Потери электроэнергии в элементе системы электроснабжения

 

Передача электрической энергии от источника питания к потребителям связана с потерей части мощности и энергии в системе электроснабжения (трансформаторах, линиях, реакторах). Эти потери определяются током, протекающим по линии, и величиной передаваемого напряжения.

Следовательно, умение правильно рассчитать потери во всех звеньях системы электроснабжения, выявить определяющие их составляющие и установить основные направления по снижению потерь и экономии электроэнергии – основные условия проектирования и эксплуатации электрической сети.

Общая нагрузка потребителей складывается из мощности его активных и реактивных нагрузок.

Снижение потребления электроэнергии является одним из важных показателей производственной деятельности предприятия. Основной способ снижения потребления электроэнергии – её экономия за счёт уменьшения потерь электроэнергии в системе электроснабжения предприятия (в трансформаторах, реакторах, линиях), а также за счёт рационализации и усовершенствования технологического процесса потребления электроэнергии электродвигателями, электротермическими установками, преобразовательными и осветительными установками и др.

Рассмотрим методы определения потерь мощности и электроэнергии в отдельных звеньях системы электроснабжения.

Потери активной энергии в элементе системы электроснабжения за время Т определяют интегрированием потерь активной мощности

(10.1)

или с учётом (16. ) и (17. )

 

(10.2)

Первый интеграл (потери в активном сопротивлении схемы замещения) вычисляют численным интегрированием по графикам нагрузки Р=f(t) и Q=f(t):

 

(10.3)

где U_2CP – среднее за период Т значение напряжения U₂;

t – интервал времени усреднения в графиках нагрузки;

n – число интервалов за период Т.

Так как в этой формуле квадраты активных и реактивных мощностей суммируются отдельно, то расчёт можно вести как по хронологическим, та и по упорядоченным графикам нагрузки.

Если известны коэффициенты формы графиков нагрузки, то интегрирование отпадает, так как

(10.4)

Используя такое же преобразование относительно интеграла реактивной мощности, получаем формулу

(10.5)

где W_2A, W_2P – передаваемая через рассматриваемый элемент соответственно активная и реактивная электроэнергия за период Т;

к_Ф.А. и к_Ф.Р. – коэффициенты формы графиков активной и реактивной мощности за этот же период.

Формулу (10.5) можно упростить, если принять

 

 

где к_Ф – коэффициент формы графика полной нагрузки; для его определения предложено простое, но достаточно точное эмпирической выражение

(10.6)

(Т_М – время использования максимума активной мощности, ч/год).

Второй интеграл в (10.2) вычисляют относительно легко, так как колебания подынтегральной величины U₁ остаются чаще всего в пределах ±5%. Можно легко показать, что

 

(10.7)

где Т_В – время, в течение которого рассматриваемый элемент включён под напряжение (время включения);

U_{1 СР} – среднеквадратичное значение напряжения U₁ за время Т_В.

Формулу можно записать в виде

(10.8)

где k_Ф.Н. – коэффициент формы графика напряжения за время Т_В;

U_{1 СР} – среднее значение напряжения за то же время.

При колебаниях напряжения в пределах ±7% относительно своего значения квадрат коэффициента формы не превышает 1,003. Поэтому им можно пренебречь и записать следующее:

(10.9)

Аналогично вычислению потерь активной энергии W_R и W_G определяют потери энергии W_X и W_В; эти потери не имеют, однако, существенного энергетического значения.