9.3.Снижение технических потерь электроэнергии в распределительных сетях.

Большая часть потерь электрической энергии происходит в распределительных сетях 0,22-10кВ.

Табл.9.3

Напряжение сетей, кВ	Потери активной мощности, % от всех потерь
110	25
35	10
0,22 – 10	65
Всего	100

Из электротехники известно, что

I_л - ток в линии

R_л - сопротивление одной фазы линии.

Ток в линии

Сопротивление линии

Р_л -мощность нагрузки, кВт;

U_лн - номинальное напряжение сети кВ;

cosφ - коэффициент мощности;

ρ - удельное сопротивление материала провода линии Ом/мм²;

l_л - длина линии, км;

S_л - сечение провода линии, мм²

На основании вышеприведенных формул получим:

.

Из этого выражения следует, что снизить потери мощности и электроэнергии можно за счет следующих мероприятий.

• Уменьшения потребления электрической энергии и мощности. Уменьшение потребляемой мощности на 10% снизит потери мощности на (1-0,9²/1²) на 19%.

• Сокращения длины питающих линий, например, от цехового трансформатора до приемника электроэнергии.

• Увеличения сечения провода до экономически целесообразных значений.

• Поддержания напряжения в сети на необходимом уровне в пределах допустимых отклонений. Так, если напряжение в сети повысить с 10кв до 11кв, то потери мощности в линиях уменьшатся в (11/10)² =1,21 раза или 21%. Если напряжение в сети понизится до 9кв, то потери мощности в увеличатся на (1-9²/10²) на 19%.

• Повышение коэффициента мощности электроустановок. При повышении коэффициента мощности потребителей данной сети, например, с 0,8 до 0,9 потери мощности уменьшатся в (0,9/0,8)² =1,27 раза.

• Путем включения в работу резервных линий. Так, если длина, сечение проводов основной и резервной линий и схемы их включения одинаковы, то включение резервной линии в работу при их равномерной загрузке снизит потери в них вдвое.

• В схеме электроснабжения необходимо определять нормальные точки разрыва сети, исходя из минимума потерь в электрической сети.

9.4.Снижение потерь электроэнергии в низковольтных сетях путем уменьшения несимметрии нагрузок.

В низковольтных сетях возникают несимметричные режимы вызванные подключением однофазных нагрузок и трехфазных нагрузок с несимметричным потреблением мощности по фазам.

Несимметричные нагрузки, являясь потребителями токов и мощности прямой последовательности, одновременно представляют собой источники токов обратной и нулевой последовательности. Эти токи, протекая по сети, вызывают в них потери мощности и напряжения.

Коэффициент увеличения потерь мощности в сети с изолированной нейтралью при неравенстве нагрузок проводов определяют по формуле (Ю.С.Железко, Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии электрических сетях, Москва, Энергоатоиздат, 1989):

I_A, I_B, I_C – токи в проводах соответствующих фаз;

I_ср - среднее значение токов трех фаз.

В сетях с заземленной нейтралью ниже 1000В возникает ток нулевой последовательности I_o, утроенное значение которого представляет ток нулевого провода. При допущении одинакового коэффициента мощности в каждой из фаз квадрат тока в нейтрали равен:

Коэффициент увеличения потерь мощности для сетей с заземленной нейтралью ниже 1000В:

Для характеристики неравенства фазных токов используется относительное значение небаланса токов

I_max и I_min максимальное и минимальное значение из трех замеренных значений

Коэффициент неравномерности для сетей с заземленной нейтралью ниже 1000в зависит от относительного значения небаланса токов сети и соотношения сопротивлений нулевого и фазного провода сети. По расчетам (Ю.С.Железко, Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии электрических сетях, Москва, Энергоатоиздат, 1989) при небалансе токов от 0,1 до 0,6 при равных сопротивлениях нулевого и фазных проводов коэффициент неравномерности принимает значения от 1 до 1,21, при соотношении сопротивлений нулевого и фазного проводов 0,5 от 1 до 1,4

Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения установлены ГОСТ 13109-97, в соответствии с которым несимметрия напряжений не должна превышать 2% соответствующего напряжения сети.

Между потерями мощности и потерями напряжения существует следующее приближенное соотношение:

- коэффициент связи между и .

Это выражение позволяет оценивать потери мощности в сети по результатам измерения потерь напряжения.

Коэффициент связи зависит от типа линии ( воздушная или кабельная), коэффициента мощности и сечения проводов линии. Для воздушных линий его среднее значение можно принимать равным 0,7,а для кабельных линий его значения находятся в пределах 1,04 – 1,25.

Таким образом, технический аспект проблемы снижения потерь электроэнергии за счет уменьшения несимметрии нагрузок сводится к снижению несимметрии напряжений и не превышению уровня несимметрии напряжений более 2 %.

Контрольные вопросы.

1.Какие основные направления снижения потерь электроэнергии в системах электроснабжения?

2.Какие можно предложить мероприятия по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях?

3.Каким образом можно снизить относительные потери электроэнергии в силовых трансформаторах?

4.Какова оптимальная загрузка трансформаторов с точки зрения минимума относительных потерь электроэнергии?

5.Как изменятся потери в электрических сетях:

- при увеличении коэффициента мощности с 0,7 до 0,9;

- при снижении напряжения в сети с 6,3кВ до 6кВ;

- при увеличении токовой нагрузки на 20%?

6.Как изменяются потери электроэнергии в низковольтных сетях с заземленной нейтралью при увеличении несимметрии нагрузок по фазам?.

7.Какого правила следует придерживаться при определении предельной несимметрии нагрузок по фазам?