2. Определение потерь электроэнергии.

Плановый показатель электроэнергии в сетях определяется в процентах электроэнергии, поступившей в сеть данной энергосистемы. Учитывая, что абсолютные потери электроэнергии в сетях составляют значительную величину (в системах электроснабжения предприятий потери в сетях составляют около 10 % от потребляемой электроэнергии), следует отметить, что сам термин «потери» не совсем точно передаёт технический смысл этого показателя.

Объективно он представляет собой необходимый технологический расход электроэнергии в системе, связанный с её передачей и распределением по электросетям. Поэтому иногда вместо «потерь» применяется термин «технологический расход на передачу электроэнергии».

В структуре потерь по элементам сети основная часть потерь приходится на потери в двигателях (около 40%) и распределительные линии (около 35%), потери в трансформаторах составляют около 15 %.

Приблизительно 25% потерь составляют потери, практически не зависящие от нагрузки, так называемые условно-постоянные, и около 75% - условно-переменные потери.

Из общих потерь техническому анализу поддаётся только часть, называемая техническими потерями, остальная часть (около 10%), так называемые, коммерческие потери, - связана с несовершенством системы учёта электроэнергии.

На предприятиях могут быть разработаны мероприятия по снижению потерь, которые делятся на три группы:

• режимные – обеспечение оптимальной загрузки генераторов и синхронных компенсаторов реактивной мощностью, своевременное переключений устройств регулирования напряжений трансформаторов (РПН и ПБВ), отключение реакторов в режимах больших нагрузок;

• организационные – сокращение сроков ремонта основного оборудования и совмещение ремонтов последовательно включенных элементов, ремонт оборудования под напряжением, совершенствование учёта электроэнергии, сокращение расхода электроэнергии на собственные нужды, контроль за использованием активной и реактивной электроэнергией и т.п.;

• реконструкция объектов – ввод новых компенсирующих устройств, замена оборудования более совершенной конструкции, автоматизация регулирования напряжения.

Все эти мероприятия требуют вложения материальных ресурсов, поэтому целесообразность мероприятия должна проводиться на основе сравнения технико-экономических показателей различных вариантов.

Среднее значение тока какого-либо участка сети определяется с помощью показаний счётчиков, имеющихся на данном участке. Отличие среднеквадратичного значения тока, по которому должны рассчитываться потери электроэнергии от среднего учитывается коэффициентом формы графика нагрузки:

I_ск=k_фI_ср, (10.1)

где I_ск –среднеквадратичное значение тока, I_ср – среднее значение тока.

Для большинства предприятий коэффициент формы k_ф находится в пределах 1,05-1,1. Меньшие значения k_ф соответствуют нагрузкам с большим числом приёмников.

Потери электроэнергии за рассматриваемый период рекомендуется определять как произведение потерь электроэнергии за одни сутки учётного периода, называемые характерными, на число рабочих суток в периоде. Потери электроэнергии в выходные дни рассчитываются отдельно.

Характерные в отношении потребления электроэнергии сутки находятся следующим образом:

1. определяется расход электроэнергии за учётный период времени,

2. затем рассчитывается среднесуточный расход электроэнергии,

3. по оперативным журналам находятся сутки, имеющие близкий к найденному расход электроэнергии, как и полученный среднесуточный расход,

4. найденные таким образом сутки и их действительный график нагрузки принимаются за характерные.

Потери в линиях.

Потери электроэнергии в электрической сети за учётный период:

, (10.2)

где I_ср – среднее за характерные сутки значение тока линии, R_э – эквивалентное активное сопротивление линии, обуславливающие тепловые потери, Т_р – число рабочих часов за учётный период. Средний ток за характерные сутки можно найти:

, (10.3)

где Э_а, Э_р – расход активной и реактивной энергии за характерные сутки.

При определении реактивных потерь энергии используют аналогичные формулы:

. (10.4)

Эквивалентным сопротивлением, активным R_э либо реактивным Х_э, называется сопротивление некоторой неразветвлённой линии, ток которого равен току головного участка сети, а потери электроэнергии равны потерям в сети:

и . (10.5)

Так как определить эквивалентные сопротивления по показаниям прибора достаточно трудно, то рекомендуется определять их расчётным путём с поправкой, учитывающей отличие действительно проходящих токов от расчётных. Тогда потери активной и реактивной мощности:

и (10.6)

Сети напряжением 6-35 кВ имеют небольшую протяжённость, поэтому ток активной и реактивной проводимостей в них незначительны по сравнению с токами нагрузки линии.

Линии более высоких напряжений имеют большую протяжённость и обладают помимо активного и индуктивного сопротивления проводов ещё и активной и реактивной проводимостями.

Активная проводимость G_л обусловлена активными потерями на корону (корона особая форма электрического разряда, связанная с ионизацией воздуха вокруг провода). Одним из факторов, влияющих на уменьшение потерь от короны, является увеличение сечения провода ВЛ, либо его расщепление.

Потери в трансформаторах. Потери активной электроэнергии:

, (10.7)

где ∆Р_х^’=∆P_x+k_и∆Q_x – приведённые потери мощности холостого хода трансформаторов, ∆Р_к^’=∆P_к+k_и∆Q_к приведённые потери мощности короткого замыкания, k_з=I_ср/I_ном.т – коэффициент загрузки трансформатора по току, k_и – коэффициент потерь, зависящий от передачи реактивной мощности (обычно принимается 0,07), Т₀ – полное число часов трансформатора под напряжением, Т_р – число часов работы трансформатора под нагрузкой, ∆Q_x=S_номI_х/100 – постоянная составляющая потерь реактивной мощности холостого хода, ∆Q_к=S_номu_к/100 – реактивная мощность, потребляемая трансформатором при полной загрузке.

Потери реактивной энергии за учётный период:

. (10.8)

Потери электроэнергии в двигателях. Для крупных отдельных агрегатов возникает необходимость учитывать в электробалансе потери электроэнергии в двигателях и приводимых ими в движении механизмов.

При установившемся режиме работы электродвигателей потери в них определяются как сумма потерь в обмотке, стали и механических. Потери в обмотке для двигателей переменного тока определяются:

, (10.9)

где r_э – для синхронных двигателей – сопротивление статора, для асинхронных двигателей – сопротивление статора и приведённой к статору сопротивление ротора.

Потери в стали определяются с помощью приборов, которыми оснащены крупные двигатели. Но потери в стали не следует выделять самостоятельной статьёй в электробалансе, ввиду сложности такого выделения. Поскольку потери в стали мало зависят от его нагрузки, как и потери механические, то их целесообразно определять лишь в сумме.

Для машин переменного тока механические потери и потери в стали определяются:

∆Э_мех+ ∆Э_ст=(Р_х-3I_x²r_э)Т_р, (10.10)

где Р_х – мощность холостого хода двигателя определяется по счётчику, либо ваттметру.

Для машин постоянного тока потери в стали составляют незначительную часть по сравнению с механическими потерями. Учитывая к тому же, что на валу двигателя, кроме собственных потерь, имеются ещё механические потери приводимого механизма, можно с достаточной степенью точности пренебречь потерями в стали и считать механические потери двигателя и механизма:

∆Э_мех=(Р_х-I_x²r₀)Т_р, (10.11)

где r₀ – сопротивление якоря.