Потери мощности и электроэнергии в воздушных и кабельных линиях

Пример:

Электрическая нагрузка, как правило, имеет переменный характер, поэтому потери мощности и электроэнергии в линиях зависят от изменения нагрузки. Потери мощности и электроэнергии по проектируемому объекту можно рассчитывать или по величине среднеквадратичного тока Iср с учетом времени включения линии Tдейств, или по максимальному току Iмакс при времени потерь t .

Среднеквадратичный ток представляет собой эквивалентный ток, который, проходя по линии за время Тдейств, вызывает те же потери мощности и электроэнергии, что и действительный, изменяющийся за то же время ток.

Время потерь t - это расчетное время, в течение которого линия. работая с неизменной максимальной нагрузкой Iмакс имела бы те же потери мощности и электроэнергии, что и при работе по действительному переменному графику нагрузки.

Среднеквадратичный ток находят по среднему току Iср и коэффициенту формы графика нагрузки кф:

Iск=кфIср

где

Здесь W - расход активной электроэнергии (кВт-ч) за время Тдейств (сутки, год); cosj_срв- средневзвешенный коэффициент мощности.

С достаточной для практических расчетов точностью по данным проектных организаций при любом числе (более двух) токоприемников с длительным режимом работы и числом токоприемников более двадцати с повторно-кратковременным режимом коэффициент формы кф=1,05-1,1.

Потери активной мощности (кВт) и электроэнергии (кВт-ч) по среднеквадратичному току определяют по формулам:

Потери реактивной мощности (квар) и реактивной энергии (квар-ч) составят:

где R и X - активное и индуктивное сопротивления воздушной или кабельной линий.

Если известен расход электроэнергии W, учтенный за определенное время (сутки, год), а также максимальная мощность нагрузки Рмакс, то можно найти время Тмакс, в течение которого данная линия могла бы передать эту электроэнергию:

Тмакс=W/Рмакс

Время использования максимума нагрузки Тмакс определяется характером производства и сменностью работы потребителя и составляет в среднем в год (ч):

для осветительных нагрузок - 1500-2000;

для односменных предприятий - 1800-2500;

для двухсменных предприятий - 3500-4500;

для трехсменных предприятий - 5000-7000.

По величинам W и Тмакс можно определить максимальный ток за рассматриваемый промежуток времени (сутки, год):

При расчете потери мощности и электроэнергии по максимальному току вводится понятие времени потерь t , которое зависит от времени использования максимума Тмакс и коэффициента мощности cosj срв. Зная эти величины, по кривым зависимости t =f(Тмакс,cosj срв) находят время потерь, а затем определяют активные и реактивные потери электроэнергии:

Зная потери электроэнергии, можно найти соответствующие им потери мощности:

Потери мощности и электроэнергии в трансформаторах

Пример:

Потери мощности в трансформаторах состоят из потерь активной D Р_х и потерь реактивной мощности D Q_х.

Потери активной мощности.

Они состоят из двух составляющих:

1) потерь, идущих на нагревание обмоток трансформатора D Р, зависящих от тока нагрузки,

2) потерь, идущих на нагревание стали D Р_ст, не зависящих от тока нагрузки.

Потери мощности, идущие на нагревание обмоток трансформатора

При этом полные активные потери

где Rт - активное сопротивление (0м) обмоток трансформатора, определяемое по величине потерь в меди D Р_х (кВт), мощности трансформатора Sном (кВА), номинальному напряжению Uном (кВ) обмотки трансформатора, присоединенной к рассчитываемой линии:

Потери реактивной мощности

Они состоят из двух составляющих:

1) потерь, вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе D Q, зависящих от квадрата тока нагрузки,

2) потерь, идущих на намагничивание трансформатора D Qm , не зависящих от тока нагрузки, которые определяются током х.х.

Потери мощности, вызванные рассеянием магнитного потока

При этом полные реактивные потери

где Хт - реактивное сопротивление обмоток трансформатора, определяемое напряжением короткого замыкания uкз,% и сопротивлением Rт.

С помощью каталожных данных потери мощности в трансформаторах можно определить иначе. Если даны потери короткого замыкания D Р_м,ном соответствующие потерям в меди при номинальной нагрузке трансформатора Sном, и известна его фактическая загрузка S, то активные потери

где кз - коэффициент загрузки трансформатора.

Сопротивление и реактивные потери трансформатора могут быть определены также по каталожным данным:

где uкз - напряжение короткого замыкания, %; Iхх - ток холостого хода трансформатора, %; Sном - номинальная мощность, кВA.

Потери электроэнергии в меди

Их можно определить по потерям мощности в меди D Р_м,ном, максимальной нагрузке Sмакс и времени потерь t , найденным по кривой зависимости t =f(Тмакс,cosj _срв), где cosj _срв принимают неизменным за определенное время (сутки, год и т.д.):

Потери электроэнергии в стали

Их определяют потерями мощности при холостом ходе и временем включения трансформатора Тв:

Суммарные активные потери электроэнергии

Суммарные реактивные потери электроэнергии

Эти потери определяют по реактивным потерям мощности с учетом времени потерь и времени включения трансформатора: