الدرس السابق:نقل القدرة في منظومة الــ LOADABILITY) AC)
ما هو مفهوم الـــ SURGE IMPEDANCE LOADING؟
وكثيرا ما تقاس القدرة المنقولة عبر خط ما كنسبة من Surge Impedance Loading SIL ، فالخطوط القصيرة
يمكن تحميلها حتى أكثر من ضعف الـــ SIL ، بينما بالكاد تصل لنصف هذه القيمة في الخطوط الطويلة. فما هي
الــ SIL ؟ وما أهمية حسابها؟ هل تمثل القدرة المنقولة؟
معلوم أن خط النقل يولد Reactive Power من خلال مكثفات الخط الطبيعية Self-Capacitance ، وتكون كمية الـــ Q المنتجة بواسطة هذه المكثفات تساوى:
𝑀𝑉𝐴𝑅 (𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑒𝑑) =
𝑉² / Xc
أيضا هذه الخطوط تحتاج لسحب Reactive Power لتوليد المجال المغناطيسي المصاحب للخط من
خلال الـــ Self-Inductance الخاصة بالخط ، وهذه القدرة الغير فعالة المسحوبة تساوى:
𝑀𝑉𝐴𝑅 (𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟𝑏𝑒𝑑) = 𝐼² XL
وعندما تكون (Q (used by the line) = Q (Supplied to the line فهذا يعني:
𝐼² 𝑋𝐿 =
𝑉² / 𝑋𝐶
ومنها نجد أن
𝑋𝐿 𝑋𝐶 =
𝑉² 𝐼²
ومنها نحصل على العلاقة المعروفة:
و الـــ characteristic Impedance السابقة تتراوح قيمتها بين 400 - 600 أوم فى خطوط النقل
الهوائي ، بينما تصل إلى 40-60 أوم فى الكابلات.
والأهمية النظرية لهذا المصطلح أنه إذا تم توصيل حمل Pure resistance فى نهاية الخط وكانت
قيمته تساوى نفس قيمة الــ Impedance C/C للخط فعندها سيكون الجهد عند الحمل مساويا تماما
للجهد عند المصدر دون أى هبوط فى الجهد لأنه كما ذكرنا فإن Capacitance في الخط ألغت تأثير
الــ Inductance كما أن الحمل مفترض أنه resistance بمعنى أنه ال يحتاج إلى Reactive Power ، ومن ثم لا يحدث هبوط في الجهد عبر الخط . و فى هذه الحالة سيكون قيمة التيار المسحوب فى
الحمل تساوي:
وهذا يعنى أن هذا الخط عند هذه القيمة تحديدا من التحميل لن يحتاج من مصدر التغذية إلى أي دعم
فيما يخص الــــــ Reactive Power.
لكن ماذا لو زادت القدرة المنقولة أو نقصت عن هذه القيمة ؟
1.1- أهمية قيمة الـــ SIL
الرقم الممثل للــ SIL له أهمية كبرى لمهندسي التشغيل ، فالرقم أولا نحصل عليه بسهولة ، فأنت لا تحتاج
سوى معرفة جهد الخط وقيمتى الـــ C and L حتى تحسب قيمة الـــ SIL .فعلى سبيل المثال لو فرضنا
أن الـــ Impedance C/C لخط ما تساوى 400Ω وكان جهده يساوى kV 110 فهذا يعنى أن الـــ
فما أهمية هذا الرقم؟
فى الشكل التالي يفترض أن لدينا خط له 450MW = SIL ـ فإذا تم تحميل الخط بحمل قدره MW 450
بالضبط ، فهذا يعنى أن القدرة غير الفعالة المولدة بواسطة مكثفات الخط تساوي تماما القدرة غير الفعالة
التى يحتاجها الخط ، ولن نحتاج لأى قدرة غير فعالة من المصدر كما سبق أن ذكرنا.
أما إذا زاد التحميل عن هذه القيمة فإن الخط سيحتاج لسحب Q من أى مصدر(سواء المولد نفسه أو
من مكثفات مساعدة كما سنرى) ، وبالتالي يجب أن نتوقع حدوث انخفاض في الجهد.
وإذا تم تحميل الخط بحمل أقل من SIL فهذا يعنى أن الخط سينتج Q ، ومن ثم نتوقع ارتفاع جهد
المنظومة.
ومن هنا تظهر أهمية هذا الرقم بالنسبة لمشغل الشبكة ، خاصة أن يستطيع بسرعة وبحسابات بسيطة كما
ذكرنا معرفة قيمة الــ SIL ، وبناء على هذه القيمة يمكنه أن يتوقع هل سيحتاج إلى قدرة غير فعالة
إضافية أم لا .
فعلى سبيل المثال لو فرضنا أن الـــ Impedance C/C لخط ما تساوى 400Ω وكان جهده يساوى
kV 110 فهذا يعنى أن الـــ 30MW = SIL ، وبالتالى فإن الــ Operator يكون عنده إمكانية تقدير
طبيعة عمل الخط حسب نسبة تحميله ، وهل هى مثلا أعلى أم أقل من الـــ SIL المحسوبة ، وبالتالى
هل الخط يسحب أم يعطى قدرة غير فعالة كما رأينا فى المنحنى السابق.
ملاحظات هامة جدا:
1 -قيمة SIL لا تعبر عن القدرة التي يمكن أن ينقلها الخط Power Transfer Capability ،
لكنها فقط مؤشر إلى حجم الــ Q التي سيحتاجها الخط انتاجا أو استهلاكا.
2 -لابد من معرفة الــ thermal rating للخط لتحديد أقصى قدرة منقولة كما في الجدول التالى.