Расчет потерь электроэнергии
При передаче электроэнергии часть ее расходуется на нагрев, создание элек-тромагнитных полей и другие эффекты. Этот расход принято называть потерями. В электроэнергетике термин “потери” имеет специфическое значение. Если в дру-гих производствах потери связаны с браком продукции, то потери электроэнергии
– это технологический расход на ее передачу.
Величина потерь электроэнергии зависит от характера изменения нагрузки в рассматриваемый период времени. Например, в ЛЭП, работающей с неизменной нагрузкой, потери электроэнергии за время t рассчитываются следующим обра-зом:
DW = DP × t,
где DP - суммарные потери активной мощности в сопротивлении и проводи-мости ЛЭП.
Если нагрузка меняется, то потери электроэнергии можно рассчитать различ-ными способами. В зависимости от используемой математической модели методы делятся на две групп:
· детерминированные;
· вероятностно-статистические.
Наиболее точным из детерминированных методов является метод расчета потерь электроэнергии по графику нагрузок для каждого потребителя.
Предположим, что нагрузка потребителя в году менялась по следующему графику (см. рис. 7.4). Тогда,
| I | |||||||||||||||
| St | |||||||||||||||
| Imax | DW =3× R ×ò I t | × dt = R ×ò | dt = | ||||||||||||
| U t | |||||||||||||||
| P 2 | 8760 Q 2 | ||||||||||||||
| = R ×( | ò | t | dt + | ò | t | dt). | |||||||||
| t | U t | U t | |||||||||||||
| 8760 ч | Интеграл – это фактически пло- | ||||||||||||||
| Рисунок 7.4 – График нагрузки | щадь, ограниченная графиком изменения | ||||||||||||||
| потребителя. | квадрата | тока. Таким | образом, потери | ||||||||||||
| активной | электроэнергии пропорциона- |
льны площади квадратичного годового графика нагрузки.
Так как напряжение на шинах электроприемника меняется незначительно, то его значение можно считать неизменным. Заменяя интеграл суммой площадей прямоугольников с шагом ti, получим:
| R | n | R | n | |||||||
| DW = | åSi2 | × Dti = | å(Pi | + Qi2)× Dti . | ||||||
| U 2 | U 2 | |||||||||
| i=1 | i=1 |
Потери электроэнергии в трансформаторах при заданном графике нагрузки при использовании его паспортных данных рассчитываются по формулам:
· для двухобмоточных
| DW =[n × DP + | × DP ( | S | )2 ] × Dt | ; | |||
| т | х | n | к | Sном | i | ||
· для трехобмоточных трансформаторов (автотрансформаторов)
| DW ={n × DP + | [DP ( | Sв | ) | +DP ( | Sс | ) | +DP ( | Sн | ) | ]}× Dt | . | ||||||
| т | х | n | кв | Sном | кс | Sном | кн | Sном | i | ||||||||
Достоинство метода – высокая точность расчета. Недостаток – большое ко-личество вычислений.
Графики нагрузок не всегда известны. В этом случае потери электроэнергии можно вычислить другим детерминированным методом – через τм. Метод основан на двух допущениях:
· максимальные потери в электрической сети наблюдаются в период мак-симума нагрузки в энергосистемы (утренний максимум с 9 до 11 часов; вечерний – с 17 до 21 часа);
· графики активной и реактивной мощности подобны, т.е. график реактив-
ной мощности пересчитан из графика активной мощности.
Время максимальных потерь τм – это время, в течении которого при работе потребителя с максимальной нагрузкой из сети потребляется такое же количество электроэнергии, что и при работе по реальному графику нагрузки. Исходя из определения, запишем:
| R | n | + Qi2)× Dti = | R | (Pmax2 | × tа+ Qmax2 | ||||||
| DW = | å(Pi | × tр ) , | |||||||||
| U 2 | U 2 | ||||||||||
| i=1 |
где tа , tр - соответственно время максимальных потерь для активной и реа-
ктивной нагрузок.
На практике эти значения усредняют и заменяют общим – τм. Тогда,
| DW = | R | Smax2 | × tм . | ||
| U 2 | |||||
Для типовых графиков нагрузки величина τм определяется по известной ве-личине Tм:
| t | = (0,124 + | Tм | )2 × 8760. | (7.3) | |||
| м | |||||||
В соответствии с этим методом потери электроэнергии в элементах сети рас-считываются по формулам:
| · | в линии электропередач | ||||||||
| DW = DPmax | × tм ; | ||||||||
| · | в двухобмоточных трансформаторах | ||||||||
| DW = n × DP ×8760+ | × DP ( | S | )2 ×t | ; | |||||
| т | х | n | к | Sном | м |
· в трехобмоточных трансформаторах (автотрансформаторах)
| DW = n × DP ×8760+ | [DP ( | Sв | ) | ×t | + DP ( | Sс | ) | ×t | + DP ( | Sн | ) | ×t | ]. | |||||||||
| т | х | n | кв | Sном | мв | кс | Sном | мс | кн | Sном | мн | |||||||||||
Величина τмв рассчитывается по формуле (7.3) по величине Tмв, значение ко-торой определяется как средневзвешенное:
| n | |||
| åPmax i ×Tм i | |||
| Tср = | i=1 | . | |
| n | |||
| åPmax i | |||
| i=1 |
Аналогично определяется величина τм для ЛЭП, питающей несколько потре-бителей.