Графики нагрузок ЛЭП). Потери мощности и энергии в ЛЭП.

Передача электроэнергии по проводам ЛЭП связана с неизбеж­ными потерями в их активных и индуктивных сопротивлениях актив­ной и реактивной мощности и энергии. Потерянная электроэнергия, израсходованная на нагревание проводов, должна быть выработа­на электростанциями системы. Требуется дополнительный расход топлива, смазки, воды и т.д., что связано с дополнительными расходами, увеличивающими стоимость электроэнергии, отпускае­мой потребителям. В настоящее время потери энергии в ЛЭП сос­тавляют 7-10% от общего количества энергии, поступающей в сеть.

Для компенсации потерь активной и реактивной мощности тре­буется установка дополнительных генераторов или синхронных компенсаторов и, следовательно, увеличение капиталовложений на со­оружение энергосистемы.

(Рис.) G – Rл-Xл – П

Потери активной мощности в линии трехфазного переменного тока с нагрузкой в конце линии определяются формулой (кВт):

DP = 3× I²× R× 10^-3;

где I, I_а, I_р - соответственно полный, активный и реактивный ток линии, А;

R - активное сопротивление провода одной фазы ли­нии, Ом.

Выразив значение тока из формулы

S=sqrt(P²+Q²)=3× U_ф× I_ф=sqrt(3)× U_(л)× I

и подставив его в предыдущее выражение, получим

DP = (S²/U²)× R× 10^-3=((P²+Q²)/U²)× R× 10^-3, (кВт)

где U- линейное напряжение сети, кВ;

S, P, Q - соответственно полная (кВА), активная (кВт) и реактивная (кВар) мощность нагрузки линии.

Потери реактивной мощности влинии находятся по аналогич­ным формулам

DQ = 3× I²× X× 10^-3; или

DQ = (S²/U²)× X× 10^-3=((P²+Q²)/U²)× X× 10^-3, (квар)

где X - индуктивное сопротивление провода одной фазы линии, Ом.

При расчетах по приведенным формулам мощность и напряже­ние должны быть взяты для одной и той же точки линии. Если мощ­ность взята для конца линии, то и U - напряжение в конце линии. Если мощность взята в начале линии, то U- напряжение в начале линии. При расчетах мест­ных сетей и перспективном проектировании районных сетей потери мощности могут определяться по номинальному напряжению сети U_н.

Потеря мощности в линях с несколькими нагрузками (рис.) находятся суммированием потерь на отдельных участках по форму­ле

(Рис.)

(с ответвлениями).

При этом мощность S₁, и мощность S₂,, протекающие по участкам l1 и l2, должны определяться с учетом потерь мощности на пред­шествующих участках линии:

Потеря электроэнергии в ЛЭП определяются умножением потерь ак­тивной мощности на время работы линяя с данной нагрузкой, т.е. DA=DP× t(кВт× ч). Обычно нагрузка ЛЭП не остается посто­янной, а изменяется в соответствии с режимом работы потребите­лей. Поэтому в общем случае потеря электроэнергия за время t=Tопределяются по формуле

Полагая, что напряжение Uв течение времени t = Tостается постоянным, будем иметь

Изменение нагрузки потребителей во времени обычно характе­ризуют графиками электрических нагрузок. При оценочных расче­тах пользуются типовыми суточными графиками активных нагрузок за зимние и летние сутки (рис.), которые строятся по данным контрольных замеров. На графиках изменение мощности выражено в относительных (или именованных) единицах от максимальной мощности Р за зим­ние сутки. Аналогично строятся и графики реактивных нагрузок. При наличии таких графиков потери электроэнергии в ЛЭП опреде­ляют по формуле

где S, P, Q - значения соответствующих мощностей на i-том участке графиков,

Dt_i - продолжительность i-го участка, ч;

m - число характерных режимов, при которых наг­рузки постоянны.

Для определения годовых потерь электроэнергии используют годовой график нагрузки по продолжительности (рис.), пока­зывающий продолжительность работы ЛЭП с данной нагрузкой (ступенчатая ломаная или кривая на рис.).

Рис. Суточные графики и годовые графики нагрузки по продолжительности.

При неизменном cosj площадь, ограниченная кривой гра­фика, показывает в некотором масштабе количество электроэнер­гии, передаваемой по ЛЭП в течение года (произведение мощности на время). Такое же количество энергии может быть передано при работе только с максимальной нагрузкой за время Т_м, называемое временем использование мак­симума нагрузки, т.е.

откуда

или при cosj=const,

Если кривую 1графика (рис.) перестроить в квад­ратичную (≡ S) кривую 2, выражающую функцию S², то пло­щадь, ограниченная этой кри­вой, дает в некотором масшта­бе годовые потери электроэнер­гии в ЛЭП:

Для кривой S²можно определить время t, называе­мое временем максимальных по­терь или просто временем по­терь и равное числу часов, за которое при работе с неизменной максимальной нагрузкой потери энергии в ЛЭП будут равны дей­ствительным годовым потерям при работе по годовому графику нагрузки S=f(t).

По определению

Откуда

Между временем использования максимума нагрузки Т_м и вре­менем максимальных потерь t существует функциональная зависи­мость, покапанная на рис. Зная такие характеристики потре­бителей, как Т_м, S_м, cosj по графикам, изображенным на рис., находят t и определяют годовые потери с помощью фор­мулы:

Рис. Зависимость времени максимальных потерь от времени использования максимума нагрузки и cosj потребителя

4. Выбор сечений проводов и кабелей ЛЭП

по экономической плотности тока.

ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

ПО ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА