CC BY
110
УДК 519.1: 621
Е.А. Бурлакова, инспектор канцелярии, (48762) 6-78-47, 1Ь иг1ако va■officework @шгЫ;и. ги
(Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева)
МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ ЭЛЕКТРОПИТАЮЩИХ СИСТЕМ
Рассмотрены методы расчета технических потерь электроэнергии.
Ключевые слова: потери электроэнергии, электрические сети.
Расчеты технических потерь электроэнергии и их структуры выполняются для нормирования потерь, выбора и оценки эффективности мероприятий по их снижению; расчета и анализа фактических небалансов электроэнергии в электрических сетях, выявления и локализации коммерческой составляющей потерь, разработки и внедрения мероприятий по совершенствованию учета электроэнергии; учета потерь в тарифах на электроэнергию для потребителей, присоединенных к электрическим сетям различных ступеней напряжения: высокого напряжения (110 кВ и выше), среднего напряжения1 (35...60 кВ), среднего напряжения II (1...20 кВ), низкого напряжения (0,4 кВ и ниже). Необходима декомпозиция методов оценок потерь в зависимости от уровня напряжения сети, т.к. проявляются существенные различия в конфигурации сети; необходимых объемов расчетов и размерности массивов; систем учета и информационного обеспечения (чем выше эта обеспеченность, тем более точные методы могут использоваться).
Существующие методы перспективных оценок делятся на квалитативные и квантитативные. Квалитативные методы, основанные на мнении экспертов, включают в себя некоторые процедуры обобщения (опрос, ранжирование, оценка эффективности), но процесс получения прогноза является субъективным. В квантитативных методах явно прослеживаются логика и математические операции. Эти методы выявляют закономерности процесса электропотребления (стабильность, периодичность, зависимость от технологических факторов) на основе исследования статистических данных и используют полученные данные для экстраполяции процесса.
В зависимости от уровня напряжения, информационной обеспеченности используются различные методики расчетов переменных потерь электроэнергии в электрических сетях. Все методы оценок в любом случае можно свести кследующим основным: оперативных расчетов; контрольных суток; средних нагрузок; числа часов наибольших потерь; по обобщенной информации о схемах и нагрузках сети; измеренных значений потерь напряжения.
Методы представлены ниже в порядке уменьшения точности ре-
зультатов расчета.
Метод оперативных расчетов. Применяется в основном для расчета переменных потерь электроэнергии в сложнозамкнутых электрических сетях напряжением 220 кВ и выше. При наличии необходимого количества информации рекомендуется использование этого метода и для определения потерь в сетях более низкого напряжения. Применение метода оперативных расчетов возможно с использованием специально разработанных программных комплексов, обеспечивающих расчет серии режимов по данным АСКУЭ. В состав условно-постоянной информации входят данные о составе средств учета; местах их расстановки; схемах подстанций; параметрах схемы замещения электрической сети; названиях элементов; допустимых пределах изменения параметров; базовых режимах Условно-постоянная информация один раз заносится в локальную базу данных и корректируется по мере обновления.
Исходная схема замещения электрической сети представляется в традиционной форме в виде массива узлов и массива ветвей. В составе переменой информации используются данные о нагрузках сети (в частности, токовые замеры). Методика расчета основана на поэлементном расчете потерь энергии.
Суммарные переменные потери электроэнергии за расчетный период определяются так:
где п - число элементов сети; т - количество интервалов времени Щ расчетном периоде;/- номер временного интервала; АWij - переменные потери электроэнергии в сопротивлении /-го элемента на интервале времени А/ МВт; АР/ - переменные потери мощности в сопротивлении /-го элемента при нагрузках, измеренных на промежутке времени А/ МВт.
Потери мощности АР/ определяются по рассчитанным или полученным от автоматизированных систем учета параметрам режима (напряжения узлов, токи ветвей). Очевидно, чем меньше интервал осреднения Д^ тем выше будет точность расчета. В этой связи предпочтительными являются расчеты с использованием информации автоматизированных систем учета. В результате расчета определяют уровни напряжения в узлах сети, фазовые углы напряжения, потоки активной и реактивной мощности по ветвям схемы сети, потери активной и реактивной мощности в сети, а также отклонения модулей напряжения, потоков активной мощности и токов контролируемых линий от допустимых пределов.
При этом алгоритмы расчета дополняются специальными процедурами корректировки исходных данных для обеспечения баланса поступающей и потребляемой из сети мощности (тока). Основным недостатком таких алгоритмов является проблема сходимости ввиду спе-
цифики структуры сети и параметров элементов схемы замещения.
