Определение потерь электрической мощности и электроэнергии

Электроэнергия проходит путь от генераторов до электропотребителей по линиям электрических сетей различных напряжений и при этом претерпевает три-четыре и более трансфор-

мации напряжения на подстанциях. На этом пути неизбежны значительные ее потери, достигающие в некоторых системах 10... 20 % всей вырабатываемой электроэнергии.

Потери мощности и электроэнергии в линиях. Потери активной мощности в трехфазной электрической линии

Потери реактивной мощности

В формулах (5.17) и (5.18) / — сила тока в линии; Rи X — соответственно активное и индуктивное сопротивление одной фазы линии; II — номинальное линейное напряжение; соsф — коэффициент мощности потребителей электроэнергии.

Если нагрузка линии постоянна, то потери активной и реактивной электроэнергии за время tопределяются по формулам

Однако на практике почти не встречаются потребители, нагрузка которых оставалась бы постоянной в течение суток, а тем более месяца или года. Обычно графики нагрузки составляют по часовым записям прибора и представляют в виде ступенчатых диаграмм за время Т. При расчете потерь за год удобно пользоваться годовыми графиками нагрузки (рис. 5.5), из которых видна длительность работы линии при каждом значении нагрузки. Такие графики можно построить по суточным графикам нагрузки, суммируя время работы с наибольшим значением нагрузки Р_м в течение года (8760 ч), затем со следующим ближайшим значением нагрузки Р₁ < Р_м, далее в таком же порядке с нагрузками Р_i, в течение Т_i до наименьшей нагрузки Р_п в течение Т_п.

Для определения потерь энергии в линии за год по ступенчатому графику пользуются выражением

где п — число ступеней в годовом графике нагрузки; 7} — продолжительность работы с i-м значением нагрузки, т.е. с Si.

Площадь графика годовой активной нагрузки (см. рис. 5.5, а) в соответствующем масштабе дает количество энергии Э_Г передаваемой по линии в год. Если заменить действительный график равным ему по площади прямоугольным графиком с ординатой

где Р_м — максимальная передаваемая по линии мощность, т.е. Р_р (см. гл. 3); Т_и — продолжительность максимальной нагрузки, т.е. число часов в год, за которое питаемый по данной линии потребитель, работая с максимальной нагрузкой Р_м, получил бы столько же электроэнергии, как и при работе в течение года по действительному графику.

Тем же методом замены действительного графика прямоугольным можно определить время потерь т (см. рис. 5.5, б) и потери электроэнергии в линии из выражений

I²_м — квадрат максимального тока, который за время т по своему действию эквивалентен действию фактического тока за период — потери активной и реактивной мощности соответственно, определяемые из выражений (5.17) и (5.18) при передаче по линии максимальной (расчетной 30-минутной) мощности.

Величина х, называемая временем потерь, представляет собой такое число часов, за которое передача тока I_м = I_р создает те же потери, что и передача действительного тока за год. Между т и Т_ы существует зависимость, установленная в результате анализа электропотребления в различных системах электроснабжения. Эта зависимость представлена на рис. 5.6 тремя кривыми, полученными для нагрузок при трех различных значениях соsф. Зная Т_м, по графику определяют время потерь и затем по формулам (5.23) и

(5.24) — потери энергии. Обычно принимают одни и те же значения T_ми т при расчете потерь энергии Э_А и Э_р. Но при резком различии формы графиков Р(Т) и Q(T) следует определять время потерь активной и реактивной энергии отдельно.

Время потерь можно определить не только по графику но и расчетом по эмпирической формуле

Потери мощности и электроэнергии в трансформаторах. Потери мощности в трансформаторах складываются из потерь в стали и обмотках. Суммарные потери

трансформатора при номинальном режиме принимаются равными сумме потерь холостого хода и потерь короткого замыкания , которые даны в паспорте каждого трансформатора.

При нагрузке, отличающейся от номинальной, но при номинальных напряжении и частоте тока ,где — коэффициент загрузки трансформатора, представляющий собой отношение расчетной полной мощности к номинальной .