تقدير الاحمال الكهربائية في شبكات التوزيع


وبصفة عامة يمكن تقسيم الأحمال الكهربائية التي تغذيها شبكات التوزيع إلى الأنواع الآتية:

  • ‌أ- الأحمال الكهربائية لأنظمة الإنارة العامة.
  • ‌ب- الأحمال السكنية وتشمل الإضاءة والسخانات وأجهزة التكييف والثلاجات…الخ.
  • ‌ج- الأحمال التجارية وتشمل المطارات والمستشفيات والمباني الحكومية والمسارح والملاعب والفنادق والمواني…الخ.
  • ‌د- الأحمال الصناعية: الأحمال الصناعية هي أحمال مركبة وتكون المحركات الحثية النسبة الأكبر من هذه الأحمال. وهذه الأحمال دالة في الجهد والتردد للنظام الكهربي وتمثل الجزء الأكبر من العمل الكلي للنظام الكهربي.

خصائص الأحمال الكهربائية

طلب المنظومة

هو متوسط الحمل الكهربي على المنظومة الكهربية خلال فترة زمنية محددة. ويمكن التعبير عن طلب المنظومة الكهربائية بالقدرة الظاهرية المطلوبة أو بالقدرة الفعالة للأحمال الكهربائية أو بالتيار الكلي للأحمال. ويفضل استخدام القدرة الظاهرية للأحمال بدلاً من استخدام القدرة الفعالة لأن استخدام القدرة الفعالة يتطلب معرفة معامل القدرة. .ومن المفيد جدا معرفة منحني الحمل اليوم وهو يمثل تغير الأحمال الكهربائية خلال 24 ساعة لليوم ومن المفيد هنا ذكر أن الطلب لأي حمل يختلف عن تقدير قيمة الحمل حيث إن تقدير الحمل هو القيمة المقننة للحمل والموجودة على اللوحة الرئيسية للحمل. شكل 1 يبين منحني الحمل اليومي.

متوسط الطلب

ويعرف بأنه متوسط القدرة لعمل خلال فترة زمنية محددة ويمكن حساب متوسط الطلب اليومي أو الشهري أو السنوي.

ويعطي متوسط الطلب بالعلاقة الآتية:

متوسط القدرة = (الطاقة الكهربية المستهلكة في فترة زمنية) /(عدد ساعات الفترة الزمنية).

أقصى قيمة الطلب

ويعرف بأنه أكبر قيمة للحمل خلال الـ 24 ساعة وتسمي الحمل الأقصى. ومن المعلوم أن أقصي طلب ليس أكبر طلب ولكن أكبر متوسط طلب قدرة يحدث خلال أي فترة زمنية صغيرة مثلاً دقيقة واحدة، 15 دقيقة، 30 دقيقة من دورة الحمل. في الغالب يتراوح الفاصل الزمني لأقصي طلب بين 15 و 30 دقيقة حول للحظة التي يبلغ عندها الطلب أقصي قيمة له.

من الضروري معرفة النقاط التالية لتحديد أقصى طلب:

  • تحديد دورة الحمل تحت الدراسة.
  • تحديد فترة أقصى طلب مطلوب حسابه.
  • الطريقة المستخدمة لحساب متوسط الطلب خلال فترة زمنية.

ويستخدم أقصي طلب محسوب لتقدير سعة الشبكات وبالتالي التكلفة المطلوبة لتغذية شبكة أو جزء من شبكة. ومن الأسباب الرئيسية المهمة لاستخدام قيم أقصي طلب أن أغلب المعدات والأجهزة الكهربائية تصمم بحيث تتحمل من 100% إلي 120% زيادة حمل لفترة محدودة بدون حدوث أية آثار جانبية عكسية.

طريقة فيلاندر لحساب أقصي طلب:

معرفة طلب قدرة المستهلكين وتنوع أحمالهم في شبكة التوزيع مهمة جدا لعمليات التخطيط وتشغيل شبكات التوزيع ومن الطرق الرياضية المستخدمة لحساب أقصي طلب قدرة بمعرفة استهلاك الطاقة السنوي طريقة فيلاندر والتي تعرف كالآتي:

P = C1 W + C2 √w

حيث إن p = أقصي طلب قدرة (KW).

