6. 2 Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Определить годовые потери электроэнергии в трехфазной сети напряжением 0,38 кВ длиной L = 0,30 км с симметричной нагрузкой по фазам (рисунок 6.1). Нагрузка равномерно распределена вдоль длины линии и в режиме наибольших нагрузок составляет кВт/м с . Линия выполнена маркой провода А35. Время использования наибольшей нагрузки составляет Т_нб = 3000ч.

Рисунок 6.1 Схема сети с равномерно распределенной нагрузкой

Задача 2. Определить годовые потери электроэнергии в нерегулируемой батареи конденсаторов мощностью квар, подключенной на шины 10 кВ подстанции. По условию работы предприятия, которое питается от этих шин, установлен следующий режим работы батареи конденсаторов: она отключается от сети в выходные и праздничные дни и с 0 до 6 часов ежедневно в рабочие дни. В остальное время она работает с полной мощностью.

6.3 Вопросы для самоконтроля знаний

6.3.1 Как определить коэффициент полезного действия электрической сети?

6.3.2 С чем связаны коммерческие потери электроэнергии?

6.3.3 Какие потери электроэнергии относятся к техническим?

6.3.4 В чем заключается структурный анализ потерь электроэнергии?

6.3.5 Как определяются потери электроэнергии холостого хода в трансформаторах?

6.3.6 Какие составляющие входят в потери электроэнергии холостого хода в воздушных и кабельных линиях?

6.3.7 От чего и как зависят потери электроэнергии в линиях электропередачи на корону?

6.3.8 В чем сущность метода времени наибольших потерь?

6.3.9 Что понимается под временем наибольших потерь от передачи активной (реактивной) мощности?

6.3.10 Как определяются потери электроэнергии в электрических сетях до 1000В?

7 Расчет оптимальных режимов и параметров электрических сетей

Цель занятия. Приобретение навыков по расчету оптимальных режимов и параметров электрических сетей.

7.1 Расчетные формулы

Рассмотрим кратко основные пути оптимизации режимов, которые могут быть осуществлены в условиях эксплуатации. Они не требуют дополнительных капитальных затрат, а эффективность реализации зависит в значительной степени от квалификации инженерно-технического персонала.

Известно, что нагрузочные потери активной мощности обратно пропорциональны квадрату напряжения:

,

мощность сети;

напряжение сети;

сопротивление сети.

Если повысить рабочее напряжение в распределительной сети на %, то потери мощности будут равны

,

а снижение потерь составит

.

Например, при повышении напряжения на 5 % потери мощности снизятся на величину

Такое изменение режима напряжений, естественно, не должно ухудшать качество напряжения у электроприемников. Этого можно достичь путем соответствующего синхронизированного выбора ответвлений трансформаторов в центре питания и распределительной сети.

На подстанциях, имеющих два и более трансформатора, которые работают на общие шины, может осуществляться оптимизация режимов их работы в части определения числа включенных трансформаторов в зависимости от общей нагрузки подстанций. Для наиболее характерного случая, когда на подстанции установлено два одинаковых трансформатора, при одном включенном трансформаторе потери активной мощности

а при двух параллельно работающих трансформаторах

,

где , потери холостого хода и потери короткого замыкания;

номинальная мощность одного трансформатора;

суммарная нагрузка подстанции.

Г раничное значение мощности можно найти, приравняв потери мощности и

Отсюда

Изменение суммарных потерь мощности показано на рисунке 7.1

Рисунок 7.1 Зависимости потерь активной мощности от нагрузки подстанции и числа включенных трансформаторов

В связи с тем, что нагрузка подстанции в течение суток изменяется, то в определенное время может быть S < S_гр, а в другое время S > S_гр, т. е. по условию минимума потерь мощности надо было бы несколько раз в сутки включать и отключать один из трансформаторов, что неприемлемо с точки зрения эксплуатации коммутационных аппаратов. Поэтому более правильно оптимизацию режимов работы трансформаторов осуществлять не по критерию минимума потерь мощности, а по критерию минимума потерь электроэнергии.

Ощутимый эффект от снижения потерь электроэнергии может дать выравнивание суточного графика нагрузки потребителей и соответственно элементов электрической сети.

Сравнивать режим с неравномерным и идеально выровненным суточным графиком нагрузки ( рисунок 7.2) можно при условии равенства

где нагрузка по графику 1 на -й ступени;

продолжительность -й ступени графика нагрузки;

число ступеней;

нагрузка по графику 2.

Рисунок 7.2 Суточные графики полной нагрузки:

1 –неравномерной; 2 – выровненный

При этом справедливо следующее соотношение

Поскольку потери электроэнергии пропорциональны нагрузке, то при выровненном графике нагрузки они будут меньше, чем при неравномерном.

Снижения потерь электроэнергии можно также добиться за счет оптимизации эксплуатационного обслуживания элементов электрической сети. Действительно, за счет рациональной организации ремонтных работ можно увеличить межремонтный период и сократить продолжительность отключения одного из параллельных элементов электрической сети (линии, трансформатора) (рисунок 7.3).

Рисунок 7.3 Варианты вывода в ремонт элементов сети:

а, б – линии; в – трансформатора

Е сли, например, сопротивление каждой цепи линии равно (рисунок 7.3,а), то при выводе в ремонт одной цепи потери энергии за время ремонта будут равны

При сокращении срока ремонта на они соответственно окажутся равными

т. е. потери энергии снизятся из-за того, что за время , равное сокращению срока ремонта, в работе будут находиться обе цепи линии с результирующим сопротивлением R/2