Uvod

Pregled literature

1.2 Gubici snage opterećenja

1.3 Gubici bez opterećenja

1.4 Klimatski gubici električne energije

2. Metode za proračun gubitaka električne energije

2.1 Metode za proračun gubitaka električne energije za različite mreže

2.2 Metode za proračun gubitaka električne energije u distributivnim mrežama 0,38-6-10 kV

3. Programi za obračun gubitaka električne energije u distributivnim mrežama

3.1 Potreba za proračunom tehničkih gubitaka električne energije

3.2 Primjena softvera za proračun gubitaka električne energije u distributivnim mrežama 0,38 - 6 - 10 kV

4. Regulacija gubitaka električne energije

4.1 Koncept standarda gubitaka. Metode postavljanja standarda u praksi

4.2 Specifikacije gubitaka

4.3 Postupak izračunavanja normativa za gubitke električne energije u distributivnim mrežama 0,38 - 6 - 10 kV

5. Primjer proračuna gubitaka električne energije u distributivnoj mreži 10 kV

Zaključak

Bibliografija

Uvod

Električna energija je jedina vrsta proizvoda koja ne koristi druge resurse da bi je premjestila od mjesta proizvodnje do mjesta potrošnje. Za to se troši dio same prenesene električne energije, pa su njeni gubici neizbježni, zadatak je odrediti njihov ekonomski opravdan nivo. Smanjenje gubitaka električne energije u električnim mrežama na ovaj nivo je jedan od načina važnim pravcima uštedu energije .

Tokom čitavog perioda od 1991. do 2003. godine ukupni gubici u energetskim sistemima Rusije su rasli i apsolutna vrijednost, te kao postotak snabdijevanja električnom energijom mreže.

Rast gubitaka energije u električnim mrežama određen je djelovanjem sasvim objektivnih zakonitosti u razvoju cjelokupnog energetskog sektora u cjelini. Glavni su: trend koncentracije proizvodnje električne energije na velike elektrane; kontinuirani rast opterećenja električnih mreža, povezana sa prirodnim porastom opterećenja potrošača i zaostajanjem u stopi rasta propusnosti mreže od stope rasta potrošnje električne energije i proizvodnih kapaciteta.

U vezi sa razvojem tržišnih odnosa u zemlji značajno je povećan značaj problema gubitaka električne energije. Razvoj metoda za proračun, analizu gubitaka snage i odabir ekonomski izvodljivih mjera za njihovo smanjenje provodi se u VNIIE više od 30 godina. Za izračunavanje svih komponenti gubitaka električne energije u mrežama svih naponskih klasa AO-energo i u opremi mreža i trafostanica i njihovim regulatornim karakteristikama, razvijen je softverski paket koji ima certifikat o usklađenosti odobren od strane CDU UES-a. Rusije, Glavgosenergonadzor Rusije i Odeljenje za električne mreže RAO "UES Rusije".

Zbog složenosti izračunavanja gubitaka i prisustva značajnih grešaka, u novije vrijeme posebna pažnja posvećena je razvoju metoda za normalizaciju gubitaka snage.

Metodologija za utvrđivanje standarda gubitaka još nije uspostavljena. Čak ni principi racionalizacije nisu definisani. Mišljenja o pristupu racionalizaciji se kreću u širokom rasponu - od želje da se uspostavi utvrđeni fiksni standard u vidu procenta gubitaka do kontrole "normalnih" gubitaka uz pomoć tekućih proračuna prema mrežnim dijagramima uz korištenje odgovarajućeg softvera.

Prema primljenim normama gubitaka električne energije utvrđuju se tarife za električnu energiju. Tarifna regulacija je povjerena državnim regulatornim tijelima FEK i REC (savezne i regionalne energetske komisije). Organizacije za snabdijevanje energijom moraju opravdati nivo gubitaka električne energije koji smatraju primjerenim uključiti u tarifu, a energetske komisije treba da analiziraju ova opravdanja i da ih prihvate ili isprave.

Ovaj rad razmatra problem proračuna, analize i regulacije gubitaka električne energije sa savremenih pozicija; ocrtano teorijske pozicije proračunima, dat je opis softvera koji implementira ove odredbe, te je prikazano iskustvo praktičnih proračuna.

Pregled literature

Problem izračunavanja gubitaka električne energije već dugo zabrinjava energetičare. S tim u vezi, trenutno se objavljuje vrlo malo knjiga na ovu temu, jer se malo toga promijenilo u temeljnoj strukturi mreža. Ali proizvodi dovoljno veliki brojčlanci u kojima se pojašnjavaju stari podaci i predlažu nova rješenja za probleme koji se odnose na obračun, regulaciju i smanjenje gubitaka električne energije.

