هرز فنی توان و تلفات در شبکه انتقال

 

هرز توان به سه گروه هرز فنی توان ,هرز غیر فنی توان و هرز بازرگانی توان دسته بندی می‌شود. اگر کل هرز را هم از تفاضل انرژی ساخته شده و انرژی فروخته شده بگیریم باید هرز بازرگانی را نیز به شرح زیر به آن بیافزائیم.

هرز بازرگانی + انرژی فروخته شده - انرژی ساخته شده = هرز کل

در واقع در فرمول بالا داریم:

هرز غیر فنی + هرز فنی = انرژی فروخته شده - انرژی ساخته شده
که هرز فنی مربوط به ساختار ذاتی و نوع طراحی و اجرای سیستم قدرت می‌باشد و به آن دسته از هرز انرژی گفته می‌شود که به شکل گرما از سیستم توان بیرون می‌روند و بیشتر به جهت بهینه نبودن دستگاه و زیر بخش‌های آن رخ می‌دهد. اگرچه هرز غیر فنی هرزی است که در تجهیزات اندازه گیری و حفاظتی یک سیستم قدرت ایجاد می شودبه هرزی گفته می‌شود که بیشتر جنبه اندازه گیری و شمرداری دارند. اما هرز بازرگانی دارای چیستی ای جدا از دو نوع هرز فنی و غیر فنی است و در واقع یک نوع هرز رفتن مستقیم انرژی نمی‌باشد بلکه به آن دسته از زیانهای اقتصادی گفته می‌شود که در پی بی برقی و یا دشواری‌های کیفیت توان دامنگیر آفریدگاران و بهره برندگان انرژی الکتریکی می‌گردد.

 

 

هرز فنی توان:

هرز فنی توان به دسته‌ای از هرز توان گفته می‌شود که به گونه‌ای منجر به تبدیل انرژی الکتریکی به گرما، از آغاز تولید تا رساندن به مصرف کننده می‌گردد. هرز فنی که در بسیاری از زمان‌ها بجای کل هرز دستگاه توان جابجا گرفته می‌شود دربردارنده طیف گسترده‌ای از انواع هرز می‌باشد که در این بخش با دو عنوان هرز انتقال و هرز پخش تشریح گردیده‌اند. کمابیش، هرز نیروگاه ها در دسته هرز دستگاه توان به شمار نمی‌آید و نیروگاهها بعنوان واحد های صنعتی انگاشته می‌شوند که فروش برق به شبکه را پذیرا هستند و همه انرژیهای مصرف شده در نیروگاه بعنوان مصرف درونی آن به شمار می‌آید که گهگاه کاهش یافتنی است.

 

تلفات در شبکه انتقال:

تلفات فنی در شبکه انتقال دارای ابعاد بسیار گسترده‌ای می‌باشد که همه تلفاتهای از نقطه تولید انرژی تا محل پخش را در برمی گیرد:

تلفات برخاسته از مقاومت الکتریکی خطوط:

این نوع تلفات که در پی مقاومت الکتریکی هادی در برابر گذر جریان پدید می‌آید در واقع برجسته ترین تلفات سیستم انتقال است و همانگونه که در آینده دیده خواهد شد، دیگر انواع تلفات انتقال بگونه‌ای در افزایش این نوع تلفات سهیم می‌باشند. این تلفات در یک دستگاه سه فاز متقارن، تابعی از مقاومت الکتریکی AC خطوط و توان دو جریان گذری است. بیگمان افزایش سایز هادی‌ها که منجر به کاهش مقاومت الکتریکی خطوط می‌شود با قیدهای اقتصادی محدود می‌گردد از این رو پذیرفتن سطح استاندارد برای آنها و همچنین تلفات پیدا در این باره ناگزیر است. فرسودگی و عمر بالای هادی‌ها (مس یا آلومنیوم(، رسانایی آنها را کاهش می‌دهد و منجر به افزایش تلفات می‌گردد. همچنین طول خطوط انتقال اگر چه در بیشتر موارد ناگزیر می‌باشد تلفات خطوط را بالا می‌برد. باید یادآور شد که اتصال نامناسب هادی‌ها می‌تواند تاثیر چشم گیری در افزایش مقاومت الکتریکی خطوط و همچنین تلفات آنها داشته باشد.

