3. Потери энергии в линиях

[5, с. 100-105].

Одним из основных показателей, определяющих количество проектирования и эксплуатации электрических сетей, является величина потерь электрической энергии. Их стоимость представляет значительную часть годовых эксплуатационных расходов в приведенных затратах, которые служат экономическим критерием оценки как проектируемой, так и существующей электрической сети. Определение и учет потерь электрической энергии производится с помощью различных методов. Наибольшее распространение получили метод расчета по времени максимальных потерь, а также метод расчета по графикам нагрузок. Кроме того, в некоторых случаях при достаточном количестве измерительных приборов возможна прямая оценка потерь по показаниям счетчиков электрической энергии. В настоящее время широко распространен статистический метод расчета потерь электроэнергии по количеству пропущенной энергии. Так как мощность – это есть энергия в единицу времени, то потери энергии Э – это потери мощности, умноженные на время

Э=Рt=3I² R t. (1.1)

Однако потери мощности в линии Р остаются постоянными только в том случае, если ток, протекающий по линии не меняется. В действительности ток меняется постоянно, поскольку меняется режим работы потребителей.

Если изобразить годовой график нагрузок отвлеченного потребителя, как показано, то годовые потери энергии будут пропорциональными площади графика квадратичных нагрузок и могут быть выражены как

Э = I^{2 (} (t)R dt.

где Т- время включения потребителя.

В данном случае потребитель включен в течение всего года, т.е. Т=8760 ч. Однако в аналитической форме получить зависимость I(t) невозможно. Поэтому используют различные методы с введением «фиктивных» величин.

Каждая группа потребителей (машиностроительные потребители, текстильные фабрики и т.д.) имеет характерные графики нагрузок. Нагрузки подстанций и линий складываются из нагрузок потребителей и также имеют характерные графики.

Одним из часто применяемых методов определения потерь энергии является метод среднеквадратичного тока I_{ср кв}, т.е. такого тока, который, все время протекая по линии, даст те же потери, что и действительные токи. Тогда

I ²_{ср кв} = , (1.2)

где I₁, I₂,… - значения токов на интервалах t₁, t₂,… ступенчатого графика нагрузки.

Найдя величину I²_{ср кв} , потери энергии можно определить по выражению

Э=3I² R T. (1.3)

Наиболее распространенным методом определения потерь энергии является метод с использованием времени максимальных потерь .

Известно, что потребитель какую-то часть времени работает с максимальной нагрузкой Р_макс. Время, в течение которого, работая с максимальной нагрузкой Р_макс, потребитель взял бы из сети энергию, равную энергии действительно полученной им за год называется числом часов использования максимума Т_макс, Тогда энергия, полученная потребителем, будет определяться по формуле

Э=Р_макс Т_макс. (1.4)

Аналогично, время в течение которого потребитель, работая с максимальными потерями вызовет те же потери что имеют место в действительности называется временем максимальных потерь τ. Тогда потери энергии в линии

Э=Р_макс τ= 3I²_макс R_лτ, (1.5)

где I_макс – максимальный ток протекающий по линии, R_л – активное сопротивление линии. Число часов использования максимума можно определить по справочным таблицам для соответствующих групп потребителей или определить из графика нагрузки

T_макс = , (1.6)

где P₁, P₂,… - значения мощностей на интервалах t₁, t₂,… ступенчатого графика нагрузки. Величина τ однозначно связана с T_макс. Её можно получить по специальным кривым  =(T_макс, cosφ) или по аналитической зависимости:

. (1.7)