Საშუალო ძაბვის გამართველი მოწყობილობა: ენერგიის დაკარგვის შემცირების გასაღები გადაცემის დროს

Ენერგიის დაკარგვის ფიზიკა და საშუალო ძაბვის გამართველი მოწყობილობის მინიმიზაციაში მთავარი როლი

I²R დაკარგვების ახსნა: როგორ ამცირებს მაღალი ძაბვის გადაცემა დენს და ამცირებს წინაღობით გამოწვეულ დაკარგვებს

Როდესაც ელექტრული დენი გადის სადენებში, ძირითადი დანაკარგი წარმოიქმნება გამტარში წინააღმდეგობის გამო გამოყოფილი სითბოს შედეგად, რაც ემორჩილება ასე წოდებულ ჯოულის კანონს (დანაკარგის ძალა ტოლია დენის კვადრატის გამრავლებული წინააღმდეგობაზე). აქ საინტერესო არის ის, თუ როგორ არის დაკავშირებული ძალის დანაკარგი დენთან — როდესაც დენი ცოტა ხანით კლებულობს, ეფექტურობა მკაფიოდ იმატებს. ეს არის ერთ-ერთი მიზეზი, რის გამო ბევრი სისტემა ახლა განაწილებს ძალას საშუალო ძაბვებზე (1–36 კილოვოლტის შუალედში), ხოლო არ იყენებს დაბალ ძაბვებს. ამ უფრო მაღალ ძაბვებზე იგივე რაოდენობის ძალა შეიძლება გადაეცეს კაბელებში გაცილებით ნაკლები დენით. თუ ვინმე ნახევრად ამცირებს ძაბვას, დენი ორმაგდება, მაგრამ თუ ძაბვა ორმაგდება, დენი ნახევრად შემცირდება. ეს მარტივი ცვლილება იგივე ზომის გამტარების გამოყენების შემთხვევაში ამ ართულებული I²R დანაკარგების შემცირებას დაახლოებით სამი მეოთხედით უზრუნველყოფს. არ არის გასაკვირი, რომ საშუალო ძაბვის აღჭურვილობა ადასტურებს უმეტესობის ეფექტური სამრეწველო და კომერციული ძალის განაწილების სისტემების ძირს. ეს სისტემები გრძელი მანძილების გასწვრივ სტაბილურად აწარმოებენ მაღალ ძაბვას იმ ხარჯზე, რომ ისინი იმდენად მეტ სითბოს არ წარმოქმნიან. დღევანდელი თანამედროვე კომუტაციური აღჭურვილობა მოიცავს მაგალითად სპეციალურად მაღალი გამტარობის მქონე სპილენძის ბასბარებს და სივრცეში წინააღმდეგობის შემცირების მიზნით ვერცხლით დაფარულ კონტაქტებს. ყველა ამ გაუმჯობესებამ ახლა შეძლო შემცირება იმ არასაჭიროებელი ენერგიის დაკარგვას, რომელიც საშუალო საწარმოებში წლიურად დაახლოებით 740 000 აშშ დოლარს წარმოადგენს, რაც 2023 წელს Ponemon Institute-ის გამოქვეყნებული კვლევის მიხედვით არის.

Საშუალო ძაბვის გამორთველი მოწყობილობა როგორც ტრანსფორმატორული ქვედგარებისა და საბოლოო ტვირთის შორის სტრატეგიული კონტროლის კვანძი

