Лекція 12
Розрахунок технологічного розходу електроенергії на її транспорт
План
1. Поняття про час максимального навантаження Тмакс і час максимальних втрат t
2. Методи розрахунку втрат електроенергії.
3. Структура втрат електроенергії
1. Поняття про час максимального навантаження Тмакс і час максимальних втрат t
Втрати електроенергії в елементах мережі визначаються шляхом перемноження втрат потужності на термін включення елементів. Як відомо, потужність навантаження змінюється, а протягом доби може змінюватися у широких межах. Достатньо повну інформацію дають графіки зміни навантаження. Характерні добові графіки зміни електричного навантаження підприємств різних галузей промисловості наведені у технічній літературі. Виділяють основні експлуатаційні режими – максимального в мінімального навантажень. У режимі максимального навантаження мають місце максимальні втрати напруги і потужності в елементах мережі.
За добовими графіками можуть бути отримані річні графіки довготривалості в навантаження (рис. 1). Вони становлять собою діаграми із значенням потужності, що постійно зменшується. Кожному із цих значень відповідає час, коли певна потужність потрібна споживачу протягом року.
Рисунок 1
Добовий і річний графіки довго тривалості навантаження дозволяють визначити електроенергію, яку отримує споживач відповідно за добу і за рік:
. (1)
Якщо крива графіка навантаження змінюється плавно, то електроенергія, яка отримується споживачем за час t, визначається при інтегруванні виразу
. (2)
Вирази (1) та (2) характеризують площу, яка обмежена осями координат і графіком навантаження. Обчислити цю площу просто, якщо графік навантажень має вид ступінчатої лінії.
Графіки навантаження зручно характеризувати показником, який називається часом використання максимального навантаження Тмакс.
Під часом використання максимального навантаження слід розуміти такий умовний час, протягом якого споживач, працюючи постійно з максимальним навантаженням, отримав би із мережі таку ж кількість електроенергії, яку він отримав за рік при роботі за змінним дійсним графіком навантаження. Отже, площа, обмежена дійсним графіком навантаження, дорівнює площі прямокутника, ордината якого Рмакс, а абсциса Тмакс.
(3)
Подібно, під часом максимальних втрат слід розуміти такий умовний час, протягом якого споживач, працюючи постійно з максимальними втратами DРмакс, мав би такі втрати енергії, як у дійсності працюючи по графіку навантажень.
Згідно з рис. 2 втрати електроенергії відповідають площі, яку можливо визначити
(4)
Час максимальних втрат залежить від характеру споживача. Для типових навантажень встановлені залежності t = f(Тмакс).
Рекомендовано співвідношення для визначення часу максимальних втрат, яке дозволяє підрахувати втрати електроенергії за рік
2. Методи розрахунку втрат електроенергії
Метою розрахунків і аналізу втрат є їх зменшення шляхом використання оправданих заходів. При експлуатації розрахунки втрат енергії виконують для рішення двох основних задач: вибору заходів по зменшенню втрат і обґрунтуванню планового завдання по втратам.
В залежності від повноти інформації про навантаження і розподіл потужностей можуть використовуватися слідуючи методи:
1. Методи поелементних розрахунків, які використовують формулу
,
де К – кількість елементів мережі;
Iij – струмове навантаження i-го елемента з опором Ri в момент часу j;
Dt –дискретність по часу опрощу датчиків, які фіксують струмові навантаження елементів мережі.
2. Методи характерних режимів, які використовують формулу
,
де DPi – втрати, які обумовлені навантаженнями мережі в і-тому режимі терміном tj ;
n – кількість режимів.
3. Методи характерних діб, які використовують формулу
,
де m - кількість характерних діб, втрати електроенергії за кожний з яких визначені по відомим графікам навантаження вузлів мережі DWHic ;
Декв I – еквівалентна довго тривалість в році характерного графіка.
4. Метод з використанням часу максимальних втрат t
Втрати енергії визначаються за формулою
,
де - DРХ – сумарні втрати неробочого ходу в трансформаторах мережі;
DРКОРОНА – втрати потужності на корону у повітряних лініях напругою 330 кВ і вище;
DРСТАЛЬ – втрати активної потужності в сталі СК;
Т – інтервал часу знаходження обладнання під напругою.
5. Статистичні методи, які засновані на використані регресивних залежностей втрат електроенергії від узагальнених характеристик схем і режимів мереж, наприклад сумарної довжини лінії, кількості підстанцій і т.д.
Методи 1-4 передбачають проведення розрахунків режимів мережі на підставі електричних схем і навантажень вузлів мережі.
Статистичні методи звичайно використовують з метою оцінки сумарних втрат в мережі. Ці методи не дозволяють обґрунтувати конкретні заходи по зменшенню втрат, але якщо їх використовувати до значної кількості об'єктів, наприклад ліній 6-10 кВ, то вони дозволяють із значної ймовірністю виявити ті об'єкти, в яких є місця з повищ енними втратами. Це дозволяє значно зменшити обсяг розрахунків по методам 1-4.
3. Структура втрат електроенергії
Фактичні втрати (DW) визначають як різницю між електроенергією, яку віддано в мережу з шин електричних станцій (Wес) і сумарним значенням електроенергії, яке оплачене споживачами (Wо.с.) та використаної електроенергії енергосистемою на власні потреби (Wвп):
DW= Wес-( Wо.с.+ Wвп). (5)
Цілком очевидно, що значення фактичних втрат складається не тільки з "технічних втрат" (DWт), які обумовлені станом мереж і режимів їх роботи, але включають в себе і частину, яка обумовлена погрішностями визначення окремих складових (1). Ця частина втрат позначена терміном комерційні втрати (DWк). Фактичні втрати можуть бути встановлені розрахунками. Якщо відомі технічні втрати електроенергії, то можуть бути встановлені і комерційні втрати електроенергії
DWк=DW-DWт.
Технічні втрати електроенергії в свою чергу поділяють на:
втрати неробочого ходу;
втрати, які залежать від навантаження;
втрати на корону в повітряних лініях;
витрати на власні потреби підстанцій;
втрати в компенсуючи пристроях;
втрати в реакторах підстанцій;
втрати в вимірюючи трансформаторах струму і напруги.
Розрахунки втрат електроенергії поділяють на три вида:
- ретроспективні, які визначають втрати електроенергії за минулі інтервали часу. Вони необхідні для визначення структури втрат електроенергії по групам елементів електричної мережі, для оцінки комерційних втрат, для виявлення елементів з підвищеними рівнями втрат електроенергії і розробки заходів по зменшенню втрат, для визначення фактичної ефективності упроваджених заходів по зменшенню втрат електроенергії, складання балансів електроенергії по електричній системі в цілому, по структурним підрозділам і підстанціям, визначення техніко-економічних показників системи;
- оперативні розрахунки, які визначають втрати електроенергії за поточний інтервал часу;
- перспективні розрахунки.
4. Втрати енергії в лініях і трансформаторах на основі часу максимальних втрат
Втрати електричної енергії в лініях визначають по формулі
.
Втрати електричної енергії в трансформаторах підстанції визначають по формулі
,
де DРМАКС – визначається по каталожним даним чи по схемі заміщення.
Якщо на підстанції є n однотипних трансформатора, то
.