11. Число годин використання максимуму навантаження.

Для річного графіка навантаження по тривалості можна знайти такий час Т протягом якого по лінії, що працює з максимальним навантаженням S_макс, передавалась би така ж кількість енергії, яка передається по ній у дійсності протягом року при змінному навантаженні S=f(t).

При незмінному коефіцієнті потужності, ця умова може бути записана в такий спосіб:

T_max-доб=А_доб/Р_max =( Р_к ∆t_к): Р_max =(∫ Р_к ∆t_к)/ Р_max.

Число годин використання максимуму навантаження находять таким чином.

Звідси

Величину Т= T_max називають часом використання максимального навантаження. Знаючи річну кількість енергії, що передана по лінії, і максимальне активне навантаження Р_макс, з формули (4-5) можна визначити час використання максимального навантаження:

(4-7)

Із графіків навантажень випливає, що споживання електроенергії відбувається нерівномірно. Ступінь заповнення графіка характеризується часом використання максимуму навантаження, що являє собою відношення кількості енергії, виробленої за даний період часу, до тієї кількості енергії, що було б вироблене за те ж час при роботі електростанції з максимальним навантаженням. Чим більше коефіцієнт використання максимуму навантаження, тим повніше використовується встаткування. У системі, що поєднує велику кількість електростанцій, коефіцієнт використання максимуму навантаження, як правило, набагато вище, ніж на окремих станціях, що працюють ізольовано. При цьому його значення буде тим більше, чим більше частка промислового навантаження.

У більших системах коефіцієнт використання максимуму навантаження влітку звичайно вище, ніж узимку, що пояснюється зменшенням максимумів освітлювально-побутового навантаження в літню пору й більший зсув їх у різних районах системи. Для кожного споживача характерна своя величина часу використання максимального навантаження. При розрахунках цю величину приймають на основі статистичних і довідкових даних. Так, Т становить: для споживачів з освітлювальним навантаженням — від 1500 до 2000 м, для однозмінних підприємств — від 1800 до 2500 год, для двозмінних — від 3000 до 4500 год, для тризмінних від 5000 до 7500 год.

12. Величину часу використання максимального навантаження треба знати, щоб визначати втрати електроенергії. Для цієї мети користуються величиною τ=τ_max — часом максимальних втрат, тобто часом, протягом якого лінія, працюючи з незмінним максимальним навантаженням, має втрати електроенергії, рівні дійсним річним втратам електроенергії при роботі з річного графіка навантаження. Заміняючи площу, обмежену кривою 2 на мал. 4-1, рівновеликою площею прямокутника зі сторонами τ і S²_макс, одержуємо:

(4-8)

Звідси час максимальних втрат

(4-9)

Практично величину τ= τ_max одержують із величини Т_max, тому що між ними існує певна залежність.

Як видно з формул (4-6) і (4-9), τ і Т залежать від характеру зміни графіка навантаження, тобто від функції S= f (t), що перебуває в цих формулах під знаком інтеграла. Для знаходження залежності t від Т можна проінтегрувати ряд графіків навантаження, що мають різні величини Т для різних споживачів, і те ж зробити із квадратичними кривими S²=f(t) цих же графіків, а потім, користуючись формулами (4-6) і (4-9), встановити залежності τ від Т для різних значень соs φ. Результати таких розрахунків представлені на мал. 4-3 у вигляді сімейства кривих. Цими кривими можна користуватися для визначення втрат енергії методом часу максимальних втрат.

Хід розрахунків наступний. Знаючи активний опір розглядуваної лінії R, Ом, максимальне навантаження S_макс = з коефіцієнтом потужності соs φ_{ср =} P_макс/S і час використання максимального навантаження для даної категорії споживачів Т по кривій мал.4-3 для заданого соs φ_ср і відомого Т знаходимо час максимальних втрат τ.

Знаючи номінальну напругу лінії U, кВ, знайдемо втрати електроенергії, ΔW, кВт/год, скориставшись формулою (4-8):

або

(4-10)

Мал.4-3. Крива τ=f(Т)

У випадку, якщо по розглянутій ділянці лінії передається потужність до різних споживачів, рівна P_1макс, P_2макс, P_3макс і т.д., з часом використання максимального навантаження відповідно Т₁, Т_2, Т₃ і т.д., те при визначенні втрат слід приймати середню величину часу використання максимальної потужності, що визначається за формулою (4-7) з урахуванням сумарної величини переданої енергії:

(4-11)

де k₀ — коефіцієнт одночасності навантаження.

Використання установленої потужності електроустановки характеризує коефіцієнт використання установленої потужності: к_в= А/ Т Р_уст=Р_сер/Р_уст або тривалістю використання установленої потужності: Т_уст=А/Р_уст, де Р_уст – сумарна установлена потужність всіх агрегатів, включно з резервними у кВт. Тривалість використання установленої потужності показує, скільки годин за розглянутий період часу повинні були б працювати всі установлені агрегати (на станції генератори, на підстанції трансформатори) з повним навантаженням, щоб виробити дійсно вироблену кількість електроенергії А. Як правило Т_уст менше Т.

Приклад 4-1. Визначити максимальні втрати активної потужності й річні втрати електроенергії в лінії електропередачі напругою 35 кВ довжиною 20 км, із проводами АС-70. Лінія електропередачі живить двозмінне промислове підприємство, що має максимальне навантаження Р = 4,0 МВт і середній коефіцієнт потужності соs φ = 0,9. Графік навантаження по тривалості зображений на мал. 4-4. Задачу розв'язати як методом середньоквадратичної потужності, так і методом часу максимальних втрат.

Визначаємо активний опір лінії передачі напругою 35 кВ. По додатку 1 (табл. П.1-1) для проведення АС-70 знаходимо r₀ = 0,42 Ом/км. За формулою (3-1) визначаємо активний опір усієї лінії:

Втрати потужності в лінії передачі за формулою (4-1) при

становлять

Визначаємо втрати електричної енергії в лінії методом середньої квадратичної потужності. Для цього графік навантаження представляємо у вигляді ступінчастого графіка (див. мал. 4-4) з ординатами: S₁ = 4,45; S₂ = 3,5; S₃ = 3,0; S₄= 2,5; S₅ = 1,5; S₆ = 0,5 МВ∙А; їм відповідають відрізки часу t₁= t₂= t₃ = t₄=1000 год; t₅ = 2000 год і t₆ = 2760 год. По формулі (4-3) знаходимо річні втрати енергії в лінії:

Знаходимо втрати електричної енергії в лінії методом часу максимальних втрат. Для цього треба задатися часом використання максимального навантаження для даної категорії споживачів.

Мал.4-4. Графік до прикладу 4-1

Але в нашому випадку, оскільки графік навантаження відомий, слід визначити час втрат виходячи із графіка:

При соs φ = 0,9 по кривій мал. 4-3 знаходимо шляхом інтерполяції, що цьому часу використання максимуму відповідає час максимальних втрат τ = 2600 год. По формулі (4-8) знаходимо втрати електроенергії в лінії:

Завдання на СРС: 1. Повторити по конспекту матеріал лекції.