Файл: Условные обозначения и основные термины. Виды схем электроснабжения по назначению Электроустановка.docx

tgφ=Q/P.

Где Q и P – мощности, передаваемые по линии.

Этот угол называют углом нагрузки линии.

При этом для потери напряжения получаем

, (5.27)

где P и Q – расчетные мощности,

U – напряжение в конце линии.

При приближенных расчетах принимают, что напряжение U в конце линии (в знаменателе выражения (5.27)) равно номинальному напряжению сети U_ном.

---

Проверка сечения линий по допустимой потере напряжения

Согласно ПУЭ для линий электропередачи напряжением 6—20 кВ приведенные в ПУЭ (см. таблицу 5.1), значения экономической плотности тока допускается применять лишь тогда, когда они не вызывают отклонения напряжения у приемников электроэнергии сверх допустимых пределов. Это означает, что линии электропередачи напряжением 6-20 кВ должны быть проверены по допустимой потере напряжения.

Проверка по допустимой потере напряжения выполняется, если наибольшие потери напряжения U_нб в распределительных сетях меньше допустимой потери напряжения U_доп. При этом должно выполняться следующее условие

. (5.28)

Наибольшая потеря напряжения U_нб определяется как сумма потерь напряжения во всех последовательно включенных линиях сети одного напряжения от центра питания до наиболее удаленного электроприемника:

U_нб = ΣU_i.

Допустимые потери напряжения - это такие потери напряжения, при которых отклонения напряжения на зажимах всех электроприемников (с учетом возможностей регулирования напряжения) не выходят за пределы допустимых значений. Допустимая потеря напряжения равна разности между напряжением в центре питания и минимально допустимым напряжением у самого удаленного электроприемника:

U_доп=U_ЦП – U_{МИН.ДОП}.

.7 Определение потерь мощности в линиях и трансформаторах
Расчет потерь мощности в линиях, трансформаторах и преобразователях при проектировании систем электроснабжения необходим в следующих случаях.

1. 
   Для корректировки (уточнения) расчетных нагрузок.
   
2. 
   Для оценки стоимости потерь мощности и энергии в сетях предприятий при технико-экономических расчетах.
   
3. 
   При разработке мероприятий по экономии электроэнергии.
   
4. 
   При энергетическом обследовании предприятия.
   

При приближенных расчетах потери мощности можно определить упрощенными приближенными методами. При этом потери активной и реактивной мощности в трансформаторах можно определять по формулам:

где К_p и К_Q – коэффициенты потерь.

Эти коэффициенты для всех силовых трансформаторов независимо от номинальных мощностей, напряжений и КПД можно принимать:

---

При определении электрических нагрузок, в технико-экономических расчетах погрешности, как правило, не должны выходить за пределы %. Поэтому при таких расчетах применяют более точные методы расчета.

Потери мощности в трансформаторах.

Схемы замещения для определения потерь мощности в трансформаторе приведены на рисунке 5.9.



Рисунок 5.9 – Схемы замещения трансформатора для определения потерь мощности
Продольные сопротивления трансформатора R_Т и X_Т представляют собой сумму сопротивлений первичной обмотки и приведенных сопротивлений вторичной обмотки. При анализе режимов трансформаторов в энергосистемах принимается, что приведенный вторичный ток I^!₂ равен первичному току: I^!₂ = I₁.

Потери мощности в трансформаторе представляют собой разность мощности S₁ на входе (подводимой к трансформатору) и мощности S₂ на выходе трансформатора, отдаваемой в нагрузку, и состоят из потерь активной и реактивной мощности:

(5.31)

Потери мощности в трансформаторе нельзя вычислять по результатам измерения мощностей S₁ и S₂. Объясняется это тем, что потери мощности в трансформаторе малы и соизмеримы с погрешностью измерения мощности измерительными приборами. Поэтому потери мощности в трансформаторах определяют расчетным путем либо по данным на входе в трансформатор, либо по данным на выходе.

В трансформаторах выделяют потери холостого хода

S_Х= Р_Х + jQ_Х

и нагрузочные потери

ΔS_Н = ΔР_Н + jΔQ_Н.

