Методы определения потерь электроэнергии в электрических сетях

Потери электроэнергии - это есть потери мощности за какой-то промежуток времени. Величина потерь существенно зависит от характера изменения нагрузки в течение этого периода времени.

В элементе электрической сети, работающем с неизменной нагрузкой и имеющем потери активной мощности , потери электроэнергии за время составят

. (5.25)

В действительности нагрузки элементов сети не остаются постоянными, а изменяются в соответствии с графиками нагрузки потребителей, режимами работы отдельных электростанций.

В общем случае потери электроэнергии в элементе электрической сети с неизменными сопротивлением и напряжением за промежуток времени составят

, (5.26)

где , - соответственно протекающие по элементу сети ток и мощность в момент времени .

Метод времени максимальных потерь. Согласно ему потери электроэнергии в сопротивлении определяются по потерям мощности , найденным для наибольшей нагрузки

. (5.35)

Здесь время максимальных потерь - есть условное время, в течение которого в элементе сети, обладающем сопротивлением и работающем с наибольшей нагрузкой, выделялись бы такие же потери электроэнергии, что и при работе по действительному графику нагрузки в течение года (Т=8760 ч).

В соответствии с рис.5.5, б

. (5.36)

Аналогично можно записать выражение для τ через мощность:

.

При этом предполагается, что связь между графиками активной и реактивной мощности в течение всего рассматриваемого периода определяется постоянным значением коэффициента мощности .

Определение времени максимальных потерь по формуле (5.36) нерационально, так как в этом случае расчет потерь электроэнергии сводится к разновидности метода графического интегрирования.

В практических расчетах для типовых графиков время максимальных потерь часто рассчитывают по формуле В.В.Кезевича

. (5.37)

Данная зависимость не учитывает изменение коэффициента мощности нагрузки, что было уточнено А.А.Глазуновым при построении кривых, представленных на рис.5.6. При этом предполагается, что нагрузки остается неизменным в течение года.

Зависимость времени максимальных потерь от параметров, характеризующих конфигурацию годового графика передаваемой активной мощности и , устанавливает следующая формула

. (5.38)

Фактически по методу времени максимальных потерь можно рассчитать потери электроэнергии только за годовой период времени. Он используется при проектировании электрических сетей, а также в процессе эксплуатации при отсутствии точных графиков нагрузки и более предпочтителен в радиальных сетях.

Метод раздельного времени максимальных потерь. Для его обоснования перепишем формулу (5.35) в виде:

При различных по форме графиках активной и реактивной нагрузки (изменении во времени) вводится раздельное время максимальных потерь по активной и реактивной мощности:

Недостатком этого подхода является необходимость знания графиков реактивной нагрузки. Анализ большого числа таких графиков позволил получить эмпирические зависимости и от времени использования наибольшей активной мощности [45]:

где .

Для коммунально-бытовой и сельскохозяйственной нагрузки коэффициент в=0,75.

Рассмотрим применение описанных методов для расчета потерь электроэнергии в различных элементах сети – линии электропередачи, трансформаторах, компенсирующих устройствах.

Потери электроэнергии в активном сопротивлении воздушной или кабельной линии можно рассчитать любым методом, рассмотренным в данном параграфе, в зависимости от имеющейся исходной информации. Годовые потери электроэнергии на корону в воздушных линиях обычно оценивают по среднегодовым потерям мощности

. (5.39)

Общие годовые потери электроэнергии, например, с использованием метода времени максимальных потерь составят

. (5.40)

Как отмечалось, в кабельных линиях высокого напряжения следует учитывать потери активной мощности в изоляции . Вызванные ими годовые потери электроэнергии равны

. (5.41)

В трансформаторах потери электроэнергии состоят из потерь в обмотках и стали магнитопровода (потери холостого хода).

Потери в обмотках можно найти одним из методов, приведенном в данном параграфе.

Потери активной мощности холостого хода, которые для конкретного трансформатора зависят только от уровня напряжения, можно считать постоянными и обусловленные ими годовые потери электроэнергии определяют по формуле

(5.42)

Общие годовые потери электроэнергии в двухобмоточном трансформаторе на основании метода времени максимальных потерь можно записать

. (5.43)

Для трансформатора с расщепленной обмоткой при раздельной работе обмоток низшего напряжения (см. рис.5.2) общие годовые потери электроэнергии составят

, (5.44)

где индексами 1 и 2 обозначены величины, относящиеся соответственно к ветвям схемы замещения с сопротивлениями и .

В трехобмоточных трансформаторах и автотрансформаторах в общем случае по каждой обмотке передается разная мощность. При этом в понижающем режиме, когда мощность от обмотки высшего напряжения передается в обмотки среднего и низшего напряжений (см. рис.5.3), время максимальных потерь обмотки высшего напряжения можно найти на основании формулы (5.37) по времени использования наибольшей нагрузки этой обмотки , которое рассчитывается по выражению

, (5.45)

где индексами 2 и 3 обозначены величины, относящиеся соответственно к обмоткам среднего и низшего напряжения.

С учетом изложенного общие годовые потери электроэнергии в трехобмоточном трансформаторе или автотрансформаторе равны . (5.46)

Потери активной мощности в батареях конденсаторов зависят от их включенной мощности и определяются формулой (5.22). В общем случае потери электроэнергии в них можно оценить по выражению

, (5.47)

где - время работы батареи конденсаторов за расчетный период (год).

Аналогично находят потери электроэнергии в шунтирующих реакторах

, (5.48)

где - потери активной мощности в реакторе; - время работы реактора в течение года.

В синхронных компенсаторах потери активной мощности определяются формулой (5.23), где одна часть потерь не зависит от рабочей мощности компенсатора, а другая часть зависит от нее. В связи с этим потери электроэнергии в них

, (5.49)

где - время работы синхронного компенсатора;

- время максимальных потерь синхронного компенсатора;

- коэффициент загрузки синхронного компенсатора в максимальном режиме.

Схемы электропередач