Потери электроэнергии в компенсирующих устройствах, шунтирующих реакторах, измерительных трансформаторах тока и напряжения, счетчиках, вентильных разрядниках, ограничителях перенапряжения, устройствах присоединения высокочастотной связи, соединительных проводах и сборных шинах подстанций за расчетный период являются условно-постоянными потерями. Расход электроэнергии на плавку гололеда и на собственные нужды подстанций равны фактическому расходу электроэнергии, определяемому по счетчикам электроэнергии.
Метод контрольных суток. Применяется в основном для расчета переменных потерь электроэнергии в сетях произвольной конфигурации напряжением 220 кВ и выше. При наличии необходимого количества информации рекомендуется использование этого метода и для определения потерь в сетях более низкого напряжения. Метод применяется при отсутствии исходных данных, необходимых для определения потерь электроэнергии по методу оперативных расчетов (при отсутствии данных о нагрузках сетей). Методика основана на определении переменных потерь электроэнергии за год по результатам расчета потерь электроэнергии за сутки: за два режимных дня в году (контрольные сутки) - дни максимальной и минимальной нагрузки (зимних и летних) сети.
Переменные потери электроэнергии за контрольные сутки ДWCyTопределяются отдельно для суток с максимальными и минимальными нагрузками по формуле
тн.
ДУ/сут— У ДР1 ■ АН, ¡= 1
где п - количество ступеней (интервалов осреднения) в суточном графике-нагрузки, шт.; АР1 - переменные потери мощности в элементах электриче-скойсети, определенные по результатам расчета режима с использованием /-йступени суточного графика нагрузки, кВт; А11 - продолжительность /-йступени суточного графика нагрузки, ч.
По отпуску электроэнергии в сеть за год определяются средние арифметические значения отпуска электроэнергии в сеть за месяц и средние потери. Погрешность расчета потерь электроэнергии вызвана переходом к усредненным среднестатистическим параметрам: используются коэффициенты формы для усредненных типовых графиков, влияние увеличения потерь (в частности, в арматуре питающих линий) с течением времени и снижение потерь в выходные и праздничные дни учитывается поправочными коэффициентами.
Метод средних нагрузок. Используется для расчета переменных технических потерь электроэнергии в разомкнутых электрических сетях напряжением 110 кВ и ниже.
Расчет переменных потерь электроэнергии в элементах электрической сети (воздушные и кабельные линии, трансформаторы, автотранс-
254
форматорах, реакторы) выполняется на основе определенных потерь мощности, полученных по данным результатов расчета режимных параметров данной электрической сети.
При отсутствии данных для расчета коэффициента формы графика для каждого расчетного периода, допускается использовать измерения нагрузок головного участка линии, выполненных в дни контрольных измерений. Для месяцев, в которых отпуск электроэнергии в сеть выше среднегодового отпуска электроэнергии в сеть, используется квадрат коэффициента формы графика, определенного по измерениям зимнего суточного графика. Для остальных месяцев - по измерениям летнего суточного графика.
Очевидно, что еще длительное время говорить о полном оснащении всех ТП такими устройствами будет преждевременно, и наиболее доступной и достоверной информацией о режимах 6...10 кВ будут оставаться данные, полученные из центров питания и на головных участках фидеров, в частности с помощью автоматизированных систем АСКУЭ и АСДУ.
Метод числа часов максимальных потерь. Потери электроэнергии определяются за расчетный период - год. Допускается определять потери электроэнергии за месяц, квартал или полугодие. Метод применяется для расчета переменных потерь электроэнергии в электрической сети напряжением 35.0,4 кВ при отсутствии исходных данных, необходимых для расчета потерь электроэнергии по методам оперативных расчетов, контрольных суток или средних нагрузок.
Возможно применение этого метода для электрических сетей 220.110 кВ при отсутствии исходных данных, необходимых для расчета потерь электроэнергии по методам оперативных расчетов, контрольных суток или средних нагрузок.
Метод оценки потерь по обобщенной информации о схеме и нагрузках сети. Метод применяется для расчета потерь электроэнергии в совокупности воздушных и кабельных линий электрической сети 0,4 кВ, объемом не меньше района электрических сетей. Метод применяется при отсутствии исходных данных, необходимых для расчета потерь электроэнергии по методу средних грузок и методу числа часов максимальных потерь.
Нельзя использовать метод для расчета технических потерь в отдельных линиях - необходим расчет сети в целом.
Метод оценки потерь по измеренным потерям напряжения. Применяется для расчета переменных потерь электроэнергии в воздушных и кабельных линиях электрической сети 0,4 кВ. Метод применяется при отсутствии исходных данных, необходимых для расчета потерь электроэнергии по методу средних нагрузок и методу числа часов наибольших потерь. Для расчета необходима величина отпуска электроэнергии в сеть НН, определенная по показаниям счетчиков электроэнергии, установленных на стороне 0,4 кВ ТП 6(10)/0,4 кВ или на головных участках линий 0,38 кВ,
или расчетным путем.