تلفات برخاسته از فرسودگی کالا ها:

گذشت زمان ویژگی رسانایی هادی‌های مسی را کاهش داده و منجر به افزایش مقاومت الکتریکی وصل کلیدهای توان می‌گردد. تلفات آهنی هسته ترانسفورماتورها، CTها و PTها با افزایش عمر فزونی می‌گیرند و همچنین تلفات عایقی همه کالاها به دلیل ناتوانی عایقی برخاسته از طول زندگی، بشدت بالا می‌رود.

تلفات کرونا:

یکی از تلفاتهای چشمگیر در دستگاه‌های توان الکتریکی ولتاژ بالا (دستگاه انتقال) تلفات کرونا است. پدیده کرونا که پیآمد یونیزاسیون هوای پیرامون هادی دارای ولتاژ بالا است، به همراه هاله‌ای از نور بنفش رنگ و نویز اکوستیک و الکترومغناطیسی بوده و کاربرد فراوانی در بسیاری از صنایع (بویژه فیلنرینگ) دارد، در خطوط انتقال ولتاژ بالا می‌تواند بخش بیشتری از توان را در خود تلفات نماید. بیگمان، بهره گیری از هادی‌های گروهی (باندل‌ها) تا حد فراوانی در کاهش اینگونه تلفات سودمند است. اما باید به یاد داشت که گذشت زمان، در پی خوردگی و نشستن آلاینده‌ها بر لایه‌ها ولتاژ بالا مانند خطوط انتقال، ناهمواریها و نقاط تیزی بر روی آنها ایجاد می‌کند که میدان الکتریکی پیرامون خود و پیرو آن پدیده کرونا را بشدت افزایش میدهد.

تلفات در عایقها(Insulators)

عایقهای به کاررفته در دستگاه‌های ولتاژ بالای جریان متناوب بیشتر دو نوع تلفات جدی را در بر می‌گیرد:

جریان نشتی: جریان گذرکننده از سطح ولتاژ بالا به سطح ولتاژ پایین عایق که تابعی از مقاومت الکتریکی عایقی و نابرابری پتانسیل دو سر آن است را جریان نشتی می گویند. البته تلفات برخاسته از این جریان که کمابیش ناچیز است تنها پس از پیرشدگی عایق و کاهش مقاومت الکتریکی آن قابل توجه می‌گردد. نقاط عایقی ویران شده و یا نقاطی که بگونه درست بازسازی نشده‌اند می‌توانند در این باره بسیار آسیب پذیر باشند.

تلفات پسماند: روشن است که عایقهای هادی‌های گذر دهنده جریان متناوب متحمل شدت میدان مغناطیسی متناوبی، هماهنگ با آن جریان خواهند بود که طبیعتاً در آنها تلفات پسماند چشمگیری پدید می‌آورد. این تلفات بگونه قابل توجه در کابلهای جریان بالا دیده می‌شود.

تلفات برخاسته از نابالانسی فازها:

با نابالانسی فازها (که البته در سیستمهای انتقال بسیار ناچیز است( تلفات برآیند سه فاز بیشتر از حالت متقارن در سه فاز خواهد بود. به سخن دیگر شباهت در ویژگی‌ها و پارامترهای الکتریکی فازهای یک خط که بیشتر امری قطعی انگاشته می‌شود در عمل گوناگون خواهد بود. برجسته ترین ریشه رخداد چنین مشکلی در شبکه انتقال، نبود جابجایی فازها به دلیل مشکلات فنی و اقتصادی می‌باشد. تلفات برخاسته از فول باری کابل‌ها، و ترانسفورماتور و دیگر کالاها دستگاه انتقال که به معنی گذر جریان بیش از اندازه نامی از آنها است تلفات توان اهمی در آنها را به صورت فزاینده افزایش می‌دهد. البته باید یادآور شد که این افزایش تلفات اهمی، افزایش دمای تجهیزات نسبت به سطح نرمال و بالطبع افزایش تلفات عایقی و شاید آهنی را نیز به دنبال خواهد داشت. همچنین، فول بار شدن تجهیزات دارای هسته مغناطیسی غیر خطی مانند ترانسفورماتورها و CTهای اندازه گیری می‌تواند منجر به ورود نقطه کار آنها به ناحیه اشباع کمان BH گردد که از این رو هارمونیک‌های رتبه پایین بویژه هارمونیک‌های مضارب ۳ بر روی ولتاژ ایجاد می‌کنند که خود، همانگونه که در آینده ذکر خواهد شد خاستگاه تلفات بیشتری است.

