Elektr energiyani ishlab chiqarish uzatish va taqsimlash

Uch fazali sistemalar va ularning afzalliklari

Magnit maydonida bir-biriga nisbatan 120⁰ burchak hosil qilib o‘rnatilgan uchta cho‘lg‘amni sinxron aylantirsak, uchala cho‘lg‘amda ham e.yu.k. hosil bo‘ladi (5.5a-rasm). Shu cho‘lg‘amlarda induktivlanuvchi e.yu.k. qiymatlari quyidagicha aniqlanadi:

^e 1	E m Sin t
e 2				(5.15)
	E m Sin ( t 120 ^0 )
e 3
	E m Sin ( t 240^0 )

Har bir cho‘lg‘am bir xil qarshilikka ega bo‘lgan tashqi zanjir bilan biriktirilsa, ularda quyidagicha aniqlanuvchi toklar oqadi (5.5b-rasm):

i 1	I m Sin ( t)
i 2	I m Sin ( t 120^0					(5.16)
				)
i 3	I m Sin ( t 240	0
			)

Chulg‘amlarda oquvchi toklarning o‘zgarish tezligi (davrtezligi) baravar bo‘lsada, ularning o‘zgarishida fazalar farqi mavjud. Tekshirayotgan sistemamizda fazalar farqi 120⁰. Shunday fazalar farqi bo‘lib, bir xil chastotada o‘zgaruvchi uchta tok yoki e.yu.k.lar sistemasi

86

uch fazali sistema deb ataladi. Toklarning o‘zgarishi 5.6-rasmda sinusoida va vektorlar bilan ko‘rsatilgan.

a) b)

5.5-rasm. Magnit maydonda cho‘lg‘amlarning harakati:

1. 
   – cho‘lg‘amlarning magnit maydonda harakati; b) – cho‘lg‘amlarga tashqi zanjir bilan ulanishi.
   

Yuqoridagi formulalardan
i1 i 2 i3 0 .	(5.17)

kelib chiqadi. Shuning uchun 5.5b-rasmdagi qaytarib keltiriluvchi uchala o‘zkazgichni tashlab yuborib, cho‘lg‘amlarning uchlarini biriktirishimiz mumkin. Iste’molchida ham shu singari biriktirish bo‘lishi mumkin. Natijada yulduz nusxa sxema kelib chiqadi (5.7-rasm).

5.6-rasm. Toklarni o‘zgarishining sinusoida va vektorlar bilan ko‘rsatilishi.

87

Yulduz nusxa biriktirilgan uch fazali sistemada cho‘lg‘amlar orqali o‘tuvchi toklar faza toklari deb ataladi; generatordan iste’molchiga elektr uzatish liniyasi orqali o‘tuvchi toklar liniya toklari deb ataladi. Yulduz nusxa sxemada faza toklari liniya toklariga teng:

I f I l .

(5.18)

5.7-rasm. Yulduz nusxa sxema ko‘rinishi.

Yulduz nusxa sxemada liniya kuchlanishi faza kuchlanishlarining geometrik ayirmasiga teng bo‘ladi, ya’ni

									(5.19)
^E12	E1	E2	^, ^E23	E2	E3	^, ^E31	E3	E1.

Kuchlanishlar vektor diagrammasidan liniya kuchlanishini faza kuchlanishiga nisbatan qancha katta bo‘lishini topish mumkin:

E1	^E12		.	(5.20)
	2 Sin60	0

Bundan E ₁₂ 3E₁ , ya’ni

El3E f .

(5.21)

kelib chiqadi

Bir fazaning boshini ikkinchi fazaning oxiri bilan biriktirib, biriktirilgan joylardan iste’molchi tomonga o‘tkazgichlar tortsak, uchburchak nusxa sxema hosil bo‘ladi (5.8-rasm).

Uchburchak sxemada liniya kuchlanishi faza kuchlanishiga teng bo‘ladi:

El Ef .

(5.22)

Bunday sxemada liniya toki fazadagi toklarning geometrik ayirmasiga teng, ya’ni


I₁ I₃₁ I₁₂ , I₂ I₁₂ I₂₃ , I₃ I₂₃ I₃₁ . (5.23)

88

5.8-rasm. Uchburchak nusxa sxemaning ko‘rinishi.

Yulduz nusxa sxemadagi kabi mulohaza yuritsak quyidagi ifoda kelib chiqadi:

I l3I f .

(5.24)

Uch fazali sistemalar bir fazali sistemalarga nisbatan bir qator afzallaklarga ega. Bular birinchidan, teskari o‘tkazgichlarga zarurat qolmaganligi sababli ularning o‘rnatilmasligi hisobiga olinuvchi iqtisodiy samara va ikkinchidan, mexanizmlarni harakatga keltiruvchi elektr motorlari uchun zarur bo‘lgan aylanuvchan magnit maydonining hosil qilinishi bilan bog‘liqdir.

Sinov savollari:

1. 
   Lens prinsipini tushuntirib bering?
   

2. 
   O‘zgaruvchan tok, uning maksimal va oniy qiymatlarini tushuntirib bering?
   

3. 
   Uch fazali sistema deganda nimani tushunasiz?
   
4. 
   Yulduz va uchburchak nusxa sxemalaridagi tok va kuchlanishlarning liniya va faza qiymatlari orasidagi bog‘liqlikni tushuntiring?
   
5. 
   Chap qo‘l qoidasining ma’nosini tushuntiring. Qanday qurilmalar chap qo‘l qoidasi asosida ishlaydi?
   

6. 
   O‘ng qo‘l qoidasining ma’nosini tushuntiring. Qanday qurilmalar o‘ng qo‘l qoidasi asosida ishlaydi?
   

89
ELEKTR ENERGETIKA TIZIMI VA UNING TASHKILIY QISMLARI


Elektr energetika tizimlari va tarmoqlari

Energetika tizimi – elektr va issiqlik tarmoqlari yordamida o‘zaro tutashib, umumiy ish holatiga ega bo‘lgan elektr va issiqlik stansiyalari, podstansiyalari va iste’molchilari majmuyidir.

Elektr tarmoqlari elektr tizimining bir qismi bo‘lib, elektr energiyasini manbadan iste’molchilarga uzatish va ular orasida taqsimlash uchun xizmat qiladi. Ular elektr uzatish liniyalari, podstansiyalari va taqsimlash punktlaridan tashkil topgan.

Elektr energetika tizimi bajaruvchi vazifasi bo‘yicha ikki xil – o‘zgartiruvchi va uzatuvchi elementlardan iborat. O‘zgartiruvchi elementlar yordamida energiya bir turdan ikkinchi turga o‘zgartirilsa, uzatuvchi elementlar (havo va kabel liniyalari) yordamida esa masofalarga uzatiladi.

Elektr energiyasini elektr stansiyalardan umumiy yuklamagacha uzatish har xil kuchlanishli elektr liniyalari yordamida amalga oshiriladi.

Ko‘p miqdordagi elektr energiyasini nisbatan uzoq masofalarga faqat yuqori kuchlanishli liniyalar orqali uzatish iqtisodiy jihatdan samaralidir. Kuchlanishni oshirish va kamaytirish uchun o‘zgartiruvchi kuch transformatorlari xizmat qiladi.

Podstansiya (PS) – elektr energiyasini o‘zgartirish va taqsim-lashga mo‘ljallangan elektr obyekti bo‘lib, u transformatorlar, taqsim-lovchi uskunalar, boshqarish uskunalari va yordamchi qurilmalardan iboratdir.

PSlar kuchaytiruvchi va pasaytiruvchi bo‘lishi mumkin. Kuchaytiruvchi PSda elektr energiyasi past kuchlanishdan yuqori kuchlanishga o‘zgartirilsa, pasaytiruvchi PSda buning aksi – u liniya orqali uzatilgan yuqori kuchlanishdan PSga ulangan taqismlovchi tarmoqning past kuchlanishiga o‘zgartiriladi. Elektr energiyasini qabul qilish va uning kuchlanishini o‘zgartirmasdan taqsimlashga mo‘ljallangan podstansiyalar taqsimlovchi punktlar (TP) deb yuritiladi.

Elektr tarmoqlari bajaruvchi vazifasi, nominal kuchlanishi, sxemasi, iste’molchilarning xarakteri bo‘yicha turlarga ajratiladi.

Bajaruvchi vazifasi bo‘yicha elektr tarmoqlari taqsimlovchi (mahalliy), ta’minlovchi (tuman) va tizimni hosil qiluvchi tarmoqlarga bo‘linadi.

90

Taqsimlovchi elektr tarmoqlari elektr iste’molchilarini ta’minlovchi tarmoqlarning podstansiyalari bilan tutashtirib, asosan 110 kV gacha nominal kuchlanishda ishlaydi.

Ta’minlovchi (tuman) elektr tarmoqlari taqsimlovchi elektr tarmoqlarni (ayrim hollarda, bevosita iste’molchilarni) elektr stansiyalari yoki tizimni hosil qiluvchi tarmoqlar bilan tutashtirib, asosan 110 kV dan yuqori kuchlanishda ishlaydi.

Tizimni hosil qiluvchi elektr tarmoqlari alohida hududlardagi elektr energetika tizimlarini o‘zaro tutashtirib, birlashgan tizimni vujudga keltirish uchun xizmat qiladi. Ular asosan 330 kV va undan yuqori kuchlanishda ishlaydi.

Nominal kuchlanishi bo‘yicha elektr tarmoqlari 1 kV gacha kuchlanishda ishlovchi past, 1 kV – 220 kV kuchlanishda ishlovchi yuqori va 330 kV va undan yuqori kuchlanishda ishlovchi o‘ta yuqori kuchlanishli tarmoqlarga bo‘linadi. Hozirgi davrda respublikamiz hududida mavjud o‘zgaruvchan tok elektr tarmoqlari past kuchlanishdagi 220 V, 380 V; yuqori kuchlanishdagi 1 kV, 6 kV, 10 kV, 35 kV, 110 kV, 220 kV va o‘ta yuqori kuchlanishdagi 500 kV nominal kuchlanishli tarmoqlarga bo‘linadi. Shu bilan bir qatorda ayrim xususiy holatlarda elektr jihozlarining nominal kuchlanishlariga mos holda 3 kV, 20 kV, 27 kV nominal kuchlanishli tarmoqlardan ham foydalaniladi.

Sxemasi bo‘yicha elektr tarmoqlari ochiq va yopiq (berk) elektr tarmoqlarga bo‘linadi.

Konturga ega bo‘lmagan va barcha iste’molchilari faqat bir tomondan ta’minlanuvchi elektr tarmog‘i ochiq elektr tarmog‘i deb yuritiladi.

Konturga ega bo‘lgan yoki konturga ega bo‘lmasada, ikki va undan ortiq tomondan ta’minlanuvchi tugunga ega bo‘lgan elektr tarmog‘i yopiq elektr tarmog‘i deyiladi.
Iste’molchilarining xarakteri bo‘yicha elektr tarmoqlari shahar, qishloq xo‘jaligi, sanoat elektr tarmoqlariga bo‘linadi.

6.1-rasmda xarakterli elektr energetika tizimi elektr tarmog‘ining soddalashtirilgan prinsipial sxemasi keltirilgan. Elektr energiyasi elektr stansiyalari (ES)dan yuklama markazlariga (6.1-rasm) bevosita ta’minlovchi (tuman) elektr tarmoqlarini tashkil etuvchi elektr uzatish liniyalari (1) va ta’minlovchi, qabul qiluvchi transformator podstansiyalari va ularni bog‘lovchi elektr uzatish liniyalari (2) orqali uzatiladi.