Საშუალო ძაბვის გამანთავისუფლებელი მოწყობილობა მდებარეობს იმ დიდი მაღალი ძაბვის ტრანსფორმატორული ქვედადგარებსა და ხაზის ბოლოს ენერგიის მოთხოვნის მქონე ნებისმიერი მოწყობილობის შორის. ეს არ არის უბრალო კავშირები, არამედ ისინი ფაქტიურად მართავენ ელექტროენერგიის სისტემაში გადასვლების პროცესს. შიგნით მოთავსებული სხვადასხვა კომპონენტი — მათ შორის გამანთავისუფლებელი გამართველები, რელეები და სხვადასხვა სახის სენსორები — მუდმივად აკონტროლებს ტვირთის მდგომარეობას, ადრეულ ეტაპზე ამოაცნობარებს ნებისმიერ პრობლემას და შემდეგ ენერგიას მიაწოდებს იმ ადგილებში, სადაც ეს ყველაზე ეფექტურად ხდება. როდესაც რამე არ მიდის სწორად, ეს სისტემები შეძლებენ ავარიული მდგომარეობის გამოყოფას საკმაოდ სწრაფად — ხშირად მილიწამებში, რაც თავიდან აიცილებს უფრო მძიმე პრობლემების წარმოქმნას და იცავს როგორც მოწყობილობას, ასევე მთლიან ენერგიის ეფექტურობას. მოვიყვანოთ გაზით დაიზოლაციური სისტემების (GIS) მაგალითი: ისინი გაცილებით უკეთ ართავენ დაკარგვის დენებს და იმ ართულებულ ნახევარდაშლებს, ვიდრე ძველი ჰაერით დაიზოლაციური ვერსიები, რაც ამცირებს ჩვენი ყველა მიერ გადასახდელ იმ ართულებულ ფანტომურ დაკარგვებს. საერთაშორისო ენერგეტიკული სააგენტო აცხადებს, რომ მსოფლიო მასშტაბით ელექტროენერგიის დაკარგვების მხოლოდ 1 %-იანი შემცირება ნიშნავს წელიწადში დაახლოებით 87 ტერავატ-საათის ენერგიის შენახვას. საშუალო ძაბვის გამანთავისუფლებელი მოწყობილობის მნიშვნელობა იმ ფაქტში მდებარეობს, რომ ის ერთ პაკეტში აერთიანებს დაცვის მექანიზმებს, საზომი შესაძლებლობებს და ჭკვიანურ მარეგულირებლებს, რაც საშუალებას აძლევს მთლიანი ენერგოსისტემის სიმკვრივის გაუმჯობესებას — ელექტროენერგიის ქსელში შესვლის ადგილიდან დაწყებული და ინდივიდუალური მოწყობილობების დასასრულამდე.

Მნიშვნელოვანი საშუალების ძაბვის გადართვის მოწყობილობების კომპონენტები, რომლებიც პირდაპირ აუმჯობესებენ ეფექტურობას

Ოპტიმიზებული ავტომატური ბარები და კონტაქტის მასალები: გამტარობის და ზედაპირის ინჟინერიის საშუალებით ჯოულის გახურების შემცირება

Საელექტრო დენის მთავარი გადაცემის მიმართულება არის საკმაოდ მაღალი გამტარობის მედისა და ალუმინის შინაგანი გამტარები, ხოლო მათი დიზაინი მნიშვნელოვნად გავლენას ახდენს იმ გამოწვეულ დანაკარგებზე (I²R), რომლებისგან ყველა ცდილობს თავის შეიკავებას. როდესაც კავშირის წერტილებზე გამოიყენება სპილენძი, ეს კონტაქტურ წინაღობას შეამცირებს დაახლოებით 15%-ით ჩვეულებრივი დაუფარავი კავშირების შედარებით. ეს ნიშნავს ამ ადგილებში ნაკლებ სითბოს გამოყოფას და უკეთეს ტემპერატურულ კონტროლს სისტემების უწყვეტი მუშაობის დროს. ციფრებიც საინტერესო ისტორიას рассказывает. 2023 წელს Ponemon Institute-ის კვლევის მიხედვით, საშუალო ზომის ელექტროსადგურში შინაგანი გამტარების სრული წინაღობიდან მხოლოდ 1%-ის შემცირება ყოველწლიურად დაახლოებით 740 000 აშშ დოლარის დაზოგვას ნიშნავს. მომავლის გამოკვლევებში ამ სფეროში რამდენიმე საინტერესო განვითარება მიმდინარეობს. წარმოებლები მუშაობენ სპეციალურ შენაირებებზე, რომლებიც ელექტრულ გამტარობას ახდენენ თითქმის ისევე კარგად, როგორც სუფთა სპილენძი (დაახლოებით 98% IACS რეიტინგით), ასევე აკეთებენ დაცვით საფარებს ჟანგვის წინააღმდეგ, რათა საშიში ცხელი ლაქების წარმოქმნა არ მოხდეს, და ხელახლა ადასტურებენ ფორმებს ისე, რომ ისინი მეტი დენის გატარებას შეძლებენ აღარ დაიკავებენ დამატებით ადგილს მოწყობილობის პანელებზე.