تلفات برخاسته از پخش بار نامناسب:

پخش بار در دستگاه انتقال امروزی، برآمده از همبندی شبکه و برنامه ریزی تولید یکه‌های گوناگون نیروگاهی است. ولی ساختار موجود شبکه و همچنین برنامه ریزی تولید به کاررفته در بسیاری از زمان‌ها بهترین حالت نیست و طبیعتاً کمترین تلفات را در بر نمی گیرد. در واقع می‌توان با پدید آوردن تغییر در ساختار شبکه به روش‌های گوناگون و همچنین برنامه ریزی بهینه تولید، پخش بار (Power flow) را بگونه‌ای تغییر داد که تلفاتی کمتر از مقدار پیشین داشته باشد، که به آن پخش بار بهینه (Optimum power flow) می گویند.

تلفات برخاسته از گذر توان راکتیو:

توان راکتیو مورد نیاز بار و بخش‌های ذخیره کننده انرژی سلف و خازن شبکه (مانند خود خطوط، ترانسفورمرها و...) برحسب نوع بار در شبکه جاری می‌باشد. گذر توان راکتیو از شبکه، افزون بر پدید آوردن مشکلات جدی مانند اشغال گنجایش شبکه و افت ولتاژ، منجر به تلفات جدی انرژی نیز می‌گردد. نظر به اینکه آفرینش یا مصرف این نوع توان به وارون توان اکتیو نیازمند فراهم آوردن انرژی از نیروگاه نمی‌باشد، با فراهم آوردن و مصرف آن در مکان، از سوی بانک‌های خازنی با رآکتورها، می‌توان اندازه گذر توان راکتیو از شبکه را کاهش داد که بیگمان منجر به کاهش تلفات راکتیو شبکه می‌گردد.

تلفات برخاسته از پراکندگی امواج الکترومغناطیسی در جسم‌های فلزی:

نظر به اینکه انرژی الکتریکی در شبکه ( انتقال) از نوع امواج الکترومغناطیس می‌باشد و با پرداختن به سطح بالای ولتاژ و جریان در آنها، علی‌رغم بسامد پایین دستگاه توان، همواره اندازه‌ای انرژی در ساختارها و پایه‌های فلزی کنار هادی از راه میدان‌های نیرومند الکترومغناطیس واداشته شده (induced) و تلف می‌گردد. البته بیشتر زمان‌ها بدلیل ناچیز بودن این درصد تلفات و مشکلات محاسباتی آن، از این گونه تلفات چشم پوشی می‌شود.

 

هرز در شبکه انتقال:

هرز فنی در شبکه فرستادن دارای ابعاد بسیار گسترده‌ای می‌باشد که همه هرزهای از نقطه پس از آفرینش انرژی تا سر پخش را در برمی گیرد:

هرز برخاسته از ایستادگی خطوط:

این نوع هرز که در پی ایستایی هادی در برابر گذر گردش پدید می‌آید در واقع برجسته ترین هرز سیستم انتقال است و همانگونه که در آینده دیده خواهد شد، دیگر انواع هرز فرستادن بگونه‌ای در افزایش این نوع هرز سهیم می‌باشند. این هرز در یک دستگاه سه فاز متقارن، تابعی از ایستادگی AC خطوط و توان دو جریان گذری است. بیگمان افزایش سایز هادی‌ها که منجر به کاهش ایستادگی خطوط می‌شود با قیدهای اقتصادی محدود می‌گردد از این رو پذیرفتن سطح استاندارد برای آنها و همچنین هرز پیدا در این باره ناگزیر است. فرسودگی و عمر بالای هادی‌ها (مس یا آلومنیوم(، رسانایی آنها را کاهش می‌دهد و منجر به افزایش هرز می‌گردد. همچنین درازی توانراه‌ها اگر چه در بیشتر موارد ناگزیر می‌باشد هرز خطوط را بالا می‌برد. باید یادآور شد که اتصال نامناسب هادی‌ها می‌تواند تاثیر چشم گیری در افزایش ایستادگی خطوط و همچنین هرز آنها داشته باشد.

هرز برخاسته از فرسودگی کالا ها:

گذشت زمان ویژگی رسانایی هادی‌های مسی را کاهش داده و منجر به افزایش ایستادگی وصل کلیدهای توان می‌گردد. هرز آهنی هسته ترانسفورماتورها، CTها و PTها با افزایش عمر فزونی می‌گیرند و همچنین هرز جداگری همه کالاها به دلیل ناتوانی جداگری برخاسته از درازا زندگی، بشدت بالا می‌رود.

هرز کرونا:

یکی از هرزهای چشمگیر در دستگاه‌های توان الکتریکی ولتاژ بالا (دستگاه فرستادن) هرز کرونا است. پدیده کرونا که پیآمد یونیزاسیون هوای پیرامون هادی دارای ولتاژ بالا است، به همراه هاله‌ای از نور بنفش رنگ و نویز اکوستیک و الکترومغناطیسی بوده و کاربرد فراوانی در بسیاری از صنایع (بویژه فیلترینگ) دارد، در توان راه‌ها ولتاژ بالا می‌تواند بخش بیشتری از توان را در خود هرز نماید. بیگمان، بهره گیری از هادی‌های گروهی (باندل‌ها) تا حد فراوانی در کاهش اینگونه هرز سودمند است. اما باید به یاد داشت که گذشت زمان، در پی خوردگی و نشستن آلاینده‌ها بر لایه‌ها ولتاژ بالا مانند توان راه‌ها، ناهمواریها و نقاط تیزی بر روی آنها پیدایش می‌کند که میدان الکتریکی پیرامون خود و پیرو آن پدیده کرونا را بشدت افزایش می‌نماید.

هرز در جداگرها(Insulators)

جداگرهای به کاررفته در دستگاه‌های ولتاژ بالای جریان متناوب بیشتر دو نوع هرز جدی را در بر می‌گیرد:

گردش نشتی: گردش گذرکننده از سطح ولتاژ بالا به سطح ولتاژ پایین جداگر که تابعی از ایستادگی جداگری و نابرابری پتانسیل دو سر آن است را جریان نشتی می گویند. البته هرز برخاسته از این گردش که کمابیش ناچیز است تنها پس از پیرشدگی جداگر و کاهش ایستایی آن قابل توجه می‌گردد. نقاط عایقی ویران شده و یا نقاطی که بگونه درست بازسازی نشده‌اند می‌توانند در این باره بسیار آسیب پذیر باشند.

هرز پسماند: روشن است که جداگرهای هادی‌های گذر دهنده گردش متناوب متحمل شدت میدان مغناطیسی متناوبی، هماهنگ با آن گردش خواهند بود که طبیعتاً در آنها هرز پسماند چشمگیری پدید می‌آورد. این هرز بگونه قابل توجه در کابلهای گردش بالا دیده می‌شود.

هرز برخاسته از ناترازی فازها:

با بودن ناترازی فازها (که البته در دستگاه فرستادن بسیار ناچیز است) هرز برآیند سه فاز بیشتر از حالت متقارن در سه فاز خواهد بود. به سخن دیگر شباهت در ویژگی‌ها و پارامترهای الکتریکی فازهای یک خط که بیشتر امری قطعی انگاشته می‌شود در عمل گوناگون خواهد بود. برجسته ترین ریشه رخداد چنین دشواری در شبکه فرستادن، نبود جابجایی فازها به دلیل دشواری‌ها فنی و اقتصادی می‌باشد. هرز برخاسته از افزوده بار کابل‌ها، و ترانسفورماتور و دیگر کالاها دستگاه فرستادن که به معنی گذر گردش بیش از اندازه نامی از آنها است هرز توان اهمی در آنها را ه چهره فزاینده افزایش می‌دهد. البته باید یادآور شد که این افزایش هرز اهمی، افزایش دمای کالاها نسبت به سطح نرمال و بالطبع افزایش هرز جداگری و شاید آهنی را نیز به دنبال خواهد داشت. همچنین، افزوده بار شدن کالاها دارای هسته مغناطیسی غیر خطی مانند ترانسفورماتورها و CTهای اندازه گیری می‌تواند منجر به ورود نوک کار آنها به ناحیه اشباع کمان BH گردد که از این رو هارمونیک‌های رتبه پایین بویژه هارمونیک‌های مضارب ۳ بر روی ولتاژ پیدایش می‌کنند که خود، همانگونه که در آینده ذکر خواهد شد خاستگاه هرز بیشتری است.

