Расчет потерь электроэнергии на участке радиальной магистральной сети напряжением 110 кВ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

L4QQ/J

УДК 621.315

РАСЧЕТ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА УЧАСТКЕ РАДИАЛЬНОЙ МАГИСТРАЛЬНОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ 110 КВ Галстян Р. А., Смагин К. А., Антонов М. А., Арнаутов А. В. Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация

[email protected] ska [email protected] [email protected] AmautovDonenergoMS@,yandex.ru

Рассмотрена методика расчета потерь электроэнергии в разомкнутой электрической сети. Ключевые слова: потери, электроэнергетика, напряжение, нагрузка, электрическая сеть, схема замещения, подстанция, линия, ток.

UDC 621.315 CALCULATION OF LOSS OF ELECTRIC ENERGY ON THE SECTION OF 110 KV RADIAL NETWORK

Galstyan R. A., Smagin K. A., Antonov M. A., Arnautov A. V.

Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation

galstyan.razmik2015@,yandex .ru ska [email protected] [email protected]

[email protected] Considered the method of calculating the loss of electricity in an open electric network Keywords: losses, electric power industry, voltage, load, electric network, equivalent circuit, substation, line, current.

Введение. Расчет потерь электроэнергии дает возможность анализировать состояние электрической сети. От состояния электрической сети зависит экономичность ее работы. Сеть считается экономичной, если потери составляют не более 8 % от передаваемой мощности.

Цель данной работы — рассчитать потери электроэнергии на участке радиальной магистральной сети напряжением 110 кВ, чтобы выяснить, удовлетворяют ли они требованиям по транзиту электроэнергии.

Расчет потерь электроэнергии на участке радиальной магистральной сети 110 кВ Исходные данные для расчета потерь электроэнергии. Для примера взят участок радиальной магистральной сети 110 кВ. Сеть состоит из четырех двухцепных линий электропередачи и четырех подстанций напряжением 110/10 кВ.

Параметры ЛЭП, трансформаторов и нагрузка подстанций приведены в табл. 1-3. Напряжение балансирующего узла принято 121 кВ.

Таблица 1

Параметры ЛЭП

Линия Марка провода Г0, Ом/км *0, Ом/км ¿0, мкСм/км Число цепей Длина R, Ом X, Ом B, мкСм Q, МВАр

ЭС-ПС-1 AC- 240/32 0,121 0,405 2,800 2 38 2,3 7,7 53,200 0,644

ПС-1-ПС-2 AC - 185/29 0,162 0,414 2,739 2 23 1,9 4,8 31,499 0,381

ПС-2-ПС-3 AC -150/24 0,198 0,420 2,699 2 20 2,0 4,2 26,990 0,327

ПС-3-ПС-4 AC - 120/19 0,249 0,427 2,651 2 16 2,0 3,4 21,208 0,257

Параметры трансформаторов

Таблица 2

Место установки Тип §ном5 МВА Цном, кВ АРхх, МВт АQхх, МВАр АSхх, МВА Ом X, Ом Кт

ПС-1 ТРДН-25000/110 25 110 0,05 0,35 0,354 1,25 27,8 0,0956

ПС-2 ТРДН-25000/110 25 110 0,05 0,35 0,354 1,25 27,8 0,0956

ПС-3 ТДН-10000/110 10 110 0,028 0,14 0,143 3,95 69,45 0,0956

ПС-4 ТМН-6300/110 6,3 110 0,02 0,1 0,102 8 110,2 0,0956

Таблица 3

Отходящая нагрузка подстанций

Подстанции Р, МВт Q, МВАр

ПС-1 26 15

ПС-2 29 13

ПС-3 12 8

ПС-4 8 4

Схема электросети и схема замещения элементов сети представлены на рис. 1 и 2. Линии представляют П-образные схемы замещения, двухобмоточные трансформаторы — Г-образные схемы замещения [1]. Расчётные параметры сведены в табл. 1 и 2.

Рис.1. Радиальная магистральная сеть 110 кВ

Рис. 2. Схема замещения радиальной магистральной сети 110 кВ

Расчет потерь электроэнергии. Для расчета потерь мощности необходимо рассчитать установившийся режим. Целью расчета режима является определение параметров режимов: напряжений во всех узлах, токов и мощностей во всех ветвях, потерь мощности во всех элементах

и в сети в целом [2]. По значениям указанных параметров оценивают допустимость режима, качество электроэнергии для потребителей, экономичность режима [3]. Упрощённая схема представлена на рис.3.

