25 Июл

РАСЧЕТ СТОИМОСТИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЛИНИЯХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ОТ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОВОДОВ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Электрическая энергия является единственным видом продукции, для перемещения которого от мест производства до мест потребления не используются другие ресурсы. Для этого расходуется часть самой передаваемой электроэнергии. Ток, протекая по проводам и трансформаторам, вызывает их бесполезный нагрев. Эти потери называют нагрузочными. В среднем потери достигают 10% (бывает и больше) от всей передаваемой мощности и обходятся государству в миллионы рублей в год [4, с.155]. Цена продукции могла бы быть намного ниже для обычных потребителей, если бы свелись к минимуму потери электроэнергии в сетях.

В настоящее время тепловые расчеты линий производятся при допущении, что ток имеет постоянное значение, не зависящее от активного сопротивления, и, следовательно, от температуры провода. Основная цель статьи – сравнение стоимости потерь электроэнергии в линиях при токе, зависящем от температуры проводников, и при постоянном токе.

Уравнение теплового баланса провода в случае вынужденной конвекции может быть записано следующим образом [2, с. 148]:

     (1)

где:αвын – коэффициент теплоотдачи вынужденной конвекцией;

εп – коэффициент черноты поверхности провода для инфракрасного излучения;

C0 = 5,67·10-8 Вт/(м2·К4) – постоянная излучения абсолютно черного тела;

Θвнеш и Θокр – температуры поверхности провода и окружающей среды в ºC;

As – поглощательная способность поверхности провода для солнечного излучения;

qсолн – плотность потока солнечной радиации на провод;

dпр – диаметр провода;

DP0 – потери активной мощности в проводе на единицу длины при Θвнеш = 0 ºC, равные [3, с. 156]

Расчеты в [5, с. 447] производятся для провода типа АС со следующими данными: худ = 0,326 Ом/км; R0,уд = 0,1321 Ом/км; bуд = 0,00000352 См/км; nк = 1; lк = 1000 м; U0 = 6300 В;  = 400 В, Pн = 550000 Вт; Qн = 400000 вар.Qсн= 100000 вар;U=380 В; pуд = 0,0035 Вт/вар;  α= 0,00435 1/ ℃ . Θо.к, Θо.т =10; Iдоп = 70000 А; Θжд = 65 ℃; Θмд = 44 ℃; Θо.к.н =15 ℃; Θо.т.н =20 ℃; Θтд = 85 ℃; Sк,уд = 0,6335 [2, с. 121].

Зависимость потерь в линиях построится в диапазоне температур от –40 до +90 °C. Верхняя граница соответствует предельно допустимой температуре эксплуатации неизолированных проводов, а для линий с повышенной пропускной способностью  до +210, 240.

Рассчитаем потери от влияния температуры проводников при различных режимах. В таблице 1 приведены различные режимы, которые получены варьированием длины линии lк, мощности нагрузки Pн, Qн;мощности батареи статических конденсаторов Qсн;коэффициентов статических характеристик(пологие, средние, крутые).

Таблица 1.

Режимы при различных характеристиках

1 Пологие, lк = 4000 м 10 Пологие, коэффициент мощности 0,8
2 Средние, lк = 4000 м 11 Пологие, коэффициент мощности 0,9
3 Крутые, lк = 4000 м 12 Средние, мощность БСК 0
4 Средние, lк = 100 м 13 Средние, мощность БСК 300000 вар
5 Пологие, lк = 1000 м 14 Средние, мощность БСК 400000 вар
6 Средние, lк = 1000 м 15 Линия с повышенной пропускной способностью, пологие, lк = 4000 м
7 Крутые, lк = 1000 м 16 Линия с повышенной пропускной способностью, средние, lк = 4000 м
8 Пологие, коэфф. мощности 0,6 17 Линия с повышенной пропускной способностью, крутые, lк = 4000 м
9 Пологие, коэфф. мощности 0,7    

Потери активной мощности на единицу длины провода равны [2, с. 149]

,                     (6)

где DP0– потери активной мощности в проводе на единицу длины при Θ= 0 ºC, Θ – температуры поверхности провода и окружающей среды в ºC, l – длина линии, м.

I2 = 1,56174 · Θ+3795,03.

Потери энергии связаны с потерями активной мощности соотношением [1, с. 156]

 ,                                                             (7)

где Т – расчетный период, который чаще всего равен 1 году (8760 часов).

Стоимость потерь энергии

  (8)

где Сэ – тариф на электроэнергию. Cэ = 4 руб/кВт·ч.

Стоимость потерь энергии, где учитывается влияние температуры проводника

ИDW = 4 · 358380 = 1433520 руб.

Стоимость потерь энергии при постоянном токе

Для остальных режимов результаты расчета стоимости потерь энергии занесем в таблицы2 и 3.

Таблица 2.

