نقل القدرة في منظومة الــ LOADABILITY) AC)

(0)

الشرح السابق:أساليب نقل القدرة الكهربائية :الجهود المستخدمة فى شبكات النقل الكهربائية.

أساليب نقل القدرة الكهربائية :نقل القدرة في منظومة الــ LOADABILITY) AC):

سؤال يطرح دائما: ما هي أقصى قدرة يمكن نقلها عبر خط معين ؟

هناك عوامل متعددة تحدد أقصى قدرة يمكن نقلها عبر خط معين ، منها:

1 -جهد الخط .

2 -طول الخط .

3 -التحمل الحرارى لموصالت الخط .

4 -الهبوط في الجهد المسموح به.

5 -حدود الـ Stability Margin .

6 -أقصى Sag مسموح بها في الخطوط الهوائية حسب الظروف المناخية.

ويمكن أن نقول أن العامل المؤثر في الخطوط القصيرة هو التحمل الحرارى ، بينما تعتبر دراسات هي الـ (Stability ( Transient stability, Steady state stability, Voltage collapse الأكثر تأثيرا في تحديد قيمة القدرة المنقولة على الخطوط الطويلة، بل إن التحميل يكون غالبا أقل من Thermal Limits في الخطوط الطويلة لتفادى مشاكل الـ Stability ،ولذا فهناك طرق معروفة لزيادة القدرة المنقولة عبر الخطوط من أهمها استخدام معدات الــ FACTS حتى نصل بالتحميل إلى حدود التحمل الحرارى من أجل الاستفادة القصوى من الخطوط.

ويمكن حساب تقدير مبدئى للقدرة المنقولة عبر خط بعدة طرق منها:

1 -المعادلة التقريبية 1-7. Eq السابقة ، وتعطيك قيمة تقريبية بدلالة طول الخط وجهد التشغيل فقط.

2 -المعادلة 2-7- Eq الواردة في الجزء التالى وتعطيك قيمة أقصى قدرة بدلالة جهد الخط ومعاوقة الخط X وكذلك زاوية القدرة بين المحطتين على طرفى الخط ، وبالتالي تأخذ الجهد وطول الخط وكذلك موضوع الـ Stability في الاعتبار.

3 -كما أن القدرة المنقولة عبر خط ما يمكن أن تحسب بدلالة الــ SIL .

1.1-الحدود القصوى لنقل الطاقة:

أحد أهم القيم المطلوب تحديدها لأي خط هى أقصى قدرة فعالة P يمكن أن تنقل خلاله كما فى الشكل التالي:

فإذا أخذنا فى الاعتبار محطتين لهما جهد V1 and V2 مربوطتين بخط نقل القدرة له معاوقة Inductive Reactance قدرها X ، والزاوية بين جهدى المحطتين هى δ12 التى تعرف بالـــ Power Angle ، فإن القدرة المنقولة Transfer Power Capacity بين المحطتين تساوى:

ويمكن تمثيلها بالمنحنى الموجود بالشكل أسفله والذى منه نستنتج أن القدرة المنقولة تزيد مع زيادة الزاوية بين المحطتين حتى تصل حدها الأقصى حين تكون الزاوية بين المحطتين تساوى 90 درجة لكن بالتأكيد لن نحاول الاقتراب من هذه القيمة لأن أي زيادة طفيفة فى الزاوية بعد 90 درجة ستنقلنا إلى منطقة عدم الاتزان والتى فيها تتناقص القدرة المنقولة مع زيادة الزاوية.

ومن المعادلة السابقة نستنتج أن القدرة المنقولة يمكن أن تزيد بعدة طرق منه :

1 -زيادة جهد النقل وهذا يفسر استخدام الجهود العالية فى نقل القدرة الكهربائية بالإضافة لما نعلمه جميعا من أن رفع الجهد سيخفض قيمة التيار فى الخطوط ومن ثم يخفض قيمة Losses Power مع ملاحظة أن رفع جهد خط بعد تركيبه يعتبر شبه مستحيل لأن ذلك يستلزم تغيير كافة العوازل على طول مسار الخط .

2 -زيادة قيمة الزاوية δ عن طريقة زيادة ضغط البخار الداخل للتربينة فى محطة التوليد لكن هناك حدود لهذه الزيادة Stability limit ويجب ألا تقترب من قيمة 90 درجة خوفا من عدم الاتزان.

3 -ويمكن زيادة القدرة المنقولة عن طريق إنقاص قيمة X وهذا ممكن إما بإنشاء مثلا خط موازى فتقل قيمة X إلى النصف وبالتالى تزداد القدرة المنقولة إلى الضعف ، أو عمل conductors Bundl وهو أيضا ليس أمرا هينا . ويتبقى الحل الآخر وهو استخدام التكنولوجيا الجديدة المعروفة باسم FACTs للتحكم فى قيم X .

1.2-هل الخطوط القصرية أفضل فى نقل الطاقة؟

فى الخطوط القصيرة ستكون قيمة X منخفضة وهذا يعنى أن القدرة المنقولة ستكون أكبر منها فى حالة الخطوط الطويلة ، لكن هذا الكلام ليس على إطلاقه ، وذلك لسببين :

• الأول أن المعادلة السابقة هى معادلة تقريبية نفترض فيها فرضا غير واقعى وهو أن الخط Lossless أى ليس له مقاومة ومن ثم لم يظهر تأثير المقاومة فى المعادلة.

• والسبب الثانى وهو مترتب على السبب الأول وهو أن هناك عنصر آخر يجب أن يؤخذ فى الاعتبار فى هذه الحسابات وهو ما نسميه الاتزان الحرارى أو Thermal Stability .

والاتزان الحرارى يقصد به أن تكون الحرارة المتولدة داخل أسلاك النقل نتيجة مرور التيار (I² R t) تساوى أو أقل من الحرارة المتبددة من الأسلاك فى الهواء وهذا يتوقف على قيمة التيار المار بالسلك وعلى قيمة مقاومة السلك R ويتوقف كذلك على درجة حرارة الجو وأقصى درجة حرارة يتحملها الموصل ، وبالتالى فلا يمكن اعتبار أن القدرة المنقولة قد ارتفعت نتيجة أن قيمة X قد انخفضت فى الخطوط القصيرة ، مالم نأخذ فى الاعتبار أيضا قيمة الـــ Thermal Limit كما هو واضح فى الشكل أسفله.

ملحوظة: القدرة المنقولة P12 تظهر فى الشكل السابق كنسبة من الـــ Surge Impedance Load.