Передача электрической энергии и потери мощности в лэп
Практически вся электрическая энергия, вырабатываемая генераторами мощных электростанций, передаётся по линиям электропередачи (ЛЭП) потребителям, находящимся в большинстве случаев достаточно далеко – за сотни и тысячи километров - от места централизованного производства электрической энергии.
При производстве электрической энергии и передаче ее потребителю неизбежно возникают тепловые потери электрической энергии, пропорциональные квадрату силы тока (так называемые «джоулевы потери» р = I 2 R ). Поэтому и при производстве электрической энергии, и при передаче ее дальние расстояния большое экономическое значение имеет величина тока в ЛЭП, от которой зависят сечение проводов, расход материалов и стоимость ЛЭП, её экономичность и другие технико-экономические показатели. В современных ЛЭП потери мощности достаточно велики и составляют около 7 – 10 % от передаваемой мощности, поэтому вопросы снижения этих потерь и повышения КПД линий электропередачи имеют большое экономическое значение.
Экономичность ЛЭП определяется, в основном, тепловыми (джоулевыми) потерями, которые для трёхфазной ЛЭП можно определить по формуле: р = 3 IЛ2 R ,
здесь R – сопротивление фазы ЛЭП, I Л - сила тока в линии (фазе) ЛЭП (линейный ток).
Из
формулы активной мощности трехфазной
цепи (трёхфазного потребителя): P
= 
UЛ
IЛ
сos
следует,
что сила тока в фазе трёхфазной ЛЭП,
обратно пропорциональна линейному
напряжению и коэффициенту мощности
потребителя сos
: 
. Тогда для тепловых потерь мощности в
трехфазной ЛЭП можно записать 
.
Отсюда следует, что при одинаковой
передаваемой мощности :
1. Тепловые потери в ЛЭП обратно пропорциональны квадрату линейного напряжения;
2. Тепловые потери в ЛЭП обратно пропорциональны квадрату коэффициента мощности потребителя сos
Поэтому при передаче электроэнергии от электростанции к потребителю с целью снижения тепловых потерь в ЛЭП и повышения ее технико-экономических показателей необходимо:
1. Передачу электрической энергии осуществлять при возможно более высоком технико-экономически обоснованном напряжении (обычно 500– 750 кВ). С этой целью производитель (поставщик) электрической энергии устанавливает в начале ЛЭП повышающие трансформаторы.
2. Повышать коэффициент мощности потребителей электрической энергии, т. е. повышать качество использования электрической энергии потребителем.
Мероприятия по компенсации реактивной мощности потребителей
В случае недостаточной эффективности естественного способа повышения коэффициента мощности с помощью мероприятий по оптимизации режима работы электрооборудования необходимо использовать искусственный способ - мероприятия по компенсации реактивной мощности (параллельная компенсация реактивной мощности).
Суть этих мероприятий заключается в том, что для получения реактивной мощности, необходимой потребителю (например, асинхронному двигателю), используется собственный местный источник реактивной мощности (компенсирующая установка), который устанавливается непосредственно на предприятии и включается в питающую сеть параллельно с реактивным потребителем электрической энергии.
В режиме полной компенсации потребляемой реактивной мощности потребителя (асинхронного двигателя) результирующий коэффициент мощности (асинхронного двигателя и компенсирующей установки) cos = 1 – наступает режим резонанса токов и в этом случае происходит полное разделение потоков электрической энергии получаемой потребителем: 1. активную мощность асинхронный двигатель в полном объеме по-прежнему получает от централизованного источника электроснабжения (генераторов электростанции),
2. реактивную мощность асинхронный двигатель в полном объеме получает от собственной местной компенсирующей установки – местного генератора реактивной мощности.
В случае проведения неполной (частичной) компенсации результирующий коэффициент мощности (асинхронного двигателя и компенсирующей установки) cos < 1, поэтому некоторую часть своей реактивной мощности асинхронный двигатель будет по-прежнему получать от питающей сети (генераторов электростанции), а недостающую часть - от местной компенсирующей установки, генерирующей реактивную мощность.