Лекция 2 Технологические потери энергии в электрических сетях

Величину технологических потерь электроэнергии (далее-ТПЭЭ) рассмотрим на примере сетей ООО «Лу­ганское энергетическое объединение». За двенадцать месяцев 2007 года она составила вели­чину 13,25 % [1] от общей величины поставок электрической энергии. Для других электроснабжающих ком­паний Украины он колеблется от 4,42 % до 23,08%. Для снижения величины ТПЭЭ необходимо проанализировать составляющие этих потерь для нахожде­ния возможных путей их уменьшения.

На рис. 2.1.-2.5 приведены диаграммы распреде­ления потерь электрической энергии в электрических сетях 110, 35, 10, 6 и 0,4кВ ООО «Лу­ганское энер­гетиче­ское объединение» без учета следующих потерь электрической мощно­сти в связи со сложностью сбора этой информации.

1- в коммутационных аппаратах (выключателях, разъединителях, отделителях, ко­ротко­за­мыка­телях) и исполнительных приводах к ним;

2- в релейной защите (ДЗШ) и автоматике (АЧР, АПВ, АВР), аппаратуре дистанцион­ного управ­ления исполнительными приводами коммутационных аппаратов;

3- на корону в ВЛ-110,35 кВ в связи со слабым проявлением ее эффекта;

4- в связи с образованием переходных сопротивлений в аппаратуре, приведенной в пунк­тах 1-2 и ВЛ-110,35 кВ, а также кабельных ЛЭП-35 кВ;

5- в ЛЭП от величины тока, вызванной электрическими нагрузками.

6- в коммутационных аппаратах (автоматических выключателях, рубильниках и приво­дах к ним, магнит­ных пускателях, контакторах тепловых реле).

Диаграмма распределения ТПЭЭ в электриче­ских сетях напряжением 110 кВ по­ка­зана на рис.1.а, где они распределяются следующим образом:

1. 98,17 % - суммарные потери холостого хода и короткого замыкания в силовых трансфор­маторах;

2) 0,04 % - потери в измерительных трансформаторах тока;

3) 0,24 % - потери в измерительных трансформаторах напряжения;

4) 1,55 % - в изоляции воздушных ЛЭП-110 кВ.

Рис. 2.1. Диаграмма распределения технологических потерь электроэнергии в электрических сетях напряжением 110 кВ.

Диаграмма распределения ТПЭЭ в электриче­ских сетях напряжением 35 кВ по­ка­зана на рис. 2.2., где они распределяются следующим образом:

1. 97,70% - суммарные потери холостого хода и короткого замыкания в силовых трансфор­маторах;

2. 0,05% - потери в измерительных трансформаторах тока;

3) 0,06% - потери в измерительных трансформаторах напряжения;

4) 1,82 % - потери в изоляции воздушных ЛЭП;

5) 0,07% - потери в изоляции кабельных ЛЭП;

6) 0,30% - потери в реакторах.

Рис. 2.2 Диаграмма распределения технологических потерь электроэнергии в электрических сетях напряжением 35кВ.

Диаграмма распределения ТПЭЭ в электриче­ских сетях напряжением 10 кВ по­казана на рис. 2.3., где они распределяются следующим образом:

1. 91,76% - суммарные потери холостого хода и короткого замыкания в силовых трансфор­маторах;

2) 0,05 % - потери в измерительных трансформаторах тока;

3) 0,03 % - потери в измерительных трансформаторах напряжения;

4) 5,17 % - потери в изоляции воздушных ЛЭП;

5) 0,59 % - потери в изоляции кабельных ЛЭП;

6) 6,2*10^-6 % - потери в реакторах;

7) 2,01 % - потери в ДГК;

8) 0,39 % - потери в батареях статических конденсаторов.

Рис. 2.3. Диаграмма распределения технологических потерь электроэнергии в электрических сетях напряжением 10 кВ.

