Потери мощности и энергии в элементах системы электроснабжения. Воздушные и кабельные линии. Среднеквадратичный ток

ТЕМА 7. ПОТЕРИ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ В ЭЛЕМЕНТАХ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ТЕМА 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕМЕНТАХ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Воздушные и кабельные линии

Расчет потерь мощности и электроэнергии в линиях можно выполнить по величине среднеквадратичного тока Iск и времени действительной работы линии  Тд либо по величине максимального тока Iм и времени максимальных потерь   .

При наличии данных о величине Iск потери активной и реактивной мощности в воздушных и кабельных линиях определяются по формулам:

2          -3

Р = 3 Iск r 10   , кВт

2          -3

Q = 3 Iск x 10   , кВАр

Среднеквадратичный ток:

Icк = Кф Iср , где  Кф- коэффициент формы, принемаемый равным 1.05-1.1;

r,x-активное и реактивное сопротивления линии, Ом.

Потери активной и реактивной электроэнергии при известном значении Тд определяются по выражениям:

2

W=Tд  Р = 3 Iск r Тд   , кВт.ч

2

V=Тд  Q = 3 Iск x Тд   , кВАр.ч

Потери активной и реактивной мощности в линии при известном значении Iм вычисляются по следующим формулам:

2          -3

Р = 3 Iм  r 10   , кВт

2          -3

Q = 3 Iм  x 10   , кВАр

Тогда потери активной и реактивной электроэнергии находятся по выражениям :

2

W=    Р = 3 Iм  r            , кВт.ч

2

V=     Q = 3 Iм  x           , кВАр.ч

Время максимальных потерь определяется по кривым рис.2.1 в зависиости от числа часов использования максимума нагрузки Тмах и средневзвешенного  коэффициента мощности cos  .

Величина Тмах зависит от характера и сменности работы потребителей и составляет в год (в среднем):

для осветительной нагрузки- 1500-2000 ч;

для односменных предприятий-1800-2500 ч;

для двухсменных предприятий-3500-4500 ч;

для трехсменных предприятий-5000-7000 ч.

П Р И М Е Р:

Определить потери активной электроэнергии за год в трехфазной линии, выполненной кабелем марки АСБ-10 (3х70), напряжением 10 кВ, протяженностью 7.5 км, питающего промышленное предприятие с трехсменной работой. Годовой расход электроэнергии предприятия  составляет 10200 МВт.ч при максимальном токе нагрузки 120 А и соs  = 0.82.

Р Е Ш Е Н И Е :

Принимаем ( по справочнику ) удельное сопротивление кабеля r = 0.447 Ом/км. Тогда общее сопротивление линии R = r l = = 0.447 7.5 = 3.35  Ом.

Максимальная активная нагрузка предприятия

Рм = 3 U Iм соs   = 1.73 10 120 0.82 = 1700 кВт.

Занятие N3. Число часов использования нагрузк

Tмax = Wг/Pм = 10200 1000/1700 = 6000.

Согласно рис.1 при Tmax = 6000 ч и cos  = 0.82

= 4700 ч.

Потери активной мощности электроэнергии в линии

W=Iм r     10 = 3 120 3.35 4700=680 МВт.ч.

Величину потерь электроэнергии можно также получить, воспользовавшись среднеквадратичным током.  Среднее значение тока

10200  10

Iср = ---------------------------  = 83 А,

8760 3 10 0.82 где Тг = 8760 ч -годовое число часов работы.

Приняв Кф = 1.07, получим Icк = 1.07 0.83 = 88 А. Потери активной электроэнергии

W = 3 Iск r Tг = 3 88 3.35 8760 = 680 МВт.ч Тогда потери активной электроэнергии в % будут равны

6800  10

W1 = ------------- 100% = 6.65%.

10200  10

Т р а н с ф о р м а т о р ы

Потери мощности в трансформаторах состоят из потерь активной мощности Рт и потерь реактивной мощности Qт. В свою очередь как активные, так и реактивные потери состоят из двух составляющих:

Рт =   Рст +  Рм.ном                                        , где  Рст - номинальные потери в стали трансформатора, кВт;

Рм.ном - номинальные потери в меди, кВт;

S

=---- - коэффициент загрузки трансформатора;

Sном

S -нагрузка трансформатора, кВА;

Sном - номинальная мощность трансформатора, кВА;

Потери реактивной мощности в трансформаторе

Sном

Qт = ----- ( Iхх + Uк%   ),

100

где  Iхх - номинальный ток холостого хода,%;

Uк% - номинальное напряжение короткого замыкания,%;

Номинальные данные трансформатора определяются по каталожным данным.

Потери активной электроэнергии в трансформаторах включают также две составляющие - потери в стали и потери в меди. Потери в стали характеризуются потерями мощности при холостом ходе и временем присоединения трансформатора к сети Тпр :

Wст =  Рст Тпр , а потери в меди- максимальной нагрузкой Sм и временем максимальных потерь      :                                               Sм   2

Wм  =  Рм.ном(------)       .

Sном

Тогда суммарные активные потери электроэнергии в трансформаторе будут равны:

W  =  Рст Тпр +  Рм.ном                                    .

Cуммарные реактивные потери электроэнергии в трансформаторах определяются по реактивным потерям мощности с учетом времени потерь и времени включения трансформаторов: