Транспортировка электроэнергии

потери активной мощности в трансформаторе и электрической  сети равны

 

Р_т =Р_х + b ² Р_к = Р_х + a_э  Q_х + (Рк + a_э  Q_к) b ²,                         (27)

 

где Р_х и Р_к - приведенные активные потери холостого хода и короткого замыкания; a_э - экономический эквивалент реактивной мощности, для трансформаторов серии ТМ a_э = 0,007 кВт/кВар [3];

- реактивная мощность, потребляемая  трансформатором на холостом  ходу; I_х - ток холостого хода трансформатора [%];

- прирост реактивной мощности, потребляемой трансформатором при увеличении его нагрузки от холостого хода до номинальной;

Е_к - напряжение короткого замыкания [%].

Таким образом, выражение (26) для оптимального КПД трансформатора с учетом потерь в питающей сети приобретает вид

 

                                                 (28)

Определить  целесообразность замены незагруженного трансформатора другим, менее мощным, можно по выражению

 

DЭ = (Р_т1 - Р_т2) Т_р [кВт×ч],                                         (29)

 

где за расчетное  время Т_р следует брать число часов, например, за год - 8760, за исключением времени на ревизию, ремонт, набор проб трансформаторного масла, праздничные, выходные дни, нерабочие или ремонтные смены.

Следует иметь в виду, что замена трансформатора на менее мощный иногда увеличивает потери. Однако снижение установленной мощности может дать сокращение платы за мощность при двухставочном тарифе на электроэнергию и может быть экономически выгодно.

1.3. Потери активной  мощности в компенсирующих устройствах

В качестве компенсирующих устройств  на промышленных предприятиях используются синхронные компенсаторы, батареи конденсаторов и специальные статические источники реактивной мощности.

Синхронные  компенсаторы выпускаются на мощности 5000-16000 кВА и на напряжение 6,6-15,75 кВ.

Достоинствами синхронных компенсаторов как источников реактивной мощности являются: возможность  плавного регулирования генерируемой реактивной мощности; положительный регулирующий эффект, заключающийся в увеличении генерируемой реактивной мощности при уменьшении напряжения сети; достаточная надежность обмоток при коротких замыканиях.

Недостатками  синхронных компенсаторов являются относительная дороговизна и сложность эксплуатации, шум.

Поскольку синхронный компенсатор работает как  синхронный двигатель в режиме холостого хода, то потери активной мощности в данном источнике реактивной мощности довольно значительны и достигают  
0,011-0,03 кВт/кВАр [3,5].

Затраты, связанные с установкой и эксплуатацией  синхронных компенсаторов в узлах электропотребления, целесообразны, если мощность составляет 0,2-0,3 полной мощности линии передачи [5].

Синхронные  двигатели обычно изготавливают  с коэффициентом мощности 0,9 при опережающем токе, что позволяет эффективно использовать их для компенсации реактивной мощности. Потери активной мощности на генерацию реактивной мощности зависят от номинальной мощности и частоты вращения двигателя.

 

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06   2 4 6 8 10 12  DP/Q = ¦ (P) DP/Q = ¦ (n) DP/Q кВт/квар Pн МВт 0     0,2     0,4     0,6     0,8 n тыс.об/мин                               Рис. 5. Зависимость потерь в синхронных двигателях на выработку реактивной мощности от мощности Рн и частоты вращения n

Данные зависимости для двигателей  серии СДН напряжением 6 кВ показаны на рис.5 [3]. Из приведенных кривых видно, что для двигателей меньшей мощности и меньшей частоты вращения потери на генерацию реактивной мощности значительно возрастают.       Конденсаторы для  компенсирующих устройств выпускаются до напряжения 660 В мощностью 12,5 - 50 квар в трех- и одно фазном исполнении. На более высокие напряжения - в однофазном исполнении мощностью 25-100 квар.

 

Конденсаторы  в качестве источника реактивной мощности характеризуются: малыми потерями активной мощности (0,0025-0,005 кВт/квар); простотой эксплуатации; простотой монтажа и удобством установки.

Недостатки  конденсаторов определяются зависимостью генерируемой реактивной мощности от напряжения, чувствительностью к  искажениям напряжения и недостаточной  прочностью при коротких замыканиях и перенапряжениях.

Основными элементами статических компенсирующих устройств являются накопители электромагнитной энергии, обычно дроссели и емкости, и полупроводниковые вентили, обеспечивающие ее быстрое преобразование.

Одним из достоинств таких источников реактивной мощности является малая мощность потерь активной мощности. Это обусловлено  достаточно малой мощностью потерь в элементах статического компенсирующего  устройства. Потери в конденсаторах  указаны выше, а величина активных потерь в полупроводниковом вентиле, например, тиристоре, определяется его остаточными параметрами. Остаточные параметры тиристорного ключевого элемента определяются его реальной вольт-амперной характеристикой. Во включенном состоянии тиристор характеризуется динамическим сопротивлением, величина которого не превышает тысячных долей Ом, и прямым падением напряжения порядка 1,1-1,3 В. Обратный ток закрытого тиристора не превышает десятков миллиампер. В итоге величина мощности потерь в полупроводниковой структуре вентильного элемента обычно лежит в диапазоне от десятков Вт до нескольких кВт, в зависимости от мощности тиристорного ключа.

 

 

 

Расчет потерь электроэнергии в  линиях электропередач

 

П р и м е р   1.1.  Группа электроприемников мощностью Р_н = 550 кВт питается по трем трехжильным кабелям длиной    l = 150 м с алюминиевыми  жилами сечением F = 3 х 150 мм², проложенными в земле. Номинальное напряжение U_н = 380 В. Средневзвешенный годовой cosj_сг = 0,8. Коэффициент использования К_и = 0,6; коэффициент сменности a = 0,75; годовой фонд рабочего времени Т_г = 2000 ч.

 

Найти: 1) годовой расход активной энергии;

  2) годовые потери энергии в  кабельных линиях.

 

Р е ш е н и е.

1) Определяем годовой расход активной  энергии:

Р_см = К_и × Р_н = 0,6 550 = 330 кВт;

W_аг = aP_см Т_г  - 0,75× 330 ×5000 = 1,24 ×10⁶ кВт ×ч.

 

2) Годовые потери активной энергии  определяются по средней годовой  нагрузке

Определим

 

Сопротивление одной жилы кабеля равно

Сопротивление трех жил:   r = 0,031/3 = 0,01 Ом.

 

Тогда    D W_аг = 3 × 467²×  0,01× 5000 ×10^-3 = 32800 кВт× ч,

что составляет в процентах от передаваемой энергии