Диаграмма распределения ТПЭЭ в электриче­ских сетях напряжением 6 кВ по­казана на рис. 2.4., где они распределяются следующим образом:

1. 96,03% - суммарные потери холостого хода и короткого замыкания в силовых трансфор­маторах;

2. 0,06 % - потери в измерительных трансформаторах тока;

3) 0,03 % - потери в измерительных трансформаторах напряжения;

4) 1,63 % - потери в изоляции воздушных ЛЭП;

5) 0,37 % - потери в изоляции кабельных ЛЭП;

6) 1,69 % - потери в реакторах;

7) 0,19 % - потери в ДГК.

Рис. 2.4. Диаграмма распределения технологических потерь электроэнергии в электрических сетях напряжением 6 кВ.

Диаграмма распределения ТПЭЭ в электриче­ских сетях напряжением 0,4 кВ по­казана на рис.2.5., где они распределяются следующим образом:

1) 2,46 % - потери в измерительных трансформаторах тока;

2) 97,54 % - потери в счётчиках.

Рис. 2.5. Диаграмма распределения технологических потерь электроэнергии в электрических сетях напряжением 0,4 кВ.

Основным резервом снижения ТПЭЭ являются потери в силовых трансформато­рах.

Рис. 3. Диаграмма распределения ТПЭЭ в электрических сетях ООО «Луганское энергетическое объединение» в зависимости от класса питающего напряжения. По оси абсцисс в относительных единицах представлены сети с классом питающего напряжения: 1-110 кВ; 2- 35 кВ; 3- 10 кВ; 4-6 кВ и 5-0,4кВ.

Проведя анализ диаграммы представленной на рис.3, можно заключить, что ТПЭЭ распределены между электрическими сетями напряжением 110, 35, 10 и 6 кВ пропорцио­нально установленной мощности силовых трансформа­торов ПС 110/35/10(6) кВ, ПС 35/10(6) кВ и ПС 10(6)/0,4 кВ.

Одним из путей уменьшения ТПЭЭ является компенсация реактивной мощности, которая позволяет уменьшить сверхнормативные и нормативные потери электроэнергии, улучшить режим работы сетей и их эксплуата­ционные свойства [Торба С.В., Бутенко А.Ю. Снижение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах предприятий // Праці Луганського відділення Міжнародної Академії інформатизації №2(15) 2007 Частина I C.54-58.]. Для снижения ТПЭЭ в электрических сетях необходимо:

- уменьшать потери в силовых трансформаторах;

- поэтапно переводить распределительные сети 6 кВ на класс питающего напряжения 10 кВ;

- поэтапно переводить воздушные ЛЭП в кабельные;

- внедрять измерительные устройства обладающие более высокими энергетическими характеристиками.

Задачи управления конкретными частями электри­ческих сетей должны решаться с учетом их взаимодей­ствия. Для формализации таких задач введем понятие составной электрической сети, включающей в себя ряд электрических сетей низшего ранга и взаимодействую­щей с рядом сетей такого же ранга. Например, состав­ная электрическая сеть конкретного производственного энергетического объединения (ПЭО) включает в себя сеть всех подчиненных предприятий электрических сетей (ПЭС) и взаимодействует с сетями смежных ПЭО. Аналогично составная электрическая сеть конкретного ПЭС включа­ет в себя сети всех подчиненных районов электрических сетей (РЭС) и взаимодействует с сетями смежных ПЭС, и т. д.

Последовательное проведение принципа составления электрических сетей по территориальной иерархии сверху вниз приводит к сети наинизшего ранга, составлен­ной из трансформаторов, шин и линий электропередачи. Это и есть объект классической теории электрических сетей.

При рассмотрении режимов работы составных электричес­ких сетей необходимо различать внутренние режимы, характеризующие обмен электрической энергией между сетями низшего ранга, и внешние режимы, характеризую­щие взаимодействие с сетями аналогичного ранга. То и другое можно представлять балансами токов, мощностей и энергии, причем каждая из этих величин имеет актив­ную и реактивную составляющие.

Любой баланс имеет приходную и расходную части. Разность между приходной и расходной частями баланса составляет технологический расход энергии на её передачу и распределение.