Сравнительные результаты стоимости потерь энергии

 

Прямые

I2=AΘ+B

DP, Вт/м ИDW, руб. DPпри пост.токе, Вт/м ИDW, пост.т, руб. D ИDW, руб.
1 1,5617 Θ + 3795,0321 5,9803 1435272 5,9194 1420656 14616
2 -0,8924 Θ + 3480,8600 5,3859 1292616 5,4198 1300752 -8136
3 -2,4520 Θ + 3234,8094 4,9384 1185216 5,0298 1207152 -21936
4 -0,0484 Θ + 3851,9408 6,0082 36049,2 6,0101 36060,6 -11
5 0,0912 Θ + 3672,5735 5,7273 343638 5,7246 343476 162
6 — 0,4184 Θ + 3744,1957 5,8541 351246 5,8384 350304 942
7 -0,9037 Θ + 3811,2805 5,9101 354606 5,9453 356718 -2112
8 0,5035 Θ  + 3372,1036 5,2663 1263912 5,2473 1259352 4560
9 0,9879 Θ + 3546,6024 5,5620 1334880 5,5242 1325808 9072
10 1,5151 Θ + 3772,4654 5,9424 1426176 5,8835 1412040 14136
11 2,0400 Θ + 4067,3878 6,4349 1544376 6,3539 1524936 19440
12 -1,4472 Θ + 4053,9197 6,2752 1506048 6,3324 1519776 -13728
13 -0,0033 Θ + 2889,5499 4,4841 1076184 4,1749 1001976 74208
14 0,3332 Θ + 2885,7812 4,4904 1077696 4,1701 1000824 76872
15 0,02573Θ+ 3742,5035 0,4921 118104 0,4547 109128 8976
16 -0,19044Θ + 3857,5067 0,5067 121608 0,4687 112488 9120
17 -0,39863 Θ + 3965,3571 0,5204 124896 0,4818 115632 9264

Таблица 3.

Сравнительные результаты стоимости потерь энергии при температурах близких к максимально допустимой температуре

 

Прямые

I2=AΘ+B

DP, Вт/м ИDW, руб. DPпри пост.токе, Вт/м ИDW, пост.т, руб. D ИDW, руб.
1 17,17914 Θ + 41745,330 84,8762 20370288 81,1090 19466160 904128
2 -10,7086 Θ + 41770,320 78,9658 18951792 80,9418 19426032 -474240
3 — 31,876 Θ + 42052,520 75,5441 18130584 81,8448 19642752 -1512168
4 -0,5324 Θ + 42371,350 82,5149 495089 82,6218 495730,8 -641
5 1,00364 Θ + 40398,303 78,0691 4684146 77,8596 4671576 12570
6 -4,6024 Θ + 41186,153 78,8146 4728876 79,7747 4786482 -57606
7 -9,9405 Θ + 41924,091 79,4829 4768974 81,5329 4891974 -123000
8 6,042 Θ + 40465,236 79,2630 19023120 78,0641 18735384 287736
9 10,8678 Θ + 39012,622 76,7966 18431184 74,5752 17898048 533136
10 16,6661 Θ + 41497,120 84,1286 20190864 80,4989 19319736 871128
11 20,400 Θ + 40673,880 82,8790 19890960 78,5185 18844440 1046520
12 -14,472 Θ + 40539,200 75,3750 18090000 78,1963 18767112 -677112
13 -0,0462 Θ + 40453,700 77,9884 18717216 77,9920 18718080 -864
14 4,6648 Θ + 40400,920 78,8223 18917352 77,8659 18687816 229536
15 7,7190 Θ + 1122751,050 255,7122 61370928 136,4143 32739432 28631496
16 -57,132 Θ + 1157252,010 263,0509 63132216 140,6061 33745464 29386752
17 -119,5900 Θ + 1189607,130 269,7433 64738392 144,5372 34688928 30049464

Вывод

Потери энергии в сетях влияют на процентное соотношение издержек в конечной стоимости продуктов. Стоимость потерь электрической энергии в линиях распределительных сетей от температуры проводов и потери энергии при постоянном токе отличаются незначительно в таблице 2, так какпри небольших температурах погрешности расчета потерь почти отсутствуют. Малая стоимость потерь наблюдается в режимах 4-7 из-за меньших потерь энергии и, следовательно, меньшей длины линии. Поэтому в линиях, где учитывается температурная зависимость при длине линии с 1000 м, стоимость выше, чем в линиях при постоянном токе. Поэтому при расчете потерь энергии в электрических сетях рекомендуется учитывать температурную зависимость тока при длинах линии с 1000 м, а так же в линиях с повышенной пропускной способностью.

Список литературы:

  1. Вязигин В.Л. Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. — 232 с.
  2. Гиршин С.С.,Горюнов В.Н., Кузнецов Е.А. Упрощение уравнений теплового баланса воздушных линий электропередачи в задачах расчета потерь энергии // Омский научный вестник. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. № 1 (117). — с. 148-151.
  3. Гиршин С.С., УсенкоА.Н., ТимомееваА.И., КалусенкоЕ.О. Особенности моделирования электрических и тепловых режимов распределительных сетей в задачах расчета потерь электроэнергии// Энегретика и энергосбережение: Межвуз. Тематический сб. науч. трудов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. – С. 154-162.
  4. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. М.: нуЭНАС, 2002. – 280с.
  5. MongushCh.P. Research of dependence of the residual current in the lines distribution networks temperature wires //History, Problems and Prospects of Development of Modern Civilization.The XVI International Academic Congress. Tokyo, Tokyo University Press, 2015. №2. – с. 442-450.
    РАСЧЕТ СТОИМОСТИ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЛИНИЯХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ОТ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОВОДОВ
    В статье рассмотрена зависимость величины тока в линиях от температуры проводов. Сделан сравнительный расчет стоимости дополнительных потерь электроэнергии в линиях распределительных сетей от влияния температуры провода. Данарекомендацияприрасчетепотерьэлектроэнергии.
    Written by: Монгуш Чаяна Павловна
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 02/21/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_25.07.15_07(16)
    Available in: Ebook