91

• 
  
  

ES -1

220. 
     kV
     

2

110 kV
110 kV
1

	TM	6 kV
110 kV	110 kV	35 kV
	1
10 kV		35 kV
ТМ		3

110 kV	1	1	ТМ
		110 kV
110 kV		10 kV
~			^ТМ 4 10 kV
ES -2
		4	ТП
	6 kV ^ТМ	TP
		0,38 kV

6.1- расм. Energetika tizimi elektr tarmog‘ining prinspial sxemasi.

Elektr energiya bilan ta’minlashda ishonchlilikni oshirish maqsadida ko‘pgina hollarda taqsimlovchi elektr tarmoqlari yopiq shaklda bo‘ladi. Qabul qiluvchi podstansiyalar asosan kuchlanishni yuklama ostida rostlash (YUOR) qurilmasiga ega bo‘lgan transformatorlardan tashkil topgan bo‘lib, ular taqsimlovchi tarmoqning ta’minlash markazi (TM) sifatida xizmat qiladi. Ta’minlash markazidan elektr energiyasi taqsimlash punktlariga uzatilib, shu kuchlanishda elektr uskunalari orasida taqsimlanishi yoki transformator podstansiyalariga uzatilishi mumkin. Ko‘rilayotgan holatda uzatilayotgan elektr energiyasi transformatorlarda past kuchlanishga o‘zgartirilib, alohida iste’molchilar o‘rtasida taqsimlanadi.

Elektr energiyani TM dan TP ga yoki uzunligi davomida uni taqismlamasdan to‘g‘ridan-to‘g‘ri podstansiyaga uzatuvchi elektr uzatish liniyalari (3) ta’minlovchi, uzunligi davomida bir necha transformator podstansiyalari yoki iste’molchi uskunalari ulangan elektr uzatish liniyalari (4) taqsimlovchi elektr uzatish liniyalari deb yuritiladi.

92

6.2. Elektr energetika tizimining yuklama grafigi

Energetika tizimining yuklamasi vaqt javomida o‘zgaruvchandir. Yuklamaning notekisligi sutkalik, haftalik va yillik notekisliklarga ajratiladi. Yuklamaning sutkalik o‘zgarish xarakterini energotizimning aktiv va reaktiv yuklamalarini sutka davomida o‘zgarishini ko‘rsatuvchi sutkalik yuklama grafigi yordamida ifodalash mumkin. Odatda, sutkalik yuklama grafigi to‘rtta xarakterli tipga – normal ish kuni, shanba, yakshanba va dushunba kunlari uchun sutkalik yuklama grafiklariga ajratiladi.

Sutkalik yuklama grafigi (6.2- rasm) ko‘pgina hollarda ikkita – ertalabki hamda kechki pik va ikkita – kungi va tungi tublarga ega bo‘ladi. Grafikning quyi qismi baza va yuqori qismi pik deb yuritiladi. Ba’zan yarimpik zonasi ham ajratiladi. Yuklama grafigi bir qator ko‘rsatkichlar bilan xarakterlanadi. Ular jumlasiga, masalan, o‘rtacha yuklama P_o‘r ni maksimal yuklama P_maks ga nisbatini ko‘rsatib, yuklama grafigining zichligi deb yuritiluvchi miqdor γ kiradi:

r	^Po‘r	.	(6.1)
	P
	max

6.2 - rasm. Sutkalik yuklama grafigining na’munasi.

Yuklamaning haftalik notekisligi tizim yuklamasining juma kunidan boshlab yakshanbagacha kamayib borib, dushunbada keskin ortishida namoyon bo‘ladi. Oy davomida olib qaralganda yuklama odatda ikkinchi o‘n kunlikning oxiridan boshlab ortib boradi va navbatdagi oyning oxirida biroz kamayadi.

