3.5 Желілердегі қуат және энергияның шығындарын анықтау

 Электрэнергиясын жеткізгенде электр тораптарының барлық буындарында активтік қуат пен энергияның шығындары болады. Бұл шығындар ауа және кабель желілерінде сонымен қатар төмендеткіш және жоғарылатқыш қосалқы станциялардың трансформаторларында пайда болады.

         Активтік кедергісі R үшфазалық желінің айланында активтік қуаттың шығындары құрайды

                                          (3.19)

     мұнда  I – жүктеме тогы.

Егер токты қуат арқылы өрнектесе, алады

                  

                              I = .   

  Токтың мәнін (3.19) қойып, алады

.             (3.20)

Осыған ұқсас реактивтік қуаттың шығындарын алады

 .                                  (3.21)

          Тораптағы активтік энергияның шығындарын активтік қуаттың шығындарын торапта осы жүктемемен істеген уақытына көбейтіп, анықтауға болады. Бірақ тұтынушылардың жүктемесі тәулік және жыл уақытында

өзгереді, сондықтан қуат шығындары шамасының мөлшері де өзгереді.

        Сонымен, әр желі үшін энергия шығындарын анықтау уақыттың шексіз аз элементтерінде қуат шығындарының мәндерін қосу (интегралдау) жолымен жүру керек, яғни

,

немесе, (3.2) формуласынан ΔР мәнін қойып, алады

_,

  мұнда S – желімен жеткізілетін және t уақытының функциясы болатын толық қуат.

 Бұл функцияны әдетте ұзақтық бойынша график түрінде бейнелейді (3.20 сур. қараңыз). Бұл график тораптың осы жүктемемен жұмыс істеу ұзақтығын көрсетеді (1 қисық). Жүктеме қуатының өзгермейтін қуат коэффициентінде осы қисықпен шектелген аудан кейбір масштабта жыл бойында тораппен жеткізілетін энергияның санын көрсетеді және формуламен өрнектеледі

                               А = ,

3.19 Сурет – Ұзақтық бойынша жүктеменің жылдық графигі

3.20 Сурет - Ұзақтық бойынша жүктеменің сатылық графигі

 мұнда cosφ_ор - қуаттың орташа коэффициенті, жыл бойында шамамен тұрақты етіп қабылданады.

Графиктің (3.19 сур. қараңыз) 1 қисығын S² = f(t) функциясын өрнектейтін 2 квадраттық қисығына қайта құрса, онда шығындар осы қисықпен шектелген аудан бойынша кейбір масштабта жеңіл анықталады                                            .

Осыдан байқалатыны, электрэнергия шығындарын анықтау үшін 2 қисықпен шектелген ауданды өлшеу жеткілікті. Іс жүзінде мұны ұзақтық бойынша жүктеме графигін уақыттың жеткілікті аз қиындылары t₁, t₁, … t_n және жүктемелердің тиісті мәндері бар S₁, S₂, … S_n сатылы графикпен ауыстырып, жуықтап жасауға болады (3.20 сур. қараңыз). Онда энергияның шығындары шамаларды қосумен анықталады

.         (3.22)

 Бұл өрнекке шаманы енгізуге болады

                           ,

 онда

.                                    (3.23)

      S_{ор кв} шамасының ортаквадраттық деген аты бар, ал қуатты (3.23) формуласымен анықтау әдісін шығындарды ортаквадраттық қуат бойынша анықтау әдісі дейді.

Бұл шығындарды жуықтап анықтау әдісінің бір қатар ыңғайсыздығы бар және жүктеме графигі барда қолданылады. Сондықтан шығындарды максималдық шығындар уақытымен анықтау әдісі кеңінен тараған, бұл есептерді едәуір қарапайымдатады.

 Ұзақтық бойынша жүктеменің жылдық графигі үшін (3.19 сур., 1 қисық) S_мах максималды жүктемемен жұмыс істейтін желіде Т уақытында жеткізілетін энергия саны S = f(t) өзгеретін жүктемеде жыл бойында шын мәнінде желімен берілетін энергияның санына тең. Қуаттың өзгермейтін коэффициентінде бұл шартты келесі түрде жазуға болады

                      (3.24)

   осыдан

                     .                                                  (3.25)

Т шамасы максималды жүктемені пайдалану уақыты деп аталады.

Желімен жеткізілетін жылдық энергия санын А және максималды активтік жүктемені Р_мах біле отыра, (3.24) формуласынан максималды жүктемені пайдалану уақытын анықтауға болады

                                   (3.26)

 Әр тұтынушы үшін өзінің максималды жүктемені пайдалану уақыты бар. Есептерде бұл шаманы статистикалық және анықтамалық мәліметтер негізінде қабылдайды.

Максималды жүктемені пайдалану уақытының шамасын электрэнергия шығындарын анықтау үшін білу керек. Ол үшін τ - максималды шығындар уақытын пайдаланады, яғни бұл уақытта өзгермейтін максималды жүктемемен жұмыс істейтін желінің электрэнергия шығындары жүктеменің жылдық графигімен жұмыс атқарғандағы шын мәніндегі электрэнергияның жылдық шығындарына тең. 2 қисықпен шектелген (3.19 сур. қараңыз) ауданды қапталдары τ және S тікбұрыштың ауданымен ауыстырып, алады

.                                 (3.27)

         Осыдан максималды шығындар уақытын алады

.                                             (3.28)

 Іс жүзінде τ шамасын Т уақытынан алады, өйткені олардың арасында белгілі тәуелділік бар.

(3.25) және (3.28) формулаларынан байқалатыны, τ және Т жүктеме графигінің өзгеру сипатынан тәуелді, яғни бұл формулаларда интеграл таңбасында тұрған S = f (t) функциясынан t , Т тәуелділігін табу үшін әртүрлі тұтынушылар үшін Т әртүрлі шамалары бар жүктеменің бір қатар графиктерін интегралдауға болады, соны осы графиктердің квадраттық қисықтарымен S = f (t) жасап, сосын (3.25) және (3.28) формулаларын пайдаланып, cosφ әртүрлі мәндері үшін τ және Т тәуелділіктерін орнатуға болады. Максималды шығындар уақыты тәсілімен энергия шығындарын анықтау нәтижелері 3.21 суретінде қисықтар тобы түрінде берілген.