ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Электроэнергия проходит путь от генераторов до электропотребителей по линиям электрических сетей различных напряжений и при этом претерпевает три-четыре и более трансформации напряжения на подстанциях. На этом пути неизбежны значительные ее потери достигающие в некоторых системах 10... 20 % всей вырабатываемой электроэнергии.

Потери мощности и электроэнергии в линиях. Потери активной мощности в трехфазной электрической линии

Потери реактивной мощности

где I — сила тока в линии; R и X — соответственно активное и индуктивное сопротивление одной фазы линии; U — номинальное линейное напряжение; соsφ — коэффициент мощности потребителей электроэнергии.

Если нагрузка линии постоянна, то потери активной и реактивной электроэнергии за время t определяются по формулам

∆Эа=∆P*t=3*I²*R*t

∆Эр=∆Q*t=3*I²*X*t

Рис. 5.5. Упорядоченные годовые графики:

и — мощности; б — квадрата тока нагрузки; /_ск — среднеквадратичный ток за время Т„, эквивалентный по своему действию фактическому току за этот же период времени

Обычно графики нагрузки составляют по часовым записям прибора и представляю в виде ступенчатых диаграмм за время Т. При расчете потерь за год удобно пользоваться годовыми графиками нагрузки, из которых видна длительность работы линии при каждом значении нагрузки. Такие графики можно построить по суточным графикам нагрузки, суммируя время работы с наибольшим значением нагрузки Р_м в течение года (8760 ч), затем со следующим ближайшим значением нагрузки Р₁ < Р_м, далее в таком же порядке с нагрузками Рi, в течение Ti до наименьшей нагрузки Р_n в течение Т_n.

Площадь графика годовой активной нагрузки (см. рис. 5.5, а) в соответствующем масштабе дает количество энергии Э_г, передаваемой по линии в год. Если заменить действительный график равным ему по площади прямоугольным графиком с ординатой Р_м и абсциссой Т_м, то получим простейший способ определения годового расхода электроэнергии по линии:

Э_г=Р_м*Т_м

где Р_м — максимальная передаваемая по линии мощность, т. е. Р_р; Т_м — продолжительность максимальной нагрузки, т.е. число часов в год, за которое питаемый по данной линии потребитель, работая с максимальной нагрузкой Рм, получил бы столько же электроэнергии, как и при работе в течение года по действительному графику.

Тем же методом замены действительного графика прямоугольным можно определить время потерь τ (см. рис. 5.5, б) и потери электроэнергии в линии из выражений

∆Э_а=3*I²_м*R*τ=∆P_м*τ

∆Эр=3*I²_м*Х*τ=∆Q_м*τ

где I²м — квадрат максимального тока, который за время т по своему действию эквивалентен действию фактического тока за период Тn;∆Рм;∆Qм — потери активной и реактивной мощности соответственно, определяемые при передаче по линии максимальной (расчетной 30-минутной) мощности.

Величина τ, называемая временем потерь, представляет собой такое число часов, за которое передача тока I_м = I_р создает те же потери, что и передача действительного тока за год. Между τ и Т_м существует зависимость, установленная в результате анализа электропотребления в различных системах электроснабжения. Эта зависимость представлена на рис. 5.6 тремя кривыми, полученными для нагрузок при трех различных значениях соsφ. Зная T_М, по графику определяют время потерь и затем по формулам (5.23) и потери энергии.

Время потерь определить можно по формуле

Τ=8760*(0,124+Тм/10⁴)²

Потери мощности и электроэнергии в трансформаторах.

Потери мощности в трансформаторах складываются из потерь в стали и обмотках. Суммарные потери трансформатора при номинальном режиме принимаются равными сумме потерь холостого хода ∆Р_х.х и потерь короткого замыкания ∆Р_кз, которые даны в паспорте каждого трансформатора.

При нагрузке, отличающейся от номинальной, но при номинальных напряжении и частоте тока I= Iн*β, где β — коэффициент загрузки трансформатора, представляющий собой отношение расчетной полной мощности к номинальной (β = Sр/Sн).

Суммарные потери активной мощности в трансформаторе

Σ∆Р_т=∆Р_х.х+∆Р_к.з*β²

Суммарные потери реактивной мощности в трансформаторе

Σ∆Q_т=

где I₀ — ток холостого хода трансформатора, %; U_K — напряжение короткого замыкания (по паспортным данным), %.

Потери активной электроэнергии в п трансформаторах за год (8760 ч)

∆Э_{а т} = 8760*п*Р_{х х} + *Р_к*β²*τ.