Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы


Из четырех составляющих потерь наиболее сложной для представления в форме, ясной для сотрудников контролирующих органов, являются технические потери (особенно их нагрузочная составляющая), так как они представляют собой сумму потерь в сотнях и тысячах элементов. Выходом из положения является использование нормативных характеристик технологических потерь (НХТП), представляющих собой зависимости потерь от составляющих поступления электроэнергии в сеть и ее отпуска из сети, отражаемых в балансе.

Нормативные характеристики рассчитывают на основе результатов расчета всех составляющих потерь. Параметры (коэффициенты) НХТП достаточно стабильны и поэтому, однажды рассчитанные, согласованные и утвержденные, они могут использоваться для нормирования потерь и оценки влияния на потери изменяющейся структуры баланса в течение длительного времени – до тех пор, пока не произойдет существенных изменений схем сетей. При нынешнем, весьма низком, уровне сетевого строительства НХТП, рассчитанные для существующих схем сетей, могут использоваться в течение 5–7 лет.

Погрешность обобщения расчетных потерь в виде НХТП не превышает 2 %. Учитывая, что расчетное значение суммарных потерь в сетях всех напряжений имеет погрешность порядка 6–8 %, общая погрешность с учетом квадратичного сложения составляющих составит 6,3–8,2 %. Поэтому использование НХТП практически не загрубляет оценку потерь и в то же время обеспечивает ее простоту и наглядность. В случае же ввода в работу или вывода из работы в этот период существенных элементов электрических сетей НХТП дает надежные базовые значения потерь, относительно которых может оцениваться влияние проведенных изменений схемы сети на потери.

Нагрузочные потери электроэнергии в радиальных сетях зависят от одного фактора – отпуска электроэнергии в сеть, поэтому их нормативная характеристика представляет собой простое выражение:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Нормативная характеристика потерь холостого хода имеет еще более простой вид:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Значение коэффициента С определяют на основе рассчитанных потерь холостого хода по формуле

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

или на основе потерь мощности холостого хода ∆Px :

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 


Коэффициенты A и C характеристики суммарных потерь в n радиальных линиях 35, 6–20 или 0,4 кВ определяют по формулам:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Коэффициенты A и C для сетей 6–20 или 0,4 кВ в целом при наличии их значений, рассчитанных для ограниченной выборки линий (Aв и Cв ), определяют по формулам:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Относительный недоучет электроэнергии ∆Wуч зависит от объемов отпускаемой энергии: чем ниже объем, тем ниже токовая загрузка ТТ и тем больше отрицательная погрешность. Определение средних значений недоучета проводят за каждый месяц года и в нормативной характеристике месячных потерь они отражаются индивидуальным слагаемым для каждого месяца, а в характеристике годовых потерь – суммарным значением. Таким же образом отражаются в нормативной характеристике потери, обусловленные погодными условиями, ∆Wпог и расход электроэнергии на СН подстанций WПС , имеющие различные значения для разных месяцев года.

НХТП в радиальной сети имеет вид:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

НХТП в сетях объекта, на балансе которого находятся сети напряжением 6–20 и 0,4 кВ (сети коммунальных предприятий), определяется следующим образом:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Простота расчета НХТП для радиальных сетей (непосредственно по результатам расчета потерь) обусловлена тем, что в этих сетях нагрузочные потери зависят лишь от одного фактора – отпуска электроэнергии в сеть W. Потери в основной сети зависят, как уже говорилось выше, от достаточно большого числа факторов, как правило, 5–10. Для выявления их влияния на потери необходимо провести вариантные расчеты при различных сочетаниях значений таких факторов. В силу нелинейного характера влияния факторов на нагрузочные потери необходимо провести расчеты потерь как минимум при трех значениях каждого фактора, а затем на основе аппроксимации результатов вариантных расчетов получить зависимость нагрузочных потерь от факторов. Такую аппроксимацию проводят по программе РНХ-ст.

