Как посчитать потери мощности и электроэнергии?

Еще не изобрели и вряд ли изобретут способы передачи электроэнергии без потерь. В каждой линии, в каждом элементе системы электроснабжения происходят потери энергии. Потери мощности и энергии составляют около 12-15% от вырабатываемой электроэнергии.

Потери электроэнергии покрываются за счет увеличения мощности источников питания, а это значит за счет увеличения энергоресурсов. В наше время цены на энергоресурсы постоянно растут, поэтому вопрос энергосбережения очень актуален.

При проектировании нужно понимать, где происходят основные потери электроэнергии и принимать все необходимые меры к снижению данного показателя.

Рассмотрим случай электроснабжения объекта от трансформаторной подстанции. Большинство объектов подключено именно таким способом, т.е. от ТП 10/0,4кВ или от ТП 6/0,4кВ. Основными элементами, где происходят потери, является трансформатор и ЛЭП (КЛ или ВЛ).

Методика расчета потерь мощности и энергии:

1 Определение потерь мощности в трансформаторе.

Потери активной мощности в трансформаторах (в кВт) определяются по следующей формуле:

∆Pт=∆Pст+∆Pм·β²

где ∆Pст=∆Pх – потери холостого хода трансформатора при номинальном напряжении, кВт;

∆Pм=∆Pк – потери короткого замыкания трансформатора при номинальной нагрузке, кВт;

β=S/Sном,т – коэффициент загрузки трансформатора.

Потери реактивной мощности в трансформаторе (в квар) определяются выражением:

∆Qт=∆Qх+∆Qк·β²

 где ∆Qх – потери на намагничивание;

∆Qк – потери, обусловленные потоками рассеяния.

Потери реактивной мощности в трансформаторе

где uк – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

Iх – ток холостого хода трансформатора, %;

хт – индуктивное сопротивление трансформатора, Ом.

2 Определение потерь мощности в ЛЭП.

Потери активной мощности в трехфазной линии (в кВт) с равномерной загрузкой фаз определяются по следующей формуле:

∆Рл=3·I²max·rл·10^-3

Потери реактивной мощности (в квар):

∆Qл=3·I²max·хл·10^-3

Потери мощности в линии можно выразить в процентах от расчетной мощности:

∆Р’л=∆Рл·100/Рmax

Если реактивная составляющая потери напряжения мала и ей можно пренебречь, то потери мощности в линии можно найти через потери напряжения:

∆Р’л=∆U/cos²ϕ

При расчете потерь энергии используют такое понятие как время наибольших потерь τ.

Время наибольших потерь – это условное время, в течение которого при передаче электроэнергии с максимальной нагрузкой, потери энергии были бы такими, какие возникают в действительности при переменном графике нагрузки.

Время наибольших потерь определяют из кривых зависимости этого времени от годовой продолжительности использования максимума нагрузки.

Время наибольших потерь

3 Определение годовых потерь энергии в трансформаторе.

Годовые потери активной энергии в трансформаторе, кВт·ч:

∆Wат=∆Pст·t+∆Pм·β²·τ

где t – время работы трансформатора.

Годовые потери реактивной энергии в трансформаторе, квар·ч:

∆Wрт=Ix·Sномт·t/100+uк·Sномт·β²·τ/100

4 Определение годовых потерь энергии в ЛЭП.

Годовые потери активной энергии в линии, кВт·ч:

∆Wал=3·I²max·rл·τ·10^-3

Годовые потери реактивной энергии в линии, квар·ч:

∆Wрл=3·I²max·хл·τ·10^-3

Про годовую продолжительность использования максимума нагрузки будет написана отдельная статья.
Программа для расчета потери мощности и электроэнергии.