Jedan od novije knjige objavljena na ovu temu je knjiga Zhelezko Yu.S. "Proračun, analiza i regulacija gubitaka električne energije u električnim mrežama" . Najpotpunije je prikazana struktura gubitaka električne energije, metode analize gubitaka i izbor mjera za njihovo smanjenje. Objašnjene su metode normalizacije gubitaka. Detaljno opisano softver, koji implementira metode za izračunavanje gubitaka.

Prethodno je isti autor objavio knjigu "Izbor mjera za smanjenje gubitaka električne energije u električnim mrežama: Vodič za praktične proračune". Evo najviše pažnje dat je način obračuna gubitaka električne energije u različitim mrežama i opravdao korištenje jedne ili druge metode ovisno o vrsti mreže, kao i mjere za smanjenje gubitaka električne energije.

U knjizi Budzko I.A. i Levina M.S. "Napajanje poljoprivrednih preduzeća i naselja" autori su detaljno ispitali probleme snabdevanja električnom energijom uopšte, fokusirajući se na distributivne mreže koje napajaju poljoprivredna preduzeća i naselja. Knjiga daje i preporuke za organizovanje kontrole potrošnje električne energije i unapređenje računovodstvenih sistema.

Autori Vorotnitsky V.E., Zhelezko Yu.S. i Kazantsev V.N. u knjizi "Gubici električne energije u električnim mrežama elektroenergetskih sistema" detaljno razmotreni opšta pitanja vezano za smanjenje gubitaka električne energije u mrežama: metode za proračun i predviđanje gubitaka u mrežama, analizu strukture gubitaka i proračun njihove tehničke i ekonomske efikasnosti, planiranje gubitaka i mjere za njihovo smanjenje.

U članku Vorotnitsky V.E., Zaslonov S.V. i Kalinkini M.A. "Program za proračun tehničkih gubitaka snage i električne energije u distributivnim mrežama 6 - 10 kV" detaljno opisuje program za proračun tehničkih gubitaka električne energije RTP 3.1 Njegova glavna prednost je jednostavnost upotrebe i lako analiziran zaključak o konačni rezultati, što značajno smanjuje troškove rada osoblja za obračun.

Članak Zhelezko Yu.S. "Principi racioniranja gubitaka električne energije u električnim mrežama i softver za proračun" posvećen je aktuelno pitanje regulisanje gubitaka električne energije. Autor se fokusira na svrsishodno smanjenje gubitaka na ekonomski opravdan nivo, što nije obezbeđeno postojećom praksom racionalizacije. U članku se također daje prijedlog za korištenje normativnih karakteristika gubitaka razvijenih na osnovu detaljnih proračuna kola mreža svih naponskih klasa. U ovom slučaju, proračun se može izvršiti pomoću softvera.

Svrha drugog članka istog autora pod nazivom „Procjena gubitaka električne energije zbog instrumentalnih mjernih grešaka“ nije pojašnjavanje metodologije utvrđivanja grešaka pojedinih mjernih instrumenata na osnovu provjere njihovih parametara. Autor je u članku procijenio nastale greške u sistemu obračuna prijema i puštanja električne energije iz mreže energetske organizacije, koja uključuje stotine i hiljade uređaja. Posebna pažnja plaćeno sistematska greška, što se u ovom trenutku pokazalo kao bitna komponenta strukture gubitaka.

U članku Galanova V.P., Galanova V.V. „Uticaj kvaliteta električne energije na nivo njenih gubitaka u mrežama“ pažnja je posvećena aktuelnom problemu kvaliteta električne energije, koji ima značajan uticaj na gubitke električne energije u mrežama.

Članak Vorotnitsky V.E., Zagorsky Ya.T. i Apryatkin V.N. "Proračun, regulacija i smanjenje gubitaka električne energije u gradskim električnim mrežama" posvećen je pojašnjenju postojeće metode obračun gubitaka električne energije, normalizacija gubitaka u savremenim uslovima, kao i nove metode za smanjenje gubitaka.

Članak A. Ovchinnikova "Gubici električne energije u distributivnim mrežama 0,38 - 6 (10) kV" fokusira se na dobijanje pouzdanih informacija o radnim parametrima elemenata mreže, a prije svega o opterećenju energetskih transformatora. Ove informacije, prema autoru, pomoći će da se značajno smanji gubitak električne energije u mrežama od 0,38 - 6 - 10 kV.

