12.Какие средства местного регулирования напряжения применяются в местных распределительных сетях?

13.Сформулируйте цель регулирования напряжения в районных электрических сетях.

14.Какая основная задача решается при регулировании напряжения в системообразующих сетях?

8.Потери мощности и энергии в электрической сети

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

Часть электроэнергии по закону Джоуля-Ленца выделяется в виде тепла в активных сопротивлениях проводников воздушных и кабельных линий электропередачи и в активных сопротивлениях обмоток трансформаторов и автотрансформаторов. Это так называемые переменные потери ∆W', зависящие от протекающего по элементу 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 в сердечниках трансформаторов и автотрансформаторов. Это так называемые постоянные потери ∆W", независящие 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.

Величина постоянных потерь электроэнергии

∆W"=∆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 принимается Твкл = 8760 ч.

Суммарная величина потерь электроэнергии в сети составляет

∆W=∆W'+∆W".

(8.2)

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 продолжительности ∆ti каждой нагрузки Рi. (рис. 8.1,а).

105

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

n

W= ∑Pi ∆ti . (8.3)

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 время Тmax.

Это время называется числом часов 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.

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

∆Рi=(Si/Uном)2R=(Pi/Uномcosϕ)2R,

(8.4)

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 времени τmax (б)

n

∆W'= ∑∆Pi ∆ti . (8.5)

i=1

По аналогии с рис. 8.1,а построим прямоугольник с высотой, равной наибольшим потерям ∆Рmax, и площадью, равной площади действительного графика потерь электроэнергии. Основанием этого прямоугольника будет время τmax. Это время называется числом часов

106