21. Потери мощности и энергии в системе электроснабжения и пути их снижения.

Электрическая нагрузка, как правило, имеет переменный характер, и поэтому потери мощности и электроэнергии в линиях будут изменяться с изменением нагрузки. В зависимости от наличия данных по проектируемому объекту потери мощности и электроэнергии можно рассчитывать по среднеквадратичному току Iск, принимая время действительной работы линии Тдейств, или по максимальному току Iмакс при времени потерь ,

Среднеквадратичный ток представляет собой эквивалентный ток, который, проходя по линии за время Т действительно вызывает те же потери, мощности и электроэнергии, что и действительный изменяющийся ток за то же время. Время потерь - 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 эл. нагрузки.

Среднеквадратичный ток определяется по среднему току Iср и коэффициенту формы графика нагрузки k_ф:

Здесь W—расход активной электроэнергии (кВт*ч) за время Т_действ (сутки, год); cos _срв - средневзвешенный коэффициент мощности.

С достаточной для практических расчетов точностью принимают:

а) при любом числе (более двух) токоприемников с длительным режимом работы и числом токоприемников с повторно-кратковременным режимом более 20 коэффициент k_Ф = 1,05— 1,1,

б) при числе токоприемников с повторно-кратковременным режимом меньше 20:

где n_ЭФ - эффективное (расчетное) число токоприемников с номинальной мощностью Рном и максимальной мощностью одного двигателя Рмакс; ПВ — относительная продолжительность включения токоприемников.

Потери активной мощности и электроэнергии в линиях:

Потери реактивной мощности и реактивной, энергии:

где R — активное сопротивление;

Х — индуктивное или емкостное сопротивление воздушной или кабельной линии.

Если известны расход электроэнергии W, учтенный за определенное время (сутки, год), и максимальная нагрузка Рмакс, то можно найти время Тмакс, в течение которого данная линия.работая с максимальной нагрузкой, может передать эту энергию:

Величина Т_макс = Т_И называется временем использования максимума нагрузки. Она определяется характером и сменностью работы потребителя и составляет в год (ч):

Для осветительных нагрузок ........... 1500—2000

Для односменных предприятий .......... 1800—2500

Для двухсменных предприятий . . . . ... . . . 3500—4500

Для трехсменных предприятий .......... 5000—7000

Зная величины W и Тмакс, можно определить максимальный ток за рассматриваемый промежуток воемени (сутки год)

При расчете потерь мощности и электроэнергии по максимальному току следует учитывать время потерь , которое зависит от времени использования максимума Тмакс и коэффициента мощности cos . Зная эти величины, время потерь находят по кривым зависимости = f (Тмакс, cos ) (рис. 2.10), а затем определяют активные и реактивные потери электроэнергии:

Зная потери электроэнергии, можно найти соответствующие потери мощности:

Следует отметить, что использование графиков зависимости

= f (Тмакс, cos ) (рис. 2.10) при определении потерь мощности в элементах систем электроснабжения приводит к погрешностям до 10%.

Поэтому если требуется определить более точные значения потерь, то рекомендуется представить систему передачи мощности Р и Q в виде Г-образного четырехполюсника с напряжениями U₁ U₂ и тогда, если сопротивление линии передачи составляет R за время Т потери электроэнергии составят:

где k_Ф.А k_Ф.Р - коэффициенты формы графиков активной и реактивной нагрузки

Рисунок 2.10 – Графики для определения времени потерь

Потери мощности и электроэнергии в трансформаторах.

Потери мощности в трансформаторах слагаются из потерь активной ( Рт) и реактивной ( Qт) мощности.

Потери активной мощности состоят в свою очередь из потерь на нагревание обмоток трансформатора Р, зависящих от тока нагрузки, и потерь на нагревание стали Рст, не зависящих от тока нагрузки. Потери мощности на нагревание обмоток трансформатора:

Тогда полные активные потери:

где R_Т — активное сопротивление обмоток трансформатора, определяемое по величине потерь в меди Рм, мощности трансформатора Sном, номинальному напряжению Uном:

Потери реактивной мощности также слагаются из двух составляющих: потерь Q, вызванных рассеянием магнитного потока в трансформаторе и зависящих от квадрата тока нагрузки, и потерь на намагничивание трансформатора Q , не зависящих от тока нагрузки и определяемых током холостого хода . Потери мощности, вызванные рассеянием:

Тогда полные реактивные потери: где Хт — реактивное сопротивление обмоток трансформатора, определяемое напряжением короткого замыкания Uк и сопротивлением Rт; Q = Qx.x -потери х.х.

По каталожным данным потери .мощности в трансформаторах можно определить иначе. Если даны потери к.з. Рм ном, соответствующие потерям в меди при номинальной нагрузке трансформатора Shom, и известна его фактическая нагрузка S, то активные потери:

где kз — коэффициент загрузки трансформатора.

Реактивные потери можно определить также (без учета Rт) по каталожным данным:

Потери электроэнергии в меди трансформатора можно также определить по его каталожным данным Рм.ном, максимальной нагрузке Sмакс и времени потерь , найденным по рис. 2.10:

Потери электроэнергии в стали определяются потерями мощности при х.х. ( Рст = Рх.х.) и временем включения трансформатора Твкл