книги из ГПНТБ / Поспелов, Г. Е. Энергетические системы учеб. пособие

Однако исследование [28] выражений вида (7.16) пока­ зало, что после минимума удельные капиталовложения рас­ тут медленно. Основным для удельных капиталовложении электрических систем следует считать выражение вида

(7.15).

7.3. Потерн мощности и энергии в элементах систем. Стоимость потерь

Несмотря на меры, предпринимаемые для повышения уровня полезного использования энергетических ресурсов, этот уровень все еще остается низким и не превосходит 29—30% [201. Примерно 70°и всего потенциального тепла используемых энергоресурсов составляют потерн в раз­ личных областях энергетического хозяйства. По данным ра­ боты [2 0 ], основные потери тепла, топлива и электроэнергии приходятся на: 1) двигатели и механизмы (в основном тран­ спортного назначения), непосредственно использующие топ­ ливо,— 35 — 40% всех потерь; 2) электростанции — 25%; 3) промышленные огневые печи — 17%.

Коэффициент полезного действия современных тепло­ вых электростанций не превышает 40%.

При передаче энергии от вала генератора на вал двига­ теля суммарные потерн энергии в генераторах, сетях, транс­ форматорах и двигателях составляют около 30% всей вы­ работанной на станции энергии. Из них значительная часть, примерно до 18%, приходится на электрические сети.

Приведенные данные показывают, что значительная часть установленной мощности электрических станций пред­ назначена на покрытие потерь мощности и энергии в элек­ трических системах. В системе на электростанциях при­ ходится устанавливать дополнительно турбогенераторы, котлы и т. д. Этим объясняется наличие в выражении (7.3) членов, учитывающих затраты на покрытие потерь мощ­ ности и энергии. Важное значение имеют методы определе­ ния этих потерь. Рассмотрим выражения для определения потерь мощности в основных элементах электрических си­ стем.

В связи с созданием объединенных энергетических систем, увеличением мощностей, протяженности и напряжений элек­ тропередач стали существенны потери, вызванные протека­ нием емкостных токов линий. Поэтому приведем формулы по­ терь мощности линии передачи с учетом равномерности

200

распределения ее параметров, полученные 126] на основе уравнений линий через гиперболические функции:

/— длина линии.

формулы ' (7.17) и (7.18) превращаются в известные фор­

20 і

Для линий электропередач (в том числе и для дальних)

Из формул (7.21) и (7.22) следует, что потери мощности в липни имеют три составляющие: одна составляющая — потери холостого режима, не зависящие от нагрузки, и две составляющие, зависящие от нее, — одна из них пропорцио­ нальна квадрату, а другая — первой степени нагрузки.

Для расстояний / < 300—400 км при определении по­ терь мощности по приближенным формулам (7.19) и (7.20) погрешность получается не более 1 ?о.

Приведенные формулы справедливы для однородной ли­ нии. Более общие соотношения дает метод обобщенных по­ стоянных трехполюеннка, который позволяет определить потери мощности для любого элемента электрической си­ стемы, в том числе и для линии электропередачи с проме­ жуточными устройствами.

Активная мощность в начале линии электропередачи

Рі = Re (O jy ).

Подставив

А = А лО , + Вл12;

А = А А + Д л ,

202

Сл = С л -f- /Сл;

Д, = Д , -I- j D n.

Тогда после преобразований выражения мощности в на­

203

роткого замыкания при токе І 2. Действительно, потери ак­ тивной мощности в этих режимах составят:

А Д , X = Re ( Д А С А )

или

А Дх.х —' (ИЛС Л- j - АЛС Л) ill

и

А Р„,3 = Re (BJ*Ah)

или

АРк.З = (ВлО л - f - Bj,Dj,) I о-

Вотносительных единицах на базе натуральной мощ­ ности потери активной мощности в линии представляются выражением

единицах.

Сравнение полученных выражений потерь активной мощности линии с аналогичными выражениями для одно­ родной линии электропередачи показывает, что они имеют одинаковую структуру.

Потери мощности в двухобмоточных трансформаторах

204

—номинальная мощность трансформа­ тора, Мв ■ а.

При заданных потерях мощности А Р „ _ с, А Р с_ „ , А Р 8_ „, соответствующих передаче номинальной мощности из одной обмотки трансформатора в другую («в», «с», «н» — индексы обмоток), потери в отдельных обмотках могут быть опреде­ лены из выражений:

По этим формулам с достаточной для расчетов точностью могут быть определены также потери мощности в автотран­ сформаторах.

Потери мощности в статических конденсаторах, вклю­ ченных параллельно (шунтовые батареи), могут быть опре­ делены из соотношения

Потери мощности в синхронных компенсаторах определя­ ются аналогично потерям в двухобмоточных трансформа­ торах по формуле (7.26).

Для шунтирующих реакторов потери мощности

205

На основе потерь мощности могут быть определены поте­ ри энергии. Для определения потерь электроэнергии на нагревание в проводах иногда используется понятие сред­ неквадратичного тока — условного тока, неизменного по величине, который, протекая по линии в течение данного времени t, создает те же потерн энергии, что и рабочий ток линии при работе ее по действительному графику. Обозна­

Для года t — 8760 {( = 24 X 365)

Г-dt

/_о_______ .

8760

При наличии трех типичных графиков — зимнего, лет­ него и осенне-весеннего — /ск определяют из выражения

наличии годового графика нагрузки по продолжительности. Если графики заданы не в токах, а в мощностях, опре­ деляется среднеквадратичная мощность, по которой и на­

ходятся потери энергии:

А Э = - ^ - Ш .

Второй метод определения потерь электроэнергии осно­ вывается на понятиях времени потерь и времени использо­ вания максимума нагрузки.

206

Время потерь т, или время максимальных потерь, есть число часов, в течение которых максимальный ток, протекаю­ щий в линии непрерывно, создает потери энергии, равные действительным потерям энергии за год:

При известном графике нагрузки

8760

)■ r-dl

б

Зная время использования максимума Т ы, время потерь т часто определяют по кривым, приведенным в работе [8 ]. Время использования максимума 7\, показывает число ча­ сов, в течение которых линия, работая с максимальной на­ грузкой, выдает потребителю энергию, доставляемую лини­ ей за год при работе по действительному графику. Следо­

207

Для типичного суточного графика, имеющего снижение нагрузки ночью п утренний или вечерний максимум, т можно определить по табл. 7.2, в которой приводится зави­ симость времени потерь от времени использования макси­ мума.

При одноступенчатом графике нагрузки, когда часть времени нагрузка постоянна, а часть времени равна нулю, время потерь равно числу часов использования максимума нагрузки (т — Т м). В случае равномерной нагрузки с крат­ ковременным резко выраженным максимумом время по­ терь определяется по выражению

8760

При нехарактерном графике определение т должно про изводиться на основе графика, свойственного этой на­ грузке.

Потери электроэнергии в трансформаторах можно раз­ делить на две части: зависящие и не зависящие от нагрузки. Последние — потери в стали трансформатора; они зависят только от мощности подключенного трансформатора. По­ тери энергии в стали подсчитываются по выражению

терями в обмотках трансформатора, или, как говорят, по­ терями в меди. Эти потери подсчитываются так же, как и

208

где Д Р МЛ| и Д Р 1ІіМ— потери в меди трансформатора соот­ ветственно в максимальном и номи­

и номинальном режимах трансфор­ матора.

При нескольких параллельно работающих трансформа­ торах равной мощности, часть которых периодически от­