Sähköverkkojen bussien luokittelu
Sähköverkkojen bussien määritelmä ja luokittelu
Sähköjärjestelmässä bussi määritellään yhdistyspisteenä, jota edustetaan yleensä pystysuoraan viivana, jossa erilaiset järjestelmän komponentit kuten sähköntuotantomodulit, kulutuspaikat ja syöttölinjat on yhdistetty. Jokainen sähköjärjestelmän bussi on luonnehdittu neljällä avaintekijällä: jännitteen suuruudella, jännitteen vaihekulmalla, teholla (tai todellisella teholle) ja reaktiivisella teholla. Nämä tekijät ovat olennaisia sähköjärjestelmän käytännön ja toiminnan analysointiin ja ymmärtämiseen.
Kuormituksen virtausanalyysissä, jonka tavoitteena on analysoida sähköjärjestelmän vakaa-tilaolosuhteita, jokaisen bussin neljässä tekijässä kaksi on tunnettu, ja loput kaksi on määrättävä. Bussit voidaan luokitella kolmeen erilliseen ryhmään sen perusteella, mitkä näistä tekijöistä on määritelty: tuotantobussit, kuormituspaikat ja venyttelybussit. Tämä luokittelu auttaa muodostamaan ja ratkaisemaan kuormituksen virtausyhtälöt, mikä mahdollistaa insinöörien tehokkaasti analysoida sähköjärjestelmän toimintaa, suunnitella sähköntuotantoa ja jakelua sekä taata sähköverkon yleinen vakaus ja luotettavuus.
Alla oleva taulukko näyttää bussityypit ja niihin liittyvät tiedetyn ja tuntemattoman arvon.
Tuotantobussi (Jänniteohjausbussi tai P-V-bussi)
Tuotantobussi, joka usein kutsutaan P-V-bussiksi, on keskeinen osa sähköjärjestelmän analyysiä. Tässä bussissa kaksi parametria on ennakkoon määritelty: jännitteen suuruus, joka vastaa tuotettua jännitettä, ja aktiivinen teho (todellinen teho) P, joka vastaa tuotantomodulin kapasiteettia. Jotta jännitteen suuruus pysyisi vakiona, määritellynä arvona, reaktiivista energiaa lisätään tarvittaessa järjestelmään. Tämän seurauksena reaktiivisen tehon tuotanto Q ja jännitteen vaihekulma δ P-V-bussissa ovat tuntemattomia, jotka on laskettava sähköjärjestelmän analyysialgoritmeilla. Tämä prosessi on olennainen sähköverkon vakaudelle ja asianmukaiselle toiminnalle, sillä jännitteen tasapito on välttämätöntä luotettavalle sähköntoimitukselle.
Kuormituspaikka (P-Q-bussi)
Kuormituspaikka, joka tunnetaan myös P-Q-bussina, toimii pisteenä, jossa aktiivista ja reaktiivista energiaa vedetään tai syötetään sähköverkkoon. Kuormituksen virtausanalyysin yhteydessä tässä bussissa aktiivinen teho P ja reaktiivinen teho Q arvot määritellään yhdistettyjen kuormitusten ominaisuuksien perusteella. Tässä bussissa tuntemattomina ovat jännitteen suuruus ja vaihekulma. Vaikka kuormituspaikan jännite saa vaihdella suotuisissa rajoissa, yleensä noin 5%, sen säilyttäminen näiden rajojen sisällä on elintärkeää yhdistettyjen sähkölaitteiden asianmukaiselle toiminnalle. Kuormituksille jännitteen vaihekulma δ on suhteellisesti vähemmän kriittinen verrattuna jännitteen suuruuteen, sillä useimmat sähkölaitteet on suunniteltu toimimaan tehokkaasti tietyssä jännitteen suuruuden alueessa.
Venyttely-, heilahdus- tai viitebussi
Venyttelybussi on ainutlaatuinen ja olennainen osa sähköjärjestelmiä. Toisin kuin muut bussit, se ei suoraan toista sähköä mihinkään fyysiselle kuormitukselle. Sen sijaan se toimii energian varastona, joka kykenee absorboimaan tai syöttämään sekä aktiivista että reaktiivista energiaa sähköjärjestelmään tarvittaessa. Kuormituksen virtausanalyysissä venyttelybussin jännitteen suuruus ja vaihekulma on ennakkoon määritelty. Perinteisesti venyttelybussin jännitteen vaihekulma asetetaan nollaksi, mikä tekee siitä koko sähköjärjestelmän viitepisteen. Venyttelybussin aktiivisten ja reaktiivisten tehon arvot määritellään kuormituksen virtausyhtälöiden ratkaisun aikana.
Venyttelybussin käsite on syntynyt kuormituksen virtauslaskennan käytännön haasteista. Koska sähköjärjestelmän I2R menetykset eivät voi olla tarkasti ennakoitavissa, on mahdotonta täsmällisesti määrittää jokaisen bussin kokonaistuotosta. Venyttelybussin määrittelemällä insinöörit voivat tasapainottaa tehoyhtälöt järjestelmän yli, varmistamalla, että kaikki kuormituksen virtauslaskennat ovat yhtenäiset ja tarkat. Nollan vaihekulman käytäntö venyttelybussissa yksinkertaistaa matemaattista mallintamista ja sähköjärjestelmän analyysiä, mikä helpottaa sähkösuhteiden ja -vaihtojen ymmärtämistä verkossa.