1. Struktura gubitaka električne energije u električnim mrežama. Tehnički gubici električne energije

1.1. Struktura gubitaka električne energije u električnim mrežama

Prilikom prenosa električna energija gubici se javljaju u svakom elementu električne mreže. Za proučavanje komponenti gubitaka u razni elementi mreže i procijeni potrebu za određenom mjerom u cilju smanjenja gubitaka, vrši se analiza strukture gubitaka električne energije.

Stvarni (prijavljeni) gubici električne energije Δ W Rep se definiše kao razlika između električne energije koja se isporučuje u mrežu i električne energije koja se ispušta iz mreže potrošačima. Ovi gubici uključuju drugacije prirode: gubici u elementima mreže koji su isključivo fizičke prirode, potrošnja električne energije za rad opreme instalirane na trafostanicama i obezbjeđivanje prijenosa električne energije, greške u fiksiranju električne energije mjernim uređajima i na kraju, krađa električne energije, neplaćanje ili nepotpuno plaćanje očitanja brojila i sl.

Dužina vodova (m) / Materijal kabla:		Bakar Aluminijum
Presjek kabla (mm?):	0,5 mm? 0,75 mm? 1.0mm? 1.5mm? 2.5mm? 4.0mm? 6.0mm? 10.0mm? 16.0mm? 25.0mm? 35.0mm? 50,0 mm? 70,0 mm? 95,0 mm? 120 mm?
Snaga opterećenja (W) ili struja (A):
Mrežni napon (V):		Snaga	1 faza
Faktor snage (cos?):		Current	3 faza
Temperatura kabla (°C):

Prilikom projektovanja električnih mreža i sistema sa malim strujama često su potrebni proračuni gubitaka napona u kablovima i žicama. Ovi proračuni su neophodni kako bi se odabrali najoptimalniji kabel. S pogrešnim odabirom provodnika, sistem napajanja će vrlo brzo otkazati ili se uopće neće pokrenuti. Izbjeći moguće greške, preporučuje se korištenje online kalkulatora gubitka napona. Podaci dobiveni pomoću kalkulatora osigurat će stabilan i siguran rad vodova i mreža.

Uzroci gubitka energije u prijenosu električne energije

Značajni gubici nastaju kao rezultat prekomjerne disipacije. Zbog viška topline, kabel može postati vrlo vruć, posebno kada teška opterećenja i pogrešni proračuni gubitaka električne energije. Pod djelovanjem viška topline dolazi do oštećenja izolacije, stvarajući stvarna prijetnja zdravlje i život ljudi.

Gubici električne energije često nastaju zbog predugog trajanja kablovske linije, pri velikoj snazi ​​opterećenja. U slučaju dužeg korištenja značajno se povećavaju troškovi plaćanja električne energije. Nepravilni proračuni mogu uzrokovati kvarove opreme, kao što su protuprovalni alarmi. Gubitak napona kabla postaje važan kada je napajanje opreme niskog napona DC ili AC, napona između 12V i 48V.

Kako izračunati gubitak napona

Izbjeći mogući problemi pomoći će kalkulatoru za izračunavanje gubitka napona koji radi u online modu. Podaci o dužini kabla, njegovom presjeku i materijalu od kojeg je napravljen nalaze se u tabeli početnih podataka. Za proračune će biti potrebne informacije o snazi ​​opterećenja, naponu i struji. Osim toga, uzimaju se u obzir faktor snage i temperaturne karakteristike kabela. Nakon pritiska na dugme, pojavljuju se podaci o gubicima energije u procentima, indikatori otpora provodnika, jalove snage i napona koji doživljava opterećenje.

Osnovna formula za proračun je sljedeća: ΔU=IxRL, u kojoj ΔU označava gubitak napona na proračunskom vodu, I je potrošena struja, određena uglavnom parametrima potrošača. RL odražava otpor kabela, ovisno o njegovoj dužini i površini poprečnog presjeka. To je posljednje značenje odlučujuću ulogu gubitak snage u žicama i kablovima.

Mogućnosti za smanjenje gubitaka

Glavni način smanjenja gubitaka kabla je povećanje površine poprečnog presjeka. Osim toga, moguće je skratiti dužinu vodiča i smanjiti opterećenje. Međutim, posljednje dvije metode se ne mogu uvijek koristiti iz tehničkih razloga. Stoga je u mnogim slučajevima jedina opcija smanjenje otpora kabela povećanjem poprečnog presjeka.