هرز برخاسته از پخش بار نامناسب:

پخش بار در دستگاه انتقال امروزی، برآمده از همبندی شبکه و برنامه ریزی تولید یکه‌های گوناگون نیروگاهی است. ولی ساختار موجود شبکه و همچنین برنامه ریزی آفرینش به کاررفته در بسیاری از زمان‌ها بهترین حالت نیست و طبیعتاً کمترین هرز را نمی برگیرد. در واقع می‌توان با پدید آوردن تغییر در ساختار شبکه به روش‌های گوناگون و همچنین برنامه ریزی بهینه آفرینش، پخش بار (Power flow) را بگونه‌ای تغییر داد که هرزی کمتر از مقدار پیشین داشته باشد، که به آن پخش بار بهینه (Optimum power flow) می گویند.[۱]

هرز برخاسته از گذر توان راکتیو:

توان راکتیو مورد نیاز بار و بخش‌های ذخیره کننده انرژی سلف و خازن شبکه (مانند خود خطوط، ترانسفورمرها و...) برحسب نوع بار در شبکه جاری می‌باشد. گذر توان راکتیو از شبکه، افزون بر پدید آوردن دشواری‌های جدی مانند اشغال گنجایش شبکه و افت ولتاژ، منجر به هرز جدی انرژی نیز می‌گردد. نظر به اینکه آفرینش یا مصرف این نوع توان به وارون توان اکتیو نیازمند فراهم آوردن انرژی از نیروگاه نمی‌باشد، با فراهم آوردن و مصرف آن در مکان، از سوی بانک‌های خازنی با رآکتورها، می‌توان اندازه گذر توان راکتیو از شبکه را کاهش داد که بیگمان منجر به کاهش هرز راکتیو شبکه می‌گردد.

هرز برخاسته از پراکندگی امواج الکترومغناطیسی در جسم‌های فلزی:

نظر به اینکه انرژی الکتریکی در شبکه فرستمان( انتقال) از نوع امواج الکترومغناطیس می‌باشد و با پرداختن به سطح بالای ولتاژ و گردش در آنها، علی‌رغم بسامد پایین دستگاه توان، همواره اندازه‌ای انرژی در ساختارها و پایه‌های فلزی کنار هادی از راه میدان‌های نیرومند الکترومغناطیس واداشته شده (induced) و هرز می‌گردد. البته بیشتر زمان‌ها بدلیل ناچیز بودن این درصد هرز و دشواری‌های محاسباتی آن، از این گونه هرز چشم پوشی می‌شود.

 

تلفات سیستم توزیع:

کمابیش در کل سیستم‌های توان بالاترین سهم تلفات به سیستم توزیع اختصاص دارد که البته دلیل این کار را باید در گستردگی سطح و فراوانی ابزارهای موجود در این سیستم، به همراه ویژگیهای دیگری مانند بارهای تکفاز و سطح ولتاژ پایین آن جستجو نمود. در دنباله برجسته ترین موارد تلفات انرژی الکتریکی در سیستم‌های توزیع مطالعه شده‌اند.

تلفات برخاسته از مقاومت الکتریکی خطوط:

مقاومت الکتریکی هادی‌ها همانند آنچه که در بحث تلفات انتقال نمایان گردید برجسته ترین ریشه تلفات سیستمهای توزیع می‌باشند. البته باید به یاد داشت که در سیستمهای توزیع، مقاومت الکتریکی نسبی خطوط شبکه بالاتر است و بدلیل گستردگی و اتصالات فراوان، با نگه نداشتن صحت اتصالات، این مقاومت الکتریکی و از این رو تلفات افزایش بیشتری خواهد داشت.

