بررسی تلفات شبکه های فشار ضعیف و متوسط و راهکار های کاهش آن

بررسی تلفات شبکه های فشار ضعیف و متوسط و راهکار های کاهش آن

فهرست مطالب

چکیده
بررسی تلفات توان و انرژی در شبکه های توزیع:
مقاومت هادی ها برای چه در چه حرارتی محاسبه می گردد؟
– عوامل مؤثر در تلفات توان:
آیا وقتی تمام پارامترهای فنی یکسان باشند تلفات توان برابر است؟
2-2-1- محاسبه تلفات توان
تلفات توان در ترانسفورماتورها:
تلفات توان در سایر تجهیزات:
تلفات توان مرتبط باکرونا:
تلفات توان مرتبط با نشتی جریان
تلفات توان ناشی از سایر عوامل:
1-3-1- عوامل مؤثر در تلفات انرژی
محاسبه تلفات انرژی
تلفات انرژی در خطوط انتقال و توزیع نیرو:
تلفات انرژی دو ترانسفورماتور:
تلفات انرژی در سایر تجهیزات:
تلفات انرژی ناشی از کرونا
تلفات انرژی ناشی از نشتی جریان:
4-1- رابطه تلفات توان و انرژی
5-1- مشخصه های مهم مصرف
متوسط پیک بار :
1-6-1- مدل کلی ضریب تلفات:
مصارف ویژه:
ارائه مدل مناسب:
1-8-1- حداقل تلفات
انتخاب چند نمونه مصرف
اندازه گیری تلفات توان و انرژی واقعی در فیدر 20 کیلو ولت زاغمرز 1
محاسبۀ تلفات انرژی
پیشنهادات برنامه کوتاه مدت
پیشنهادات برنامه میان مدت
پیشنهادات برنامه دراز مدت:
پیشنهادهایی مربوط به کاهش تلفات توسط اتصالات و اتصالات سُست:
روشهای جلوگیری از استفاده غیر مجاز برق
نتیجه گیری:

چکیده
٢
با توجه به توسعه سريع و روز افزون صنعت برق در جهان معاصر، مسئله تامين انرژي مورد نياز مشتركين از اهميت خاصي برخوردار مي باشد. لذا با افزايش تراكم مصرف در شهر ها و مناطق صنعتي مسائل فني و اقتصادي بسياري را براي طراحان و بهرهبرداران سيستم بوجود مي آيد.

از جمله مسائل فني تلفات انرژي در شبكه هاي انتقال و توزيع مي باشد كه باعث مي شود ظرفيت نيروگاهي زياد تلف شود و هزينه هاي زيادي بر دوش جامعه سنگيني كند بدلايل مختلف كه در ادامه آورده شده است تلفات انرژي در بخش توزيع بيشتر از سيستم هاي انتقال انرژي مي باشند و براساس بررسي هاي بعمل آمده جهاني مشخص شده است كه بيش از 10 الي 15 درصد انرژي توليدي توسط نيروگاه ها در شبكه توزيع تلف مي شود و براين اساس و به لحاظ گرايش جهاني به صرفه جويي در مصرف انرژي و ملاحظات زيست محيطي كاهش تلفات

در سيستم توزيع انرژي الكتريكي اخيرا مورد توجه زيادي قرار گرفته است.

.بررسی تلفات شبکه های فشار ضعیف و متوسط و راهکار های کاهش آن

بررسی تلفات توان و انرژی در شبکه های توزیع:
با اینکه سعی و تلاش کلیه مسئولین شبکه های برق رسانی در کاهش تلفات می باشد، اما درصد قابل توجهی از توان و انرژی تولیدی نیروگاه ها در حد فاصل تولید تا مصرف هدر می رود که حدود 80 درصد این تلفات سهم خطوط انتقال و توزیع نیرو است.
گرچه محاسبه تلفات توان و انرژی ظاهراً کار ساده ای است اما در عمل تغییرات مقاومت و جریان عبوری از هادی ها باعث می شود که حتی استفاده از رابطۀ سادۀ R.I2 که برای محاسبۀ تلفات توان بکار گرفته می شود براحتی عملی نباشد چون در این رابطه I و R هر 2 متغیر بوده و مضافاً به اینکه مقاومت R ضمن اینکه به درجه حرارت محیط وابسته می باشد، به مقدار I نیز ارتباط دارد یا به عبارت دیگر حتی اگر این وابستگی باعث پیچیدگی محاسبه تلفات توان در خطوط انتقال و توزیع نیرو می گردد. محاسبه تلفات انرژی ضمن اینکه مشکلات مشابه تلفات توان را دارا می باشد به تغییرات جریان در طول شبانه روز، هفته و … نیز وابسته است. که در نتیجه بر مشکلات محاسبات افزوده می شود، لذا لازم است از طریق مدل سازه های مختلف و محاسبات نسبت به رفع این کاستی اقدام نمود.
– تلفات توان:
تلفات توان یا قدرت در یک خط انتقال یا توزیع نیرو که مقاومت هادی های هر فاز آن R و جریان عبوری از آن I می باشد از طریق رابطۀ زیر بدست می آید:
RL=3RI2
مسلماً در صورتیکه مقادیر جریان و مقاومت هادی های در دست باشند محاسبه تلفات توان کار ساده ای است ، اما در عمل تغییرت شرایط محیطی سبب می شوند تا مقاومت هادی های نیز دچار تغییر شوند. لذا سؤالی که در اینجا مطرح می گردد این است که:
مقاومت هادی ها برای چه در چه حرارتی محاسبه می گردد؟
در خطوط انتقال و توزیع نیرو که درجه حرارت هادی ها تحت تأثیر درجه حرارت محیط، تابش مستقیم خورشید و جریان الکتریکی عبوری از آن، تغییر می کند، تا حدودی نمی توان سادگی به این پرسش پاسخ داد، چون اگر درجه حرارت محیط و افزایش درجه هادی ها تحت تابش مستقیم خورشید در دست باشد، محاسبه تأثیر گذاری جریان عبوری از هادی ها در مقدار مقاومت آن ها قدر مشکل است، بنابراین لازم است قبل از ارائه مدل های مناسب جهت محاسبۀ تلفات توان و انرژی در خطوط انتقال و توزیع نیرو این عوامل و تأثیر آن ها در تلفات انرژی مورد بحث بررسی قرار گیرد.

– عوامل مؤثر در تلفات توان:
یکی از عوامل سهم و مؤثر در محاسبه تلفات انرژی خطوط شبکه های برق رسانی آگاهی از مقدار تلفات توان در ساعات پیک مصرف می باشد. گر چه ساعت پیک مصرف برق در شبکه سراسری برق در ساعات اولیه شب می باشد اما این قاعده در کلیه مناطق یا شبکه های توزیع یا خطوط انتقال صادق نیست.
بعنوان مثال ساعات پیک بار پست های توزیع تأمین کننده مشترکین خانگی در ساعات شب و پست های تغزیه کننده مناطق صنعتی عموماً در ساعات روز می باشد.
تلفات توان در ساعات پیک شبکه سراسری برق باعث کاهش ظرفیت مفید نیروگاه ها می گردد، یا بعبارت دیگر آن دسته از مصرف کنندگان که دارای تلفات بالاتری در ساعات پیک شبکه سراسری برق می باشد، زیان بیشتری را بر شرکت های برق تحمیل می کنند.
لذا بر حسب اینکه پیک مشتریکن برق در ساعات پیک شبانه باشد یا نباشد می توان در تصمیم گیری روش های مناسب اصطلاح شبکه و کاهش تلفات مؤثر باشند.
البته این مطالب دلیل بر کم اهمیت بودن تلفات مشترکینی که در ساعات پیک شبکه سراسری برق حضور ندارند نمی باشد، اما زیانی که تلفات در ساعت بر شرکت های برق تحمیل می کنند بیش از ساعات دیگر شبانه روز می باشد.

