توزيع خطوط النقل الهوائية فى محطات التوليد ونقل القدرة 

تعتبر خطوط النقل شرايين نظام الطاقة الكهربائية , كما أن ظهور خطوط النقل المتطورة ذات السعات العالية جعل من الممكن فنيا واقتصاديا نقل الطاقة الكهربائية عبر مسافات طويلة للغاية .

 

القدرة المفقودة على الخط

Power Losses of the Line

تتسبب كل من المقاومة والمفاعلة للخط فى فقدان كمية كبيرة من القدرة الفعالة والمفاعلة, خاصة عندما يكون جهد النقل منخفضا, وذلك نظرا لوجود علاقة طردية بين القدرة المفقودة ومربع التيار كما يتم تبادل كمية كبيرة من القدرة المفاعلة السعوية أو الحثية وذلك حسب خصائص الخط .

تنقسم هذه القدرة المفاعلة الحثية X1 مصدر للقدرة المفاعل الحثية على الخط وتكون المفاعلة السعوية مصدرا للقدرة المفاعلة السعوية . وتوضح المعادلات التالية كيفية حساب القدرة الفعالة P المفقودة فى الخط وكذلك القدرة المفاعلة المتبادلة عبر خط النقل.

القدرة الفعالة المفقودة فى الخط P loss (W :

P loss = 3RI2L

P loss = Ps – Pr

القدرة المفاعلة المتبادلة على الخط Q loss = Qs – Qr : ( Q loss ( VAR

وللتقليل من القدرة المفقودة , يتم رفع الجهد على خطوط النقل كلما زاد طول الخط وذلك لخفض التيار فى حدود الإمكانات الاقتصادية لنلفة النقل.

القدرة عند الإرسال وعند الاستقبال :

إذا كان الحمل متوازنا بين الأطوار الثلاثة تكون القدرة الظاهرية عند الإرسال Ss (VA) تعادل ثلاث مرات قيمتها لكل طور : Ss = 3VsIs

كما يمكننا استخلاص القدرة الفعالة (Ps (W والمفاعلة (Qs (VAR عند الإرسال مباشرة من القدرة الظاهرية : Ss = Ps + JQs

كذلك بالنسبة للقدرة الظاهرية AV) RS) والقدرة الفعالة W) RP) والمفاعلة RAV)) RQ عند الاستقبال :

Sr = 3VrIr

Sr = Pr + JQr

كما يمكننا حساب القدرة الفعالة (Ps (W والمفاعلة (Qs (VAR عن طريق معامل القدرة وبالاستعانة بمثلث القدرة فإن القدرة الفعالة والمفاعلة عند الإرسال تصبح :

Ps = (……..)

= (……..)

وبالتالى فإن القدرة الظاهرية تصبح

Ss= 3Vs (……)

وكذلك فإن القدرة الفعالة والمفاعلة عند الاستقبال فتحسب كالتالى :

Pr = (…….)

Qr = (……..)

Sr = (……)

كفاءة خط النقل Efficiency of transmission line تمثل كفاءة خط النقل نسبة بين القدرة الفعالة

المنقولة على الخط والتى تصل للمستهلك, على القدرة الفعالة عند الإرسال وذلك كالتالى :

(…………)

ثوابت الدائرة المكافئة لخط النقل Generalized Circuit constants of transmission line

يمكننا اختصار الدائرة الكهربائية المكافئة لخط النقل بنظام ذى دخلين الجهد والتيار عند الإرسال وخرجين وهما الجهد والتيار عند الاستقبال لكل طور , حيث تكون العلاقة بينهما كالتالى :

Vs = AVr + BIr

Is = CVr + DIr

حيث A. B. C. D. تعرف باسم الثوابت العامة لخط النقل. تتغير قيمة هذه الثوابت حسب طريقة التوصيلات المستخدمة فى دراسة خط النقل. ويمكن الرجوع للمعادلات السابقة لكل نوع من أنواع خطوط النقل لتحديد هذه الثوابت من معادلات الجهد والتيار عند الاستقبال ويبين الشكل 16,5 الثوابت العامة لخط النقل وكيفية الربط بين الإرسال والاستقبال.

خط نقل متوسط ممثل على طريقة T :

من جهد الإرسال المعادلة وتيار الإرسال المعادلة السابقتين, نستطيع أن نحدد ثوابت الخط A. B. C. D. كما يلى :

Vs = (……..)

Is = (…….)

A = D = 1 + (…..)

B = Zl (……)

C = Y

ونلاحظ أن ضرب المعادلات AD و BC وطرح لنتائج, نحصل على رقم 1 : AD – BC = 1

خط نقل متوسط ممثل على طريقى II

وبنفس الوضع السابق للخط T نستطيع أن نحصل على ثوابت الخط :

Vs = (…..)

Is = Y (…….)

A = D = 1 + (……)

B = Zl

C = Y (……)

ومن الملاحظ مجددا أن AD – BC = 1

تيار الشحن والجهد عند الإرسال لخط نقل متوسط غير محمل :

لخطوط النقل المتوسطة والطويلة مفاعلة سعوية عالية جدا تحدث تيار شحن متقدما عند جهة الإرسال وخاصة عندما تكون الدائرة غير مجملة. وفى هذه الحالة يكون الجهد عند الاستقبال أكبر من جهد الإرسال. وهذه الظاهرة تعرف باسم ظاهرة فرانتى Ferranti Effect .

ويمكن تمثيل بالرسم المتجه التالى :

الشكل 18 : الرسم المتجه لخط نقل متوسط غير محمل ممثلة على طريقة II  و (II – Model) .. فيكون حساب الجهد عن الإرسال كما يلى :

Vs =