Навигация

 

 Меню раздела

Краткая характеристика развития электрических сетей и систем
Цели и задачи проектирования
Исходные положения проектирования электрических сетей и систем
Краткая характеристика задачи проектирования
Определение потребления электроэнергии
Прогнозирование режимов электропотребления
Средневзвешенный за сутки коэффициент мощности
Выбор источников энергии
Планирование баланса реактивных мощностей в электрической системе
Вопросы организации управления электрическими системами
Построение схем электрических сетей
Краткие сведения о конструктивном исполнении электрической сети
Выбор номинального напряжения электрической сети
Схемы понижающих подстанций
Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции
Указания по выбору вариантов электроснабжения
Баланс реактивной мощности
Общие замечания о технико-экономическом анализе
Капиталовложения и их оценка
Определение потерь мощности и энергии
Годовые эксплуатационные расходы
Приведенные затраты
Учет надежности при проектировании электрических систем и сетей
Показатели надежности и их нормирование
Выбор рационального резерва мощности в электрической системе
Определение ущерба от перерывов электроснабжения
Технико-экономический расчет
Выбор конструкции и сечения проводов электрической сети
Определение капитальных затрат на сооружение сети
Определение годовых эксплуатационных расходов электрической сети
Определение приведенных затрат электрической сети
Краткие сведения о составлении смет
Технико-экономические показатели рекомендуемого варианта
Схема замещения и параметры сети
Приведение нагрузок к высшему напряжению и составление расчетной схемы
Определение потоков мощности в сети
Расчет напряжений
Выбор ответвлений трансформаторов
Регулирование напряжения при помощи трансформаторов с РПН
Регулирование напряжения с помощью автотрансформаторов
Регулирование напряжения при помощи перераспределения потоков
Определение мощности компенсирующих устройств
Выбор ответвлений трансформаторов
Выбор дополнительных средств регулирования напряжения
Оформление результатов электрических расчетов
Расчет потокораспределения мощностей и напряжения
Уравнения узловых напряжений
Обращенная форма уравнений узловых напряжений
Определение коэффициентов уравнений узловых напряжений
Решение уравнений узловых напряжений методом итерации
Метод коэффициентов распределения
Расчет методом контурных уравнений
Расчет методом преобразования сети
Метод обобщенных контурных уравнений
Общая характеристика матричных методов расчета
Выполнение расчетов электрических режимов на ЭВМ
Проектирование средств повышения экономичности
Основные мероприятия по увеличению пропускной способности
Естественное и экономичное распределение мощностей в замкнутых сетях
Выбор параметров трансформаторов с продольно-поперечным регулированием
Применение продольной компенсации в замкнутых сетях
Общий подход к компенсации реактивной мощности в электрической системе
Компенсация реактивных нагрузок в распределительных сетях
Компенсация реактивных нагрузок в питающих сложно замкнутых электрических сетях
Учет особенностей протяженных электропередач при проэктировании
Оптимальное соотношение капиталовложений
Учет емкостных токов линий электропередачи
Выбор основных параметров линии электропередачи
Проектирование механической части воздушных линий
Изыскания трасс воздушных линий
Выбор материала и типа опор
Определение удельных нагрузок
Определение критических пролетов
Систематический расчет проводов и тросов
Выбор и расчет грозозащитного троса
Расчет проводов и тросов в аварийных режимах
Расстановка опор по профилю трассы
Расчет переходов через инженерные сооружения
Расчет монтажных стрел провеса
Защита проводов и тросов от вибрации
Элементы проектирования криогенных систем электропередач
Задачи проектирования
Конструктивное исполнение криогенных линий электропередачи
Определение технико-экономических характеристик криогенных линий
Собственный расход мощности и энергии в криогенных линиях
Расчет и оптимизация конструктивных параметров криогенных линий
Обеспечение надежности работы криогенных линий
Пропускная способность криогенных электропередач
Электрические схемы криогенных электропередач
Определение параметров рефрижераторных станций криогенных линий
Технико-экономические показатели криогенных линий электропередачи
Определение условий совместной экономичной работы
Потери энергии в проводниках при глубоком охлаждении


Определение потерь мощности и энергии. Стоимость потерь

Несмотря на усилия, направленные на повышение уровня полезного использования энергетических ресурсов, этот уровень все еще остается низким и не превосходит 29—30%. Потери в различных областях энергетического хозяйства составляют примерно 70% всего потенциального тепла используемых энергоресурсов. Основные потери тепла, топлива и электроэнергии приходятся на: двигатели и механизмы (в основном транспортного назначения), непосредственно использующие топливо,—35—40% всех потерь; электростанции — 25%; промышленные огневые печи— 17%.
Коэффициент полезного действия современных тепловых электростанций не превышает 40%. При передаче энергии от вала генератора на вал двигателя суммарные потери энергии в генераторах, сетях, трансформаторах и двигателях составляют около 30% всей выработанной на станции энергии. Из них примерно до 18% приходится на электрические сети.
Приведенные данные показывают, что значительная часть установленной мощности электрических станций предназначена для покрытия потерь мощности и энергии в электрических системах. В системе на электростанциях приходится устанавливать дополнительные турбогенераторы, котлы и т. д. Этим объясняется наличие в выражении капиталовложений (3.1) членов, учитывающих затраты на покрытие потерь мощности и энергии. Важное значение имеют методы определения этих потерь. Рассмотрим выражения для определения потерь мощности в основных элементах электрических сетей.
В связи с созданием объединенных энергетических систем, увеличением мощностей, протяженностей и напряжений электропередач возросли потери, вызванные протеканием- емкостных токов линий. Поэтому приведем формулы потерь мощности линии передачи с учетом равномерности распределения ее параметров, полученные на основе уравнений линий в гиперболических функциях: или, принимая во внимание соотношение (3.12), получим
АР = (АЛСЛ + АЛСЛ) U\ + (B'nD'„ + BnD'n) l\ + + 2         
B'£'a) P2+2 (AnDji—ВЛСЛ) Q2. (3.15)
Первое и второе слагаемые выражения (3.15) представляют потери активной мощности в режимах соответственно холостого хода при напряжении в конце U2 и короткого замыкания при токе. Действительно, потери активной мощности в этих режимах составят
Сравнение полученных выражений потерь активной мощности с аналогичными выражениями для однородной линии электропередачи показывает, что они имеют одинаковую структуру.
Потери мощности в двух-обмоточных трансформаторах определяются по формуле, где АР — потери мощности холостого хода в трансформаторе, кВт; ДРн — нагрузочные потери мощности в обмотках высшего и низшего напряжений трансформатора при номинальной нагрузке, кВт; S—расчетная нагрузка трансформатора, МВ-А; 5Н — номинальная мощность, MB/А.
Потери мощности в трех-обмоточных трансформаторах определяются по формуле, где А Рх.х — потери мощности холостого хода в трансформаторе, кВт; АРВ, АРС, АРН — нагрузочные потери мощности в обмотках высшего, среднего и низшего напряжений при номинальной мощности трансформатора, кВт; 5Р.В, 5Р.С, 5Р.Н — расчетные нагрузки обмоток высшего, среднего и низшего напряжений трансформатора, МВ-А; S„ — номинальная мощность трансформатора, MB/А.
При заданных потерях мощности АР, АРС-Н, ЩЩ соответствующих передаче номинальной мощности из одной обмотки трансформатора в другую («в», «с», «н» — индексы обмоток), потери в отдельных обмотках определяются из выражений:
По этим формулам с достаточной для расчетов точностью могут быть определены также потери мощности в автотрансформаторах.
Потери мощности в статических конденсаторах, включенных параллельно (шунтовые батареи), могут быть найдены из соотношения, где kK — коэффициент потерь, равный для отечественных конденсаторов 0,003 кВт/кВ'А; QH—номинальная мощность батареи, кВ/А.
Потери мощности в установках последовательной конденсаторной компенсации
Потери мощности в синхронных компенсаторах могут быть определены аналогично потерям в двухобмоточных трансформаторах по формуле.
Для шунтирующих реакторов потери мощности, где — коэффициент потерь; для отечественных реакторов 35 и 40 кВ = 0,005 кВт/кВ-А, для реакторов 500 кВ kp= = 0,006 кВт/кВ'А; QH—номинальная мощность реактора,кВ/А.
