Расчет потерь электроэнергии
Daniel Hluben
Перевод: В.Г. Молибог
http://www.news.elteh.ru/arh/2003/24/11.php
РЕФЕРАТ
1.ВСТУПЛЕНИЕ
В этой статье кратко описаны методы расчета потерь в Словацкой Республике, Чешской республике, Польше и Венгрии.
2. РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ
2.1 Расчет потерь в Словацкой Республике и Чешской Республике
В Словацкой республике и Чешской республике расчет потерь электроэнергии основан на постановлении Министерства промышленности и торговли Чешской республики [3].
Главная задача – показать детали эффективности оценки использования электроэнергии в линиях электропередач, распределительных сетях и внутренних сетях.
Эффективность использования электроэнергии при распределении и во внутренних сетях определяется техническими потерями обусловленными работой оборудования.
Постановление – результат нескольких лет исследований по данной теме Словацкой республики и Чешской республики. Правило описывает как оценивать и рассчитывать потери электроэнергии на каждом классе напряжения.
Потери можно разделить:
А. Постоянные технологические потери:
- корона;
- утечка тока;
- диэлектрические потери;
- потери холостого тока;
- потери связанные с погрешностью измеряющих приборов;
- потери связанные с погрешностью контролирующих приборов;
Б. Переменные технологические потери:
- активные потери в линиях;
- потери в сопротивлении;
- потери, обусловленные сопротивлением контактов;
- активные потери в защитных компонентах.
Эта методика объединяет расчет потерь в Чешской и Словацкой республиках. И потому возможно сравнить потери в этих сетях.
Для того чтобы исследовать эти потери очень важно дистрибьюторским компаниям обновить свои данные о сетях. В дистрибьюторских компаниях Словацкой республики GIS системы не используются либо их использование начинается с этих дней, поэтому невозможно рассчитать потери электроэнергии с небольшой погрешностью, особенно в сетях низкого напряжения.
Таким образом в будущем необходимо обновлять данные о сетях для исследований потерь в этих сетях
2.2 Расчет потерь в Польше
Основы расчета потерь электроэнергии в Польше описал J. Horak [2].
Расчет потерь в Польше основан на исследовании нескольких лет. Методика основана на том, что эти исследования учитывали много параметров сети, такие как: переменную нагрузку сети в течении суток, историческое развитие сетей, условия работы сетей, типы сетей, асимметрию нагрузки, расположение источника питания, разные расстояния между потребителями и различные требования, различные дневные максимумы нагрузки и т.д.
Основная задача этой методики – рассчитать потери электроэнергии, и для этого ненужно знать о каждой линии. В общем, нужно только ввести данные.
В сетях низкого и среднего классов напряжения нужны следующие данные о сети: площадь поверхности, число потребителей, число фаз, число и мощность трансформаторов, длинна линий (КЛЭП, ВЛЭП), мощность емкостей…
В сетях высокого напряжения (110 кВ) нужны: число и мощность трансформаторов 400(220)кВ/110 кВ и 110кВ/ среднее напряжения, мощность емкостей, длинна ВЛЭП.
В следующей части расчетов нам нужны такие данные.
В сетях низкого и среднего напряжения: устройства, подключенные к сети и энергия, протекающая через эти элементы; источник, транзит и передача обусловленная либерализацией незаконного потребления; городской освещение и транспорт, баланс потерь сетях низкого и среднего напряжения , экспорт другим компаниям.
В сетях высокого напряжения нужны: источники питания сетей среднего и низкого напряжения, транзит, экспорт другим распределительным компаниям, баланс потерь в сетях высокого (110 кВ) напряжения, импорт электроэнергии.
Эта методика основана на глобальных параметрах и электроэнергия, протекающая по сетям обеспечивает расчет потерь электроэнергии и поэтому методика может использоваться только в будущем.
Очень полезная особенность этой методики – возможность применения расчета потерь на каждом классе напряжения. Далее, возможно понизить потери в заданных точках сетей [1, 2, 5] без большого финансового инвестирования, например невозможно понизить потери в измерителях, соединительных линиях, но возможно понизить потери компенсацией, обслуживанием или внедрением оборудования на каждый класс напряжения.
2.3 Потери мощности в Венгрии
Расчет потерь электроэнергии в Венгрии описал L. Hiblar в своем дипломном проекте [4]. Методика расчета потерь электроэнергии похожа на методику используемую в Словацкой и Чешской республиках.
Методика учитывает следующие виды потерь:
А. Потери в классе высокого напряжения (110 кВ).
- корона;
- утечки;
- активные потери в линиях;
- потери в трансформаторах (ХХ потери, потери в обмотках).
Б. Потери в классе высоко напряжения(< 110 кВ)
- потери в реакторах;
- активные потери в линиях;
- потери в трансформаторах (ХХ потери, потери в обмотках).
В. Потери в классе низкого напряжения
- активные потери в кабельных линиях;
- активные потери в ВЛЭП;
- потери в соединительных линиях;
- потери в измерительных приборах.
Эта методика также учитывает неточность средств измерений.
2.4 Минимизация потерь энергии
Существуют два направления по уменьшению потерь.
- Инвестиции
• Высокого напряжения 110 кВ > 230 кВ, 6-22 кВ, …
• PF correction (компенсация)
• Замена линий (большим диаметром)
• Замена старых линий на новые
• Использование лучших материалов в оборудовании
• Улучшение качества электроэнергии
Эти методы уже используются, например повышение номинального напряжения вследствие реконструкции старых устройств.
PF correction очень эффективный способ уменьшения потерь, но в нынешние дни, особенно в городах и на заводах, проблема качества электроэнергии – гармоники. Такои образом необходимо использовать устройства повышающие качество электроэнергии, т.е. фильтры гармоник.
- Без инвестиций
• Целесообразное распределение реактивной мощности
• Целесообразная загрузка линий
• Конфигурация сетей
• Уменьшение пиковой мощности
• Равновесие сетей
• Контроль напряжения
• Обслуживание
Этот тип уменьшения потерь в некоторых случаях основан на программном контроле, потому как целесообразность распределения реактивной мощности, целесообразность загрузки сетей или реконструкция сетей может быть осуществлена только программно.
Но обслуживание так же важно. Алюминиевые кабели с бумажной изоляцией могут быть в старых зданиях. Сопротивление контактов высокое, высокие и потери. Необходимо поджимать эти контакты.
В наши дни наблюдаются разные подходы к минимизации потерь электроэнергии:
- On-line измерения;
- использование автоматов повторного включения.
2.5 On-line измерения
Это направление не уменьшает технические потери непосредственно, но предлагает возможности обоснование стоимости и уменьшения потерь, сетевого сервиса и незаконного подключения.
Обычно, состоит из тонки интегрированных компонентов, которые в совокупности обеспечивают инфраструктуру доставки сетевой энергии к использованию. Саморегулируемые, смежные цифровые электронные измерители; мощные IP-соединенные центры данных.
Рисунок 1 On-line измерения
2.6 Использование автоматов повторного включения.
Распределительные сети, в основном в сельской местности и небольших городах обычно радиальные. Если такую радиальную сеть преобразуется в кольцевую сеть, необходимо повысить надежность. Таким образом, могут быть использованы автоматы повторного включения. Основная функция – коммутация, но также аварийное отключение. Надежность сохраняется, потому что новая сеть защищена автоматом и в случае повреждения на линии только часть линии отключается.
Рисунок 2. Новая, закрытая сеть
Другой фактор который нужно принять во внимание – снижение потерь. В этом случае токи изменятся. Таким образом необходимо исследовать изменение потерь для этого типа реконструкции.Рисунок 3. Автомат повторного включения
3. ВЫВОДЫ
Сегодня очень важно для распределительных компаний знать потери электроэнергии в любой момент, потому как энергия, ими арендуемая, включает в себя эти потери плюс нагрузка.
В этой статье были кратко описаны три методики используемые в Чешской республике, Словацкой республике, Польше и Венгрии. В Чешской и Словацкой республике используются одинаковые методики, потому что их сети похожи.
Иную технологию описали J. Horak и J. Szkutnik в своих работах. Методология предполагает возможность расчета потерь, при которой ненужно собирать информация о всей сети. Использование статистических функций позволяет рассчитать технические и приемлемые потери. Программа EuroStra 2004 основана на этом методе и используется во многих распределительных компаниях Польше.
Методология, используемая в Венгрии похожа на методологию используемая в Словацкой республике. В этой методологии используются различные факторы.
Ныне существует большие возможности снижения потерь электроэнергии, но необходимо использовать новые устройства и новые возможности, как например on-line измерения или использования автоматов повторного включения.
4. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
[1]Horak J., Gawlak A., Szkutnik J.: Networks as a set of elements, Czestochowa 1998, pp. 3,12-13,35-40. (in Polish)[2]Horak J.: Network losses, Monograph No. 8 Politechnika Czestochowska, pp. 111-112.
[3]Ministry of Industry and Trade of the Czech Republic: Regulation of Ministry of Industry and Trade, which determine details of efficiencyof electricity usage in case of transmission, distribution and indoor electrical distribution, Collection of Laws No. 153/2001, part 60, pp. 3491 – 3506 (in Czech)
[4]Hiblar L.: Classification and Calculation of electricity energy losses in electric power system, Graduation Thesis, Department of Electric Power Engineering, Technical Univerzity in Kosice, 2006 (in Slovak)