Метод допускается использовать для расчета потерь в электрических сетях 0,4 кВ по репрезентативной выборке распределительных линий сети низкого напряжения (не менее чем 20 % суммарного количества линий распределительной сети напряжением 6...20/0,4 кВ).
Можно сделать вывод, что для оценки потерь в замкнутых сетях могут использоваться только метод оперативных расчетов (при достаточном обеспечении средствами автоматического учета параметров электропотребления) и различные модификации метода контрольных суток.
Основные направления совершенствования методов расчетов потерь электроэнергии: использование всей имеющейся в электросетевых организациях информации для расчетов потерь; учет максимальновозможно-го количества составляющих технологических потерь электроэнергии; более полное использование возможностей современных вычислительных средств для расчета потерь.
Основными направлениями совершенствования программного обеспечения расчетов потерь электроэнергии являются: интеграция разрабатываемых программных средств с базами данных оборудования и параметров электрических сетей, функциональными подсистемами (АСУП, АСДУ, АСКУЭ) энергосистем и филиалов электрических сетей; использование современных информационных интерфейсов для подготовки данных и выдачи результатов расчетов, их автоматического контроля; переход от расчетов потерь к расчету балансов электроэнергии; обеспечение более высокой наглядности результатов расчета; повышение надежности и устойчивости работы программных средств (при отсутствии повышенных требований к техническим средствам ЭВМ).
Отметим принципиальную применимость большинства стандартных комплексов (РАП, РТП, Electrica), предназначенных для оценки технических потерь исключительно в радиальных сетях.
За последнее время кардинально изменилась структура потерь электроэнергии. Значительную долю отчетных потерь, особенно в местных сетях 0,4.10 кВ, составляют коммерческие потери. Наибольшего эффекта в снижении потерь в современных условиях можно добиться воздействием на их коммерческую составляющую. Однако целенаправленная работа в этой области требует обработки больших объемов разнообразной информации, привлечения к ней персонала различных служб и отделов сетевых филиалов энергосистемы и энергосбытов, разработки специального аналитического программного обеспечения. В конечном итоге, она трудноосуществима без создания специальной интегрированной автоматизированной системы, объединяющей воедино информационные ресурсы и программное обеспечение различных подразделений энергосистемы. Важным условием реализации автоматизированной системы является необходимость «привязки» потребителей (абонентов) к электрической сети по цепочке
«РЭС -Подстанция 35.220 кВ - фидер 6.10 кВ - ТП 6.10 кВ - фидер 0,4 кВ», т.е. создания базы «электрических адресов» абонентов в дополнение к обычно имеющейся в сбытовой компании информации об их территориальном расположении.
Е.А. Burlakova
METHODS OF EVALUATION OF TECHNICAL LOSSES IN ELECTRICAL DEVICES THE POWER SYSTEMS
The methods for calculating technical losses power generationare considered.
Key words: loss of electricity, electrical networks.
Получено 24.12.11
УДК 621.13
Ю.Н. Тимонин, директор, (4872)32-77-69, tulenergo@tula.elektra.ru (Россия, Тула, филиал "Тулэнерго" ОАО "МРСК" Центра и Приволжья), В.А. Сушкин, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-54-50, v. a. sushkin@gmail. com (Россия, Тула, ТулГУ)
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОХЛАЖДЕНИЕМ ТРАНСФОРМАТОРА
Разработана система управления групповым электроприводом для насосных агрегатов и вентиляторов системы охлаждения силового трансформатора, которая состоит из частотно-регулируемого преобразователя, микропроцессорной системы управления и переключающей контакторной аппаратуры.
Ключевые слова: силовой трансформатор, насосы, электропривод, частотно-регулируемый преобразователь.
Преобразование энергии в трансформаторе неизбежно связано с потерями, выделяющимися в виде тепла (тепловой энергии) в ее активных, а также конструктивных частях. Для удаления выделяющегося тепла за пределы трансформатора предусматривается охлаждение при помощи охлаждающего масла, которое непрерывно движется через активные элементы. Тепло, выделяющееся в обмотках и магнитопроводе, передается через их наружную поверхность охлаждающему маслу. Нагретое масло имеет меньшую плотность, чем холодное масло вблизи стенок бака. Возникает конвективная циркуляция масла в баке. Около нагретых частей оно движется, постепенно нагреваясь, вверх, около стенок бака, постепенно охлаждаясь и отдавая запасенное тепло через стенки бака окружающему возду-