W = استهلاك الطاقة السنوي (KWH)

C1, C2 = ثوابت تعتمد علي تصنيف المستهلك.

وتمتاز هذه الطريقة بأنها تعطي العلاقة بين أقصي طلب قدرة واستهلاك الطاقة لأحمال جزئية ولا تتحقق هذه العلاقة عند استخدامها لمجموعة أحمال غير متجانسة أي أن هذه الطريقة غير مناسبة لطبيعة أحمال مختلفة على مدى اليوم أو السنة.

وكذلك فإن هذه الطريقة تعطي نتائج سيئة عند حساب أقصى طلب لمستهلك واحد لمجموعة تتكون من عدد قليل من المستهلكين.

 

الاحمال

 

 

عامل الطلب

عامل الطلب على المنظومة الكهربية: هو النسبة بين أقصى طلب للمنظومة الكهربية والأحمال على المنظومة الكهربية، والأحمال على المنظومة هي مجموعة الأحمال المقننة لجميع المعدات والأجهزة التي تغذي بالمنظومة الكهربية, لابد من ملاحظة أن توصيل الأحمال بالمنظومة الكهربية لا يعني أن كل الأحمال تعمل في نفس الفترة الزمنية لذلك فإن معامل الطلب دائما أقل من الواحد.

ويكون الغرض من معرفة عامل الطلب هو تقدير حصة الحمل الكلي الموصل والمطلوب تغذيته فى نفس الوقت وعادة يكون أقصى حمل لمجموعة من الأحمال أقل من مجموع قدرات هذه الأحمال وهذا راجع إلى الآتي:

  • اختيار سعة المعدات الكهربية أكبر من المطلوب الفعلي وذلك للتغلب على بعض حالات زيادة الحمل.
  • نادرا ما يكون عمل مجموعة الأحمال عند أقصي حمل في نفس الوقت.

مثال: منزل يحتوي على المصابيح الآتية.

3 مصابيح قدرة 60 و 10 وات ومصابيح قدرة 40 و4 وات, ومصابيح قدرة 100 و5 وات مصابيحقدرة 10 وات.

بفرض أن عداد الطلب يشير خلال 30 دقيقةلقيمة أقصى طلب 650 W احسب عامل الطلب.

الحل: الحمل الكلي لمصابيح الإضاءة = 60 × 3 + 10 × 40 + 100 × 40 + 10 × 5= 1030 وات.

أقصي طلب خلال 30 دقيقة هو 650W.

عامل الطلب = 650/ 1030 = 0,631 = 63,1%

 

عامل الحمل

عامل الحمل هو النسبة بين متوسط الحمل وأقصى حمل خلال فترة زمنية محدودة ويمكن حسابه طبقا للمعادلة الآتية:

عامل الحمل = الطاقة الفعلية المستهلكة / (KWH) [ أقصي طلب (kw) × الفترة الزمنية (Hr).

يخضع عامل العمل السنوي لمحطات التوليد للمعادلة التالية:

عامل الحمل السنوي = عدد الوحدات العاملة في السنة/ (أقصى عدد وحدات يمكن أن تعمل.

عامل الحمل السنوي = عدد الوحدات العاملة في السنة/ (أقصى طلب قدرة × 8760).

عامل العمل الشهري = عدد الوحدات العاملة في الشهر/ (أقصى طلب قدرة × 24 × 30).

بينما يخضع عامل الحمل لمعدات المستهلك للمعادلة الآتية:

عامل الحمل السنوي = عدد الوحدات المستهلكة في السنة/ (أقصى طلب × 8760).

عامل الحمل الشهري = عدد الوحدات المستهلكة في الشهر/ (أقصى طلب ×24 × 30).

إذن عامل الحمل اليومي = عدد الوحدات العاملة في اليوم/ (أقصى طلب ×24).

عموما فإن عامل الحلم يساوي النسبة بين متوسط القدرة إلى أقصى طلب في سنة أو شهر أو يوم.