18. Классификация потерь мощности в электрических сетях. Потери в электрических сетях

18. Классификация потерь мощности в электрических сетях.

Потерями мощности называется мощность, потребляемая элементами сети при передаче энергии или просто при нахождении сети под напряжением. Они подразделяются на потери активной и реактивной мощности, на условно-постоянные и условно-переменные потери, а также на потери в линиях, трансформаторах и других элементах сети.

Условно-переменными (нагрузочными) называются потери, которые возникают в продольных ветвях схем замещения элементов сети. Эти потери пропорциональны квадрату тока нагрузки, который сильно меняется во времени. Поэтому нагрузочные потери также подвержены большим изменениям.

Условно-постоянными называются потери, возникающие в поперечных ветвях схем замещения. Эти потери приближенно можно считать пропорциональными квадрату напряжения. Они мало зависят от тока нагрузки и возникают даже при его отсутствии, то есть на холостом ходу. Поэтому их называют также потерями холостого хода. Поскольку напряжение в сети мало меняется во времени, то потери холостого хода остаются почти постоянными.

19. Потери мощности в линиях электропередачи.

Нагрузочные потери активной, реактивной и полной мощности в линии электропередачи пропорциональны квадрату передаваемой мощности

, (19.1)

, (19.2)

. (19.3)

где активное сопротивление линии, Ом;

индуктивное сопротивление линии, Ом;

передаваемая мощность, кВА;

номинальное напряжение, кВ.

Условно-постоянные потери реактивной мощности в линиях – это потери в емкости. Поскольку емкость генерирует реактивную мощность, то они отрицательны и вместо них обычно используется обратная им по знаку величина зарядной мощности. Для линии в целом эта мощность равна

, (19.4)

где Uср.кв – среднеквадратичное напряжение в линии, которое при приближенных расчетах может быть принято равным номинальному напряжению, кВ.

Суммарные потери полной мощности в линиях определяются по выражению

, (19.5)

где ΔРкор – потери мощности на коронный разряд, кВт.

20. Потери мощности в трансформаторах.

Нагрузочные потери мощности в двухобмоточных трансформаторах определяются аналогично потерям в линиях по выражениям

, ,, (20.1)

где активное сопротивление трансформатора, Ом;

индуктивное сопротивление трансформатора, Ом;

S – мощность, передаваемая через трансформаторную подстанцию, кВА;

фактическое или номинальное напряжение на стороне высшего напряжения, кВ.

Условно-постоянные потери мощности в трансформаторах – это потери холостого хода. Суммарные потери полной мощности в двухобмоточных трансформаторах равны

, , (20.2)

где активные потери холостого хода, кВт

реактивные потери холостого хода, кВАр.

Потери мощности можно также выразить через каталожные данные трансформаторов:

. (20.3)

где Sном – номинальная мощность трансформатора, МВА;

Uв,ном – номинальное высшее напряжение трансформатора, кВ;

Uк%. – напряжение короткого замыкания, %;

ΔРкз – потери короткого замыкания, кВт;

nт – число трансформаторов.

studfiles.net

18. Классификация потерь мощности в электрических сетях.

19. Потери мощности в линиях электропередачи.

, (19.1)

, (19.2)

. (19.3)

где активное сопротивление линии, Ом;

индуктивное сопротивление линии, Ом;

передаваемая мощность, кВА;

номинальное напряжение, кВ.

, (19.4)

Суммарные потери полной мощности в линиях определяются по выражению

, (19.5)

где ΔРкор – потери мощности на коронный разряд, кВт.

20. Потери мощности в трансформаторах.

, ,, (20.1)

где активное сопротивление трансформатора, Ом;

индуктивное сопротивление трансформатора, Ом;

S – мощность, передаваемая через трансформаторную подстанцию, кВА;

фактическое или номинальное напряжение на стороне высшего напряжения, кВ.

, , (20.2)

где активные потери холостого хода, кВт

реактивные потери холостого хода, кВАр.