Особенности режимов замкнутых сетей приводят к появлению в аппроксимирующей зависимости не только квадратичных членов, что естественно для нагрузочных потерь, но и линейных членов и постоянной составляющей. В связи с этим НХТП для основной сети имеет более сложный вид:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Для линий с реверсивными перетоками, выраженными двумя значениями – поступления Wп и отпуска Wо , – в формулу (5.44) подставляют эквивалентное значение, определяемое по формуле (прил. 5)


Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

а в качестве произведений факторов – значение, определяемое по формуле

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

При расчете по формуле (5.46) i-м фактором считается фактор с меньшим значением отношения Wp.o /(Wp.o + Wp.п). Расчетные значения отпуска Wр.о и поступления Wр.п энергии, используемые в формулах (5.44) и (5.45), определяют по формулам:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Нормативную характеристику нагрузочных потерь электроэнергии в замкнутых сетях можно определить на основе вариантных расчетов потерь электроэнергии, однако проще предварительно рассчитать характеристику нагрузочных потерь мощности и затем преобразовать ее коэффициенты. Характеристика нагрузочных потерь мощности имеет вид:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы


 

Преобразование коэффициентов характеристики потерь мощности в коэффициенты характеристики потерь электроэнергии производят по формулам:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Пример 5.2. Рассчитать коэффициенты НХТП для сети 10 кВ, потери электроэнергии в которой, рассчитанные для периода продолжительностью Д = 31 день при отпуске электроэнергии 475 млн кВт·ч, 183 составили: нагрузочные потери 22,7 млн кВт·ч; потери холостого хода – 17,3 млн кВт·ч (суммарные потери 40,0 млн кВт·ч или 8,4 %).

Решение. По формулам (5.33) и (5.35) определяем:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Характеристика технических потерь имеет вид:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Пример 5.3. Рассчитать НХТП для сети напряжением 35–220 кВ, представленной на рис. 5.2.

Суммарная нагрузка собственных потребителей на шинах 10 кВ подстанций в базовом режиме равна 42 МВт (100 %). Балансирующим

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

Рис. 5.2. Схема замкнутой сети 35–220 кВ

узлом (2001) является электрическая станция или узел присоединения к сети Федеральной сетевой компании. По межсистемной связи МС-1 энергия передается в соседнюю РСК (РСК-1), а по межсистемной связи МС-2 рассматриваемая РСК получает ее от РСК-2.

Решение. Вначале устанавливаем диапазоны варьирования факторов. Два дополнительных значения нагрузок собственных потребителей примем на уровнях 90 % базового значения (37,8 МВт) и 80 % (33,6 МВт). Варианты нагрузок межсистемных связей устанавливают в соответствии с диапазоном их изменений в реальных режимах. Для условий примера примем их отличающимися на ±5 МВт от базовых значений.

Результаты расчета потерь мощности для всех сочетаний нагрузок (33 = 27 вариантов), проведенного в автоматическом режиме по программе РАП–ОС-ст, приведены в табл. 5.5. Первые девять вариантов соответствуют базовому значению суммарной нагрузки собственных потребителей (42 МВт), вторые девять вариантов – 37,8 МВт, последние девять вариантов – 33,6 МВт. В качестве фактора Pо (первый столбец) фиксировался суммарный отпуск в сеть для собственных потребителей (суммарная нагрузка на шинах 10 кВ плюс потери в сети).

Кроме суммарных потерь в расчете отдельно фиксировались потери по сетям напряжением 35, 110 и 220 кВ; нормативные характеристики определены для сети каждого напряжения. В табл. 5.5 приведены результаты расчета только суммарных потерь.

Результаты расчетов обработаны с помощью программы РНХ-ст. Полученные значения коэффициентов характеристики потерь мощности (для приведения к удобной размерности они увеличены в 10 3 раз) приведены в табл. 5.6.

В последнем столбце табл. 5.6 даны погрешности аппроксимации, соответствующие уровню вероятности 0,95 (удвоенные значения среднеквадратичных погрешностей). В таблице приведены также вычисляемые программой вклады составляющих зависимости (суммарные по всем вариантам) в суммарные потери. Их сумма с учетом знаков составляет 100 %.