تلفات برخاسته از نابالانسی خطوط:

نابالانسی خطوط در سیستم توزیع (که البته نه به دلیل گوناگون بودن ویژگی‌های هادی‌های فازها بلکه به دلیل نبود جابجایی فازها) پدید می‌آید منجر به پیدایش نابالانسی شبکه از دیدگاه بار می‌شود که به نوبه خود نابالانسی جریان فازها و تلفات برخاسته از آن را به دنبال خواهد داشت.

تلفات برخاسته از عدم بالانس فازها:

بارهای تک فاز سیستم توزیع به همراه نابالانسی فازها باعث می‌شود که گهگاه نابالانسی کامل در پی داشته باشد. از دیگر سو نابالانسی فازها منجر به جریان سیم نول می‌شود که از این رو تلفات انرژی در این سیم نیز به تلفات افزوده می‌گردد.

تلفات برخاسته از اتصال زمین نامناسب:

سیستم زمین نامناسب و یا فرسوده، مقاومت فراوانی ایجاد می‌کند و این مساله در سیستم های ناهمتراز منجر به نابالانسی ولتاژ و تلفات انرژی ناشی از آن خواهد شد.

تلفات ذاتی ترانسفورماتورها و تجهیزات اندازه گیری:

همانند سیستم انتقال، در شبکه‌های توزیع نیز توان گذری در سر راه خود از تجهیزات فراوانی گذر می‌نماید که هریک بر حسب نوع، تکنولوژی ساخت و زندگی خود درصدی از انرژی را تلفات می‌نمایند. بیشترین تلفات این بخش ازان ترانسفورماتورهای توزیع است که بگونه گسترده در سیستم بکار گرفته می‌شوند.

تلفات عایقی تجهیزات:

اگرچه سطح ولتاژ پایین در سیستم توزیع، تلفات عایقی تجهیزات را نسبت به دیگر انواع تلفات کمرنگ می‌سازد لیکن با پرداختن به گستردگی و فراوانی تجهیزات دارای این تلفات، روی هم رفته، این نوع تلفات چشم گیر خواهد بود.

تلفات برخاسته از فول باری تجهیزات:

فول باری تجهیزات توزیع نیز همانند تجهیزات سیستم انتقال منجر به افزایش فزاینده تلفات در آنها می‌گردد. همچنین پیدایش هارمونیک‌ها (بویژه هارمونیک‌های مضارب ۳) بدلیل وارد شدن به پهنه اشباع ترانسفورماتورها و تلفات وابسته به آنها از پیآمدهای این افزایش بار خواهد بود.

تلفات برخاسته از تغییر در مقدار بار سیستم:

طبیعتاً، وجود اوج در کمان بار (منحنی بار) روزانه جاهای گوناگون توزیع، افزون بر وارد کردن هزینه‌های هنگفت، برنامه ریزی شبکه برای فراهم بار زمان‌های اوج را مشکل می‌نماید و تلفات پدیدار شده در شبکه را افزایش خواهد داد.

تلفات برخاسته از هارمونیک‌ها:

بسیاری از بارهای نو سیستم توان دارای ماهیت غیر خطی می‌باشند. این بارها که بدلیل پیشرفت صنعتی و برتری‌های خود هر روزه رو به افزایش می‌باشند، بیشتر از تجهیزات الکترونیک توان بهره می‌برند که جریان غیر سینوسی از شبکه می‌گیرد. موارد بیشتر این تجهیزات به اینگونه‌اند چراغهای کم مصرف، UPSها، رایانه‌ها، ASDها و... از دیگر سو، همانگونه که قبلاً نیز گفته شد، بارهای الکتریکی دارای هسته آهن اشباع شونده، همچو ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی، با فول بار شدن، با درآمدن به پهنه غیر خطی کمان مغناطیسی خود جریان مغناطیس کنندگی غیر خطی از شبکه می‌گیرند که پیدایش هارمونیک (بویژه هارمونیک‌های مضرب ۳) از زیانهای آن است.

