Кр13. 04. 02. Эсм117. 2018. Пз оптимизация развития электроэнергетических систем
 Скачать 256.47 Kb.
|
«Оценка влияния напряжения на технико-экономическиепоказатели сети»При передаче электроэнергии по высоковольтным сетям в нашей стране теряется около 9 % переданной энергии. В распределительных сетях потребителей теряется еще 3 – 4 %, т. е. общие потери электроэнергии составляют 12 – 13 %. Большие потери электроэнергии обусловлены объективными причинами. Выбор площадок для размещения электростанций определяют следующие технико-экономические условия: наличие подходящих створов гидроэлектростанций (ГЭС) и месторождений энергетического топлива, влияние тепловых электростанций (ГРЭС) на окружающую среду, удаленность от основных потребителей и т. п. Около 25 % всех потерь электроэнергии составляют условно постоянные потери (потери холостого хода электрооборудования, в первую очередь трансформаторов). Следовательно, освоение промышленностью оборудования с меньшим расходом электроэнергии на холостой ход приводит к уменьшению потерь энергии. Потери мощности и энергии увеличиваются при уменьшении напряжения. На 1 % уменьшения напряжения потери увеличиваются на 1 %. В связи с тем что режим работы с пониженной частотой сопровождается, как правило, и снижением напряжения, дополнительные потери при действии этих факторов можно суммировать. Еще более существенный рост дополнительных потерь электроэнергии наблюдается при несимметрии фазных напряжений, особенно при увеличении коэффициента несимметрии сверх допустимых величин. Потери активной электрической энергии определяются через произведение потерь активной мощности на время. При протекании тока по проводам трехфазной линии с активным сопротивлением R потери мощности составляют:  (2.1)Активное сопротивление проводов линии определяется по формуле  (2.2)где L – длина линии, м; γ – удельная проводимость материала провода, м / Ом ⋅ мм2; F – сечение провода, мм2. Подставив выражение получим  (2.3)Из выражения видно что, чем короче путь, по которому получает питание потребитель, чем больше проводимость материала провода и чем больше сечение провода, тем меньше потери активной мощности. Однако увеличение сечения проводов, применение медных проводов вместо алюминиевых или выбор проводов со сверхпроводимостью всегда связаны с увеличением капиталовложений. Поэтому проектирование электрических сетей ведется таким образом, чтобы обеспечить оптимальное соотношение между капитальными затратами на сеть и стоимостью потерянной электроэнергии. Это условие учитывается при выборе сечения проводов по экономической плотности тока.  (2.4)Тогда, подставив выражение (2.4) в формулу (2.1), получим  (2.5)Выражение (2.5) показывает, что потери активной мощности зависят от квадрата напряжения. С увеличением напряжения потери мощности уменьшаются. Например, при переводе напряжения линии с 6 на 10 кВ потери ΔP снижаются в 2,8 раза. В жилых домах давно уже не применяют напряжение 127 В, на промышленных предприятиях, рудниках, шахтах с большими длинами питающих линий используют напряжения 660 и 1000 В. Переход на новую, более высокую ступень напряжения, как правило, осуществляется при проектировании электрической сети. Повышение напряжения действующей сети требует больших затрат труда, оборудования, материалов и денежных средств. Поэтому перевод сети на новую ступень напряжения производится довольно редко, за исключением старых, пришедших в негодность ее участков. Целесообразность перехода на новую ступень напряжения должна подтверждаться соответствующими технико-экономическими расчетами. Срок окупаемости дополнительных капитальных затрат, необходимых для выполнения этого мероприятия, не должен превышать нормативного значения ( в энергетике 7 – 10 лет). В целевую функцию (приведенные затраты) наряду с другими слагаемыми затрат следует включать показатель надежности электроснабжения – ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям ( с повышением номинального напряжения надежность работы сети увеличивается). Выбор номинального напряжения сети обусловливается величиной передаваемой мощности и дальностью передачи. При этом учитывается передовой опыт проектирования электрических сетей. При выборе ступени напряжения питающих сетей предприятий предпочтение должно отдаваться более высокому напряжению, так как стоимость аппаратуры (выключателей, разъединителей и др.) на 3 – 10 кВ почти одинакова. Опубликованные результаты исследований показывают целесообразность применения для электроснабжения крупных городов и заводов более высоких напряжений (20, 35, 110 кВ и т. д.). Выводы справедливы также при сооружении глубоких вводов, когда электроэнергия подводится к потребителям по линиям более высокого напряжения. Задание: определить технико-экономические показатели при работе сети в двух режимах: 1.U1=10,2 кВ 2. U1=10,7 кВ AC-16 U2 U1 S2 ТМ-400 S1=220+i110 S3 U3 Рисунок 2.1 Схема сети Таблица 2.1 Исходные данные
Для ТМ-400/10: Рk=5,5 кВт; Pxx=0,9 кВт; Uk=4,5 %. Для АС25/2,7: R0=2 Ом; X0=0,32 Ом. Сопротивление ЛЭП:   Сопротивления трансформатора ТМ-400: - полное сопротивление трансформатора:  - активное сопротивление трансформатора:  - индуктивное сопротивление трансформатора:  Режим 1: U1=10,2 кВ. Падение напряжения в ЛЭП (без учета поперечной составляющей)  Напряжение в конце ЛЭП:  Потери мощности в ЛЭП:   Мощности в конце ЛЭП:    Падение напряжения в трансформаторе:   Для того, чтобы напряжение на шинах ТП было равно номинальному (0,38 кВ) коэффициент трансформации трансформатора с учетом сосредоточенности нагрузки у шин ТП должен быть равен:  Из таблицы выбираем ближайший КТ=23,92(ответвление ПБВ №5) Тогда  Отклонение напряжения при этом составляет:  , что является допустимым.Потери холостого хода в трансформаторе:  Потери активной мощности в трансформаторе:  Суммарные потери активной мощности в режиме 1:  Режим 2: U1=10,7 кВ. В соответствии со статическими характеристиками нагрузки:    Падение напряжения в ЛЭП :  Напряжение в конце ЛЭП:  Потери мощности в ЛЭП:   Мощности в конце ЛЭП:    Падение напряжения в трансформаторе:   Напряжение на шинах 0,38 ТП:  Отклонение напряжения при этом составляет:  , что является допустимым.Потери холостого хода в трансформаторе:  Потери активной мощности в трансформаторе:  Суммарные потери активной мощности в режиме 2:  Таким образом суммарные потери активной мощности для рассматриваемого примера практически не изменились (повысили напряжение со снижением тока для передачи той же мощности, повысилось потребление Р и Q в соответствие со статическими характеристиками нагрузки с увеличением тока). Однако в процентном соотношении потери мощности при увеличении напряжения изменятся.   Указанное обстоятельство улучшит экономические показатели энергоснабжающей организации. В то же время увеличение потребления при повышении напряжения приведет к увеличению полезного отпуска электроэнергии, что увеличит прибыль генерирующей и сетевой компаний. Если принять, что рассматриваемый режим потребления осуществляется 4000 час/год (Tmax=4000час/год), то увеличение отпуска электроэнергии.  Вывод: исходя из полученных значений потерь электроэнергии в относительных единицах видно, что  Тем самым подтверждается целесообразность повышения напряжения с U1,1=10,2 кВ до U1,2=10,7 кВ. В связи с этим отпуск электроэнергии увеличится на 36960 кВт*час/год. |