6. Расход электрической энергии

В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Железнодорожный транспорт является одним из крупнейших потребителей электрической энергии – на его долю приходится более 6 % от общего потребления электрической энергии в стране, при этом свыше 5 % составляет потребление на тягу поездов.

6.1. Общая структура расходов электрической энергии в системе тягового электроснабжения

Расход электрической энергии на железнодорожном транспорте включает в себя следующие составляющие: на тягу поездов, собственные нужды тяговых подстанций, потери электрической энергии в системе тягового электроснабжения и эксплуатационные нужды (рис. 6.1).

Для оценки расхода электрической энергии на железной дороге используется понятие «удельный расход», который определяется как

,

(6.1)

где W – расход электрической энергии, кВтч; А – выполненная работа, ткм брутто.

Рис. 6.1. Структура расхода электрической энергии

в системе тягового электроснабжения

Другим важным показателем электрических железных дорог является удельное электропотребление на 1 км эксплуатационной длины в однопутном исчислении.

Динамика удельного расхода электрической энергии на тягу поездов и эксплуатационные нужды приведена на рис. 6.2.

Р ис. 6.2. Динамика удельного расхода электроэнергии на тягу поездов ( ) и эксплуатационные нужды ( )

Из приведенных данных (см. рис. 6.2) видна тенденция снижения этих показателей, особенно удельного расхода электроэнергии на тягу поездов, хотя на различных дорогах он существенно отличается.

Затраты на тягу поездов обычно оцениваются расходом «условного топлива», при снижении одной тонны которого выделяется 7 Гкал тепла 9.

Для сравнения расходов условного топлива при различных видах тяги используется удельный расход, представляющий собой отношение расхода условного топлива на измеритель продукции.

Удельный расход условного топлива при электрической тяге в 1,7 раза меньше, чем при тепловозной, и в 14 раз – по сравнению с дизельным автомобильным транспортом.

Динамика удельного расхода условного топлива для тяги поездов на железных дорогах России приведена на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Динамика удельного расхода условного топлива

н а теплотягу ( ) и электротягу ( )

Помимо потребления непосредственно на тягу поездов и эксплуатационные нужды на расход электрической энергии в системе тягового электроснабжения существенное влияние оказывают ее потери.

6.2. Потери электрической энергии в системе тягового электроснабжения

Фактические (отчетные) потери электрической энергии представляют собой разность между электроэнергией, поступившей в сеть, и электроэнергией, отпущенной из сети.

Отчетные потери электрической энергии могут быть разделены на три составляющие:

технические потери электроэнергии, обусловленные физическими процессами, происходящими при ее передаче по элементам сети и выражающимися в преобразовании части электроэнергии в этих элементах в тепло;

потери электроэнергии, обусловленные инструментальными погрешностями ее измерения (инструментальные потери) и получаемые расчетным путем на основе данных о метрологических характеристиках и режимах работы используемых приборов;

коммерческие потери, обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствием показаний счетчиков оплаты за электроэнергию потребителями реальному потреблению электроэнергии и другими причинами в сфере организации контроля за потреблением электроэнергии.

Детальная структура отчетных потерь электроэнергии приведена на рис. 6.4.

Средние за месяц технические потери электроэнергии в системе тягового электроснабжения определяются дистанциями электроснабжения по формуле:

,

(6.2)

где – потери электроэнергии в питающих линиях электропередачи, принадлежащих дистанциям электроснабжения; к – количество питающих линий; – потери электрической энергии в оборудовании подстанций; n – коли- чество подстанций; – потери электрической энергии в контактной сети; W_р – средний расход электрической энергии за месяц одной подстанцией.

Среднее значение потерь электрической энергии на дороге определяется по потерям на дистанциях электроснабжения.

Счетчики электрической энергии учитывают поступившую электроэнергию на шины напряжением 10 или 27,5 кВ тяговой подстанции.

Рис. 6.4. Структура отчетных потерь электроэнергии

Потери электрической энергии в понижающем трансформаторе (W_тр.) определяются как

,

(6.3)

где – потери электрической энергии в обмотках трансформатора при холостом ходе, кВтч,

,

(6.4)

где – потери мощности холостого хода трансформатора, кВт; Т_р – время работы трансформатора, ч; – потери электрической энергии в обмотках трансформатора при коротком замыкании, кВтч,

,

(6.5)

где – мощность потерь короткого замыкания трансформатора, кВт; к_н – коэффициент нагрузки; к_э – коэффициент эффективности, учитывающий неравномерность тяговой нагрузки, к_э = 1,05.

Потери электроэнергии из-за погрешности измерительных приборов определяются путем расчета исходя из класса приборов на основе данных по учету электрической энергии на тягу поездов и режимов их работы.

Коммерческие потери связывают с контролем за потреблением и расчетом отпуска электроэнергии.

Для снижения затрат за электропотребление на тягу поездов разрабатываются различные технические мероприятия.