CC BY
362
The paper presents technological scheme and special regulation productivity of shaft fan installation.
Key words: technological scheme, fan installation.
Nguyen Manh Tuan, postgraduate, nguyentuanl387@gmail. com , Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.311
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРОСЕТЯХ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
В.Н. Васильев
Показано, что при передаче электроэнергии от энергосистемы к потребителю в сетях 6/10...0, 4 кВ. теряется от 5 до 12% электроэнергии. В различных источниках их называют техническими или технологическими потерями. Установлено, что величина потерь зависит от нагрузок в сети, степени загрузки трансформаторов, параметров элементов сети, построения схем, сечения проводов и других факторов.
Ключевые слова: городские электросети, проектирование, структурная схема.
Для покрытия потерь мощности и энергии в электрических сетях на станциях увеличивают нагрузку генераторов. Это ведет к увеличению капиталовложений, связанных с увеличением затрат на топливо, а следовательно, к возрастанию себестоимости электроэнергии. Поэтому при проектировании необходимо стремиться к минимизации потерь во всех элементах системы городского электроснабжения.
При проектировании городских сетей напряжением 0,4...6...10 кВ необходимо производить расчет потерь мощности и энергии по каждой ступени напряжения при распределении электроэнергии с целью, осуществления возможности оптимального выбора элементов сети. Выбор оборудования без учета потерь на всех ступенях распределения энергии ведет к кажущемуся снижению затрат на сооружение сети. При этом происходит несоответствие номинальных нагрузок элементов сети, что ведет к снижению надежности электроснабжения потребителей.
В настоящее время доля стоимости энергоресурсов является определяющей составляющей в величине тарифов на услуги жилищнокоммунального хозяйства.
Рассмотрим составляющие фактических потерь электроэнергии:
1) потери, обусловленные физическими процессами, происходящими при передаче электроэнергии, являются техническими (их значения
145
получают расчетным путем на основе законов электротехники или с помощью измерительных приборов);
2) потери, связанные с инструментальными погрешностями при измерении (рассчитываются на основе данных о метрологических характеристиках и режимах работы приборов);
3) расходом электроэнергии на собственные нужды подстанций, необходимый для обеспечения работы технологического оборудования и обслуживающего персонала (регистрируется счетчиками, установленными на трансформаторах собственных нужд).
Потери, отмеченные в п. 1 - 3, относятся к технологическим потерям, неизбежным при электроснабжении.
Кроме того, имеют место коммерческие потери, возникающие в процессе организации реализации электроэнергии. Естественно, такие потери не могут быть рассчитаны автономно. Их определяют как разницу между выработанной или полученной электроэнергией и суммой реализованной электроэнергии и технологических потерь.
Согласно п. 58 и таблице п.1.3 Постановления ФЭК РФ N 37-Э/1 от 14.05.2003 в норматив потерь должны включаться:
потери холостого хода в трансформаторах, батареях статических конденсаторов и статических компенсаторов, шунтирующих реакторах, синхронных компенсаторах (СК) и генераторах, работающих в режиме СК; потери на корону в линиях;
расход электроэнергии на собственные нужды подстанций; прочие обоснованные и документально подтвержденные условнопостоянные потери;
нагрузочные переменные потери в электрических сетях; потери в связи с погрешностями приборов учета электроэнергии.
За последние тридцать лет был выпущен ряд отраслевых инструкций по методам расчета потерь электроэнергии в электрических сетях всех ступеней напряжения. Так, в 1976 г. была введена в действие Временная инструкция по расчету и анализу потерь электроэнергии в электрических сетях энергосистем, разработанная «Уралтехэнерго», в 1987 г. - Инструкция по расчету и анализу технологического расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений [8], разработанная ВНИИЭ и «Уралтехэнерго», и в 2001 г. - Методические рекомендации по определению потерь электрической энергии в городских электрических сетях напряжением 10(6)...0,4 кВ, разработанные «Роском-мунэнерго» и ЗАО «АСУ Мособлэлектро».