На основе потерь мощности могут быть определены потери энергии.
Для определения потерь электроэнергии на нагревание в проводах иногда используется понятие среднеквадратичного тока — условного тока, неизменного по величине, который, протекая по линии в течение данного времени t, создает те же потери энергии, что и рабочий ток линии при работе ее по действительному графику. Обозначив среднеквадратичный ток через /ск, можно написать.
Время потерь т часто определяют по кривым, если известно время использования максимума Ттах. Время использования максимума Гтах показывает число часов, в течение которых линия, работая с максимальной нагрузкой, выдает потребителю энергий, доставляемую линией за год при работе по действительному графику. Следовательно,
Каждая группа потребителей имеет характерный для нее график нагрузки и соответствующее значение Гтах- Так, например, ориентировочно можно указать следующие значения Ттлх: для внутреннего освещения— 1500—2000; наружного освещения — 2000—3000; промпредприятия: односменного — 2000—2500; двухсменного — 3000—4500; трехсменного — 3000—7000 ч. Зная Тщах, можно по кривым т=ф(Гтах) найти время потерь. Для типичного суточного графика, имеющего снижение нагрузки ночью и утренний или вечерний максимум, т можно определить по табл. 3.1.
При одноступенчатом графике нагрузки, когда часть времени нагрузки постоянна, а часть равна нулю, время потерь равно числу часов использования максимума нагрузки (т = j1^). В случае равномерной нагрузки с кратковременным резко выраженным максимумом время потерь. При характерном графике определение х должно производиться на основе этого графика.
В линиях электропередачи напряжением не выше 110—220 кВ потери электроэнергии обычно определяются нагреванием проводов. Для линий напряжением 330 кВ и выше необходимо также учитывать потери на корону, которые подсчитываются по удельным среднегодовым потерям мощности, взятым в соответствии с климатическими условиями района для расчетного электростатического градиента на основе опытных данных. Для ориентировочных расчетов потери на корону могут быть определены по данным табл. 3.2, где пг — число трансформаторов, включенных в течение tx часов в году; пг — число трансформаторов, включенных U часов; АРхх— потери в стали одного трансформатора; АРМ — потери в меди одного трансформатора при номинальной его нагрузке; 5СК — среднеквадратичная мощность за время tx работы пг трансформаторов; ЩЯ— среднеквадратичная мощность за время t2 работы п2 трансформаторов; SH — номинальная мощность одного трансформатора. запчасти для поршневых компрессоров недорого
Аналогично подсчитываются потери энергии в синхронных компенсаторах: где АРМ и А Рх.х — потери мощности в меди и стали синхронного компенсатора; t — продолжительность работы синхронного компенсатора.
Аналогично определяются потери электроэнергии в трехоб-моточных трансформаторах, автотрансформаторах и других элементах электрической сети.
В оценке потерь энергии можно было встретить различные мнения; они подробно рассмотрены в ряде работ. В настоящее время эта оценка производится по «Основным методическим положениям технико-экономических расчетов в энергетике», согласно которым затраты на энергию, обеспечивающую покрытие потерь, следует учитывать так же, как и затраты на полезно используемую энергию. При этом указывается, что исчисление затрат на электроэнергию при определении себестоимости продукции следует производить с учетом расходов на передачу ее по сетям и дифференцированно с учетом неравномерности графика нагрузки потребителя (Гтах) и степени участия его в максимуме нагрузки системы. Если тариф не удовлетворяет этим требованиям, то затраты на 1 кВт/ч определяются по формуле, где £е — средняя в энергосистеме себестоимость энергии, отпущенной с шин новых конденсационных электростанций, руб/кВт • ч.
Выражение (3.17) учитывает полные затраты на производство 1 кВт/ч электроэнергии, что достигается путем учета всех текущих затрат на производство энергии, складывающихся из топливной составляющей и расходов на амортизацию, заработную плату, текущие ремонты, а также учета процентных отчислений от стоимости электростанции k7a, топливодобычи и транспорта топлива.