25. Определение потерь мощности и энергии в элементах электрических сетей.

Передача электороэнергии сопровождается потерями активной и реактивной мощностей и энергии. Потерянная энергия расходуется на нагрев проводов ЛЭП, обмоток, корпуса и сердечника трансформатора. Потери активной мощности в эл. сетях составляют от 2 до 6 % мощности нагрузок.

Потери реактивной мощности приводят к возрастанию потерь активной мощности. Величина потерь реактивной мощности составляет от 6 до 12% мощности нагрузок, т.к.R<X.

На рис показана схема замещения участка сети. Потери мощности в шунтах не зависят от потоков передаваемой мощности, поэтому они называются постоянными потерями и рассчитываются как: . Т.к. шунты имеют емкостной характер, то потери в шунтах:. Активные потери в шунтахР_ш определяются потерями на корону, а реактивная составляющая Q_ш определяется емкостной генерацией линий. Потери на корону определяются как: .

Потери мощности S₁₂ в сопротивлении Z пропорциональны квадрату тока поэтому они называются переменными потерями, и рассчитываются как:.

Потери мощности в трансформаторах

Схема замещения двухобмоточного трансформатора отличается от схемы замещения (см. рис.) только тем, что Y₂ = 0, поэтому полученные выше соотношения справедливы и для трансформаторов.

Для приближенных расчетов постоянную составляющую потерь (потери в стали) в трансформаторе можно считать равной потерям ХХ. При этом предполагается, что напряжение на трансформаторе примерно равно номинальному. Для подстанции с n параллельными трансформаторами эквивалентные потери:

. Если учитывать отклонение напряжения от номинального, то можно записать: .

Переменная составляющая активных потерь (потери в меди) можно определить как:

. Если полагать, что U = U_ном то .

При определении потерь в трехобмоточных трансформаторах и автотрансформаторах следует учитывать загрузку каждой из обмоток трансформаторов и потери короткого замыкания:

.

Потери энергии в элементах эл. сети

Если нагрузка участка сети остается постоянной в течении времени t, то выделившиеся потери энергии Э можно определить как: .

В реальных случаях нагрузка меняется в соответствии с графиком нагрузки (рис. а). Тогда переменная составляющая потерь активной мощности Р₁₂ для каждого момента времени определяется в зависимости от квадрата мощности нагрузки:

На рис (а) показан график нагрузки в процентах от S_max, (б) -график квадратичной нагрузки в процентах от S_max², (в) – график потерь активной мощности от Р_мах.

Площадь под кривой Р представляет собой потери энергии за время Т: .

При переходе от непрерывного графика к ступенчатому потери энергии, определяются как: .

Кроме переменных потерь активной мощности Э_R, выделяются активные потери на шунте Э_Ш не зависящие от графика нагрузки и постоянные в течении всего времени Т:

.

Суммарные потери электроэнергии в сети за время Т равны:

.

Определение потерь энергии по графикам нагрузки не всегда удается из-за отсутствия таких графиков. Для этого пользуются временем максимальных потерь .

Для определения числа часов максимальных потерь  проведем анализ потерь активной мощности (рис. в) и графика нагрузки (рис а). По графику нагрузки можно найти число часов максимальной мощности: .

Число часов максимальных потерь соответствует времени, за которое при работе с максимальной нагрузкой потери в сопротивлении R выделяются такие же, как и при работе с нагрузкой, меняющейся по графику за все время работы Т. Таким образом: . Отсюда. Или по графику потерь:.

Следовательно  можно определить при наличии графика потерь или графика нагрузки. При их отсутствии годовые значения  и Т_мах обычно задаются для типовых графиков потребителей (освещение, промышленная нагрузка, и т.д.) Обычно задают только Т_мах, а  определяют по эмпирической формуле: .

При расчете сети с несколькими узлами нагрузки, имеющими различные графики, определение потерь может быть выполнено по средневзвешенному числу часов максимальных потерь _ср.вз:

, где .