Потери мощности и энергии в элементах системы электроснабжения

Передача ЭЭ от ИП к ЭП сопровождается потреблением активной и реактивной мощностей этими ЭП, а также потерями мощности и ЭЭ в электрических сетях. В любой момент времени активная нагрузка ИП:

,

где - сумма расчетных нагрузок ЭП; и - соответственно потери мощности в линиях и трансформаторах.

Аналогично и для реактивной нагрузки ИП:

где - нагрузка ИП в момент времени t; - сумма расчетных реактивных нагрузок ЭП; и - потери мощности в линиях и трансформаторах.

Потери активной мощности в линии переменного трехфазного тока:

,

где - ток нагрузки линии; - активное сопротивление линии; - соответственно активная, реактивная и полная мощности, проходящие по линии; - напряжение.

Аналогично потери реактивной мощности в линии:

,

где - реактивное сопротивление линии.

Активное и индуктивное сопротивления линии:

; ,

где и - соответственно расчетные активное и индуктивное сопротивления 1км проводника линии, Ом/км; l – длина линии, км.

Потери активной мощности в трансформаторах состоят из потерь на нагревание обмоток трансформатора (потерь короткого замыкания), зависящих от тока нагрузки, - и потерь на нагревание стали (потерь холостого хода), не зависящие от тока нагрузки :

,

где и - соответственно нагрузка и номинальная мощность трансформатора; и - каталожные данные трансформатора.

Реактивные потери мощности в трансформаторе складываются из потерь, вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе (потерь короткого замыкания), зависящих от тока нагрузки, - и потерь на намагничивание трансформатора (потерь холостого хода), не зависящих от нагрузки трансформатора, - :

.

Реактивные потери можно определить по каталожным данным трансформатора:

,

где - напряжение короткого замыкания, %; - ток холостого хода, %.

Для определения потерь ЭЭ применяют метод, основанный на понятиях числа часов использования максимума нагрузок и числа часов использования максимальных потерь (время максимальных потерь).

зависит от величины и , и определяется по кривым = , приводимым в справочниках или по формуле:

Потери активной и реактивной ЭЭ в линии

;

;

где - соответственно время максимальных потерь активной и реактивной мощностей.

Потери ЭЭ в трансформаторах слагаются из двух составляющих: потерь ЭЭ в меди и в стали. Суммарные активные потери ЭЭ в трансформаторе:

.

Суммарные реактивные потери ЭЭ в трансформаторе:

;

где - время включения трансформатора в году, час.

Годовой расход активной и реактивной ЭЭ будет определяться суммой расходов ЭЭ электропотребителей и потерь ЭЭ в линиях и трансформаторах.

Снижение потребления ЭЭ – один из важных показателей производственной деятельности предприятия. Основной способ снижения потребления ЭЭ – ее экономия за счет уменьшения потерь ЭЭ в СЭС предприятия, а также за счет рационализации и усовершенствования технологического процесса потребления ЭЭ электроприемниками.

Потери ЭЭ в трансформаторах необходимо снижать до возможного минимума путем правильного выбора мощности и числа трансформаторов, рационального режима их работы, исключением х.х. при малых нагрузках.

Потери ЭЭ в ЛЭП, зависящие от квадрата тока и сопротивления линии, могут быть снижены при параллельном включении парных линий, применения повышенных напряжений (660 В, 10 кВ).

Для снижения потерь ЭЭ следует стремиться к получению равномерного графика нагрузки предприятия. Снижение значения суммарного максимума нагрузки при той же установленной мощности трансформаторов позволяет обеспечить питание большего числа ЭП. Такое снижение суммарного максимума и выравнивание графика могут быть достигнуты смещением времени начала работы предприятий и обеденных перерывов в цехах, установлением часов работы односменных цехов.

Следует стремиться к уменьшению расхода и потерь ЭЭ в таких общепромышленных установках, как компрессорных, вентиляционных, водонасосных установках, транспортных устройствах и электроосвещении. Существует целый ряд эффективных способов экономии ЭЭ и снижения нагрузок этих ЭУ /1/.

Большое влияние на снижение потерь ЭЭ оказывает усовершенствование технологического процесса. Поскольку основными потребителями ЭЭ на производстве являются электроприводы различных механизмов, то необходимо обращать внимание на режим загрузки и работы ЭД. Так, при нагрузке двигателя меньше 0,5Р_Н его необходимо заменить ЭД меньшей мощности или переключить обмотки статора с треугольника на звезду. У многих станков для экономии ЭЭ применяют ограничители х.х., автоматически отключающие ЭД при паузах больше определенной длительности.

[1,с.34-60; 2,с.107-119]