Დაიზოლაციის სისტემები (GIS წინააღმდეგ AIS-ს): გავლენა გამტარობის დენებზე, ნაკლებად მძლავრ განახლებაზე და თერმულ სტაბილურობაზე

Გაზზე იზოლირებული გადამრთველი, რომელიც ჩვეულებრივ ცნობილია როგორც GIS, მუშაობს ყველა ცოცხალი ნაწილის ჩასმაში SF6 გაზზე ან უფრო ახალ SF6-ის გარეშე ვარიანტებში. ეს ინსტალაცია ძირითადად აჩერებს ზედაპირის გაჟონვის დინებას და მცირდება ნაწილობრივი გამონადენი დაახლოებით 90%-ით, ტრადიციულ ჰაერის იზოლირებულ სისტემებთან შედარებით. ჟგვეა, კჲირჲ თმამვ გჟთფკჲ, ჱნაფთ, ფვ ევლთკრთრვპნჲჟრთრვ ვ სტაბილთ, აკჲ ტემპერატურა ოჲჟლვენ 40 გლჟ. კიდევ ერთი დიდი პლუსი არის სივრცის დაზოგვა - GIS იღებს დაახლოებით 70% ნაკლებ ადგილს, ვიდრე ჩვეულებრივი სისტემები. აგრეთვე, ამ ერთეულებს აქვთ ძალიან დაბალი გაჟონვის მაჩვენებელი, ყოველწლიურად 0.005%-ზე ნაკლები. ჩვეულებრივი ჰაერის იზოლირებული მოწყობილობები, როგორც წესი, კარგავს ეფექტურობას, ყოველწლიურად 8-12%-ს შორის მცირდება ტენიან ან ბინძურ პირობებში ზედაპირის თვალყურის დევნის პრობლემების გამო და წყლის კომპონენტებში შეწოვა. ყველა ეს ფაქტორი განმარტავს, თუ რატომ გამოირჩევა GIS იმ სიტუაციებში, როდესაც საჭიროა საიმედო მუშაობა მცირე მოთხოვნებთან ერთად, ხოლო დროში ენერგიის დაზოგვა.

Საშუალებები მოდერნიზებული საშუალო ძაბვის კომუტაციური აპარატურის მეშვეობით განხორციელებული ინტელექტუალური დაცვისა და კოორდინაციის სტრატეგიები

Სელექტური კოორდინაცია: დრო-დენების მრუდების შეთავსება კასკადური გათიშვებისა და ენერგიის დაკარგვის თავიდან აცილების მიზნით

Როდესაც სელექტური კოორდინაცია სწორად მუშაობს, ელექტრო ავარიები იზოლირდება მათი წყაროშვე, არ გამოიწვევენ პრობლემებს სისტემის მთელ სიგრძეზე. ეს უზრუნველყოფს ძაბვის უწყვეტ მიწოდებას იმ წრედებში, რომლებიც არ არიან დაზიანებული იმ ავარიით, რომელიც მოხდა. ამ პროცესის გასაღები არის სხვადასხვა დაცვითი მოწყობილობებს (მაგალითად, ავტომატური გამორთველები და დნები) შორის დრო-დენების მრუდების შესატყოვნებლად შერჩევა. ახალგაზრდა საშუალო ძაბვის მოწყობილობები ეს უკეთესად აკეთებენ, ვიდრე ძველი სისტემები, ამიტომ როდესაც რამე არ მუშაობს სწორად, გამორთვის ზონა შეიძლება შეიკავდეს და არ გამოიწვიოს ენერგიის დაკარგვა და მთლიანი ოპერაციების შეწყვეტა. ამის შესახებ აზრი გამოთქვათ: მიხედვად პონემონის ინსტიტუტის გამოკვლევის, რომელიც გამოვიდა გასული წლის ანგარიშში, კონტროლის გარეშე ელექტრო პრობლემები შეიძლება გამოიწვიონ მასშტაბური ფინანსური ზარალი, რომელიც საშუალოდ შეადგენს 740 000 აშშ დოლარს თითო შემთხვევაში. მაგრამ ის კომპანიები, რომლებიც ინვესტიციებს აკეთებენ სწორი კოორდინაციის სტრატეგიებში, ჩვეულებრივ ხედავენ თავიანთი ხარჯების 40–60 პროცენტით შემცირებას, ხოლო ამ დროს მნიშვნელოვანი სერვისები მენტენანსის ან რემონტის დროს აგრეთვე უწყვეტად მუშაობენ.