بررسی تلفات شبکه های فشار ضعیف و متوسط و راهکار های کاهش آن
در یک هادی یا در یک خط انتقال یا توزیع نیرو تلفات توان تابعی است از مقاومت و جریان الکتریکی عبوری از آن می باشد. اما این به آن مفهوم نیست که تلفات توان در خطوط کاملاً مشابه به یکسان باشد، برای روشن شدن مطلب موارد زیر را مورد بحث و بررسی قرار می دهیم:

– آیا تلفات توان دو خط kv 20 مشابه « هادی ، طول و میزان توان انتقالی مساوی» با هم برابرند؟
در بسیاری موارد وقتی تلفات دو خط یا در شبکه مورد مقایسه قرار می گیرد بسیاری از مهندسین وقتی توان انتقالی از آن خطوط برابر باشند، گمان می کنند تلفات توان آن ها تقریباً با هم برابر است. اما در عمل اینطور نیست و این پرسش مطرح می شود که آیا تلفات توان دو خط کاملاً مشابه که دارای پیک بار و هادی های مشابهی می باشند برابر است؟ اگر مقایسۀ نسنجیده انجام گیرد تلفات توان این 2 خط ظاهراً با هم برابر می باشد. در یک خط انتقال یا توزیع نیرو تلفات توان تابعی از توان انتقالی، مقاومت هادی ها، ولتاژ خط و ضریب قدرت می باشد که در رابطۀ زیر خلاصه می گردد:

که در این رابطه ضریب قدرت مصرف، u ولتاژ نامی ، P پیک بار انتقالی و R مقاومت های برای کل طول خط در درجه حرارت هادی و PL تلفات توان می باشد. همانطور که در این رابطه نشان می دهد فرض یکسان بودن توان انتقالی در 2 خط کاملاً مشابه دلیل بر یکسان بودن تلفات توان آن ها نمی باشد. چون عوامل دیگری در این رابطه دخالت دارند که ذیلاً به آن ها باختصار اشاره می گردد:

1- ولتاژ:
معمولاً وقتی هدف محاسبه تلفات توان در یک خط انتقال مثلاً 63kv باشد در اغلب موارد رغم 63 که در حقیقت ولتاژ نامی است، در محاسبات مورد استفاده قرار می گیرد، حال آنکه در عمل ولتاژ خط ممکن است بیشتر و یا کمتر از مقدار نامی خود باشد. لذا در دو خط انتقال کاملاً مشابه که توان معینی را منتقل می کنند، اگر ولتاژ یک خط فرضاً 5 درصد کمتر از ولتاژ نامی باشد تلفات توان آن حدود 11 درصد افزایش می یابد که می تواند یکی از عوامل مهم در نابرابر نمودن تلفات توان در دو خط مشابه باشد. در حالت یکی وقتی توان انتقالی ثابت فرض شود، اگر ولتاژ خط از Un به U تغییر کند تلفات ku برابر می شود که مقدار آن از رابطۀ زیر قابل محاسبه است:

در این رابطه مقادیر ضریب قدرت و مقاومت هادی ها در هر دو حالت یکسان در نظر گرفته شده است.

2- ضریب قدرت:
برای انتقال توان اکتیو یکسان، ضریب قدرت می تواند ارقام مختلفی را به خود اختصاص دهد، طبیعی است هر چه ضریب قدرت کمتر باشد، جریان بیشتر از هادی ها عبور می کند که این عامل خود باعث افزایش تلفات توان می گردد.
در صورتیکه توان انتقالی را ثابت فرض کنیم با تغییر ضریب قدرت از مقدار هادی به مقدار تلفات باندازد Kp برابر تغییر می کند که مقدار آنرا می توان از رابطۀ زیر بدست آورد.

در این حالت نیز ولتاژ و مقاومت هادی ها در هر دو حالت یکسان در نظر گرفته شده است.

3- مقاومت هادی
مقاومت هادی تابع درجه حرارت آن می باشد و درجه حرارت هادی تحت تأثیر درجه حرارت محیط و تابش خورشید و جریان الکتریکی افزایش می یابد بنابراین جریان عبوری از هادی ها ثابت هم در نظر گرفته شود، باز هم درجه حرارت هادی ها تحت تأثیر درجه حرارت محیط تابش خورشید که بر حسب موقعیت جغرافیایی منطقه و زمان وقوع پیک بار ( شب یا روز) متفاوت می باشد، تغیر می کند.
این عامل می تواند باعث تغییر تلفات توان در دو خط کاملاً مشابه گردد. بعبارت دیگر تلفات دو خط کاملاً مشابه بر حسب اینکه در شهرهای جنوبی مانند اهواز یا چابهار و یا در مناطق غرب کشور مانند اردبیل یا تبریز واقع شده باشند، متفاوت است.

