Elektr uzilishi

Elektr energiyasining uzilishi (quvvat uzilishi, quvvat yetishmovchiligi, quvvat yoʻqolishi yoki quvvat oʻchishi deb ham ataladi) isteʼmolchiga elektr tarmogʻidan quvvat yetkazib berilishining yoʻqolishini anglatadi.

Elektr energiyasi tarmogʻida quvvat uzilishining koʻplab sabablari mavjud. Bu sabablarga elektr stansiyalaridagi nosozliklar, elektr uzatish liniyalari, past stansiyalar yoki tarqatish tizimining boshqa qismlariga zarar yetishi va qisqa tutashuv kabilar kiradi.

Quvvat uzilishlari atrof-muhit va jamoat xavfsizligiga tahdid solishi mumkin boʻlgan joylarda ayniqsa muhim ahamiyatga ega. Shifoxonalar, kanalizatsiya inshootlari va konlar kabi muassasalar odatda elektr energiyasi yoʻqolganda avtomatik ravishda ishga tushadigan zaxira quvvat manbalariga, masalan, zahira generatorlarga ega boʻladi. Telekommunikatsiya kabi boshqa muhim tizimlar ham favqulodda zahira quvvatga ega boʻlishi talab qilinadi. Elektr energiyasi uzilishi paytida uylar, korxonalar va boshqa obyektlarga quvvat yoʻqolish holati kuzatiladi. Quvvat uzilishlari turli sabablarga koʻra yuzaga kelishi mumkin, jumladan, yomon ob-havo sharoitlari (masalan, boʻronlar, toʻfonlar yoki qor boʻronlari), jihozlar nosozligi va tarmoqdagi ortiqcha yuklanish shular jumlasidan.

 Turlari 

Elektr energiyasining uzilishi uzilishning davomiyligi va taʼsiriga asoslanib uchta turli hodisaga boʻlinadi:

 Vaqtinchalik nosozlik – bu odatda quvvat liniyasidagi nosozlik, masalan, qisqa tutashuv yoki yashin urishi natijasida yuzaga keladigan quvvat yoʻqolishi. Nosozlik bartaraf etilgandan soʻng, elektr energiyasi avtomatik ravishda qayta tiklanadi.
 „Brownout“ – bu elektr taʼminotida kuchlanishning pasayishi. „Brownout“ atamasi, kuchlanish pasayganda chiroqlarni xiralashishi bilan bogʻliq. Brownoutlar uskunalarning yomon ishlashiga yoki hatto notoʻgʻri ishlashiga olib kelishi mumkin.
 „Blackout“ – bu keng hududdagi quvvatning toʻliq yoʻqolishi va uzoq davom etishiga nisbatan qoʻllanadi. Bu elektr energiyasining eng ogʻir uzilishidir. Black out holatida quvvatdan uzilgan elektr stansiyalarining tiklanishi nisbatan qiyinroq boʻladi. Uzilishlarning davomiyligi, black outning xususiyatlari va elektr tarmogʻining konfiguratsiyasiga qarab, bir necha daqiqadan bir necha haftagacha davom etishi mumkin.

Elektr energiyasiga boʻlgan talab taʼminotdan oshib ketganda, „rolling blackout“lar (rotatsion uzilishlar) yuzaga keladi va baʼzi isteʼmolchilarga quvvat kerakli kuchlanishda yetkazib berilishini taʼminlaydi, boshqa isteʼmolchilar esa umuman elektr quvvatini olmaydi. Bunday uzilishlar rivojlanayotgan mamlakatlarda keng tarqalgan boʻlib, ular oldindan rejalashtirilishi yoki ogohlantirishsiz sodir boʻlishi mumkin. Shuningdek, ular rivojlangan mamlakatlarda ham yuz bergan, masalan, 2000–2001-yillardagi Kaliforniya elektr energiyasi inqirozi paytida hukumatning aralashuvi sabab boʻlgan. Elektr taʼminotining uzilishi baʼzan gaz sizib chiqishi paytida yongʻinning oldini olish uchun jamoat xavfsizligi chora-tadbiri sifatida ham qoʻllanadi (masalan, Merrimak vodiysi gaz portlashlariga javoban bir nechta shaharlarda elektr taʼminoti toʻxtatib qoʻyilgan), yoki nosoz uzatish liniyalari atrofida oʻrmon yongʻinlarning oldini olish uchun qoʻllanadi (masalan, 2019-yilda Kaliforniyada elektr ta’minotining uzilishi).

 Quvvat tizimini elektr uzilishlaridan himoya qilish 

Elektr taʼminoti tarmoqlarida elektr energiyasini ishlab chiqarish va elektr yuklama (talab) har soniyada bir-biriga juda yaqin boʻlishi kerak, bu tarmoq komponentlarining haddan tashqari yuklanishidan saqlanish uchun zarur, aks holda ular jiddiy zarar koʻrishi mumkin. Haddan tashqari yuklanishni avtomatik aniqlash va zarar koʻrish xavfi boʻlgan sxemalarni uzish uchun himoya relesi va elektr predoxraniteli qoʻllanadi.

Baʼzi sharoitlarda, tarmoq komponentlaridan birining oʻchib qolishi tarmoqning qoʻshni segmentlarida oqimning oʻzgarishiga olib kelishi mumkin, bu esa tarmoqning katta qismida kaskadli uzilishga olib keladi. Bu bir binodan bir kvartelgacha, hattoki butun shahar yoki butun elektr tarmogʻigacha taʼsir qilishi mumkin.

Zamonaviy elektr energiya tizimlari bunday kaskadli uzilishlarga chidamli qilib ishlab chiqilgan, ammo buni baʼzan oldini olish imkoniyati mavjud emas (quyida qarang). Bundan tashqari, kamdan-kam uchraydigan keng koʻlamli uzilishlarning oldini olish uchun qisqa muddatli iqtisodiy foyda yoʻq boʻlganligi sababli, tadqiqotchilar tarmoqning chidamliligi vaqt oʻtishi bilan kamayishi tendensiyasiga xavotir bildiradilar, qaysiki faqatgina katta avariya sodir boʻlgandan keyin toʻgʻrilanadigan. 2003-yilda Carreras va uning hamkorlari tomonidan chop etilgan maqolada kichik uzilishlarning ehtimolini kamaytirish faqat katta uzilishlarning ehtimolini oshirishi mumkinligi taʼkidlangan. Bu holda, indivudual isteʼmolchini qisqa muddatli iqtisodiy manfaatdor qilish keng koʻlamli uzilishlar ehtimolini oshiradi.

2023-yil oktyabr oyida Energetika va tabiiy resurslar bo‘yicha Senat qo‘mitasi tizim boʻylab elektr uzilishi natijasida elektr energiyasini qayta tiklash jarayoni „black start“ ni oʻrganish uchun uchrashuv oʻtkazdi. Ushbu uchrashuvning maqsadi elektr tarmogʻiga zarar yetkazilgan taqdirda elektr taʼminoti sanoatida qanday zaxira rejalari mavjudligini Kongressga maʼlum qilish edi. Elektr tarmogʻiga tahdidlar kiberhujumlar, quyosh boʻronlari va ogʻir ob-havo sharoitlari va boshqalarni oʻz ichiga oladi. Masalan, 2003-yilda AQSh va Kanadada "Shimoli-sharqdagi elektr uzilishi" baland voltli elektr uzatish liniyalariga oʻsib ketgan daraxtlar tegishi natijasida yuzaga kelgan. Taxminan 55 million kishi elektr energiyasidan mahrum boʻldi va uni tiklash uchun taxminan 6 milliard dollar sarflandi.

 Kompyuter tizimlarini elektr uzilishlaridan himoya qilish 
Kompyuter tizimlarini himoya qilish uchun, asosiy quvvat manbai vaqtincha mavjud boʻlmasa, uzluksiz quvvat manbai yoki 'UPS' (Uninterruptible Power Supply) dan foydalanish elektr energiyasining doimiy oqimini taʼminlashi mumkin. Elektr energiyasi qayta tiklanganida apparatni zarar koʻrishdan himoya qilish uchun, kuchlanish koʻtarilgan (bir necha soniya davomida kuchlanish oshishi) holatlarda ortiqcha kuchlanishni moslashtitadigan maxsus qurilma, surge protector, ishlatilishi mumkin.

 Katta hududdagi quvvat uzilishda elektrni tiklash 
Keng miqyosdagi uzilishdan soʻng elektr energiyasini tiklash qiyin boʻlishi mumkin, chunki elektr stansiyalarini qayta ishga tushirish kerak. Odatda, bu qolgan tarmoqdan olingan quvvat yordamida amalga oshiriladi. Agar tarmoq quvvati butunlay mavjud boʻlmasa, "black start" deb ataladigan jarayon amalga oshirilib elektr tarmogʻini ishga tushiriladi. Buni amalga oshirish usuli hudud sharoiti va operatsion siyosatlarga katta darajada bogʻliq boʻladi, ammo odatda uzatish kompaniyalari lokalizatsiyalashgan 'quvvat orollari' tashkil etadilar va ular asta-sekin bir-biriga ulanadi. Taʼminot chastotalarini qabul qilingan chegaralar ichida saqlash uchun, talabni qayta ulashni ishlab chiqarish tiklangan tezlikda amalga oshirish kerak, bu esa elektr stansiyalari, uzatish va tarqatish tashkilotlari oʻrtasida yaqin hamkorlikni talab qiladi.

 Quvvat uzilishining oldini olish va elektr energiyasining barqarorligi 

 Oz-oʻzini tashkil etgan tanqislik 
Tarixiy ma'lumotlar va kompyuter modellashtirish asosida elektr tarmoqlari oʻz-oʻzini tashkil etgan tanqislik tizimlari ekanligi taʼkidlangan. Bu tizimlar har xil kattalikdagi, hatto butun tizimni qamrab oladigan uzilishlarni keltirib chiqaradi. Ushbu hodisa barqaror ravishda ortib borayotgan yuklama, elektr kompaniyasining iqtisodiyoti va zamonaviy muhandislik chegaralari bilan bogʻliq deb hisoblanadi.

Uzilishlar chastotasini tanqislik nuqtasidan uzoqroq ishlash orqali kamaytirish mumkinligi koʻrsatilgan, ammo bu odatda iqtisodiy jihatdan foydali emas, natijada taʼminotchilar oʻrtacha yuklamani vaqt oʻtishi bilan oshirib boradilar yoki kamroq yangilashadi, bu esa tarmoqni tanqislik nuqtasiga yaqinlashtiradi. Aksincha, tanqislik nuqtasidan oʻtgan tizim juda koʻp uzilishlarni boshdan kechiradi, bu esa tizim boʻyicha yangilanishlarni keltirib chiqaradi va uni tanqislik nuqtasidan pastga qaytaradi. Tanqislik nuqtasiga yaqin boʻlganda, uzilishlar chastotasi va kattaligi oʻrtasidagi bogʻlanish kuchlanish qonuniga muvofiq keladi.

Tanqislik nuqtasiga yaqin joylarda kaskadli uzilishlar koʻproq uchraydi. Kuchlanish qonuniga mos keluvchi bogʻlanish tarixiy maʼlumotlar va model tizimlarda koʻrinadi. Ushbu tizimlarni maksimal quvvatga juda yaqin ishlatish, jihozlar eskirishi, yomon ob-havo, inson aralashuvi va boshqalar kabi tasodifiy, oldini olish mumkin boʻlmagan uzilishlarning kuchaygan taʼsiriga olib keladi. Tanqislik nuqtasiga yaqin boʻlgan holda, ushbu uzilishlar atrofdagi komponentlarga katta taʼsir koʻrsatadi, chunki individual komponentlar katta bosimni koʻtaradi. Bu esa, uzilgan komponentdan kelib chiqadigan katta bosimni tizim boʻylab katta miqdorda qayta taqsimlashga olib keladi, bu esa bevosita taʼsirlangan komponentlardan tashqari qoʻshimcha komponentlarning uzilishiga olib keladi, bu esa koʻp xarajatli va xavfli kaskadli uzilishlarni keltirib chiqaradi. Ushbu dastlabki uzilishlar, elektr taʼminotchilarining aniq uzilishlarni oldini olish uchun amalga oshirgan choralar (daraxtlarni kesish, shamolli hududlarda chegarani ajratish, qarigan jihozlarni almashtirish va boshqalar) sababli yanada kutilmagan va oldini olish qiyin boʻladi. Koʻpchilik elektr tarmoqlaridagi murakkabligi dastlabki uzilish sababini aniqlashni juda qiyinlashtiradi.

Rahbarlar uzilishlarning oldini olish mumkinligi haqidagi tizim nazariyalarini rad etadilar, ammo tarmoqning asosiy faoliyatini oʻzgartirish kerakligi haqidagi fikrni maʼqullaydilar. Elektr Energiya Tadqiqot Instituti, tarmoqni muvofiqlashtirish uchun ilgʻor sensorlarni ishlatadigan quvvat nazorat qurilmalari kabi aqlli tarmoq funksiyalarini qoʻllashni targʻib qiladi. Boshqalar esa, keng hududdagi AC liniyalari boʻylab uzilishlarning kaskadlanishining oldini olish uchun elektron boshqariladigan yuqori voltli to'g'ri oqim (HVDC) yongʻin toʻsiqlari qoʻllanilishini qoʻllab-quvvatlaydilar.

 OPA modeli 
2002-yilda Oak Ridge Milliy Laboratoriyasi (ORNL), Wisconsin Universitetining Elektr Tizimlari Muhandislik Tadqiqot Markazi (PSerc) va Alaska Fairbanks Universiteti tadqiqotchilari elektr taqsimot tizimlarining tabiati uchun matematik modelni taklif qildilar. Ushbu model OPA modeli sifatida tanilgan, bu yaratuvchi muassasaning nomiga ishora qiladi. OPA – bu kaskadli uzilish modeli. Boshqa kaskadli uzilish modellari Manchester, Hidden failure, CASCADE va Branching kabi modellarni oʻz ichiga oladi. OPA modeli miqdoriy jihatdan kaskadli uzilishlarning kompleks tarmoqlar modeli – Crucitti–Latora–Marchiori (CLM) modeli bilan taqqoslandi va ikkala model ham uzatish quvvatiga nisbatan oʻrtacha tarmoq zararida (OPAʼdagi yukni kamaytirish/ talab, CLM’dagi yoʻl zarari) oʻxshash davriy oʻzgarishlarni koʻrsatadi.

 Quvvat uzilishlari davomiyligini kamaytirish 
Tanqislik nuqtasiga yaqin kaskadli uzilishlarni iqtisodiy jihatdan amalga oshirishning taʼsirlari koʻpincha foydali boʻlmasligi va hatto zararli boʻlishi mumkin. OPA blackout modelidan foydalanib toʻrtta kamaytirish usuli sinovdan oʻtkazildi:

 Kritik uzilishlar sonini oshirish – Bu kichik uzilishlar chastotasini kamaytirishi, lekin katta uzilishlar chastotasini oshirishi koʻrsatilgan.
 Har bir quvvat liniyasining maksimal yukini oshirish – Bu kichik uzilishlar chastotasini oshirishi, katta uzilishlar chastotasini kamaytirishi koʻrsatilgan.
 Kritik uzilishlar soni va liniyalarning maksimal yukini oshirish kombinatsiyasi – Bu uzilishning kattaligi boʻyicha sezilarli taʼsir koʻrsatmaydi. Uzilishlar chastotasining kichik qisqa kamayishi amalga oshirish jarayoni xarajatiga arzimaydi deb taxmin qilingan.
 Increase the excess power available to the grid – Shown to decrease the frequency of smaller blackouts but increase that of larger blackouts.
 Tarmoq uchun mavjud ortiqcha quvvatni oshirish – Bu kichik uzilishlar chastotasini kamaytirishi, katta uzilishlar chastotasini oshirishi koʻrsatilgan.

Kichik va katta uzilishlar chastotasiga nisbatan har bir kamaytirish strategiyasining xarajat-foyda munosabati aniqlanganidan tashqari, yuqorida tilga olingan kamaytirish choralaridan hech biri umumiy uzilishlar sonini sezilarli darajada kamaytirmadi.

A. E. Motter tomonidan faqat mahalliy maʼlumotlardan foydalanib katta kaskadli uzilishlarni (blackout) nazorat qilish uchun kompleks tarmoqlar asosidagi model taklif qilingan.

2015-yilda quvvat uzilishining taʼsirini kamaytirish uchun taklif qilingan yechimlardan biri M. S. Saleh tomonidan taqdim etildi.

 Manbalar 

 Havolalar 

 „Blackout“, TED talk by Marc Elsberg
 „3 Major Problems in Restoring Power After a Black Out“, Space Weather

 Blackouts at How Stuff Works
 Design Discussion Primer – Power Outages and Emergencies
 Reflecting on the 2003 Northeast blackout https://trendingcoolnews.com/how-the-2003-northeast-blackout-prepared-us/

Turkum:Halokatlar
Turkum:Elektr energiya
Turkum:Chala boʻlimli maqolalar