أسباب وحلول الفاقد في الشبكات الكهربائية

ما هي دوافع وأسباب حدوث الفاقد في الشبكات الكهربائية؟

في طبيعة الحال؛ فإنه يجب حساب قيم الخسائر الخام ومعدلات الخسائر على مدى فترات طويلة (3 سنوات على الأقل)، وذلك لضمان الاستقرار والمتانة، كذلك قد لا تكون الخسائر لسنة معينة كبيرة بسبب التباين وعدم اليقين مثل مخاطر جمع البيانات والظروف المناخية، ومن أجل رؤية تأثير تقليل الخسائر؛ فإنه يجب أن يكون (WPD) قادراً على تحديد مستوى خط الأساس للخسائر الحالية.

كما يمكن تعريف خسائر شبكة التوزيع على نطاق واسع على أنها الفرق بين القدرة الكهربائية التي تدخل شبكة التوزيع من توليد القاعدة أو “المولدات الكهربائية” المدمجة ضمنياً إما شبكات المنبع من نفس المستوى أو المصب، وبين القدرة الكهربائية الخارجة من شبكة التوزيع، وذلك لأغراض الاستهلاك، كما ويتم حسابها بشكل صحيح من حيث النسبة المئوية لشريحة معينة.

آلية تقسيم خسائر شبكة التوزيع الكهربائية:

تخضع آلية تقسيم الخسائر الحاصلة على شبكة التوزيع الكهربائية الى العديد من الاعتبارات الهندسية والفنية، وذلك حسب التغذية الراجعة من المختصين بمراقبة هذه العمليات من المهندسين والفنيين وأصحاب الاختصاص في هذا المجال.

الخسائر الفنية على الشبكات الكهربائية:

تنقسم الخسائر الفنية إلى مجالين خسائر ثابتة وخسائر متغيرة:

خسائر ثابتة:

يتكون المبلغ الإجمالي للخسارة الفنية من مكون ثابت (وظيفة للشبكة نفسها، مستقلة عن الحمل على الشبكة) ومكون متغير يعتمد على مستوى الحمل على الشبكة، كذلك قد تتأثر الخسائر المتغيرة أيضاً بعامل القدرة وعدم توازن الشبكة وتأثيرات التوافقيات.

كما يتم تبديد بعض القدرة الكهربائية بواسطة مكونات ومعدات الشبكة مثل المحولات أو الموصلات نتيجة توصيلها بالشبكة وتنشيطها، وذلك حتى في حالة عدم توصيل الطاقة إلى العملاء؛ فإن النظام يعاني من خسائر لمجرد أنه يتم تنشيطه كهربائياً، كما تأخذ هذه الخسائر شكل حرارة وضوضاء وتسمى “خسائر ثابتة” أو “خسائر عدم تحميل”؛ وذلك لأنها مستقلة عن مقدار القدرة الكهربائية التي توفرها الشبكة.

كما أنه ومن المعروف وجود نوعين من الخسائر في المحولات، وهي:

• خسائر الحديد: هي خسائر ناتجة عن انعكاس القطبية المغناطيسية للفولاذ في قلب المحولات في كل دورة تيار متردد، بحيث يؤدي هذا إلى نبضة المادة (التي تصدر ضوضاء طنين) وتسخينها.

• خسائر النحاس: وهي الخسائر التي تنجم عن دوران التيارات المستحثة في الأجزاء الموصلة التي ليست ملفات نحاسية، مثل الجسم الحديدي أو القلب الفولاذي للمحول.

إلى جانب عدم كفاءة المحولات؛ فإن هناك مصدر آخر للخسائر الثابتة وهو العزل الكهربائي في معدات الشبكة، حيث تؤدي العيوب في العزل الكهربائي إلى تدفق تيارات صغيرة جداً عبرها في المحولات والخطوط العلوية والكابلات الأرضية وغيرها من معدات الشبكة.

كما تسمى هذه الأنواع من الخسائر الثابتة “خسائر العزل” أو “خسائر التسرب الحالية” أو خسائر كورونا، وهي حالة خاصة من هذا النوع من الخسائر، بحيث تحدث في خطوط الجهد العالي، كذلك تختلف باختلاف مستوى الجهد وقطر السلك المادي ومع الظروف الجوية مثل المطر والضباب.

في حين أن الخسائر الثابتة لا تتغير مع التيار؛ فإنها تعتمد على الجهد المطبق، ومع ذلك ونظراً لأن الجهد المطبق مستقر نسبياً أثناء تنشيط معدات الشبكة؛ فهي ثابتة بشكل أساسي، لذلك تعتبر الخسائر الثابتة إحدى وظائف الشبكة نفسها وتعتمد بشكل أساسي على عدد المكونات النشطة.