93

Yuklamaning yillik notekisligini tizim yuklamasining sutkalik maksimumlari ko‘rib chiqilganda kuzatish mumkin. Uni ko‘rish uchun normal ish kuni uchun bir nechta xarakterli sutkalik yuklama grafigini qurib, ularning maksimal qiymatlarini tutashtirish mumkin (6.3,a-rasm). Shunday yo‘l bilan hosil qilingan 6.3,a- rasmda tasvirlangan yillik yuklama grafigida uning pasayish zonasi ham aniq ko‘rinadi. Qishloq xo‘jalik yuklamalari ko‘p bo‘lgan energotizimlarda yozgi davrlarda yuklamaning bunday pasayish zonasi kuzatilmasligi mumkin. Xuddi shu singari holat havoni konditsionerlar yuklamalari katta bo‘lgan energotizimlarda ham kuzatilishi mumkin.

Yillik yuklamaning pasayishi energotizimning jihozlarini ta’mirlash uchun qulay sharoitni yaratadi. Yuklamaning pasayish zonasi jihozni ta’mirlash zonasi (yoki ta’mirlash maydonchasi) deb ham yuritiladi (6.3,b- rasm).

6.3-rasm. Yuklamaning sutkalik maksimumlarini o‘zgarishi. Yillik yuklama grafigini hosil qilish: a)- fazoda tasvirlash; b)- tekislikda tasvirlash; 1- yuklamaning nisbiy o‘sishi e’tiborga olinmagan;

2- yuklamaning nisbiy o‘sishi e’tiborga olingan.

Yuklamaning maksimal quvvatidan foydalanish soatlari soni T_maks (yoki maksimal yuklamadan foydalanish vaqti) yuklama grafigining muhim parametri hisoblanadi. U yil davomida ishlab chiqariluvchi elektr energiya_topiladi: Eyil ni yil davomidagi maksimal yuklama Pmaks ga bo‘lish orqali

^Tmax	^E yil	.	(6.2)
	P
	max

94

T_maks ning qiymati bo‘yicha energotizimlarni uch guruhga ajratish mumkin. Bular
T_max 4000 soat bo‘lgan zichligi past;
40000 soat T_max 7000 soat bo‘lgan zichligi o‘rtacha; 70000 soat T_max 8760 soat bo‘lgan zichligi yuqori yuklama grafigiga ega bo‘lgan energotizimlardir. Energotizimlarning optimal ish holatlarini hisoblashda yuklama

grafigi ikki shaklda berilishi mumkin:

1. 
   iste’molchilarning yuklama grafiklari elektr tarmoqlaridagi aktiv va reaktiv quvvatlar isrofini o‘z ichiga oladi;
   
2. 
   yuklama grafigi elektr taromqlaridagi isroflarni e’tiborga olmagan holda iste’molchilarning foydali yuklamalarini yig‘indisi sifatida aniqlanadi.
   

Yuklama grafigini turli shakllarda berilishi energotizimning holatini optimallash natijalariga ma’lum darajada ta’sir ko‘rsatadi. Birinchi holatda elektr stansiyalari quvvatlari P_j ning yig‘indisi grafik

bo‘yicha aniqlanuvchi umumiy yuklamaga teng bo‘lsa P_j P , ikkinchi


j

holatda u umumiy yuklamaga nisbatan tarmoqdagi umumiy isrof π ga katta bo‘lishi zarur, ya’ni P_j P .

j

Agar energotizimning holatini optimallashda undagi isroflarni aniq e’tiborga olish talab etilsa, u holda yuklama grafigi berilishining ikkinchi shaklini qabul qilish zarur. Biroq bunda optimal boshqarish qonunini aniqlashning har bir qadamida quvvat isrofini hisoblash talab etiladi. Bu juda murakkab va hal etilishi qiyin bo‘lgan masala hisoblanadi.