На стадии проектирования городских электрических сетей наиболее важным является определение потерь при транзите мощности в линях и трансформаторах как наибольших по значению составляющих, которые с достаточной степенью точности возможно определить расчетным путем без произведения замеров параметров сети.
Рассмотрим методику определения потерь мощности в элементах городских систем электроснабжения (для цепей с односторонним питанием) (рис. 1).
Потери мощности в линии с несколькими нагрузками
1 Ы
-1^
АР =
и 2
АО =
1
N
-Я.
2 X
пЛп
(1)
' НОМ 1 и НОМ 1
где АР, ДQ - соответственно потери активной и реактивной мощности в линии, кВт, кВАр;Ином - номинальное напряжение сети, кВ;Бп - полная мощность участка т линии, кВА;Яп - активное сопротивление участка т линии, Ом;Хп - реактивное сопротивление участка т линии, Ом.
Потери мощности в линии при одной нагрузке на конце линии
АР
1
и 2
-Б 2 Я
АО
1
(2)
'НОМ ^НОМ
где Я и Х - активное и реактивное сопротивление всей линии, Ом.
Потери мощности в линии с равномерно распределенной нагрузкой
АР = ■
1
зи
2
НОМ
-Б2 Я АО =
1
зи
2
НОМ
Потери мощности в двухобмоточном трансформаторе
АР = пАРСТ + пАРм
А0 = пАОст + пАО
( Б Л2
БМАХ \ пБНОМ
( б Л2
БМАХ
м
пБ
НОМ у
(3)
(4)
(5)
где ДРст и AQст - потери активной и реактивной мощности в стали (потери ходлостого хода) трансформатора, кВт, квар;АРм и AQм - потери активной и реактивной мощности в меди (потери короткого замыкания) трансформатора, кВт, квар;Бшах - максимальная нагрузка линии, кВА;Бном - номинальная нагрузка трансформатора, кВА;п - количество параллельно работающих трансформаторов в линии.
ЛЭПвн - 1
ТП - 1
*
нагрузка - 1 +--------------------
ЛЭПнн - 1
ТП - і нагрузка - і
—і-—►
+(©+
ЛЭПнн - і
ТП - і+1 нагрузка - і+1
—і-—►
■к©+
ЛЭПнн - і+1 ТП - N нагрузка - N
—і—»
ЛЭПнн - N
Рис. 1. Структурная схема городской электросети
ЛЭПвн - і
ЛЭПвн - і+1
ЛЭПвн - N
Потери мощности в трехобмоточном трансформаторе
APTP = nAPCT + nAPB
S
Л
2
Б
nS
+ nAF
S
\
2
C
nSH
+ nAF
н
AQTP = nAQCT + nAQt
S
нoм у V нoм у
Л2 f
+ nAQC
S
2
н
nSr
vnSнoм у
S
2
C
v nSнoм у
v~J нoм у f
+ nA&
S
н
v nSнoм у
(б)
(7)
где ДРв, ДРс, ДРн и AQb, AQc, AQh - соответственно потери активной и реактивной мощности в обмотках высшего, среднего и низшего напряжения трансформатора.
На основании потерь мощности можно определить потери электроэнергии. Известно, что токовая нагрузка в электрической сети непрерывно меняется в течение суток в зависимости от изменения режима работы потребителей. Вместе с изменением нагрузки меняются и потери энергии.
Для определения потерь электроэнергии применим метод, основанный на понятиях времени использования потерь и времени использования максимума нагрузки.
Потери энергии в линиях. Эти потери можно определить по следующим выражениям:
АЛ = ^РЛТ , РЛ = DQnT , (8)
где AWm и ДWрл - соответственно потери активной и реактивной электроэнергии в линии, кВт*ч, квар*ч;т - время максимальных потерь, ч (его можно определить по кривым (рис. 2), зная Тмах - время использования максимальной нагрузки, ч, и коэффициент мощности cos ф).