وبشكل عام؛ فقد تساهم الخسائر الثابتة بشكل كبير جدًا في ما بين ربع وثلث إجمالي الخسائر الفنية على شبكات التوزيع، كما أن هناك عدد من التأثيرات الصغيرة التي يمكن أن تساهم أيضاً في الخسائر الفنية على الشبكة.

خسائر متغيرة:

يتم إنشاء المكون المتغير للخسائر من خلال تأثير التسخين للكهرباء التي تمر عبر الكابلات والملفات وجميع الموصلات، وذلك سواء كانت ملفات في المحولات أو أسلاك الألمنيوم أو النحاس في الخطوط العلوية أو الكابلات الأرضية وحتى في المفاتيح الكهربائية أو الصمامات أو معدات القياس، كما أن لها مقاومة كهربائية داخلية تؤدي إلى تسخينها عند حمل التيار الكهربائي.

ونتيجة لذلك؛ فإنه تتغير الخسائر المتغيرة مع زيادة تدفقات الطاقة وانخفاضها (بما يتناسب مع مربع التيار)، كما تتعرض شبكات النقل لمستوى أقل من الخسائر لأنه في الفولتية العالية، بحيث يلزم وجود تيار أقل لنقل نفس المقدار من الطاقة الكهربائية، ويمكن أن يكون لعوامل إضافية مثل تأثير عدم توازن الشبكة وعامل القدرة وجودة الطاقة تأثير على الخسائر المتغيرة، لأنها تؤثر على قيمة التيارات المتدفقة عبر الموصلات.

بالإضافة إلى ذلك، تعتمد الخسائر المتغيرة أيضاً على الطول والمقطع العرضي لخط الشبكة؛ لأنها تختلف بما يتناسب مع مقاومة الموصل، كما تقل مقاومة الموصل مع زيادة “مساحة المقطع العرضي”، لذلك؛ فإنه يتم تقليل تأثير الخسائر باستخدام أحجام الكابلات الأكبر، بحيث ينطبق مبدأ مشابه أيضاً على الخسائر المتغيرة في المحولات.

وبشكل عام، تساهم الخسائر المتغيرة تقريباً بين ثلثي وثلاثة أرباع إجمالي الخسائر الفنية لنظام الطاقة، كما تهدف إما إلى خفض تدفقات طاقة النظام أو تقليل مقاومة مسارات النقل، ويمكن أن يساهم انخفاض مستويات استخدام أصول الشبكة في خفض كل من الحالية والمقاومة، كما يجب أن تظهر أي استثمارات رأسمالية أعلى مطلوبة لتقليل الخسارة تحليلاً إيجابياً لمزايا التكلفة مدى الحياة.

الخسائر غير الفنية على الشبكات الكهربائية:

تحدث “الخسائر غير الفنية” بسبب الإجراءات الخارجية لنظام الطاقة، وهي تشير إلى الطاقة المفقودة التي لا تتعلق مباشرة بنقل الكهرباء وتحدث بشكل مستقل عن الخصائص الفيزيائية والتقنية للشبكة (الخسائر الفنية).

كذلك لا يمكن إصلاح حالات الخسارة غير الفنية عن طريق ترقية المعدات أو تعديل تصميم الشبكة، وبدلاً من ذلك؛ فإنه يلزم إجراء تحقيقات ومراجعات وتعاون مع الهيئات الأخرى، كما ينطوي هذا النوع من الخسارة على استخراج الكهرباء مع خسارة الإيرادات لكل من مشغل الشبكة والمورد.

السرقة في النقل:

هناك عدة طرق يمكن من خلالها أخذ الكهرباء من الشبكة بشكل غير قانوني، حيث تمثل السرقة والاحتيال عموماً غالبية الخسائر غير الفنية من الشبكة، كما أن هذه تحديات مهمة لـ (DNO)، وتتطلب جهوداً متضافرة من مجموعة من أصحاب المصلحة للتخفيف منها، كما من الصعب قياس المدى الدقيق لهذا النوع من الخسائر حيث من المحتمل ألا يتم اكتشاف نسبة كبيرة منه.

العرض غير المقيد:

لا يتم قياس جميع الإمدادات في شبكات التوزيع، لذلك هناك العديد من عناصر المعدات الكهربائية التي لا تعتبر عملية أو فعالة من حيث التكلفة لقياس استهلاك الطاقة باستخدام العدادات التقليدية، وفي هذه الظروف؛ فإن هناك إمدادات مشروعة غير مقيدة يتم تقدير طلبها على الطاقة بدلاً من قياسها بدقة.

كما يمكن التعامل مع جميع التوصيلات غير المقاسة كأي نوع آخر من الأحمال، بشرط أن يتم تسجيلها وتقديرها وحسابها بشكل صحيح، علاوة على ذلك؛ فإنه يمكن التعاقد مع التوصيلات غير المحسوبة المتعلقة بالعميل (مثل الإضاءة العامة) أو بعض استهلاك (DNO) الخاص (مثل الخدمات الإضافية للمحطات الفرعية).