اثر پوستی:

اثر پوستی نمایانگر افزایش مقاومت اهمی هادی‌ها در برابر گذر جریان متناسب نسبت به جریان DC بدلیل شار مغناطیسی پوینده با زمان پدید آمده دراثر جریان است. در واقع مطابق این اثر، مقاومت الکتریکی اهمی هادی و در پی آن تلفات الکتریکی آن با افزایش فرکانس جریان گذری افزایش می‌یابد. بنابراین روشن است که افزایش سطح THD جریان که به معنی افزایش اندازه بخش‌های جریان با فرکانسهای بالاتر است مستقیماً تلفات اهمی را ازطریق اثر پوستی افزایش می‌دهد. روشن است که این تلفات در همه هادی‌های دارای جریان، حتی سیم پیچ‌های ترانسفورماتورها نیز هست.

تلفات آهنی:

تلفات آهنی در هسته ترانسفورماتورهای توان و اندازه گیری (Current transformers) و همچنین ماشین‌ها، تابعی از فرکانس آنها است. بنابراین وجود هارمونیک‌های ولتاژ در سیستم، این تلفات را بشدت افزایش می‌دهد.

تلفات عایقی:

تلفات عایقی تجهیزات نیز بیشتر برخاسته از تلفات پسماند در آنها است، که خود تابعی از فرکانس (فرکانس) ولتاژ کار است. از این رو این نوع تلفات نیز در پی وجود هارمونیک‌ها، افزایش خواهد داشت.

تلفات از راه سیم نول:

هارمونیک مضارب ۳ در نقطه نول اتصالات ستاره یکدیگر را خنثی نمی‌کنند بلکه با یکدیگر گرد هم آمده و جریان قابل توجهی از سیم نول گذر می‌دهند که تلفات سیم نول را بشدت بالا می‌برد.

 

 

هرز دستگاه پخش:

کمابیش در کل دستگاه‌های توان بالاترین سهم هرز به دستگاه پخش اختصاص دارد که البته دلیل این کار را باید در گستردگی سطح و فراوانی ابزارهای موجود در این دستگاه، به همراه ویژگیهای دیگری مانند بارهای تکفاز و سطح ولتاژ پایین آن جستجو نمود. در دنباله برجسته ترین موارد هرز انرژی الکتریکی در دستگاه‌های پخش مطالعه شده‌اند.[۲]

هرز برخاسته از ایستادگی خطوط:

ایستادگی هادی‌ها همانند آنچه که در بحث هرز فرستادن نمایان گردید برجسته ترین ریشه هرز دستگاه‌های پخش می‌باشند. البته باید به یاد داشت که در دستگاه‌های پخش، ایستادگی نسبی توانراه‌ها بالاتر است و بدلیل گستردگی و اتصالات فراوان، با نگه نداشتن صحت اتصالات، این ایستادگی و از این رو هرز افزایش بیشتری خواهد داشت.

هرز برخاسته از ناترازی خطوط:

ناترازی خطوط در دستگاه پخش (که البته نه به دلیل گوناگون بودن ویژگی‌های هادی‌های فازها بلکه به دلیل نبود جابجایی فازها) پدید می‌آید منجر به پیدایش ناترازی شبکه از دیدگاه بار می‌شود که به نوبه خود ناترازی گردش فازها و هرز برخاسته از آن را به دنبال خواهد داشت.

هرز برخاسته از عذم تراز فازها:

بارهای تک فاز دستگاه پخش به همراه ناترازی فازها باعث می‌شود که گهگاه ناترازی پر در پی داشته باشد. از دیگر سو ناترازی فازها منجر به گردش سیم نول می‌شود که از این رو هرز انرژی در این سیم نیز به هرز افزوده می‌گردد.

هرز برخاسته از اتصال زمین نامناسب:

سیستم زمین نامناسب و یا فرسوده، ایستایی فراوانی ایجاد می‌کند و این مساله در سیستم های ناهمتراز منجر به ناترازی ولتاژ و هرز انرژی ناشی از آن خواهد شد.

هرز ذاتی ترانسفورماتورها و کالاهای اندازه گیری:

همانند دستگاه فرستادن، در شبکه‌های پخش نیز توان گذری در سر راه خود از کالاهای فراوانی گذر می‌نماید که هریک بر حسب نوع، تکنولوژی ساخت و زندگی خود درصدی از انرژی را هرز می‌نمایند. بیشترین هرز این بخش ازان ترانسفورماتورهای پخش است که بگونه گسترده در دستگاه بکار گرفته می‌شوند.

