Урок № 10

Урок № 10. Тема: Основні технологічні втрати електроенергії в мережах. Заходи по зниженню втрат в мережах. Коефіцієнт потужності та його техніко-економічне значення.

Д/з: ст. 58-66

Основою електроенергетики країни є Об’єднана енергетична система (ОЕС) України, яка здійснює централізоване електрозабезпечення внутрішніх споживачів, взаємодіє з енергосистемами суміжних країн, забезпечує експорт, імпорт і транзит електроенергії. Вона об’єднує енергогенеруючі потужності, розподільні мережі регіонів України, пов’язані між собою системоутворюючими лініями електропередачі напругою 220 – 750 кВ. Оперативно – технологічне управління ОЕС, управління режимами енергосистеми, створення умов надійності за паралельної роботи з енергосистемами інших країн здійснюється централізовано державним підприємством НЕК „Укренерго”.

Магістральні електричні мережі – це одна з основних складових ОЕС України, яка налічує 22,7 тис.км, з них напругою 400 – 750 кВ – 4,9 тис.км, 330 кВ – 13,2 тис.км, 220-110 кВ – 4,6 тис.км та 132 електропідстанції (ПС) напругою 220 – 750 кВ. Розвиток мереж 330 – 750 кВ необхідно здiйснювати шляхом спорудження лiнiй для: ♦ утворення нових та підсилення діючих системоутворюючих зв'язкiв як усерединi окремих енергетичних районiв, так i мiж регіонами та енергосистемами інших країн; ♦ видачi потужностi дiючих електростанцiй та електростанцiй, що споруджуються та розширюються; ♦ забезпечення надійного електропостачання потужних вузлiв електроспоживання.

Розподільні електричні мережі налічують близько 1 млн.км повітряних і кабельних ліній електропередачі напругою 0,4 – 150 кВ, близько 200 тис.од. трансформаторних підстанцій напругою 6 – 110 кВ загальною встановленою потужністю понад 200 тис.МВА.

Правила користування електричною енергією (далі – Правила) розроблені відповідно до Закону України "Про електроенергетику", Указу Президента України від 21.04.98 № 335 "Питання Національної комісії регулювання електроенергетики України" (НКРЕ) і визначають взаємо відносини споживачів електричної енергії, постачальників електричної енергії та електропередавальних організацій. Правила є обов'язковими для споживачів, замовників, а також підприємств, установ і організацій незалежно від форм власності, які здійснюють виробництво, передачу та постачання електричної енергії.

Енергозбереження в системах електропостачання включає системи освітлення, електротехніки і електроніки, електричні мережі, електричні машини і апарати, системи електрохімзахисту устаткування і трубопроводів промислових підприємств і об'єктів житлово-комунального господарства. Для вирішення завдань енергозбереження в теплотехніці, теплоенергетиці і теплотехнологіях потрібні висококваліфіковані фахівці, принципи проектування і експлуатації добре освоєних енергозберігаючих технологій і устаткування. В даний час, в століття комп'ютерних технологій і програмного забезпечення, в кожній організації і підприємстві необхідна програма енергозбереження і система комплексної диспетчеризації інженерного устаткування.

Втрати електроенергії в електромережі — це витрати електричної потужності при проходженні електричного струму через ЛЕП та електрообладнання системи електропостачання споживачів.

Залежно від виду використовуваного устаткування електричне навантаження підрозділяється на активне, індуктивне і ємнісне. Найчастіше споживач має справу із змішаними активно-індуктивними навантаженнями.

Активна енергія перетвориться в корисну - механічну, теплову та ін. енергії.

Реактивна енергія не пов'язана з виконанням корисної роботи, а витрачається на створення електромагнітних полів в електродвигунах, трансформаторах, індукційних печах, зварювальних трансформаторах, дроселях і освітлювальних приладах. Реактивна потужність, яка споживається промисловим підприємством у кожній даній точці мережі, визначається величиною намагнічувальної потужності, яка необхідна для окремих елементів електроустановки, які розташовані за даною точкою в напрямку передачі енергії. Реактивні навантаження підприємств не залишаються незмінними не тільки протягом більш-менш тривалих проміжків часу доби місяця року, але й протягом однієї виробничої зміни. Ці навантаження безупинно змінюються залежно від виробничої програми окремих струмоприймачів, від ступеня їхнього завантаження і відносної тривалості ввімкнення, від коливань напруги в мережі, від якості обслуговування устаткування експлуатаційним і ремонтним персоналом та від інших факторів.

Компенсація реактивної потужності є найдешевшим і ефективним засобом підвищення техніко-економічних показників електропостачання, який зменшує всі види втрат електроенергії.

Основи компенсації реактивної потужності

Реактивний струм додатково навантажує лінії електропередачі, що призводить до збільшення перерізів проводів і кабелів і відповідно до збільшення капітальних витрат на зовнішні і внутрішньо майданчикові мережі. Реактивна потужність разом з активною потужністю враховується постачальником електроенергії, а отже, підлягає оплаті по тарифах, що діють, тому складає значну частину рахунку за електроенергію.

Найбільш дієвим і ефективним способом зниження споживаної з мережі реактивної потужності є застосування установок компенсації реактивній потужності (конденсаторних батарей, синхронних двигунів і синхронних компенсаторів). За рахунок приєднання до мережі компенсуючого пристрою КП зменшуються втрати потужності і напруги. На практиці коефіцієнт потужності після компенсації знаходиться в межах від 0,93 до 0,99.

Відносну ефективність зменшення реактивного навантаження в тому чи іншому пункті електричної мережі можна оцінити за допомогою так називаного економічного еквівалента реактивної потужності. Економічний еквівалент чисельно дорівнює зменшенню втрат активної потужності в мережах при зменшенні реактивного навантаження на 1 кВАр.

Види та способи компенсації

Основним джерелом реактивної потужності (РП) є синхронні генератори електростанцій. Передавання РП з енергосистеми до споживачів не є раціональним, оскільки виникають додаткові втрати активної потужності у всіх елементах систем електропостачання, обумовлені завантаженням РП, та додаткові втрати в живлячих мережах. Щоб знизити ці втрати, необхідно біля споживачів встановлювати додаткові джерела РП, основними серед яких є конденсатори

Визначення коефіцієнта потужності

Потужність електричного струму -- фізична величина, що характеризує швидкість передачі або перетворення електричної енергії

Коефіцієнт потужності характеризує зсув фаз струму відносно напруги на реактивних елементах. Проте в більшості випадків його визначають з трикутника потужностей шляхом поділу активної потужності на повну.

Проте це можна робити тільки в колах синусоїдних струмів і напруг.

В колах з нелінійними елементами чи несинусодними напругою, чи струмом це призведе до хибного результату. Адже повна потужність включає і реактивну потужність спотворення, а отже буже завищеною.

Фізичний зміст коефіцієнта потужності (косинуса фі) - це ксинус зсуву фаз між сигналами одинакової форми і частоти. Тому коефіцієнт потужності можна визначати тільки для кожної гармоніки синусоїдного струму окремо.