Ციფრული რელეები და ხელოვნური ინტელექტით დახმარებული პარამეტრები: შემთხვევითი გამორთვების მინიმიზაცია და უწყვეტი, ეფექტური ნაკადის შენარჩუნება

Თანამედროვე ციფრული დაცვის რელეები ახლა ჩამოაცვლის ძველ ელექტრომექანიკურ რელეებს, რადგან მათ შეიძლება რეალურ დროში ანალიზის შესაძლებლობები, მორგებადი პარამეტრები, რომლებიც სჭირდება შესაბამისად ადაპტირების, ასევე გონიერი ავტოკალიბრაციის შესაძლებლობები. ამ ახალი სისტემები ანალიზავს წარსული ავარიების მონაცემებს მანქანური სწავლების ტექნიკების გამოყენებით, რათა განასხვავონ დროებითი შეფერხებები და ნამდვილი პრობლემები, რაც ველური ტესტების მიხედვით ამოიღებს ამ შეუძლებელ შეცდომით გამორთვებს დაახლოებით 80%-ით. როდესაც შეწყვეტები ნაკლებად ხდება, აღჭურვილობა არ უნდა ხშირად გადაიტენიოს, რაც ნიშნავს ნაკლებ აბრაზიულ მოვლენას გაცხელებისა და გაგრილების ციკლების გამო, ასევე ელექტროენერგიის უწყვეტ და უხარვეზო მიწოდებას. უწყვეტი მონიტორინგის ასპექტი ადრე აღმოაჩენს პრობლემებს, როგორიცაა დაიზოლაციის დაიწყება დაიშლება ან კონტაქტების გაუარესება, სანამ ისინი დიდი პრობლემები გახდებიან, რაც საშუალებას აძლევს მომსახურების ჯგუფებს პროაქტიულად ამოაგვარონ ამ საკითხები, ვიდრე მათ განაპირობებს ავარიები. კომპანიები აცხადებენ სისტემის საერთო შესრულების გაუმჯობესებას, აღჭურვილობის გრძელვადი სიცოცხლეს და მნიშვნელოვან დაზღვევას როგორც ენერგიის დაბალი საკომისიოების, ასევე საწარმოებში მოხდენილი ძვირადღირებული შეწყვეტების თავიდან აცილების გზით.

Ხელიკრული

Რა არის I²R კონტროლის დანაკარგები და როგორ შეიძლება მათ მინიმიზაცია?

I²R კონტროლის დანაკარგები არის ელექტრული წინაღობის გამო გამოწვეული სითბოს წარმოქმნის შედეგად მომხმარებლის მიერ დაკარგული ენერგია, რაც ეფუძნება ჯოულის კანონს. მათ შეიძლება მინიმიზაცია გაკეთდეს ენერგიის გადაცემით მაღალი ძაბვით, რაც ამცირებს დენს და შესაბამისად მნიშვნელოვნად ამცირებს წინაღობის გამო მომხმარებლის მიერ დაკარგულ ენერგიას.

Რატომ არის საშუალო ძაბვის გამორთველი მოწყობილობა მნიშვნელოვანი ენერგიის განაწილების პროცესში?

Საშუალო ძაბვის გამორთველი მოწყობილობა არის კონტროლის კვანძი მაღალი ძაბვის ქვესადგურებსა და საბოლოო მოწყობილობებს შორის, რომელიც ეფექტურად მართავს ენერგიის ნაკადს და სწრაფად იზოლირებს ავარიულ მდგომარეობას, რაც ამაღლებს მოწყობილობების დაცვის დონეს და ენერგიის გამოყენების ეფექტურობას.

Რა უპირატესობებს აქვს აირით დაიზოლირებულ გამორთველ მოწყობილობას (GIS) ჰაერით დაიზოლირებული სისტემების (AIS) წინააღმდეგ?

GIS უკეთესად მართავს დაკარგულ დენებს და ნაკლებად გამოხატულ განახლებებს, არ დაკარგავს თერმულ სტაბილურობას, იკავებს ნაკლებ სივრცეს და აქვს წლიური დაკარგვის დაბალი მაჩვენებლები AIS-თან შედარებით, რაც მის უფრო ეფექტურ და საიმედო ხდის.

Როგორ აუმჯობესებენ თანამედროვე ციფრული რელეები ენერგიის სისტემების მუშაობის მაჩვენებლებს?

Თანამედროვე ციფრული რელეები მინიმიზაციას ახდენენ შემთხვევითი გამორთვების რაოდან, რომ იყენებენ რეალურ დროში ანალიზსა და მანქანურ სწავლებას, რათა განასხვავონ შეცდომები და ფაქტობრივი ავარიები, ამ გზით უზრუნველყოფენ უწყვეტ და ეფექტურ ენერგიის მიწოდებას და ამცირებენ დასაკავშირებლობას.