Дипломная работа: Потери электроэнергии в распределительных электрических сетях
Разделение потерь на
составляющие может проводиться по разным критериям: характеру потерь (постоянные,
переменные), классам напряжения, группам элементов, производственным
подразделениями и т.д. Учитывая физическую природу и специфику методов
определения количественных значений фактических потерь, они могут быть
разделены на четыре составляющие:
1) технические потери
электроэнергии ΔWТ, обусловленные
физическими процессами в проводах и электрооборудовании, происходящими при
передаче электроэнергии по электрическим сетям.
2) расход электроэнергии на
собственные нужды подстанций ΔWСН,
необходимый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций и
жизнедеятельности обслуживающего персонала, определяемый по показаниям
счетчиков, установленных на трансформаторах собственных нужд подстанций;
3) потери электроэнергии,
обусловленные инструментальными погрешностями их измерения (инструментальные
потери) ΔWИзм;
4) коммерческие потери ΔWК, обусловленные хищениями электроэнергии,
несоответствием показаний счетчиков оплате за электроэнергию бытовыми
потребителями и другими причинами в сфере организации контроля за потреблением
энергии. Их значение определяют как разницу между фактическими (отчетными) потерями
и суммой первых трех составляющих:
ΔWК
=ΔWОтч - ΔWТ - ΔWСН
- ΔWИзм. (1.1)
Три первые составляющие
структуры потерь обусловлены технологическими потребностями процесса передачи
электроэнергии по сетям и инструментального учета ее поступления и отпуска. Сумма
этих составляющих хорошо описывается термином технологические потери. Четвертая
составляющая - коммерческие потери - представляет собой воздействие "человеческого
фактора" и включает в себя все его проявления: сознательные хищения
электроэнергии некоторыми абонентами с помощью изменения показаний счетчиков,
неоплату или неполную оплату показаний счетчиков и т.п.
Критерии отнесения части
электроэнергии к потерям могут быть физического и экономического
характера [1].
Сумму технических потерь,
расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций и коммерческих потерь
можно назвать физическими потерями электроэнергии. Эти составляющие
действительно связаны с физикой распределения энергии по сети. При этом первые
две составляющие физических потерь относятся к технологии передачи
электроэнергии по сетям, а третья - к технологии контроля количества переданной
электроэнергии.
Экономика определяет потери
как часть электроэнергии, на которую ее зарегистрированный полезный отпуск
потребителям оказался меньше электроэнергии, произведенной на своих
электростанциях и закупленной у других ее производителей. При этом
зарегистрированный полезный отпуск электроэнергии здесь не только та его часть,
денежные средства за которую действительно поступили на расчетный счет
энергоснабжающей организации, но и та, на которую выставлены счета, т.е. потребление
энергии зафиксировано. В отличие от этого реальные показания счетчиков,
фиксирующих потребление энергии бытовыми абонентами, неизвестны. Полезный
отпуск электроэнергии бытовым абонентам определяют непосредственно по
поступившей за месяц оплате, поэтому к потерям относят всю неоплаченную энергию.
С точки зрения экономики расход
электроэнергии на собственные нужды подстанций ничем не отличается от расхода в
элементах сетей на передачу остальной части электроэнергии потребителям.
Недоучет объемов полезно
отпущенной электроэнергии является такой же экономической потерей, как и две
описанные выше составляющие. То же самое можно сказать и о хищениях
электроэнергии. Таким образом, все четыре описанные выше составляющие потерь с
экономической точки зрения одинаковы.
Технические потери
электроэнергии можно представить следующими структурными составляющими:
нагрузочные потери в
оборудовании подстанций. К ним относятся потери в линиях и силовых
трансформаторах, а также потери в измерительных трансформаторах тока,
высокочастотных заградителях (ВЗ) ВЧ - связи и токоограничивающих реакторах. Все
эти элементы включаются в "рассечку" линии, т.е. последовательно,
поэтому потери в них зависят от протекающей через них мощности.
потери холостого хода,
включающие потери в электроэнергии в силовых трансформаторах, компенсирующих
устройствах (КУ), трансформаторах напряжения, счетчиках и устройствах
присоединения ВЧ-связи, а также потери в изоляции кабельных линий.
климатические потери, включающие
в себя два вида потерь: потери на корону и потери из-за токов утечки по
изоляторам ВЛ и подстанций. Оба вида зависят от погодных условий.
Технические потери в
электрических сетях энергоснабжающих организаций (энергосистем) должны
рассчитываться по трем диапазонам напряжения [4]:
в питающих сетях высокого
напряжения 35 кВ и выше;
в распределительных сетях
среднего напряжения 6 - 10 кВ;
в распределительных сетях
низкого напряжения 0,38 кВ.