Рис. 3. Упрощённая схема

Потери мощности в трансформаторе вычисляются по формуле:

Р2 + О2

Мтр =-■ (г + Х

и

ином

А£

262+152

тр ПС-1

А£

292+132

тр ПС-2

А£

110

122 + 82

■ (1,25 + ]27,8) = 0,093 + >2,07

■ (1,25 + >27,8) = 0,104 + >2,32

тр ПС-3

А£

82 + 42

^ ПС-4 ^"ГЮ2"

(3,95 + >69,45) = 0,068 + >1,194 ■ (8 + ]110,2) = 0,053 + >0,729

Рассчитаем мощность в узлах 2, 4, 6 и 8

^2 = ^нагр ПС-1 + А^тр ПС-1 + А^хх - } О" - } ОЛ2

Б2 - 26 + >15 + 0,093 + 72,07 + 0,05 + у0,35 - j 0,644 - j 0,381 = 26,143 + _/16,908

^4 - ^нагр ПС-2 + А^тр ПС-2 + А^хх - >

2 2

; ОЛ 2 V ОЛ 3

0, 381 0, 327

-29 + j13 + 0,104 + у2,32 + 0,05 + >0,35- j03--j-^у--29,154 + >15,317

^6 - ^нагр ПС-3 + А^тр ПС-3 + А^хх - 7 ОЛ3 - 7 ОЛ4

0 327 0 257

£6 -12 + j8 + 0,068 + >1,194 + 0,028 + у0,14- j03--j0^ -12,096 + >•9,042

Ол 4

- ^нагр ПС-4 + А^тр ПС-4 + А^хх - ]

2

0 257

- 8 + >4 + 0,053 + j0,729 + 0,02 + j0,1 - > 0- 8,073 + >4,7

Потери мощности в воздушных линиях вычисляются по формуле:

Р2 + О2 А^ВЛ - „2 ■ (г +

АХ

и

26,1432 +16,9082

ВЛ 1

■ (2,3 + j7,7) - 0,184 + j0,616

м,

29,1542 +15,317

ВЛ 2

Дй

1102 12,0962 + 9,0422

ВЛ 3

ДА

ВЛ 4

1102 8,0732 + 4,72 1102

• (1,9 + > 4,8) = 0,167 + >0,427

• (2 + >4,2) = 0,037 + >0,079

• (2 + >3,4) = 0,014 + >0,025

Вычисляется поток мощности в узлах 11, 12, 13, 14, 15, 16 и 17 по формуле:

$нач = $кон + Д^ВЛ

= 8,073 + >4,7 + 0,014 + >0,025 = 8,087 + >4,725 £12 = 8,087 + >4,725 +12,096 + >9,042 = 20,183 + >13,767 £13 = 20,183 + >13,767 + 0,037 + >0,079 = 20,22 + >13,846 £14 = 20,22 + >13,846 + 29,154 + >15,317 = 49,375 + >29,163 £15 = 49,375 + >29,163 + 0,167 + >0,427 = 49,542 + >29,59 ^16 = 49,542 + >29,59 + 26,143 + >16,908 = 75,685 + >46,497 £17 = 75,685 + >46,497 + 0,184 + >0,616 = 75,869 + >47,114 Зная мощность на головном участке, можно вычислить напряжение в узлах 8, 12, 14 и 16 по

формуле:

р г + О X О х-р г

• _ • -I нач нач нач ^ нач

^ коя ^ нач ' * '

\ин

\й н

лпл 75,869-2,3 + 47,114-7,7 .47,114-7,7-75,869-2,3 ,лггл

£/1б = 121--2-^^-- + ]—--— = 116,56->1,554

121

121

« 49,54-1,9 + 29,59-4,8 .29,59-4,8-49,54-1,9 £/14 = 116,56 - >1,55----ТТТТ^- +3 —-ТТТТ^- = 114,534 - >1,143

116,57

116,57

20,22-2 + 13,846-4,2 13,846-4,2-20,22-2 __ £/12 = 114,543 ->1,143----^-— + > —-^ ^ 7-= 113,68->0,988

114,539

114,539

~ 8,087-2 + 4,725-3,4 4,725-3,4-8,087-2 __ £/8 = 113,68->0,988—---— + -7ТТТГ-= 113,39->0,988

113,68

113,68

Зная напряжение и мощности в узлах, можно рассчитать потери мощности за отчётный год. Примем число часов использования максимальной нагрузки Тмах =5000 ч, а число часов использования оборудования Т=8760 ч.