بررسی تلفات شبکه های فشار ضعیف و متوسط و راهکار های کاهش آن

تأثیر درجه حرارت در مقدار مقاومت هادی ها را می توان از رابطه زیر بدست آورد.

البته مقاومتی که از این طریق بدست می آید DC است، البته برای مقاطعی معادل هاادی های متداول در شبکه های انتقال نیرو تفاوت مقاومت DC و AC زبادیت بنابراین برای محاسبۀ مقاومت AC نیز بطور تقریبی می توان از رابطۀ فوق استفاده نمود.
در رابطۀ فوق Rc مقاومت هادی در درجه حرارت محیط و Ro مقاومت اولیه هادی در درجه حرارت to و مقادیر to و tc نیز به ترتیب درجه حرارت هادی در حالت اولیه و حالت بر حسب سانتی گراد می باشد و همچنین m ثابت هادی می باشد که مقدار آن برای هادی آلومینوم فولاد برابر 228 می باشد.

همان طور که این رابطه نشان می دهد مقاومت هادی در یک شب زمستانی که درجه حرارت هادی مثلاً oc5- می باشد در مقایسه با یک روز گرم تابستان که درجه حرارت هادی به حدود مثلاً oc 60 می رسد ( با احتساب درجه حرارت محیط و افزایش درجه حرارت هادی در اثر عبور جریان الکتریکی و تابش خورشید) حدود 1/29 درصد افزایش می یابد که به همین نسبت تلفات توان نیز برای انتقال توان یکسان افزایش می یابد. این مطالب نشان می دهد که تلفات توان حتی برای انتقال باری با توان ، ولتاژ و ضریب قدرت مشابه در طول ساعات مختلف سال متفاوت است و طبیعتاً بر حسب اینکه محل نصب خط انتقال یا توزیع نیرو در کدام شهر باشدف این تفاوت ممکن است بیشتر باشد.

بررسی تلفات شبکه های فشار ضعیف و متوسط و راهکار های کاهش آن
• اثر مجموع
بنابراین صرف یکسان بودن دو خط یا دو شبکهدال برابر بودن تلفات آنها حتی برای انتقال توان اکتیو انتقالی یکسان نمی باشد. جدول ( 1-2) تلفات توان را در یک خط انتقال مشخص را که همواره دارای تیپ باراکتیو یکسانی میباشد را در حالات مختلف نشان می دهد. همان طور ارقام این جدول نشان می دند بر حسب اینکه مقادیر به ولتاژ، ضریب قدرت و مقاومت هادی ها چه باشد حتی برای انتقال توان اکتیو یکسان تلفات توان تقریباً تا دو برابر حالت پایه افزایش می یابد.

آیا وقتی تمام پارامترهای فنی یکسان باشند تلفات توان برابر است؟
با توجه به آنچه گفته شد اگر در دو خط کاملاً مشابه توان انتقالی، ولتاژ، ضریب قدرت و مقاومت هادی ها برابر باشند تلفات این دو خط در لحظه پیک بار با هم برابر است. اما فرمان وقوع پیک بار نیز دارای اهمیت زیادی است. به عبارت دیگر حرف برابر بودن تلفات توان در دو خط، یا دو شبکه مشابه به مفهوم هم ارزش بودن تلفات توان در آن دو نمی باشد. چون ممکن است در یک خط ، زمان عبور پیک بار و در نتیجه ماکزیمم تلفات توان در ساعات پیک شبکه سراسری برق و در خط دیگر در ساعت کم باری باشد. در حین حالتی منعکس است کاهش تلفات در یک خط از نظر اقتصادی مقرون به حرفه باشد اما در خط کاملاً مشابه حرفه اقتصادی وجود نداشته باشد.

2-2-1- محاسبه تلفات توان
برای ارزیابی تلفات در هر شبکه برق رسانی لازم است مقدار آن در اجزای مختلف شبکه مورد بررسی قرار گیرد. برای محسابه تلفات توان در خطوط انتقال یا توزیع نیرو ترانسفور ماتورها یا سایر تجهیزات می توان از روشهای مختلفی استفاده نور که ذیلاً به طور اختصار

بررسی تلفات شبکه های فشار ضعیف و متوسط و راهکار های کاهش آن

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر