Элементах электрической сети

В сетях промышленных предприятий теряется около 10% передаваемой электроэнергии. Величина потерь зависит от многих факторов, но в первую очередь определяется режимом работы электроприемников и отдельных звеньев сети – силовых трансформаторов и линий. Недостаточная загрузка трансформаторов и электродвигателей, низкий коэффициент мощности сети увеличивают потери. Рост потерь ЭЭ снижает экономический показатель сети, так как повышается стоимость энергии.

1. Определение потерь в линиях

Потери мощности и ЭЭ в линиях изменяются с изменением НГ. В зависимости от исходных данных потери в линиях можно рассчитать по среднеквадратичному току Iск, принимая время действительной работы линии Тдейст, или по максимальному току Iмакс при времени потерь τ.

Среднеквадратичный ток представляет собой эквивалентный ток, который, проходя по линии за время Тдейст, вызывает те же потери мощности и ЭЭ, что и действительный изменяющийся ток за то же время.

Время потерь τ – это расчётное время, в течение которого линия, работая с неизменной максимальной НГ Iмакс, имела бы те же потери мощности и ЭЭ, что и при работе по действительному переменному графику НГ.

а) Расчет потерь по Iск, Тдейст

Среднеквадратичный ток определяется по формуле

, (3.40)

 

где Iс – средний ток линии, равный

 

. (3.41)

 

kф – коэффициент формы графика НГ:

kф = 1,05 ÷ 1,1 – (при любом числе ЭП с длительным режимом работы и с n ≥ 20 для ЭП с повторно – кратковременным режимом работы);

– (при числе ЭП < 20 при повторно кратковременном режиме работы).

В формуле (3.41) обозначено:

W – расход активной ЭЭ, [кВт · ч] за действительное время работы линии Тдейст [год, сутки];

сos jсрвз – средневзвешенный коэффициент мощности.

Потери активной мощности ∆Р, кВт, и активной электроэнергии ∆W, кВт∙ч, в линии равны

 

, (3.42)

. (3.43)

 

Соответственно, потери реактивной мощности ∆Q, кВар, и реактивной ЭЭ ∆V, кВар∙ч, составляют

, (3.44)

, (3.45)

 

где Rл – активное сопротивление линии, [Ом];

Xл – реактивное сопротивление линии, [Ом].

 

б) Расчет потерь по Iмакс и τ

Если известен расход ЭЭ за определённое время (сутки, год), и максимальная расчетная НГ Рр, кВт, то можно определить время максимальных потерь Тмакс по формуле

, (3.46)

или Тмакс можно ориентировочно принять (в зависимости от характера и сменности работы потребителей) по следующим соотношениям:

– для осветительных НГ 1500 ÷ 2500 ч;

– для односменных предприятий 1800 ÷ 2500 ч;

– для двухсменных предприятий 3500 ÷ 4500 ч;

– для трёхсменных предприятий 5000 ÷ 7000 ч.

По значениям W и Тмакс можно рассчитать максимальный (расчетный) ток линии Iмакс

. (3.47)

 

Годовое время максимальных потерь t, час, определяется по графикам, представленным на рис. 3.3 или по формуле

 

. (3.48)

 

 

 

Рис. 3.3. Кривые для определения времени потерь τ

 

Потери мощности и электроэнергии в линии равны

 

(3.49)

(3.50)

(3.51)

(3.52)

 

2. Определение потерь в трансформаторах

а) потери активной мощности в трансформаторе ∆Рт состоят из потерь на нагревание обмоток трансформатора (потери в меди трансформатора) ∆Рм, зависящих от тока НГ и потерь на нагревание стали ∆Рст, которые не зависят от нагрузки, т.е.

∆Рт = ∆Рм + ∆Рст ; (3.53)

 

,

 

Тогда полные активные потери трансформатора составят

 

; (3.54)

 

где ∆Рст и ∆Рм – справочные данные;

– активное сопротивление обмоток трансформатора, определяемое по величине потерь в меди ∆Рм, мощности трансформатора Sн и номинальному напряжению Uн.

Потери реактивной мощности также слагаются из двух составляющих: потерь ΔQ, вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе и зависящих от квадрата тока нагрузки, и потерь на намагничивание трансформатора ΔQμ, которые не зависят от тока нагрузки и определяются током холостого хода трансформатора

= Xт + ΔQμ, (3.55)

 

(= ∆Qxx – справочные данные).

б) По каталожным (паспортным) данным потери активной мощности можно определить иначе. Как правило, в паспорте даны потери к.з. ∆Рм.ном. – соответствующие потерям в меди при номинальной НГ трансформатора Sном, и известна фактическая НГ трансформатора S. В этом случае активные потери мощности равны

;

 

где – потери меди трансформатора при фактической загрузке трансформатора S.

Тогда суммарные активные потери трансформатора будут равны

 

. (3.56)

 

Здесь kз = S/Sном – коэффициент загрузки трансформатора.

Аналогично по паспортным данным определяют реактивные потери в трансформаторе:

, (3.57)

 

ΔQ ; (3.58)

 

; (3.59)

. (3.59)

 

В формулах (3.58 и 3.59) обозначено uk – напряжениие короткого замыкания трансформатора, ixx – ток холостого хода трансформатора – паспортные данные.

После преобразования формулы (3.57) с учетом формул (3.58 и 3.59), получим

(3.60)

Потери активной ∆WT и реактивной ∆VT энергии в трансформаторе соответственно равны

 

; (3.61)

 

. (3.62)

 

Здесь Твкл = Тдейст – время работы трансформатора (если трансформатор работает в течение года, то Твкл = 365 × 24 = 8760 ч).

 

3.Определение потерь в реакторах

Потери активной и реактивной мощности в реакторах определяют по формулам

, (3.63)

 

, (3.64)

где – коэффициент загрузки реактора,

∆Рном.ф, ∆Qном.ф – потери, соответственно, активной и реактивной мощностей в одной фазе реактора при номинальной нагрузке (справочные данные).

Потери активной и реактивной энергии в реакторе, соответственно равны

 

; (3.65)

 

. (3.66)