Вопросы для самоконтроля

1. Как определяются фактические потери ?

2. Как устанавливаются нормативы технологических потерь ?

3. Фактические потери равны технологическим. Можно ли утверждать, что коммерческие потери гарантированно равны нулю?

4. С какой целью составляются балансы для ограниченной части сети ?

5. Какие потери электроэнергии называются условно-постоянными ?

6. Справедливо ли утверждение, что термин «сверхнормативные потери» являются синонимом коммерческих потерь ?

ЛЕКЦИЯ 7

Нагрузочные потери

Цель лекции: Изучить методы расчета условно-постоянных и нагрузочных потерь электроэнергии в воздушных линиях и силовых трансформаторах. Изучить методы расчета потерь в оборудовании подстанций и изоляции кабельных линий

Рассматриваемые вопросы

• Нагрузочные потери электроэнергии в линиях и силовых трансформаторах.

• Методы расчета.

• Нагрузочные потери в оборудовании подстанции

В большинстве случаев значение мощности в элементах сети заранее неизвестно. Как правило, известны нагрузки в узлах сети (на подстанциях). Целью электрического расчета в любой сети является определение значений активной и реактивной мощности. После этого определение суммарных потерь электроэнергии представляет собой относительно простую задачу.

Объем и характер исходных данных о схемах и нагрузках существенно различаются для сетей различных классов напряжения.

Для сетей 35 кВ и выше обычно известны значения Р и Q в узлах схемы. Для сетей 6-20 кВ известен, как правило, лишь отпуск электроэнергии через головной участок фидера, то есть фактически суммарная нагрузка всех потребительских подстанций, включая потери в фидере.

Обычно принимают допущение о распределении нагрузки пропорционально установленным мощностям ТП. Затем с помощью итерационного расчёта, корректируют нагрузки так, чтобы получить заданную нагрузку головного участка.

При расчете потерь в сетях 0,4 кВ используют минимальный объём об обобщенных параметрах этих сетей (суммарная длина, количество линий и сечения головных участков, а также известные нагрузки головных участков линий) позволяют оценить потери в этих сетях с приемлемой точностью.

Расчеты по данным телеизмерений называют оперативными расчетами, расчеты с использованием интегрирующих множителей – аналитическими, а проводимые на основе обобщенных данных о схемах сети – оценочными.

Обычным допущением при расчете интегрирующих множителей является допущение о чисто квадратичной зависимости потерь от нагрузки. Неточность этого допущения обусловливается тем, что при изменении нагрузки изменяется и напряжение. Однако сравнительно небольшой диапазон его изменения и использование в формулах расчета потерь электроэнергии среднего рабочего напряжения позволяет принять данное допущение в практических расчетах.

В качестве характеристик графиков нагрузок используются интегрирующие множители, которые пропорциональны продолжительности расчетного режима, в течение которого потери мощности этого режима приведут к тем же потерям, что и при реальном графике нагрузки.

В качестве расчетных режимов используют либо максимальные нагрузки сети, либо средние нагрузки (определяемые на основе показаний счетчиков).

В первом случае интегрирующий множитель называется числом наибольших потерь , во втором – коэффициент формы графика k_ф .

Нагрузочные потери электроэнергии в каждом элементе электрических сетей могут быть рассчитаны одним из трёх методов в зависимости от информационной обеспеченности (методы представлены в порядке понижения точности получаемых результатов расчета):

1. оперативных расчетов;

2. средних нагрузок.

3. числа часов наибольших потерь

Метод оперативных расчетов

При оперативных расчетах нагрузки узлов получают с помощью телеизмерений.

Нагрузочные потери электроэнергии (кВтч) в ВЛ, КЛ, шинопроводе или двухобмоточном трансформаторе за базовый период определяются по формуле:

(7.1)

где R – активное сопротивление ВЛ, КЛ, шинопровода или двухобмоточного трансформатора, Ом;

I_j – токовая нагрузка ВЛ, КЛ, шинопровода или двухобмоточного трансформатора, принимаемая на интервале времени Dt_j неизменной, А;

P_j, Q_j – значения активной и реактивной мощности ВЛ, КЛ, шинопровода или двухобмоточного трансформатора, принимаемые на интервале времени Dt_j неизменными, МВт, Мвар, соответственно;

U_j – значение напряжения на ВЛ, КЛ, шинопровода или двухобмоточного трансформатора, принятое на интервале Dt_j неизменным, кВ;

Dt_j интервал времени между последовательными значениями токовых нагрузок элементов, получаемых с помощью устройств телеизмерения, ч;;

m – количество интервалов времени Dt_j в расчетном периоде.

