4. Расчёт годовых потерь электроэнергии.

МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Электрический ток, проходя по проводам ЛЭП, вызывает потери мощности и энергии на бесполезный, а порой вредный нагрев их. Потери мощности и энергии должны быть компенсированы генераторами электростанций, что увеличивает их нагрузку и требует дополнительного расхода топлива или гидроэнергии.

При проектировании сети необходимо стремиться уменьшить в ней потери энергии. Однако при неизменном коэффициенте мощности этого можно добиться, только увеличивая сечения проводов, а следовательно, и расход металла на сооружение сетей.

Потеря мощности в любом проводе по закону Ленца - Джоуля определяется по формуле:

∆Р = I ² * r

Если бы ток в течение всего года в проводе оставался неизменным, то годовые потери энергии в нём при неизменном коэффициенте мощности составил:

∆А = ∆Р * 24 * 365 = I ² r * 8760 * 10 ^{- 3} кВт * ч.

где I - ток в проводе, А,

r - активное сопротивление, Ом,

8760. - число часов в году.

Однако в действительности ток в проводе непрерывно меняется как в течение суток, так и в течение года в зависимости от изменения режима работы потребителей.

Для расчёта потерь энергии в реальной линии с переменной нагрузкой

строим график изменения этой нагрузки по продолжительности в течение

года

Годовой график по продолжительности нагрузок

1726,4

1100

700

5000 6500 8760

На графике по оси Х – нагрузка, кВт ,а по оси У – время, в течение которого потребляется эта нагрузка. Годовое число часов равно 8760.

Определяем активную нагрузку по формуле:

Р = Cos φ * S (4.1)

P = 0,83 * 2 080 = 1 726,4 кВт * ч.

Годовые потери электроэнергии в ЛЭП, кВт * ч определим по формуле:

ΔА _л = 3 I ² _max * r * τ * 10 ^{– 3} (4.2)

ΔА _л = Р ² max * r * τ * 10 ^{– 3} / U н ² * Cos ² φ ; (4.3)

Где I max - максимальный ток нагрузки, А ;

r - активное сопротивление ЛЭП, Ом ;

Р - активная нагрузка, кВт ;

τ - время максимальных потерь , ч.

τ = Σ I ² * t / I ² max = Σ P ² * t / P ² max ; (4.5)

τ = 1 726,4 ² * 5 000 + 1 100 ² * 1 500 + 700 ² *2 260 / 1 726,4 ² =

= 14,5* 10 ⁹ + 1,8* 10 ⁹ + 1,078 * 10⁹/ 1 726,4 ² = 5 992 ч

Определяем годовые потери электроэнергии в линии

Δ A _л = 1 726,4 ² * 7,77 * 5992 * 10 ^{– 3} / 35 ² * 0,83 ² = 18 5895,3 кВт * ч

R _л = r ₀ * L (4.6)

R _л = 0,42 * 18,5 = 7,77 Ом.

Определяем переданную электроэнергию за год.

А = Σ Р * t , кВт * ч (4.7)

А = 1 726,4 * 5 000 + 1 100 * 1 500 + 700 * 2 260 = 11 864 000 кВт * ч.

Потеря электроэнергии в % от переданной составит:

Δ А = Δ А * 100 / А

Δ А = 185 895,3 8 100 / 11 864 000 = 1,56 %

МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Снизить потери электроэнергии можно повышением коэффициента мощности. Повышение Cos φ - важная народохозяйственная задача, так как низкий Cos φ приводит к перерасходу металла на сооружение сетей, увеличению потерь электроэнергии, недоиспользованию мощности и снижению коэффициента полезного действия первичных двигателей и генераторов электостанций , а также трансформаторов электрических подстанций.

Повышение коэффициента мощности может быть осуществлено естественным (без применения специальных устройств ) и искусственным

(применяя специальные устройства для компенсации реактивной мощности ) способами.

Для естественного повышения Соs φ характерны следующие основные мероприятия:

• выбор электродвигателей с более высоким Соs φ ( высокоскоростных,

на шариковых подшипниках ) ;

• переключение обмоток электродвигателя при нагрузке меньше 50 % номинальной мощности с треугольника на звезду ( такое переключение возможно, если линейное напряжение сети равно номинальному напряжению фазы электродвигателя ) ;

• применение в первые годы эксплуатации сети трансформаторов с номинальной мощностью, несколько меньшей максимальной расчётной мощности потребителей, если последняя определена с перспективой развития на ближайшие 5…7 лет ;

• отключение одного из параллельно работающих трансформаторов при значительном снижении нагрузки.

Если все эти меры не дают нужного эффекта, то прибегают к искусственным способам повышения Соs φ , т. е. устанавливают специальные устройства для компенсации реактивной мощности:

• при помощи статических конденсаторов ;

• конденсаторную батарею подключают к сети параллельно.

Целесообразность и способ установки конденсаторов должны быть обоснованы технико - экономическим расчётом.