్టిమైజేషన్ (రీ-డిస్పాచ్, ట్యాప్ సెట్టింగ్, రీ-కాన్ఫిగరేషన్, పాత్ సెలక్షన్).
5. ఉపరితలాల నాణ్యత లోపం కారణంగా ఏర్పడే లీకేజ్ మరియు కరోనా సమస్యలను తగ్గించడానికి ఇన్సులేటర్లు మరియు కండక్టర్ల నిర్వహణ.

8 కేసింపులన్

విద్యుత్ ప్రసారంలో శక్తి నష్టాలను లెక్కించడం అనేది విద్యుత్ వ్యవస్థ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడంలో ఒక కీలకమైన దశ. అతిపెద్ద నష్టాలు సాధారణంగా I²R నుండి వస్తాయి, ఇది లైన్ కరెంట్ మరియు నిరోధకత ద్వారా బలంగా ప్రభావితమవుతుంది. అదే సమయంలో, అధిక వోల్టేజ్‌ల వద్ద మరియు కొన్ని పర్యావరణ పరిస్థితులలో కరోనా మరియు ఇన్సులేషన్ లీకేజ్ కూడా గణనీయంగా ఉండవచ్చు. ప్రాథమిక కరెంట్ మరియు నిరోధకత సూత్రాలను ఉపయోగించి సాధారణ గణనలు చేయవచ్చు, అయితే సంక్లిష్టమైన నెట్‌వర్క్‌ల కోసం పవర్ ఫ్లో విశ్లేషణ అవసరం. కారణాలను మరియు గణన పద్ధతులను అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా, సిస్టమ్ ఆపరేటర్లు మరియు ప్రణాళికాకర్తలు నష్టాలను తగ్గించడానికి మరియు విద్యుత్ శక్తి పంపిణీ విశ్వసనీయతను మెరుగుపరచడానికి తగిన చర్యలను నిర్ణయించగలరు.

మీరు కోరుకుంటే, నేను ఈ వ్యాసాన్ని ఒక నిర్దిష్ట సందర్భానికి (ఉదా. 70 kV/150 kV/500 kV) అనుగుణంగా మార్చగలను, ఉదాహరణ గంటవారీ గణనల పట్టికను జోడించగలను, లేదా కరోనా ఫార్ములా మరియు లైన్ యొక్క π మోడల్‌ను చేర్చగలను.