هرز جداگری کالاها:

اگرچه سطح ولتاژ پایین در دستگاه پخش، هرز جداگری کالاها را نسبت به دیگر انواع هرز کمرنگ می‌سازد لیکن با پرداختن به گستردگی و فراوانی کالاها دارای این هرز، روی هم رفته، این نوع هرز چشم گیر خواهد بود.

هرز برخاسته از افزوده بار کالاها:

افزوده بار کالاهای پخش نیز همانند کالاهای دستگاه فرستادن منجر به افزایش فزاینده هرز در آنها می‌گردد. همچنین پیدایش هارمونیک‌ها (بویژه هارمونیک‌های مضارب ۳) بدلیل وارد شدن به پهنه اشباع ترانسفورماتورها و هرز وابسته به آنها از پیآمدهای این افزایش بار خواهد بود.

هرز برخاسته از تغییر در مقدار بار سیستم:

طبیعتاً، وجود اوج در کمان بار (منحنی بار) روزانه جاهای گوناگون پخش، افزون بر وارد کردن هزینه‌های هنگفت، برنامه ریزی شبکه برای فراهم بار زمان‌های اوج را دشوار می‌نماید و هرز پدیدار شده در شبکه را افزایش خواهد داد.

هرز برخاسته از هارمونیک‌ها:

بسیاری از بارهای نو دستگاه توان دارای ماهیت غیر خطی می‌باشند. این بارها که بدلیل پیشرفت صنعتی و برتری‌های خود هر روزه رو به افزایش می‌باشند، بیشتر از کالاهای الکترونیک توان بهره می‌برند که گردش غیر سینوسی از شبکه می‌گیرد. موارد بیشتر این کالاها به اینگونه‌اند چراغهای کم مصرف، UPSها، رایانه‌ها، ASDها و... از دیگر سو، همانگونه که قبلاً نیز گفته شد، بارهای الکتریکی دارای هسته آهن سیرشونده، همچو ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی، با افزوده بار شدن، با درآمدن به پهنه غیر خطی کمان مغناطیسی خود گردش مغناطیس کنندگی غیر خطی از شبکه می‌گیرند که پیدایش هارمونیک (بویژه هارمونیک‌های مضرب ۳) از زیانهای آن است.

اثر پوستی:

اثر پوستی نمایانگر افزایش ایستایی اهمی هادی‌ها در برابر گذر گردش متناسب نسبت به گردش DC بدلیل شار مغناطیسی پوینده با زمان پدید آمده دراثر گردش است. در واقع مطابق این اثر، ایستادگی اهمی هادی و در پی آن هرز الکتریکی آن با افزایش بسامد گردش گذری افزایش می‌باید. بنابراین روشن است که افزایش سطح THD گردش که به معنی افزایش اندازه بخش‌های گردش با بسامدهای بالاتر است مستقیماً هرز اهمی را ازطریق اثر پوستی افزایش می‌دهد. روشن است که این هرز در همه هادی‌های دارای گردش، حتی سیم پیچ‌های ترانسفورماتورها نیز هست.

هرز آهنی:

هرز آهنی در هسته ترانسفورماتورهای توان و اندازه گیری (Current transformers) و همچنین ماشین‌ها، تابعی از بسامد آنها است. بنابراین وجود هارمونیک‌های ولتاژ در دستگاه، این هرز را بشدت افزایش می‌دهد.

هرز جداگری:

هرز جداگری کالاها نیز بیشتر برخاسته از هرز پسماند در آنها است، که خود تابعی از بسامد (فرکانس) ولتاژ کار است. از این رو این نوع هرز نیز در پی وجود هارمونیک‌ها، افزایش خواهد داشت.

هرز از راه سیم نول:

هارمونیک مضارب ۳ در نوک نول اتصالات ستاره یکدیگر را خنثی نمی‌کنند بلکه با یکدیگر گرد هم آمده و گردش قابل توجهی از سیم نول گذر می‌دهند که هرز سیم نول را بشدت بالا می‌برد.

 

 

 

بازدید 2182 دفعه

تجهیزات کنترل روشنایی و تاسیسات