Втрати потужності і електроенергії в електричних мережах
Втрати потужності і електроенергії в електричних мережах
Втрати активної потужності на ділянці електричної мережі, виконаної проводами однакового перетину, визначаються за формулою
Втрати реактивної потужності на ділянці електричної мережі при однаковому індуктивному опорі лінії визначаються з формули
де N a - сума творів квадратів активних навантажень на довжини ділянок мережі з цими навантаженнями;
N r - сума творів квадратів реактивних навантажень на довжини ділянок мережі з цими навантаженнями;
N-сума творів квадратів повних навантажень на довжини ділянок мережі з цими навантаженнями;
г і х - активне і індуктивний опори лінії, ом / км;
- коефіцієнт, що залежить від системи струму і прийнятих одиниць виміру.
Значення входять до формули (9-1) і (9-2) величин N a. N r і N. коефіцієнта і одиниць вимірювання їх наведені в табл. 9-1.
Таблиця 9-1 Значення і одиниці вимірювання величин, що входять в формули (9-1) і (9-2)
Втрати потужності в трансформаторі визначаються за формулами:
втрати активної потужності
втрати реактивної потужності
де - втрати холостого ходу трансформатора (втрати в сталі), квт;
- втрати к. з. трансформатора (втрати в обмотках) при номінальному навантаженні, квт;
- струм холостого ходу трансформатора,%;
- падіння напруги в реактивному опорі трансформатора,%;
- номінальна потужність трансформатора, ква;
- коефіцієнт завантаження трансформатора;
де S - фактичне навантаження трансформатора, ква.
Формула (9-4) для визначення втрат реактивної потужності в трансформаторі може бути представлена у вигляді:
де - втрати реактивної потужності в трансформаторі при холостому ході (втрати на намагнічування), квар:
- втрати реактивної потужності розсіювання в трансформаторі при номінальному навантаженні, квар:
Падіння напруги в реактивному опорі трансформатора визначається по формулі
де U к - напруга к. з. трансформатора,%;
U r - падіння напруги в активному опорі трансформатора, визначається з виразу
Для трансформаторів потужністю понад 10 Мва можна прийняти
Деякі значення величин для понижуючих трансформаторів наведені в табл. 9-2. У табл. 9-2 рівень Б втрат активної потужності холостого ходу відноситься до трансформаторів, в яких використана електротехнічна сталь товщиною 0,35 мм марки Е 330 А по ГОСТ 802-58 з жаростійким покриттям і відпалом пластин. У табл. 9-2 дані значення активних і реактивних опорів трансформаторів, наведені по відношенню до номінальної напруги обмотки ВН.
Таблиця 9-2 Технічні дані трифазних двообмоткових силових масляних трансформаторів загального призначення (ГОСТ 12022-66)
Для інших номінальних напруг обмоток опору перераховуються за формулами:
де U н - номінальна напруга обмотки, вказане в табл. 9-2, кв;
- номінальну напругу обмотки, по відношенню до якого перераховуються опору, кв;
R і X - відповідно активний і реактивний опори трансформатора, що визначаються за табл. 9-2, ом.
Втрати електроенергії в мережі визначаються за формулою
де - найбільші втрати потужності в мережі, кет;
- число годин максимальних втрат, певне в залежності від річного графіка навантаження.
Втрати електроенергії в трансформаторі визначаються за формулою
де t т - число годин роботи трансформатора.
Число годин максимальних втрат, якщо відомий річний графік навантаження, може бути визначено за формулою
де - сума творів квадратів повних навантажень на річну тривалість кожної з них, обчислена для всього річного графіка навантажень розглянутого елемента мережі;
S б - найбільша повне навантаження елемента мережі. Для типового графіка, що має знижені навантаження вночі і ранковий і вечірній максимуми, число годин максимальних втрат згідно залежно від числа годин використання максимуму може визначатися по табл. 9-7.
Таблиця 9-7 Число годин максимальних втрат
Число годин використання максімуіа
Число годин максимальних втрат
Число годин використання максімуіа
Число годин максимальних втрат
3 000
1 300
5 500
3 650
3 500
1 650
6 000
4 300
4 000
2 000
6 500
5 000
4 500
2 500
7 000
5 700
5 000
3 000
7 500
6 450
Приклад 9-1.
Визначити річні втрати електроенергії в трансформаторі типу ТМ потужністю 6,3 Мва з напругою вищої боку 10 кв, якщо трансформатор включений постійно і річний графік його навантаження представлений на рис. 9-1.
Рішення.
Річні втрати електроенергії в трансформаторі визначаємо по (9-10).
За довідковими даними знаходимо втрати активної потужності в трансформаторі при холостому ході для рівня Б: D Р з = 9 квт
і навантажувальні втрати (втрати к. з.) при номінальному навантаженні трансформатора: D Р к.з = 46,5 квт
За умовою прикладу річне число годин роботи трансформатора t т = 8 760.
Коефіцієнт завантаження трансформатора при найбільшому навантаженню становить:
Число годин максимальних втрат визначаємо з графіка на рис. 9-1, підставивши в (9-11) значення навантажень трансформатора в мегавольт-амперах і відповідні їм тривалості роботи в тисячах годин:
Підставивши числові значення в (9-10), визначимо річні втрати енергії в трансформаторі:
Мал. 9-1. Річний графік навантаження
Приклад 9-2.
На рис. 9-2 представлена схема лінії 6 кВ з зазначенням довжин ділянок лінії (км) і розрахункових (найбільших) навантажень (Мва). Магістраль АБ виконана кабелем з алюмінієвими жилами перерізом 3X70 мм.кв, а відгалуження БВ і БГ - повітряною лінією з алюмінієвими проводами перетином 35 мм.кв.
Визначити річні втрати електроенергії в опорах проводів і кабелів лінії, якщо річна тривалість використання максимуму навантажень становить 3000 год і графік навантажень є типовим (маються ранковий і вечірній максимуми і зниження навантаження в нічний час).
Рішення.
Найбільші втрати потужності в опорах проводів і кабелів лінії знаходимо по (9-1), в якій значення коефіцієнта визначається з табл. 9-1:
Питомі опору ділянок лінії знаходимо по табл. 5-1. для алюмінієвого кабелю перетином 70 мм.кв - 0,46 ом / км; для алюмінієвого проводу перетином 35 мм.кв - 0,92 ом / км.
Визначаємо значення величини N для магістралі АБ:
для відгалужень БВ і БГ
З (9-1) знаходимо найбільших втрат потужності в мережі:
За табл. 9-7 в залежності від тривалості використання максимуму Т = 3000 год знаходимо значення числа годин максимальних втрат t = 1300. Величину втрат електроенергії визначаємо за (9-9):