Распределительные сети 0,38 - 6 -
10 кВ, эксплуатируемые РЭС и ПЭС, характеризуются значительной долей потерь
электроэнергии в суммарных потерях по всей цепи передачи электроэнергии от
источников до электроприемников. Это обусловлено особенностями построения,
функционирования, организацией эксплуатации данного вида сетей: большим количеством
элементов, разветвленностью схем, недостаточной обеспеченностью приборами
учета, относительно малой загрузкой элементов и т.п. [3]
В настоящее время по каждому РЭС
и ПЭС энергосистем технические потери в сетях 0,38 - 6 - 10 кВ рассчитываются
ежемесячно и суммируются за год. Полученные значения потерь используются для
расчета планируемого норматива потерь электроэнергии на следующий год.
Далее подробнее рассмотрим
структурные составляющие технических потерь электроэнергии.
Потери энергии в проводах,
кабелях и обмотках трансформаторов пропорциональны квадрату протекающего по ним
тока нагрузки, и поэтому из называют нагрузочными потерями. Ток нагрузки, как
правило, изменяется во времени, и нагрузочные потери часто называют переменными
[1].
Нагрузочные потери
электроэнергии включают:
Потери в линиях и силовых
трансформаторах, которые в общем виде можно определить по формуле, тыс. кВт-ч:
, (1.2)
где I
(t) - ток элемента в момент времени t;
Δt - интервал времени между
последовательными его замерами, если последние осуществлялись через равные
достаточно малые интервалы времени. Потери в трансформаторах тока. Потери
активной мощности в ТТ и его вторичной цепи определяют суммой трех составляющих:
потерь в первичной ΔР1 и вторичной ΔР2
обмотках и потерь в нагрузке вторичной цепи ΔР н2. Нормированное
значение нагрузки вторичной цепи большинства ТТ напряжением 10 кВ и номинальным
током менее 2000 А, составляющих основную часть всех ТТ, эксплуатируемых в
сетях составляет 10 ВА при классе точности ТТ КТТ = 0,5 и 1
ВА при КТТ= 1,0. Для ТТ напряжением 10 кВ и номинальным током
2000 А и более и для ТТ напряжением 35 кВ эти значения в два раза больше, а для
ТТ напряжением 110 кВ и выше - в три раза больше. Для потерь электроэнергии в
ТТ одного присоединения, тыс. кВт-ч за расчетный период продолжительностью Т,
дней:
, (1.3)
где βТТэкв
- коэффициент эквивалентной токовой загрузки ТТ;
а и b
- коэффициенты зависимости удельных потерь мощности в ТТ и в
его вторичной цепи ΔрТТ,
имеющей вид:
. (1.4)
Потери в высокочастотных
заградителях связи. Суммарные потери в ВЗ и устройстве присоединения на одной
фазе ВЛ могут быть определены по формуле, тыс. кВт-ч:
, (1.5)
где βвз - отношение
среднеквадратичного рабочего тока ВЗ за расчетный
период к его номинальному току;
ΔРпр - потери
в устройствах присоединения.
Для электрических сетей 0,38 - 6
- 10 кВ составляющие потерь холостого хода (условно-постоянных потерь) включают:
Потери электроэнергии холостого
хода в силовом трансформаторе, которые определяют за время Т по формуле,
тыс. кВт-ч:
, (1.6)
где ΔРх -
потери мощности холостого хода трансформатора при номинальном напряжении UН;
U (t) - напряжение в точке подключения (на вводе ВН) трансформатора
в момент времени t.
Потери в компенсирующих
устройствах (КУ), зависящие от типа устройства. В распределительных сетях
0,38-6-10 кВ используются в основном батареи статических конденсаторов (БСК). Потери
в них определяют на основе известных удельных потерь мощности ΔрБCК, кВт/квар:
, (1.7)
где WQ БCК - реактивная
энергия, выработанная батареей конденсаторов за расчетный период. Обычно
ΔрБCК = 0,003 кВт/квар.
Потери в трансформаторах
напряжения. Потери активной мощности в ТН состоят из потерь в самом ТН и во вторичной
нагрузке:
ΔРТН =
ΔР1ТН + ΔР2ТН. (1.8)
Потери в самом ТН ΔР1ТН
состоят в основном из потерь в стальном магнитопроводе трансформатора. Они
растут с ростом номинального напряжения и для одной фазы при номинальном
напряжении численно примерно равны номинальному напряжению сети. В
распределительных сетях напряжением 0,38-6-10 кВ они составляют около 6-10 Вт.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 |