Додаткові втрати електроенергії, обумовлені несинусоїдальними струмами.

У системах електропостачання, що містить нелінійні елементи (вентильні перетворювачі, електродугові печі й ін.) навіть при синусоїдальних е.д.с. виникають несинусоїдальні струми й напруги. Несинусоїдальні режими розглядаються по окремих гармоніках. Наявність вищих гармонік веде до появи додаткових втрат активної потужності від несинусоїдальних струмів й електроенергії в елементах систем електропостачання, а так само викликає ряд небажаних явищ у живильній мережі.

Додаткові втрати визначаються розрахунковим шляхом й обумовлені наступними обставинами:

• необхідністю визначення додаткових втрат потужності й електроенергії в умовах експлуатації й при проектуванні,

• необхідністю визначення додаткових втрат при аналізі зміни їхнього значення від впровадження засобів мінімізації вищих гармонік з урахуванням економічної ефективності.

Відомості про збільшення втрат активної потужності й енергії у зв'язку з несинусоїдальності форми кривої напруги й токи становлять практичний інтерес, тому що додаткові втрати активної потужності повинні входити в загальний баланс підприємства незалежно від причин їхнього виникнення.

Втрати електроенергії в будь-якому елементі системи електропостачання визначаються:

∆Э=∆Э₅₀+∆Э_нс, (120)

де ∆Э₅₀– втрати на частоті 50 Гц, ∆Э_нс - втрати від несинусоїдальних струмів:

, (121)

де Т_р – число робочих годин елемента електропостачання, k_ф,ν – коефіцієнт форми графіка для ν-й гармоніки, I_с,ν – середнє значення струму ν-й гармоніки, R_ν - активний опір елемента для і-й гармоніки.

Коефіцієнт форми для і-й гармоніки визначається:

. (122)

Середнє значення струму і-й гармоніки визначається:

, (123)

де I₁ – діюче значення 1-й гармоніки.

Додаткові втрати активної потужності в силових трансформаторах, КЛ і ВЛ і реакторах визначаються по формулі:

. (124)

2. Економія електроенергії на підприємстві.

Для економії електроенергії на підприємстві передбачений ряд заходів:

переведення електричних мереж підприємства на більше високу напругу. Економія електроенергії визначається в такий спосіб:

, (125)

де L -довжина ділянок мережі, на яких здійснюється підвищення напруги, t – розрахунковий період часу, ρ – питомий опір матеріалу проводи, I₁ й I₂ - середні значення струмів у кожнім проведенні на нижчій і вищій напругах, s₁ й s₂ – перетин проводів мережі при нижчій і вищій напрузі.

Економію електроенергії при проведенні реконструкції мереж, пов'язана із заміною перетину, довжини й матеріалу проводів без зміни напруги підраховуються:

, (126)

де I – середньоквадратичний струм навантаження однієї фази, L₁, s₁, ρ₁, L₂, s₂, ρ₂ - відповідно довжина, перетин і питомий опір проводи ділянки мережі до й після реконструкції.

Компенсація реактивної потужності. Установка пристроїв, що компенсують, реактивної потужності знижує втрати активної потужності. Даному питанню присвячена лекція №9, тому тут розглядатися не буде.

Установка автоматичних обмежників холостого ходу машин. При обмеженні режиму ХХ машин економія електроенергії складе:

, (127)

де ε – показник ефективності, що визначається за довідковим даними, Z – число циклів роботи, Рд. _ном – номінальна потужність двигуна, Т_всп – тривалість межоперационного часу.

Заміна малозагруженных двигунів. Якщо середнє навантаження двигуна становить менш 45% номінальної потужності, то заміна його менш потужним двигуном завжди доцільна. При завантаженні двигуна більше 70% номінальної потужності заміна його, як правило, недоцільна. При навантаженні 45-70% для визначення ефективності й доцільності заміни необхідно перевіряти розрахунком. Заміна доцільна, якщо сумарні втрати зменшуються:

, (128)

де Q_х, Q_ном – реактивна потужність, споживана двигуном з мережі при холостому ході й при номінальному навантаженні, k_н=Р_с/Р_ном – коефіцієнт навантаження двигуна, Р_с, Р_ном – середня й номінальна потужність двигуна, k_и.п – коефіцієнт зміни втрат, ∆Р_х – втрати активної потужності при ХХ, ∆Р_а,н – приріст втрат активної потужності у двигуні при навантаженні 100%.

Економічний режим роботи силових трансформаторів. Економічний режим полягає у введення в роботу й відключення трансформаторів при збільшенні навантаження й при її зниженні. Таке включення - відключення використається при встановлених на підстанціях декількох трансформаторах. Звичайно, на цехових ТП число трансформаторів рідко перевищує двох, тому такі режими роботи зв'язані зі специфічними навантаженнями.

Зменшення несиметрії в мережах до 1000 В. Рівномірність завантаження фаз забезпечують за рахунок правильного розподілу однофазних навантажень по фазах. Діючим заходом щодо зменшення несиметрії є установка нейтраллеров на уведеннях і заземлення оболонок кабелю. Заходу щодо вирівнювання навантаження фаз доцільно проводити на трансформаторах, завантажених більш ніж на 30% номінальній потужності.

Раціональна експлуатація цехового електроустаткування. Вона полягає в чіткості дотримання графіка по проведенню оглядів і ремонтів устаткування, своєчасне міжремонтне обслуговування.

Раціональне використання освітлювальних мереж. У цей час широке поширення одержують газорозрядні (енергозберігаючі) лампи, більше економічні, чим лампи накалювання. Іншим технічним засобом, що дозволяє значно знизити втрати електроенергії, є застосування різноманітних датчиків руху, які серійно випускаються багатьма фірмами для установки їх у приміщеннях з періодично, що перебуває там персоналом (наприклад, висвітлення підходів до будинків, склади й т.п.).

До невиправданих втрат електроенергії приводить установка ламп висвітлення завищеної потужності, у порівнянні з необхідної.

Постійна підтримка світильників у чистоті, очищення їх від пилу, особливо в курних виробництвах, також є умовою раціональної витрати електроенергії.

Питання для самоперевірки.

1. Для чого складається електробаланс на підприємстві?

2. Яким образом визначаються втрати в різних типах електротехнічних пристроїв?

3. Як оцінити втрати електроенергії від нелінійних споживачів?

4. Назвіть методи зменшення втрат й економії електроенергії на підприємстві.