Повышение экономичности работы электрических сетей

РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Общие потери электроэнергии в электрических сетях складываются из технологических и нетехнических потерь:

Технологические потери, которые называют технологическим расходом электрической энергии на ее передачу, вызваны физическими процессами диссипации (рассеивания) энергии (технические потери) и допустимой погрешностью системы учета электроэнергии, а также расходом электроэнергии на собственные нужды подстанций. Нетсхническис потери, называемые также коммерческими потерями, обусловлены несовершенством системы учета потребления электроэнергии (недопустимой погрешностью системы учета), нсодноврсмснностью оплаты за электроэнергию и се хищениями.

В последние годы в России в среднем потери составили величину около 10,8%. Для сравнения: в Китае — 6,6%; США — 6,4%; Великобритании — 7,6%; Германии -4,1%; Японии — 4,7%. Коммерческие потери в России значительно снижены по сравнению с 2005 г.

Фактические потери получают из баланса электроэнергии в электрической сети, составленного по результатам измерений количества полученной и отпущенной электроэнергии.

Технологические потери определяют расчетным путем:

• • технические потери — на основе измеренных токов, мощностей и напряжений нагрузок эклектрической сети;
• • потери, обусловленные допустимой погрешностью системы учета, — по измерениям количества электроэнергии и метрологическим характеристикам приборов учета;
• • расход электроэнергии на собственные нужды подстанций — на основе измерения количества электроэнергии, потребленной электроприемниками собственных нужд подстанций.

Нетехнические потери рассчитывают как разность фактических и технологических потерь.

Технические потери разделяют на нагрузочные потери AIV_H и условно-постоянные потери Д 1?_у__п, к которым относят потери холостого хода AW_X в трансформаторах, потери на корону в ВЛ AW_Kop, потери от токов утечки, но изоляторам ВЛ, потери в изоляции силовых кабелей и некоторые другие.

Нагрузочные потери в элементе сети определяют по фафику потерь мощности:

где Т- интервал времени, за который вычисляются потери (обычно один год); AP (t) — график потерь активной мощности за интервал Т; 1(1) — график токовой нагрузки; R — сопротивление элемента сети, в котором вычисляются потери.

Если используется ступенчатый график мощности или тока, то.

где At — продолжительность одной ступени графика нагрузки. Потери холостого хода в трансформаторах.

где АР_Х — мощность потерь холостого хода; ?/_ном — номинальное напряжение; U (t) — график напряжения за интервал Т.

Как правило, потери холостого хода рассчитывают без учета изменения напряжения во времени и в этом случае

Потери на корону в ВЛ обычно рассчитывают по среднестатистическим данным, полученным из справочной литературы, по аналогичной формуле.

Условно-постоянные потери в другом оборудовании электрических сетей также вычисляют по специальным формулам и статистическим данным, но их доля в общих технических потерях обычно невелика и их расчет выполняют при нормировании потерь электроэнергии и повышении энергоэффективности работы сетевого оборудования.

Расчет потерь холостого хода и потерь на корону нс вызывает затруднений, но расчет нагрузочных потерь, связанный с учетом изменения нагрузки во времени, требует специального рассмотрения.

Существует несколько разных методов расчета нагрузочных потерь, различающихся в основном информацией, используемой для расчета. Рассмотрим наиболее простой и широко используемый метод расчета потерь, который называется методом времени потерь или времени максимальных потерь.

Интервал времени, за который рассчитываются потери, примем равным одному году: Т= 8760 ч.

Потери энергии в г'-м элементе электрической сети при неучете изменения напряжения во времени:

Интегралы от квадратичных графиков мощностей, которые равны площадям соответствующих криволинейных трапеций, можно заменить на выражения для определения площадей равновеликих прямоугольников, которые получаются как произведения квадрата максимальной активной или реактивной мощности: 7^_{ах (}

'у

или ??_maXi ^на некоторые отрезки времени х_р и х_ц соответственно:

Вместо величин х _р и х_(/ используют их средневзвешенное значение, которое можно получить по формуле.

Нагрузочные потери в этом случае определяются по выражению.

Выражение есть максимальные потери мощности в |-м элементе сети ДР_тах,-. В результате получим формулу.

Время т называется временем максимальных потерь или короче — время потерь.

Рис. 6.1. Годовой график потерь по продолжительности и время потерь.

Если построить годовой график потерь мощности по продолжительности (рис. 6.1), то площадь полученной криволинейной трапеции будет численно равна потерям электроэнергии за год. Прямоугольный график, одна сторона которого равна АР_тах и площадь которого равна площади под кривой графика потерь, даст нам величину т. Дадим определение времени потерь.

Время потерь — это время, в течение которого элемент сети, работая с наибольшей нагрузкой, будет иметь такие же потери энергии, как и при работе по действительному графику нагрузки в течение года.

Время потерь — условная величина и относится к так называемым интегральным множителям, которые характеризуют график мощности нагрузки и используются в расчетах потерь электроэнергии.

Таким образом,

Время потерь зависит от характера изменения как активной, так и реактивной нагрузки элемента. Характеристикой заполненности графика активной мощности является время использования максимума нагрузки Г. Для реактивной нагрузки такое понятие не используется, поэтому для отражения связи т с реактивной нагрузкой указывают величину коэффициента мощности cos <�р. Поскольку coscp в течение времени также может меняться во времени, говорят о средневзвешенном коэффициенте мощности coscp_cp.

Таким образом, т = /(T_max, cos (p_cp). Эти кривые для разных коэффициентов мощности показаны на рис. 6.2.

Для нагрузок с типовой формой 1рафика нагрузок т можно определить по эмпирической формуле.

В технико-экономических расчетах т принимается одинаковым для всех элементов сети и определяется исходя из Т', характерного для суммарной нагрузки рассматриваемой сети, и нагрузочные потери в целом по сети определяются через сумму потерь мощности во всех элементах сети:

Рис. 6.2. Зависимость времени потерь от Т_тах и cos <�р С учетом потерь холостого хода и потерь на корону общие технические потери в сети вычисляются по формуле.

Иногда (в 6.15) к потерям на корону и потерям холостого хода добавляют другие составляющие условно-постоянных потерь, такие как потери от токов утечки по изоляторам ВЛ, потери в КУ и некоторые другие.