т.ч
Рис. 2. Зависимость времени максимальных потерь от продолжительности использования максимума нагрузки
2
Потери энергии в трансформаторах. Эти потери складываются из
148
потерь в стали и обмотках.
Общая потеря активной энергии (кВт*ч) в трансформаторе
где ДWат, ДWрт - соответственно активные и реактивные потери в трансформаторе, кВт*ч, квар*ч;ДРст, ДРм - активные потери в стали и в меди трансформатора, кВт;Твкл, т - время использования максимальной нагрузки, ч, и время максимальных потерь, ч;Кз - коэффициент загрузки трансформатора^ - количество параллельно работающих трансформато-ров;Бном - номинальная(паспортная) нагрузка трансформатора, кВА;1хх -ток холостого хода трансформатора, %;Икз - напряжение короткого замыкания трансформатора, %.
Большинство энергосистем и коммунальных электрических сетей могут в настоящее время сравнительно точно рассчитать переменные и условно-постоянные потери электроэнергии в электрических сетях 6...750 кВ. Значительную трудность представляет расчет потерь в сетях 0,38 кВ в связи с большими объемами этих сетей и малым количеством информации о нагрузках этих сетей и об их параметрах (схемах, марках проводов и т.п.)или с её отсутствием.
Методика расчета потерь в городских электросетях и их учет на этапе проектирования позволяет выбрать из ряда вариантов наиболее экономичное исполнение схемы сетей, а также повысить уровень надежности элементов электросети.
1. Цигельман И.Е. Электроснабжение гражданских зданий и коммунальных предприятий. 2-е изд., испр. доп. М.: Высшая школа, 1982.
2. Справочник по проектированию электроснабжения горо-дов/В.А.Козлов, [и др.]. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат,
3. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: учеб. пособие. М.: Изд-во «Мастерство», 2002.
4. Лебедев С.С., Мартынов С.В. Малозатратный метод снижения технологических потерь электролэнергии. - http://asu.mosoblelectro.ru.
5. Постановление ФЭК РФ от 14.05.03 N 37-Э/1 «О внесении изменений и дополнений в Методические указания по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке, утвержденные постановлением ФЭК РФ от 31.07.02
(9)
(10)
Список литературы
1986.
N 49-Э/8».
Васильев Владислав Николаевич, магистр, vasiliev. [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
DEFINITION OF LOSSES OF POWER AND THE ELECTRIC POWER IN CITY POWER SUPPLY NETWORKS AT THE DESIGN STAGE
V. N. Vasiliev
Itwas known that by electric power transfer from a power supply system to the consumer in networks 6/10...0,4 of quarter it is lost from 5 to 12% of the electric power. In various sources them call technical or technological losses. It was obtained, that the size of losses depends upon loadings in a network, extent of loading of transformers, parameters of elements of a network, creation of schemes, the section of wires and other factors.
Key words: city power supply networks, design, block diagram.
Vasiliev Vladislav Nikolaevich, master, vasiliev. vladislav. metallistayandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.86: 621.333.4
АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК
Н.Ч. Хай
Приведена классификация электромеханических систем подъемных установок, проанализированы их конструктивная схема и датчик Холла.
Ключевые слова: конструктивная схема, электромеханическая система, точность позиционирования, эффективность, датчиков Холла.
Подъемная установка представляет собой сложную электромеханическую систему, масса которой распределена определенным образом в ее элементах, а звенья связей между элементами кинематической цепи обладают упругими и диссипативными свойствами. Характерными для подъемной установки являются знакопеременные нагрузки с частыми пусками, пульсациями скоростей и усилий (моментов) вследствие наличия упругих и нелинейных звеньев. Для повышения эффективности функционирования подъемных установок как электромеханической системы с упругими элементами предлагается управлять их динамикой и осуществлять автоматическое согласование всех звеньев технологической цепи, точность пози-
150
