Определение потерь мощности и энергии в системах электроснабжения

(10-15)% электрической энергии теряется при её транспортировке и трансформации. Поэтому актуальной является задача воздействия на факторы, определяющие потери электроэнергии, с целью их снижения.

Основные потери электрической энергии имеют место в ЛЭП и трансформаторах. Существуют несколько способов определения потерь мощности и энергии.

1. определение потерь мощности и энергии по :

где , - средний ток и мощность потребителя;

- коэффициент формы ГЭН;

- сопротивление элемента системы электроснабжения;

- среднеквадратичная нагрузка потребителя.

В данном случае потери электрической энергии определяются по выражению:

где - годовой фонд рабочего времени.

2. определение потерь мощности и энергии по :

где - максимальная мощность нагрузки.

• потери энергии:

где - время максимальных потерь – время, в течение которого теряется столько же энергии при работе с максимальной нагрузкой, сколько за время работы потребителя по реальному ГЭН.

=

Время максимальных потерь может также определяться по эмпирическому выражению:

Данное выражение может быть использовано для определения годового времени максимальных потерь потребителей, у которых Tм>3000 ч, и при .

Тм – время использования максимальной нагрузки – время, в течение которого потребитель израсходует столько же энергии при работе с максимальной нагрузкой, сколько и при работе с реальной нагрузкой за годовой фонд рабочего времени:

Тм=Кзг∙Тг

Для определения могут также использоваться номограммы, представляющие собой зависимость

3. Приближённый расчёт потерь мощности в ЛЭП и трансформаторах.

На предпроектных стадиях, когда отсутствуют сведения о схеме электроснабжения и неизвестны параметры ее элементов, при определении расчётной нагрузки вспомогательными методами потери мощности и энергии в линиях и трансформаторах допускается учитывать приближенно используя следующие выражения:

• Потери в трансформаторах:

где - суммарная расчётная мощность;

• Потери в линиях. ЛЭП выполняются обычно кабелями:

На предприятиях канализация электроэнергии осуществляется, как правило, кабельными линиями. При этом активное сопротивление кабеля в 10 и более раз превышает реактивное сопротивление, поэтому потерями реактивной мощности пренебрегают.

В условиях низкой загрузки элементов системы электроснабжения потребителей, относительные потери мощности и энергии резко возрастают. В этих условиях необходимо рассмотреть мероприятия, позволяющие снизить потери мощности и энергии.

1. Определение оптимального количества рабочих трансформаторов. Потери мощности в трансформаторах определяются по выражению:

потери энергии:

где - время работы трансформаторов в течении года.

Определение диапазона нагрузки потребителя, при которых целесообразна работа одного (двух) трансформаторов выполняется исходя из равенства:

- 2 трансформатора;

- 1 трансформатор;

В общем случае, при количестве трансформаторов n, Sг определяется:

где n – количество трансформаторов.

2. Оптимизация загрузки трансформаторов потребителя.

Задача заключается в перераспределении нагрузок потребителя таким образом, чтобы загрузка установленных трансформаторов была оптимальной, а КПД трансформаторов – максимальной:

ΔРм=ΔРст

где n – количество трансформаторов.

В данном случае речь идет об оптимизации режимов работы уже установленных трансформаторов. Однако снижение потерь мощности и энергии необходимо планировать уже на стадии проектирования. На этой стадии целесообразно говорить не о минимальных потерь электроэнергии, а о минимальных затрат, которые учитывают стоимость потерь электроэнергии и трансформаторов. Из представленных выше выражений следует, что потери мощности и энергии в трансформаторах определяются соотношением потерь хх и потерь кз в них. Также эти потери определяются режимом работы потребителя, формально описываемым показателями графика нагрузки. В связи с этим электротехническая промышленность производит трансформаторы с различным соотношением потерь хх к потерям кз и при выборе определенного типа трансформатора необходимо учитывать эти характеристики, а также показатели режима работы потребителя.

Ещё одним путём снижения потерь мощности и энергии в системе электроснабжения потребителей, является компенсация реактивной мощности. Потери мощности определяются по выражению:

где –мощность КУ;

Компенсация позволяет разгрузить элементы системы электроснабжения, что приводит к снижению потерь мощности и энергии в них.

Значительная доля теряемой энергии, в несколько раз превышающая потери в линиях и трансформаторах, приходится на приёмники электроэнергии. Так электрические двигатели в условиях низкой нагрузки работают с КПД равным 40-60 %. Поэтому одним из путей снижения этих потерь, является замена низко загруженных электродвигателей, двигателями меньшей мощности.