При этом потери активной и реактивной мощности в трансформаторах ΔР_Т и ΔQ_Т определяют суммированием потерь холостого хода Р_Х и Q_Х и нагрузочных потерь ΔР_Н и ΔQ_Н:

(5.32)



Потери холостого хода – это потери в трансформаторе при отсутствии тока во вторичной обмотке.

Потери активной мощности холостого хода Р_Х это потери на нагрев обмотки

---

высшего напряжения током холостого хода, потерь на перемагничивание и нагрев магнитопровода вихревыми токами. Они приводятся в паспортных данных.

Потери реактивной мощности холостого хода Q_Х — это мощность, идущая на создание основного магнитного потока в магнитопроводе трансформатора.

Нагрузочные потери – это потери, обусловленные передачей мощности через трансформатор в нагрузку. Это потери мощности в продольных сопротивлениях трансформатора R_Т и X_Т.

В режиме нагрузки во вторичной обмотке трансформатора протекает ток нагрузки I₂. При этом в обмотке высшего напряжения протекает ток нагрузки I₁. На схеме замещения все параметры вторичной обмотки приведены к первичной обмотке. Приведенный ток вторичной обмотки обозначен I^!₂, приведенное напряжение U^!₂. На Г-образной схеме замещения принято, что приведенный вторичный ток I^!₂ равен первичному току: I^!₂ = I¹.

Нагрузочные потери по данным на выходе трансформатора можно найти через коэффициент нагрузки без определения сопротивлений трансформатора. При этом используются формулы из теории электрических машин:

;

, (5.35) где P_К, - мощности потерь короткого замыкания;

- коэффициент загрузки трансформатора:

, (5.36)

Q_К - реактивная мощность, идущая на создание магнитных потоков рассеяния при номинальных токах в обмотках.

, (5.37)

где U_К – напряжение КЗ трансформатора.

Суммируя потери холостого хода и нагрузочные потери, получаем: для потерь мощности в трансформаторе

, (5.38)

, (5.39)

(Студент и инженер должны уметь объяснить, как определяются эти мощности при испытаниях трансформатора)

Потери активной мощности в трансформаторах определяют для часов максимума нагрузки

---

Потери мощности в линиях. Их также определяют для часов максимума нагрузки.

Для расчета потерь мощности в линиях электропередачи используется схема замещения, содержащая продольное активное сопротивление R_Л и продольное индуктивное сопротивление Х_Л (рисунок 5.10, б).



Рисунок 5.10 – Схемы замещения линии для определения потерь мощности в линии электропередачи

При расчетах электрических нагрузок в линиях электропередачи до 35 кВ потери реактивной мощности не учитываются. При этом для расчета потерь активной мощности в линиях электропередачи до 35 кВ используется схема замещения, содержащая одно продольное активное сопротивление R_Л (рисунок 5.10, в).

При расчете электрических токи в начале и в конце линии принимается одинаковыми, при этом потери мощности определяются по выражению.

, (5,40)

где I_Р – расчетный ток в линии; R_л – сопротивлении линии, определяемое по формуле:

,

где R₀ – удельное сопротивление, [Ом/км]; l – длина линии, [км].

Значение расчетного тока I_Р в (5.36) принимают по результатам определения электрических нагрузок или определяют по формуле:

. (5.41)

Подставив (5.41) в формулу (5.40), получим:

, (5.42)

При расчете электрических нагрузок при проектировании системы электроснабжения напряжение в начале и в конце линии принимается равным номинальному значению.

Потери реактивной мощности в линиях напряжением до 35 кВ не учитывают, т. к. линии обладают емкостью относительно земли (каждая фаза линии с землей образует конденсатор) и она потребляет из сети не только индуктивную, но и емкостную мощность. При этом полная реактивная мощность линии будет:



Индуктивная и емкостная мощности линий близки по величине. При этом индуктивная мощность линии примерно компенсируется емкостной мощностью и результирующая реактивная мощность мала. (Добавить)

При определении потерь мощности в электрической сети нужно обратить внимание на следующее.

1. 
   Потери мощности в электрических сетях обратно пропорциональны квадрату напряжения:
   

---