Метод средних нагрузок

Нагрузки узлов сети принимаются по данным контрольных измерений. Перед расчетом потерь должна быть проведена балансировка нагрузок узлов с суммарной нагрузкой сети. Для периодов, в которых контрольные измерения нагрузок узлов не проводились, нагрузки должны быть получены с помощью расчета, исходя из известной суммарной нагрузки сети.

Нагрузочные потери определяются по формуле:

_(7.2)

где ΔP_ср – потери мощности в ВЛ, КЛ, шинопроводе или двухобмоточном трансформаторе при средних за расчетный период нагрузках, кВт;

k²_ф – квадрат коэффициента формы графика за расчетный период, о.е.;

k_k – коэффициент, учитывающий различие конфигураций графиков активной и реактивной нагрузки (принимается равным 0,99), о.е.;

T – число часов в расчетном периоде, ч.

Квадрат коэффициента формы графика определяется по формуле:

о.е., (7.3)

где k_з – коэффициент заполнения графика, который определяется по формуле:

(7.4)

где W_o – отпуск электроэнергии в сеть за время T, кВтч.

При отсутствии данных о коэффициенте заполнения графика нагрузки, допускается принимать k_з = 0,5.

Метод числа часов наибольших потерь мощностисостоит в расчете потерь электроэнергии по формуле:

_(7.5)

где ΔP_maxпотери мощности в режиме наибольшей нагрузки сети, кВт;

относительное число часов наибольших потерь мощности, определенное по графику суммарной нагрузки сети за расчетный интервал.

k_л  коэффициент, учитывающий потери в арматуре воздушных линий и принимаемый равным 1,02 для линий 110 кВ и выше и 1,0 для линий более низких напряжений.

Коэффициент k_k принимается равным 1,03.

При отсутствии графика нагрузки значение определяется по формуле:

_(7.6)

Коэффициент загрузки k_з принимается так же, как и в методе средних нагрузок.

Потери электроэнергии холостого хода в силовом трансформаторе определяются на основе приведенных в паспортных данных оборудования потерь мощности холостого хода ΔP_х, по формуле:

, (7.7)

где Т_рiчисло часов работы трансформатора (автотрансформатора) в i-м режиме, ч;

U_i напряжение на высшей стороне трансформатора (автотрансформатора) в i-м режиме, кВ;

U_ном номинальное напряжение высшей обмотки трансформатора (автотрансформатора), кВ.

Напряжение на трансформаторе (автотрансформаторе) определяется с помощью измерений или с помощью расчета установившегося режима сети в соответствии с законами электротехники.

Допускается для силовых трансформаторов потери мощности холостого хода определять с учетом их технического состояния и срока службы путем измерений этих потерь методами, применяемыми на заводах–изготовителях при установлении паспортных данных трансформаторов. При этом в обосновывающие материалы целесообразно включать официально заверенные в установленном порядке протоколы измерений потерь мощности холостого хода.

Потери в оборудовании подстанций

Потери в компенсирующих устройствах зависят от типа устройства. Потери электроэнергии в синхронном компенсаторе (далее - СК) или генераторе, переведенном в режим СК, определяются по формуле:

_(7.8)

где - коэффициент максимальной нагрузки СК в расчетном периоде;

- потери мощности в режиме номинальной загрузки СК в соответствии с паспортными данными, кВт;

Т_р - длительность расчетного периода, час.

Потери электроэнергии в статических компенсирующих устройствах - батареях статических конденсаторов (далее - БК) и статических тирис-торных компенсаторах (далее - СТК) - определяются по формуле:

(7.9)

где Р_КУ – удельные потери мощности в соответствии с паспортными данными КУ;

S_КУ  мощность КУ (для СТК принимается по емкостной составляющей).

При отсутствии паспортных данных значение Р_КУ принимаются равным: для БК - 0,003 кВт/квар, для СТК - 0,006 кВт/квар.

Потери электроэнергии в вентильных разрядниках, ограничителях перенапряжений, устройствах присоединения ВЧ связи, измерительных трансформаторах напряжения, принимаются в соответствии с данными заводов-изготовителей оборудования. При отсутствии данных завода-изготовителя расчетные потери принимаются в соответствии с таблицей 7.1.

Таблица 7.1 - Потери электроэнергии в вентильных разрядниках (РВ), ограничителях перенапряжений (ОПН), измерительных трансформаторах тока (ТТ) и напряжения (ТН) и устройствах присоединения ВЧ связи (УПВЧ)

Класс напряжения, кВ	Потери электроэнергии, тыс.кВт-ч в год по видам оборудования
	РВ	ОПН	ТТ	ТН	УПВЧ
6	0,009	0,001	0,06	1,54	0,01
10	0,021	0,001	0,1	1,9	0,01
35	0,091	0,013	0,4	3,6	0,02
110	0,60	0,22	1,1	11,0	0,22
220	1,59	0,74	2,2	13,1	0,43
500	4,93	3,94	5,0	28,9	3,24
П р и м е ч а н и е Потери электроэнергии в УПВЧ даны на одну фазу, для остального оборудования - на три фазы.

Потери электроэнергии в электрических счетчиках 0,22-0,66 кВ принимаются в соответствии со следующими данными, кВт·ч в год на один счетчик:

- однофазный, индукционный - 18,4;

- трехфазный, индукционный - 92,0;

- однофазный, электронный - 21,9;

- трехфазный, электронный - 73,6.

Потери электроэнергии в ТТ напряжением 0,4 кВ принимаются равными 0,05 тыс.кВт·ч/год.

Потери электроэнергии в токоограничивающем реакторе за расчетный период Т вычисляются по формуле:

, (7.10)

где ΔP_{ТОР ср} – потери мощности в токоограничивающем реакторе при средних за расчетный период нагрузках, кВт.

Коэффициент формы графика определяется по формуле

, (7.11)

где k_з – коэффициент заполнения графика нагрузки, о.е.

Нагрузочные потери мощности при средних за расчетный период нагрузках в токоограничивающем реакторе определяются по формуле:

(7.12)

где I_ср – значение среднего рабочего тока за расчетный периоде, А;

I_н  номинальный ток реактора, А;

номинальные потери мощности на фазу реактора, кВт.

Потери электроэнергии в изоляции силовых кабелей принимаются в соответствии с данными заводов-изготовителей оборудования. При отсутствии данных завода-изготовителя расчетные потери принимаются в соответствии с таблицей 7.2.

Таблица 7.2 - Удельные потери электроэнергии в изоляции кабелей

Сечение, мм2	Удельные потери электроэнергии в изоляции кабеля, тыс.кВт.ч/км в год, при номинальном напряжении, кВ
	6	10	20	35	110	220
10	0,14	0,33	–	–	–	–
16	0,17	0,37	–	–	–	–
25	0,26	0,55	1,18	–	–	–
35	0,29	0,68	1,32	–	–	–
50	0,33	0,75	1,52	–	–	–
70	0,42	0,86	1,72	4,04	–	–
95	0,55	0,99	1,92	4,45	–	–
120	0,60	1,08	2,05	4,66	26,6	–
150	0,67	1,17	2,25	5,26	27,0
185	0,74	1,28	2,44	5,46	29,1	–
240	0,83	1,67	2,80	7,12	32,4	–
300	–	–	–	–	35,2	80,0
400	–	–	–	–	37,4	90,0
500	–	–	–	–	44,4	100,0
625	–	–	–	–	49,3	108,0
800	–	–	–	–	58,2	120,0

Расход электроэнергии на собственные нужды подстанций определяется на основе приборов учета, установленных на высшей стороне трансформаторов собственных нужд (далее - ТСН). При установке прибора учета на низшей стороне ТСН потери электроэнергии в ТСН, рассчитанные по изложенной выше методике, добавляются к показанию счетчика.