Потери электроэнергии в электрической сети состоят из нагрузочных и условно-постоянных потерь:

ДW=ДWу-п

Коэффициент формы графика определяется по формуле:

2 1+2к3, 3к з

к ф = -

,2 1+2-0,571

к л. =-= 1,25'

к ф 3-0,571

где кз — коэффициент заполнения графика, определяется по формуле:

Т тах

к з = ■

Т

5000 л _

к з =-= 0,571

3 8760

ле:

Нагрузочные потери электроэнергии в элементах трехфазной сети вычисляются по форму-

Р2 + О2 ш и - £21^2. я. т ■ к, ■ к |

и

ср

АЖн ПС-1- —

26,1432 +16,9082

116,57

2

■1,25■ 8760■ 0,99 1,25 - 966,63 МВт■ ч

АЖн ПС-2 - ■

29,1542 +15,3172

114,539

2

АЖн пс-3 - —

12,0962 + 9,0422

113,68

2

■1,25 ■ 8760 ■ 0,99 ■ 1,25 -1120,234 МВт ■ ч

■ 3,95■ 8760■ 0,99 1,25 - 755,67 МВт■ ч

8,0732 + 4,72

А Ж н ПС-4 - --^--8 ■ 8760 ■ 0,99 ■ 1,25 - 588,5 МВт ■ ч

АЖн вл 1- ■

113,42 75,8692 + 47,1142

АЖн ВЛ 2 - ■

1212

49,5422 + 29,592

116,57

2

■ 2,3■ 8760■ 0,99■ 1,25 -13582,59 МВт■ ч

■ 1,9 ■ 8760 ■ 0,99 ■ 1,25 - 5047,43 МВт ■ ч

2

АЖн ВЛ 3 - 20,22 +13,846 ■ 2■ 8760■ 0,99-1,25 - 992,5 МВт■ ч

АЖн ВЛ 4 - —

114,5392 8,0872 + 4,7252

■ 2■ 8760■ 0,99■ 1,25 -147,2 МВт■ ч

113,682

Основной частью условно-постоянных потерь являются потери холостого хода трансформатора и потери на корону в ВЛ.

Условно-постоянные потери в трансформаторе вычисляется по формуле:

AWх =ДРхх J■ Тг

С и- ^

V Ином J)

АЖ х ПС-1 - 0,05 ■ 8760 ■

116,57 110

- 491,88, МВт ■ ч

(114 539 Г

АЖх ПС-2 - 0,05 ■ 8760 ■ I ' I - 474,89, МВт ■ ч

АЖх ПС-3 - 0,028 ■ 8760 ■( I - 261,96, МВт ■ ч

АЖх ПС-4 - 0,02 ■ 8760 ■(11341 -186,2, МВт ■ ч Условно-постоянные потери в воздушных линиях вычисляется по формуле:

ДЖ

у-п ВЛ"

■■ ДЖ

кор уд J

; ■ П ■ L;

2

L4QQ/J

AW

у-п ВЛ 1

AW

120 240 120

AW

у-п ВЛ 2 185 120

• 0,57 • 2 • 38 = 21,66 МВт • ч • 0,57 • 2 • 23 = 17 МВт • ч

у-п ВЛ 3

AW

у-п ВЛ 4

150 120 120

• 0,57 • 2 • 20 = 18,24 МВт • ч

• 0,57 • 2-16 = 18,24 МВт • ч

Суммарные потери в элементах электрической сети приведены в табл. 4.

Суммарные потери в элементах электрической сети

Таблица 4

Потери В трансформаторах В линиях

Условно-постоянные AWy^ 1414,93 75,14

Нагрузочные ДWн 3431,034 19769,72

Суммарные ДWL 24690,824

Для понимания существенности потерь необходимо сравнить их с отпуском электроэнергии в сеть. Объём электроэнергии, переданной потребителям, определяется по формуле:

W = T у р .'

'' по T max^^ P max г г=1

Wпо = 5000 • (26 + 29 + 12 + 8) = 375000, МВт • ч Приём электроэнергии в сеть вычисляется по формуле:

W

приём

= Wпо + AW2 ,

Ж приём = 375000 + 24690,824 = 399690,824, МВт • ч. Рассчитаем процент потерь электроэнергии в сети по формуле:

ЬМт ,

AW 2 % = ■

AW 2% = W

У У прием

24690,824

•100% = 6,2%.

399690,824

Заключение. Потери составляют 6,2 % от передаваемой мощности. Величина потерь находится в допустимых пределах и, соответственно, удовлетворяет требованиям по транзиту электроэнергии.

Библиографический список

1. Поспелов, Г. Е. Потери мощности и энергии в электрических сетях / Г. Е. Поспелов, Н. М. Сыч. — Москва : Энергоиздат, 1981. — 216 с.

2. Щербина, Ю. В. Снижение технологического расхода энергии в электрических сетях / Ю. В. Щербина, Н. Д. Бойко, А. Н. Бутенко. — Киев : Техника, 1981. — 103 с.

3. Адонц, Г. Т. Методы расчета и способы снижения расхода электроэнергии в электрических сетях энергосистем / Г. Т. Адонц, А. А. Арутюнян. — Ереван : Луйс, 1986. — 183 с.