Как следует из данных таблицы, наименьший вклад соответствует составляющим с коэффициентами a22 (7 %) и b0 (–15 %). Может быть оценена возможность их исключения из зависимости с целью ее упрощения. Коэффициенты, полученные для зависимости без этих слагаемых, приведены в строке ∆PнΣ (вариант 2). Так как погрешность увеличилась незначительно (с 3,8 до 4 %), указанные составляющие могут быть исключены из зависимости.

Таблица 5.5

Результаты вариантных расчетов потерь мощности

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Таблица 5.6

Коэффициенты характеристик потерь мощности (×103)

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

Потери холостого хода при изменении нагрузок также изменяются (в соответствии с изменением напряжений в узлах), поэтому их также можно аппроксимировать квадратичным полиномом в зависимости от факторов P0 , P1 и P2 . Очевидно, что в этой зависимости большой вес будет иметь постоянная составляющая, а коэффициенты при факторах в дальнейшем сложатся с коэффициентами зависимости нагрузочных потерь. Большинство коэффициентов характеристики потерь холостого хода имеют обратный знак по сравнению с коэффициентами характеристики нагрузочных потерь. Это соответствует физике процесса, так как при увеличении нагрузок напряжения в узлах сети снижаются. Нагрузочные потери при этом увеличиваются, а потери холостого хода снижаются (коэффициент корреляции нагрузочных потерь и потерь холостого хода в данном примере составил –0,92). Результаты аппроксимации потерь холостого хода, а также значения коэффициентов характеристики суммарных потерь мощности в основной сети, полученные сложением коэффициентов характеристик нагрузочных потерь и потерь холостого хода, приведены в табл. 5.6.

Окончательно характеристика потерь мощности имеет вид, МВт:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Аппроксимация суммарных потерь (нагрузочных и холостого хода) привела к несколько отличным (в основном, чуть меньшим) значениям коэффициентов (последняя строка в табл. 5.6). При этом постоянная составляющая зависимости увеличилась до 318,3 за счет аппроксимационной постоянной составляющей нагрузочных потерь. Несмотря на некоторое снижение погрешности при аппроксимации суммарных потерь (обычно очень небольшое, в нашем примере – с 3,7 до 3,3 %), целесообразно все же проводить аппроксимацию нагрузочных потерь и потерь холостого хода отдельно – для более ясного отражения характеристикой их структуры.

Следует отметить, что количество членов характеристик потерь определяется только количеством факторов, а не сложностью схемы сети. Для сети любой сложности при трех факторах характеристики будут иметь одинаковый вид и отличаться лишь численными значениями коэффициентов.

Для преобразования коэффициентов характеристики потерь мощности в коэффициенты характеристики потерь электроэнергии применяют формулы (5.50) и (5.51). Коэффициенты формы графиков 188 нагрузки вычисляют по формуле (2.5) либо по (2.17). Для реверсивных межсистемных связей 2 ф k =1,33. Для нереверсивных связей значение 2 ф k рекомендуется принимать равным среднегеометрическому значению между 1,33 и 2 ф k графика собственной нагрузки. Коэффициент формы 2 фi j k при произведении факторов i и j вычисляют по формуле (прил. 1):

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Коэффициенты формы графиков должны быть определены на стадии формирования НХТП и введены в нее в виде постоянных значений. При использовании НХТП их корректировка не предусматривается, так как характеристики графиков нагрузки не входят в состав параметров, регистрируемых в официальной отчетности.

Предположив в условиях примера, что все значения 2 ф k = 1,1, получим с учетом формул (5.50) и (5.51) следующую характеристику технических потерь электроэнергии в основной сети:

Нормативные характеристики потерь электроэнергии: методика расчета, формулы

 

Как следует из изложенного, НХТП представляет собой компактное выражение, в котором сотни тысяч элементов сети «сжаты» до нескольких коэффициентов при факторах, значения которых отражаются в официальной отчетности. Проверка правильности расчета НХТП для базового периода проста: значение потерь, определенное по НХТП, должно соответствовать потерям, рассчитанным по схемам сетей. Проверка правильности расчета потерь с помощью программных средств осуществляется в соответствии с порядком, описанным в пп. 5.1.2 и 5.3.


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об энергетике, электротехнике и электронике
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: