Средние значения времени использования максимальной мощности для характерных групп потребителей

Группы потребителей	Тм, ч/год
Осветительно - бытовая нагрузка городов Промышленные предприятия при работе: в одну смену в две смены в три смены	1400…3400 2000…3000 3000…4500 4500…8000

Принимая неизменным коэффициент мощности при разных нагрузках, можно записать

(4.17)

где S_м - полная максимальная мощность нагрузки.

При наличии графиков нагрузки потерю активной энергии в линии можно определить по формуле

, кВт·ч, (4.18)

где S_i, P_i, Q_i – значения соответствующих мощностей на i-м участке

графика, кВ∙А, кВт, квар;

t_i – продолжительность i-го участка, ч;

m – число характерных режимов нагрузки по графику.

В практике проектирования величину потерь энергии наиболее часто определяют используя понятие времени максимальных потерь (или времени потерь) τ.

Временем потерь τ называют такое время, при котором потеря активной энергии в сети, нагруженной максимальной мощностью, будет такой же, как и при работе по действительному годовому графику нагрузки, т.е.

. (4.19)

Из (4.19) следует

. (4.20)

Обычно  определяют с помощью годового по продолжительности графика нагрузки (рис. 4.6), который показывает длительность работы установки в течение года с различными нагрузками.

Сравнивая (4.17) и (4.20), можно сделать заключение, что между T_м и  существует функциональная связь, определяемая общностью графиков нагрузок S(t). На основании обработки графиков нагрузок характерных групп потребителей получены кривые зависимости

 = f(T_м)

при разных коэффициентах мощности (рис. 4.7).

Данные о времени использования максимальной мощности и функциональные связи  = f(T_м) позволяют легко определять потери активной энергии по формуле

(4.21)

Потери энергии в трансформаторах зависят от режима их работы. Если в течение расчетного времени изменяется нагрузка трансформатора, то потеря активной энергии в нем с учетом (4.13) будет

кВт·ч, (4.22)

где m – число характерных режимов нагрузки в течение года;

К_зi – коэффициент загрузки трансформатора в промежутке време-

ни Δt_i.

Если в системе работает параллельно n одинаковых трансформаторов, то общая потеря активной энергии в них будет

(4.23)

где n – число параллельно работающих трансформаторов в промежутке времени t_i.

Если n трансформаторов одинаковой мощности включены в течение всего года, то потеря активной энергии в них подсчитывается:

кВт·ч. (4.24)

Потери мощности и энергии в электрических сетях оказывают существенное влияние на технико-экономические показатели работы сетей и систем в целом.

В сетях и трансформаторах теряется выработанный на электростанциях полноценный продукт, производство которого требует определенных затрат. Это увеличивает стоимость электроэнергии, отпускаемой потребителям. Кроме того, для покрытия потерь мощности приходится увеличивать мощность источников питания, а следовательно, капиталовложения в электростанции. Потери мощности в сетях в отдельных случаях могут достигать 5…15% от потребляемой мощности. Поэтому вопросам сокращения потерь мощности необходимо уделять значительное внимание при проектировании систем электроснабжения.

ПРИМЕР 4.2. Для электроснабжения городка установлена трансформаторная подстанция 35/10 кВ с одним трансформатором мощностью S_ном= 4000 кВ·А. Коэффициент загрузки трансформатора К_з= 0,85, коэффициент мощности нагрузки cos  = 0,9.

Подстанция питается от районной ТП по воздушной линии длиной 15 км, выполненной проводом АС-70. Определить потери мощности и энергии в системе электроснабжения городка.

Решение. При К_з = 0,85 и cos  = 0,9 максимальные потребляемые мощности будут:

S_м = К_з S_ном = 0,854000 = 3400 кВ·А;

P_м = S_м·cos  = 3050 кВт;

Q_м = S_м·sin  = 480 квар.

По табл. 4.1 примем время использования максимальной мощности T_м = 2500 ч. Для провода АС-70 имеем: r₀= 0,45 Ом/км, x₀= 0,4 Ом/км и R_пр= 0,4515 = 6,75 Ом; X_пр= 0,415 = 6 Ом.

У трансформатора ТМ-4000/35 (прил. 4.5) имеем:  P_х.х. = 6,7 кВ; P_к.з.= 33,5 кВт; u_к.з.% =7,5 и i_к.з.% = 1,0.

Потеря активной мощности в линии определяется по формуле (4.10):

потеря реактивной мощности в линии – по формуле (4.11):

потеря активной мощности в трансформаторе – по формуле (4.13):

= 6,7 + 0,85 0,85 33,5 = 31 кВт;

потеря реактивной мощности в трансформаторе  по формуле (4.14):

Полная потеря активной мощности в сети

Полная потеря реактивной мощности

= 57 + 256,75=313,75 квар.

Время потерь по графику (рис. 4.7) при Т_м= 2500 ч и cos  = 0,9 принимаем  =1500 ч.

Потеря активной энергии в линии находится по формуле (4.21):

кВтч;

потеря активной энергии в трансформаторе – по формуле (4.24):

Полная потеря активной мощности в сети

кВтч.

Активная энергия, потребляемая в течение года:

кВтч.

Относительная величина потерь энергии в сети: