• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Втрати потужності та енергії в лініях

При передачі електричної енергії від електричних станцій до споживачів у всіх ланках електричних мереж маються втрати активної потужності й енергії. Ці втрати виникають як у кабельних і повітряних лініях різних напруг, так і в трансформаторах підстанцій.

У середньому втрати в мережах енергосистеми становлять приблизно 10% від енергії, що відпускається в мережу. Значна частина цих втрат витрачається в лініях передачі всіх напруг і менша частина – у трансформаторах.

При визначенні економічності того чи іншого варіанта проектованої мережі місцевого значення, за винятком особливих випадків (наприклад, пов'язаних з подвійною трансформацією), втрати в трансформаторах не роблять істотного впливу на вибір варіанта і для місцевих мереж можуть не враховуватися.

Втрати активної потужності на ділянці трифазної лінії з активним опором R становлять:

,

де І – струм навантаження.

Цей струм обумовлюється передачею повної потужності, яка дорівнює:

,

(1)

де Р – активна потужність, що перетворюється у споживачів у механічну, теплову чи світлову;

Q – реактивна потужність, що йде на створення електромагнітних полів в електродвигунах, трансформаторах і лініях передачі.

Підставляючи у формулу втрат значення струму, виражене через потужність

,

(2)

(де U – лінійна напруга), одержуємо:

.

(3)

Чи при S, MBА і U, кВ одержимо Р, кВт:

.

За аналогією втрати реактивної потужності в лінії становлять:

.

(4)

Втрати активної енергії в мережі можна визначити, помноживши втрати активної потужності на час роботи мережі з даним навантаженням. Однак навантаження споживачів коливається протягом доби і часу року, тому змінюється і розмір величини втрат потужності. Таким чином, визначення втрат енергії для кожної лінії повинне бути здійснене шляхом підсумовування (інтегрування) значень втрат потужності за нескінченно малі елементи часу, тобто

чи, підставляючи значення Р, одержуємо:

,

Цю функцію звичайно зображують у вигляді графіка навантаження. На рис. 1 зображений річний графік навантаження за тривалістю елемента мережі, що показує, як відомо, тривалість роботи мережі з даним навантаженням (крива 1). При незмінному коефіцієнті потужності навантаження площа, обмежена цією кривою, показує в деякому масштабі кількість енергії, що передана по мережі протягом року і виражається формулою

,

де cos_cp – середній коефіцієнт потужності, прийнятий приблизно постійним протягом року.

Якщо криву 1 графіка рис. 1 перебудувати у квадратичну криву 2, що виражає функцію S² = f(t), то втрати легко визначаться в деякому масштабі за площею, обмеженою цією кривою:

.

З цього випливає, що для визначення втрат електроенергії досить виміряти площу, яка обмежена кривою 2. Практично це можна зробити приблизно, замінивши графік навантаження за тривалістю ступінчастим графіком з досить малими відрізками часу t₁, t₂, t_3, … і відповідними значеннями навантажень S₁, S₂, S₃, ... (див. рис. 4.2); тоді втрати визначаться підсумовуванням величин:

.

У цей вираз можна ввести величину

,

(4.5)

де 8760 – число годин у році. Тоді

.

(4.6)

Величина S_ср.кв зветься середньоквадратичним значенням потужності, а метод визначення втрат потужності іменується методом визначення втрат за середньоквадратичною потужністю.

Описаний метод наближеного визначення втрат має незручності і застосується тільки при наявності графіка навантаження. Тому більш поширений так званий метод визначення втрат за часом максимальних втрат, що значно спрощує розрахунки.

Для річного графіка навантаження за тривалістю (див. рис. 1, крива 1) можна знайти такий час Т, протягом якого по лінії, що працює з максимальним навантаженням S_макс, передавалася б така ж кількість енергії, яка передається по ній в дійсності протягом року при навантаженні, що змінюється, S = f(t):

.

При незмінному коефіцієнті потужності

.

Величина Т зветься часом використання максимального навантаження. Знаючи річну кількість енергії W, передану по лінії, і максимальне активне навантаження Р_макс, можна визначити час використання максимального навантаження таким чином:

.

Для кожного споживача характерна своя величина часу використання максимального навантаження. При розрахунках цю величину приймають на підставі статистичних і довідкових даних. Так, Т становить: для споживачів з освітлювальним навантаженням – від 1500 до 2000 год, для однозмінних підприємств – від 1800 до 2500 год, для двозмінних – від 3000 до 4500 год, для тризмінних – від 5000 до 7500 год.

Величину часу використання максимального навантаження треба знати, щоб визначати втрати електроенергії. З цією метою користуються величиною – часом максимальних втрат, тобто часом, протягом якого лінія, працюючи з незмінним максимальним навантаженням, має втрати електроенергії, рівні дійсним річним втратам електроенергії при роботі за річним графіком навантаження. Заміняючи площу, обмежену кривою 2 на рис.1, рівновеликою площею прямокутника зі сторонами і S²_мaкc, одержуємо:

.

(4.7)

Звідси час максимальних втрат

.

Практично величину одержують з величини Т, тому що між ними існує визначена залежність.

Як видно, і Т залежать від характеру зміни графіка навантаження, тобто від функції S = f(t), що знаходиться у формулах під знаком інтеграла.

Для знаходження залежності t від Т можна проінтегрувати ряд графіків навантаження, що мають різні величини Т для різних споживачів, і те ж зробити з квадратичними кривими S² = f((t) цих же графіків, а потім встановити залежності від Т для різних значень cos . Результати таких розрахунків зображені на рис. 4.3 у вигляді кривих. Цими кривими можна скористатися для визначення втрат енергії методом часу максимальних втрат.

Хід розрахунку такий.

Знаючи активний опір розглянутої лінії R, максимальне навантаження з коефіцієнтом потужності cos_ср=
= P_макс/S, час використання максимального навантаження для даної категорії споживачів Т, по кривій рис. 4.3 для заданого cos _ср і відомого Т знаходимо час максимальних втрат .

Знаючи номінальну напругу лінії U, знайдемо втрати електроенергії, W, кВт×год:

чи .

Тут S – у MBA, P – у МВт, Q – у Мвар, U – у кВ і R – в Ом.

У випадку, якщо по розглянутій ділянці лінії передається потужність до різних споживачів, що дорівнює P_1макс, Р_2макс, Р_3макстощо, з часом використання максимального навантаження відповідно Т₁, Т₂, Т₃ тощо, то при визначенні втрат варто приймати середню величину часу використання максимального навантаження з урахуванням сумарної величини переданої енергії:

(4.8)

де k – коефіцієнт одночасності навантаження.

Читайте також:

1. III. За виділенням або поглинанням енергії
2. IV. Критерій питомої потенціальної енергії деформації формозміни
3. Ne і ne – поточне значення потужності і частоти обертання колінчастого вала.
4. Активна та повна потужності
5. Біохімічні чинники виникнення втоми при виконанні короткочасних вправ максимальної і субмаксимальної потужності
6. Вибір кількості і потужності цехових трансформаторів з врахуванням компенсації реактивної потужності.
7. Вибір потужності генератора електростанції
8. Види виробничої потужності, чинники, що її визначають, послідовність розрахунків
9. Види втрат у підприємницькій діяльності.Безпосередньо з категорією ризику пов’язані такі поняття як витрати, втрати й збитки.
10. Визначення зон і місць пошкодження в кабельних лініях
11. Визначення ймовірності перерви електропостачання і середньої кількості недоотриманої електроенергії.
12. Визначення номінальної потужності ел. двигуна.

Переглядів: 10014