Značajan nedostatak velikog poprečnog presjeka je primjetno povećanje troškova materijala. Razlika postaje uočljiva kada se kablovski sistemi rastežu na velike udaljenosti. Stoga, u fazi projektiranja, morate odmah odabrati kabel željenog poprečnog presjeka, za koji ćete morati izračunati gubitak snage pomoću kalkulatora. Ovaj program Ima veliki značaj prilikom izrade projekata za električne radove, budući da ručni proračuni oduzimaju puno vremena iu načinu rada online kalkulator Izračun traje samo nekoliko sekundi.

METODE ZA PRORAČUN GUBITAKA ENERGIJE

Prilikom prijenosa električne energije sa sabirnica elektrana do potrošača, dio električne energije se troši na grijanje vodiča, stvaranje elektromagnetnih polja i druge povezane efekte. naizmjenična struja. Većina ovih troškova, koji će se u budućnosti nazivati ​​gubicima energije, odnosi se na zagrijavanje provodnika.

Pod pojmom „gubitak energije“ treba shvatiti tehnološku potrošnju električne energije za njen prijenos. Iz tog razloga se u izvještajnim dokumentima elektroenergetskih sistema umjesto pojma „gubici električne energije“ unosi pojam „ tehnološka potrošnja električne energije pri prenosu kroz električne mreže”.

U liniji koja radi sa konstantnim opterećenjem i ima gubitke aktivne snage ΔR, gubici snage tokom vremena t će biti

Ako se opterećenje mijenja tokom godine, onda se gubici energije mogu izračunati na različite načine.

Većina tačna metoda obračun gubitaka električne energije ∆W- ovo je njihovo određivanje prema rasporedu opterećenja grane, a proračun gubitaka električne energije vrši se za svaku fazu rasporeda. Ova metoda se naziva metodom grafičke integracije. Prilikom obračuna za svaki sat dobija se satni obračun gubitaka električne energije.

Postoje dnevni i godišnji rasporedi opterećenja. Na sl. 7.3 prikazuje ljetni i zimski dnevni raspored aktivnih i reaktivnih opterećenja.

Rice. 7.3. Krive opterećenja: a - zima dnevno; b - ljetni dnevni;

c - po trajanju

Godišnji raspored je izgrađen na osnovu tipičnih dnevnih rasporeda za proljetno-ljetni i jesensko-zimski period. Ovo je primjer uređenog grafa, tj. onaj u kojem su sve vrijednosti opterećenja raspoređene u opadajućem redoslijedu (slika 7.3). Rezultat je godišnja krivulja opterećenja koja pokazuje trajanje rada pri datom opterećenju. Stoga se takav graf naziva raspored trajanja.

Godišnje raspored učitavanja moguće je odrediti gubitke energije za godinu. Da biste to učinili, odredite gubitak snage i električne energije za svaki način rada.

Nakon izračunavanja gubitaka snage u svakom režimu, dobijaju se ukupni gubici snage za godinu, svi gubici se zbrajaju na različiti načini rada

, (7.7)

gdje ΔR i- gubitak struje uključen i-ta faza rasporeda opterećenja;

Δt i– trajanje i-th faza rasporeda opterećenja.

Vrijednost gubitka snage nalazi se relacijom

gdje Si– puna moć on ja- faza rasporeda opterećenja;

U i je linijski napon ja- faza rasporeda opterećenja.

Gubitak snage i struje u transformatoru tokom vremena Δt i:

;

,

gdje ΔR to i ΔR x– gubici u bakru i čeliku transformatora;

S 2 i– opterećenje na sekundarnoj strani transformatora uključeno i-ta faza rasporeda;

S nom- nazivna snaga transformatora.

Sa k paralelnih identičnih transformatora

. (7.9)

Gubitak električne energije godišnje

. (7.10)

U zavisnosti od stepena uniformnosti krive opterećenja, broj paralelno povezanih transformatora k može biti različit.

Dostojanstvo metoda za određivanje gubitaka prema krivulji opterećenja je visoka preciznost. Nedostatak metode treba smatrati nedostatak informacija o krivuljama opterećenja za sve grane mreže. Osim toga, želja za preciznošću proračuna uzrokuje povećanje broja koraka u krivulji opterećenja, a to, zauzvrat, dovodi do povećanja složenosti proračuna.

Jedan od mnogih jednostavne metode određivanje gubitaka je proračun gubitaka električne energije do vremena najvećeg gubitka. Od svih načina rada bira se način u kojem je gubitak snage najveći. Izračunavajući ovaj način rada, dobijte gubitak snage u njemu ΔR nb. Godišnji gubici energije se utvrđuju množenjem ovih gubitaka snage sa vremenom najvećih gubitaka τ :

Vrijeme najvećih gubitaka je vrijeme za koje bi, pri radu s najvećim opterećenjem, gubitak električne energije bio isti kao pri radu po stvarnom rasporedu opterećenja:

gdje N- broj koraka opterećenja.

Moguće je uspostaviti vezu između gubitaka električne energije i električne energije koju prima potrošač.

Energija koju potrošač primi u godini jednaka je

gdje Rnb– maksimalna snaga koju troši opterećenje;

T nb- to je vrijeme u satima za koje bi, pri radu s najvećim opterećenjem, potrošač dobio istu količinu električne energije kao pri radu po realnom rasporedu.

Rice. 7.4. Definicija ∆W prema rasporedu utovara i τ :

a – linijsko ekvivalentno kolo; b, d – trostepene i višestepene krive opterećenja; c, e - trostepeni i višestepeni grafovi S2

Iz grafikona prikazanih na sl. 7.4 pokazuje da su vrijednosti τ i T nb in opšti slučaj ne podudaraju. Na primjer, T nb predstavlja apscisu pravougaonika čija je površina jednaka površini trostepenog grafa na Sl. 7.4, b ili višestepeni graf na sl. 7.4, g.

Napravimo graf S 2 = f(t)(Slika 7.4, c). Pretpostavimo da je gubitak snage i-ta faza grafikona je približno određena nazivnim naponom, tj. umjesto (7.8) koristićemo sledeći izraz

S obzirom na to r l / = const, Treba napomenuti da je gubitak električne energije tokom vremena Δt i jednaki su na određenoj skali.

Gubici električne energije godišnje na određenoj skali jednaki su površinama slika na sl. 6.4, c i e.

Vrijeme najvećih gubitaka τ je apscisa pravokutnika, čija je površina jednaka površini trostepenog grafa na Sl. 7.4, u ili višestepeni grafikon na sl. 7.4, d. Slično kao (7.13), dobijamo

.

Zauzeto vrijeme od (7.13)

.

Gubici električne energije u transformatorima izračunavaju se po formuli

, (7.14)

gdje

T = 8760 h je broj sati u godini.

Izraz se može samo primijeniti konstantan broj transformatori spojeni paralelno, tj. K = konst.

Zbog potrošnje energije R ~ I×cosφ, i gubitak snage ΔR ~ I 2, tada postaje očito neslaganje između vrijednosti vremena najvećeg opterećenja T nb i vrijeme najvećih gubitaka τ (slika 7.4). Postoji empirijske formule, povezujući τ i T nb. Za niz karakterističnih opterećenja moguće je proračunski graditi ovisnosti τ = f (T nb, cosφ) prikazano na sl. 7.5.

Rice. 7.5. Zavisnosti τ od T nb i cosφ

Postupak izračunavanja gubitaka metodom τ, tj. prema vremenu najvećih gubitaka:

1) odrediti vrijeme najvećeg opterećenja koristeći godišnji raspored;

2) iz grafičkih zavisnosti τ = f (T nb, cosφ), dato u referentnoj literaturi, pronaći vrijeme najvećih gubitaka;

3) odrediti gubitke u režimu maksimalnog opterećenja ΔR nb;

4) odnosom ΔW = ΔR nb × τ pronađite gubitak energije godišnje.

Metoda izračunavanja najvećih gubitaka u vremenu bila je jedna od najčešćih prije širokog uvođenja računara. Metoda se zasniva na pretpostavkama da maksimalni gubici energije u elementu mreže odgovaraju maksimalnom opterećenju sistema, a grafovi aktivne i reaktivne snage su slični, tj. cosφ = konst. Koristeći empirijske zavisnostiτ iz T nb i cosφ konfiguracija krivulja opterećenja samo je djelimično uzeta u obzir. Napravljene pretpostavke dovode do velikih grešaka u ovoj metodi. Osim toga, korištenjem τ metode nemoguće je izračunati gubitke u vodovima sa čeličnim žicama, čiji je otpor promjenjiv.

Dalje poboljšanje tačnosti proračuna gubitaka dovelo je do razvoja metode τP i τ Q . Ovom metodom, u veličini ΔR nb gubici snage od protoka aktivne i reaktivne snage kroz mrežu su odvojeni.

Izračunati omjer ima oblik

ΔW = ΔP P × τ P + ΔP Q × τ Q ,

gdje ΔR r, ΔR Q- komponente gubitaka snage od protoka aktivne i reaktivne snage kroz mrežu.