Понятие системы электропитания. Структура системы электропитания. Каналы электроснабжения, страница 10

Иногда используется более широкое понятие – электропотребитель (ЭП), которым является один или группа приемников электроэнергии.

П1.3. Номинальные напряжения электротехнических систем. Изменение напряжения при передаче электроэнергии.

Зависимость между напряжением и длиной ЛЭП позволяет определить напряжение для каждой конкретной ЛЭП, предварительно задавшись ее К.П.Д.

По инженерным соображениям строительство ЛЭП на произвольное напряжение нерационально, поскольку в промышленности трудно наладить стандартное серийное производство как ЭП (ламп, двигателей, радио- и телеаппаратуры, нагревательных приборов и т.д.), так оборудования (трансформаторов, кабелей и пр.) для таких ЛЭП. Поэтому ГОСТами введена шкала, содержащая сравнительно небольшое количество так называемых номинальных напряжений, на которые изготовляют приемники электроэнергии, и установлены номинальные напряжения генераторов, синхронных компенсаторов, трансформаторов и автотрансформаторов (таблицы П1.1, П1.2).

При номинальном напряжении ЭП имеют наиболее целесообразные технические и экономические характеристики, а сумма затрат

                                     (П1.1.)

Зависящая от конструктивных параметров ЭП (a₀ ,b₀ , c₀) и подведенного напряжения U, минимальна:

                        (П1.2.)

В сети из-за падения напряжения на ее участках ЭП не могут получать электроэнергию на номинальном напряжении. Это видно из рассмотрения рисунка П1.5., где изображен участок сети, имеющий n потребителей. Сеть подключена к ИП, в качестве которого могут быть использованы генератор или вторичная обмотка трансформатора.

В сети в начале ЛЭП напряжение U₁ больше, чем напряжение U₂ в ее конце. Алгебраическая разность ΔU=U₁ – U₂ называется потерями напряжения. Соединив линией точки а и с, получим графическое изображение изменения напряжения вдоль ЛЭП. Если штриховой линией обозначить на рисунке П1.5. номинальное напряжение потребителей, то только ЭП, включенный в точке b сети, получит энергию при номинальном напряжении; все остальные ЭП, включенные до точки b, будут находиться под повышенным, а расположенные за точкой b – под пониженным напряжениями.

Разность между напряжением U, подведенным к зажимам ЭП, и его номинальным напряжением называется отклонением напряжения и выражается в вольтах (V=U-U_Н) или в процентах:

                                               (П1.3.)

Если U > U_Н, то отклонение положительно; в противном случае оно отрицательно.

Поскольку экономические показатели всех ЭП, кроме включенного в точке b, ухудшены, максимальные значения положительного (отрезок ab на рисунке П1.5.) и отрицательного (отрезок bc на том же рисунке) отклонений напряжения в сети должны быть экономически обоснованы. Для такого обоснования исследуется зависимость З = f(V).

Прежде всего, ущерб У, вызванный тем, что подведенное напряжение отличается от номинального, представляется в виде:

                              (П1.4.)

где первый член правой части – затраты на работу ЭП при напряжении, отличающемся от номинального, а второй – то же, но при номинальном напряжении.

Выразив затраты З в виде (П1.2.), получим

                       (П1.5.)

После разложения в ряд Тейлора функции и выполнения ряда преобразований возможно прийти к выражению

                    (П1.6.)

Отбросив в последнем выражении члены третьего и более высоких порядков разложения с учетом того, что

                                   (П1.7.)

окончательно получим

                                                    (П1.8.)

где m – числовой коэффициент.

Теперь полные затраты на работу ЭП при напряжении, отличающемся от номинального:

                          (П1.9.)