Потери мощности можно также выразить через каталожные данные трансформаторов:

. (20.3)

где Sном – номинальная мощность трансформатора, МВА;

Uв,ном – номинальное высшее напряжение трансформатора, кВ;

Uк%. – напряжение короткого замыкания, %;

ΔРкз – потери короткого замыкания, кВт;

nт – число трансформаторов.

studfiles.net

5. Потери мощности в электрических сетях

5.1. Классификация потерь мощности

5.2. Потери мощности в линиях

Нагрузочные потери активной мощности в линии электропередачи

. (5.1)

Так как ток в линии связан с модулем передаваемой мощности соотношением , то выражение для этих потерь можно записать в виде

. (5.2)

Аналогично определяются нагрузочные потери реактивной и полной мощности:

, (5.3)

. (5.4)

К условно-постоянным потерям активной мощности в линиях относятся потери на коронный разряд, потери в изоляторах, а также диэлектрические потери в изоляции кабелей и воздушных линий с изолированными проводами. Потери на коронный разряд зависят от радиуса провода, напряжения сети и погодных условий. Чем меньше радиус провода, выше напряжение и больше влажность воздуха, тем больше эти потери. Поэтому в линиях сверхвысокого напряжения для снижения потерь на коронный разряд каждая фаза расщепляется на несколько проводов, в результате чего увеличивается эквивалентный радиус провода.

, (5.5)

где Uср.кв – среднеквадратичное напряжение в линии, которое при приближенных расчетах может быть принято равным номинальному напряжению.

Суммарные потери полной мощности в линиях определяются по выражению

, (5.6)

где ΔРкор – потери мощности на коронный разряд.

5.3. Потери мощности в трансформаторах

, ,, (5.7)

где S – мощность, передаваемая через трансформаторную подстанцию; U – фактическое или номинальное напряжение на стороне высшего напряжения.

. (5.8)

Потери мощности можно также выразить через каталожные данные трансформаторов, подставив (3.13) в формулы (5.7):

, (5.9)

. (5.10)

studfiles.net

8. Потери электроэнергии в электрических сетях

8.1. Расход электроэнергии на ее транспорт

При передаче электроэнергии от электростанций к потребителям часть этой электроэнергии теряется в элементах электрической сети. Здесь речь пойдет о потерях активной мощности и электроэнергии.

Стоимость потерянной электроэнергии учитывается как составная часть сопоставительных затрат при оценке вариантов решений, а потери мощности учитываются при проектировании развития электрических сетей для оценки максимума нагрузки.

Величина потерь электроэнергии в электрических сетях России в процентах от ее отпуска с электростанций приведена в табл. 8.1 [5].

Т а б л и ц а 8.1

Год	1998	1999	2000	2001	2002	2003
W, %	12,3	12,7	12,75	13,1	13,0	13,15

Ориентировочные значения потерь электроэнергии в сетях различных напряжений в процентах от суммарного поступления электроэнергии в эти сети приведены в табл. 8.2

Т а б л и ц а 8.2

U, кВ	500-750	330-220	150-110	35	6-10	0,4
W, %	0,5-1,0	2,5-3,5	3,5-4,5	0,5-1,0	2,5-3,5	0,5-1,5

Указанными значениями можно пользоваться при составлении предварительного баланса электроэнергии по системе.

Часть электроэнергии по закону Джоуля-Ленцавыделяется в виде тепла в активных сопротивлениях проводников воздушных и кабельных линий электропередачи и в активных сопротивлениях обмоток трансформаторов и автотрансформаторов. Это так называемыепеременные потери W', зависящие от протекающего по элементу сети тока (мощности) нагрузки.

Другая часть электроэнергии расходуется в активных проводимостях элементов электрической сети: потери на корону в воздушных линиях электропередачи, потери от токов утечки через изоляцию воздушных и кабельных линий, потери холостого хода в сердечниках трансформаторов и автотрансформаторов. Это так называемые постоянные потери W", не зависящие от протекающего по элементу тока (мощности) нагрузки.

Понятие постоянные потери является условным, поскольку эти потери зависят от уровня напряжения в сети. Как правило, постоянные потери рассчитываются по номинальному напряжению сети.

Ориентировочная структура потерь электроэнергии по элементам электрической сети показана в табл. 8.3. Под другими элементами электрической сети подразумеваются конденсаторные батареи, синхронные компенсаторы, реакторы.

				Т а б л и ц а 8.3
Элементы		Потери электроэнергии, %
сети				Всего
сети	Переменные		Постоянные	Всего
				65
Линии	55		10	65
				35
Подстанции,	15		20	35
в том числе:
трансформаторы	15		12	27
другие элементы	−		8	8
				100
Итого	70		30	100

Рассмотрим основные составляющие постоянных потерь. Потери мощности на корону в сильной степени зависят от погодных условий. Потери на корону Рк в зависимости от напряженияUном, сеченияF, типа опор (стальные, железобетонные) и погодных условий указаны в табл. 8.4.

Т а б л и ц а 8.4

Uном, кВ	Опора	F, мм2		Рк, кВт/км, при погоде
Uном, кВ	Опора	F, мм2	Хорошая	Сухой снег	Влажная	Изморось
			Хорошая	Сухой снег	Влажная	Изморось
750	ст.	5х240	3,9	15,5	55	115
500	ст.	3х400	2,4	9,1	30	79
330	ст.	2х400	0,8	3,3	11	33,5
220	ст.	300	0,3	1,5	5,4	16,5
220	ж.б.	300	0,4	2,0	8,1	24,5
110	ст.	120	0,013	0,04	0,17	0,69
110	ж.б.	120	0,018	0,06	0,3	1,1

Если сечение провода отличается от данных, приведенных в табл. 8.4, то потери мощности на корону Рк можно пересчитать по формуле

Рк=		F	,
	Рк табл	табл
	Рк табл	F
		факт

где Рк табл – табличное (табл. 8.4) значение потерь на корону;

Fтабл иFфакт – табличное (табл. 8.4) и фактическое сечение провода. Потери мощностиРу от токов утечки по изоляции ВЛ в зависимости от

погодных условий и напряжения ВЛ указаны в табл. 8.5.

Т а б л и ц а 8.5

Погода			Ру, кВт/км для ВЛ напряжением
	6	10	35	110	220	330	500	750
Хорошая,
влажность	0,01	0,017	0,035	0,055	0,07	0,1	0,16	0,24
менее 90%

Дождь,
мокрый снег,	0,09	0,15	0,3	0,5	0,65	0,95	1,4	2,15
роса,

Туман	0,15	0,25	0,55	0,85	1,05	1,6	2,4	3,6
Потери холостого хода трансформаторов					Рхх приводятся в справочных

данных по трансформаторам.

8.2. Расчет потерь электроэнергии в электрических сетях

Величина постоянных потерь электроэнергии в элементах электрической сети составляет

W"=(Рк+Ру+Рхх)Твкл =Р"Твкл,

(8.1)

где Твкл – время включения или время работы элементов электрической сети в течение года. Для воздушных и кабельных линий и трансформаторов при выполнении проектных расчетов принимаетсяТвкл = 8760 ч.

Суммарная величина потерь электроэнергии в сети составляет

Рассмотрим способы определения переменных потерь в электрической сети. Пусть для элемента электрической сети, например воздушной линии, имеющей активное сопротивление R, известен годовой график нагрузки. Этот график представляется в виде ступенчатого графика по продолжительностиti каждой нагрузкиРi. (рис. 8.1,а).

Энергия, передаваемая в течение года через рассматриваемый элемент сети, выразится как

i=1

Эта энергия представляет собой площадь фигуры, ограниченной графиком нагрузки.

На этом же графике построим прямоугольник с высотой, равной наибольшей нагрузке Рmax, и площадью, равной площади действительного графика нагрузки. Основанием этого прямоугольника будет времяТmax. Это время называетсяпродолжительностью использования наибольшей нагрузки.

За это время при работе элемента сети с наибольшей нагрузкой через него будет передана та же электроэнергия, что и при работе по действительному годовому графику нагрузки. Средние значения Тmax для различных отраслей промышленности приводятся в [5].

Потери мощности в рассматриваемом элементе сети для каждого i-гоинтервала времени составят

Р=(S	/U	)2R=(P /U	ном	cosϕ)2R,	(8.4)
i i	ном	i	ном

где cosϕ – коэффициент мощности нагрузки.

На рис. 8.1,б приведен ступенчатый график потерь мощности, построенный по выражению (8.4). Площадь этого графика равна годовым переменным потерям электроэнергии в рассматриваемом элементе сети

а) б)

Рис. 8.1. Графики нагрузки по продолжительности для определения времени Тmax (а) и времениτmax (б)

n
W'=∑ Pi ti .	(8.5)
i=1

studfiles.net