ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«Казанский государственный энергетический университет» 
 
 
 

Заочный Факультет

Дисциплина: Введение в специальность 
 

РЕФЕРАТ

Тема: «Способы уменьшения потерь при передаче электроэнергии»

 
 
 
 
 
 
 
 

Работу выполнил

студент 1 курса

группы ЗЭС-3-11

заочного  отделения

Быков А. В.

_______________ 

Проверил

преподаватель

______________________________ 
 
 

Казань

2011 г.

 

Содержание

Введение  ……………………………………………………………………………3

Структура потерь электроэнергии в электрических  сетях………………………5

Методы  расчета потерь

электроэнергии  в распределительных сетях 0,38-6-10 кВ……………...………14

 

Мероприятия по снижению

потерь  электроэнергии в электрических  сетях………………….………………19

Основные  выводы…………………………………………………………………25

 

Литература…………………………………………………………………………27 

Введение

           Электрическая энергия является единственным видом продукции, для перемещения которого от мест производства до мест потребления не используются другие ресурсы. Для этого расходуется часть самой передаваемой электроэнергии, поэтому ее потери неизбежны, задача состоит в определении их экономически обоснованного уровня. Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях до этого уровня - одно из важных направлений энергосбережения.

    Потребители  электроэнергии  имеются  повсюду.  Производится  же  она   в сравнительно   немногих   местах,   близких   к   источникам   топливных   и гидроресурсов. Поэтому возникает необходимость  передачи  электроэнергии  на расстояния, достигающие иногда сотен километров. Но передача электроэнергии на  большие  расстояния  связана  с  заметными потерями.  Дело  в  том,  что,  протекая  по  линиям  электропередачи,   ток нагревает их. В соответствии с законом Джоуля — Ленца, энергия,  расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой 

  Q=I²Rt 

  где R — сопротивление линии. При большой  длине линии передача энергии  может стать вообще экономически невыгодной. Для уменьшения потерь можно,  конечно, идти  по  пути  уменьшения  сопротивления  R  линии  посредством  увеличения площади поперечного сечения проводов. Но для уменьшения R, к примеру, в  100 раз нужно увеличить  массу  провода  также  в  100  раз.  Ясно, что  нельзя допустить такого большого расходования дорогостоящего цветного металла,  не говоря уже о трудностях закрепления тяжелых проводов на высоких мачтах и  т. п.

  Поэтому потери энергии в линии снижают  другим путем: уменьшением  тока  в линии.  Например,  уменьшение   тока   в   10   раз   уменьшает   количество выделившегося в проводниках тепла в  100  раз,  т.  е.  достигается  тот  же эффект, что и от стократного утяжеления провода.

    Так  как  мощность  тока  пропорциональна  произведению  силы   тока   на напряжение,  то  для  сохранения  передаваемой   мощности   нужно   повысить напряжение в  линии  передачи.  Причем,  чем  длиннее  линия  передачи,  тем выгоднее  использовать  более   высокое   напряжение.   Так,   например,   в высоковольтной линии передачи Волжская ГЭС — Москва используют напряжение  в 500 кв. Между тем генераторы  переменного тока  строят  на  напряжения,  не превышающие 16—20 кв., так  как  более  высокое  напряжение  потребовало  бы принятия более сложных специальных мер для изоляции обмоток и других  частей генераторов. Поэтому на  крупных  электростанциях  ставят  повышающие  трансформаторы. Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз,  во  сколько уменьшает силу тока. Потери мощности при этом невелики. Для   непосредственного   использования   электроэнергии   в   двигателях электропривода станков, в осветительной сети и для других  целей  напряжение на концах  линии  нужно  понизить.  Это  достигается  с  помощью  понижающих трансформаторов.  Причем  обычно  понижение  напряжения   и   соответственно увеличение  силы  тока  происходит  в  несколько  этапов.  На  каждом  этапе напряжение становится все меньше, а территория,  охватываемая  электрической сетью, - все шире.

    Электрические станции  ряда  областей  страны  соединены   высоковольтными линиями  передач,  образуя  общую  электросеть,   к   которой   присоединены потребители.  Такое  объединение  называется  энергосистемой.  Энергосистема обеспечивает бесперебойность подачи энергии потребителям независимо  от  их месторасположения. 
 
 

 

   Структура потерь электроэнергии в электрических  сетях

 

   При передаче электрической энергии  в каждом элементе электрической  сети возникают потери. Для изучения составляющих потерь в различных  элементах сети и оценки необходимости  проведения того или иного мероприятия, направленного на снижение потерь, выполняется анализ структуры потерь электроэнергии.

   Фактические (отчетные) потери электроэнергии ΔW_Отч определяют как разность электроэнергии, поступившей в сеть, и электроэнергии, отпущенной из сети потребителям. Эти потери включают в себя составляющие различной природы: потери в элементах сети, имеющие чисто физический характер, расход электроэнергии на работу оборудования, установленного на подстанциях и обеспечивающего передачу электроэнергии, погрешности фиксации электроэнергии приборами ее учета и, наконец, хищения электроэнергии, неоплату или неполную оплату показаний счетчиков и т.п.

   Разделение  потерь на составляющие может проводиться  по разным критериям: характеру потерь (постоянные, переменные), классам напряжения, группам элементов, производственным подразделениями и т.д. Учитывая физическую природу и специфику  методов определения количественных значений фактических потерь, они  могут быть разделены на четыре составляющие:

   1) технические потери  электроэнергии  ΔW_Т, обусловленные физическими процессами в проводах и электрооборудовании, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям.

   2) расход электроэнергии  на собственные  нужды подстанций  ΔW_СН, необходимый для обеспечения работы технологического оборудования подстанций и жизнедеятельности обслуживающего персонала, определяемый по показаниям счетчиков, установленных на трансформаторах собственных нужд подстанций;

   3) потери электроэнергии, обусловленные инструментальными  погрешностями их измерения (инструментальные потери) ΔW_Изм;

   4) коммерческие потери  ΔW_К, обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствием показаний счетчиков оплате за электроэнергию бытовыми потребителями и другими причинами в сфере организации контроля за потреблением энергии. Их значение определяют как разницу между фактическими (отчетными) потерями и суммой первых трех составляющих: 

   ΔW_К =ΔW_{Отч -} ΔW_{Т -} ΔW_{СН -} ΔW_{Изм. (}1.1) 

   Три первые составляющие структуры потерь обусловлены технологическими потребностями  процесса передачи электроэнергии по сетям и инструментального учета  ее поступления и отпуска. Сумма  этих составляющих хорошо описывается  термином технологические потери. Четвертая составляющая - коммерческие потери - представляет собой воздействие "человеческого фактора" и включает в себя все его проявления: сознательные хищения электроэнергии некоторыми абонентами с помощью изменения показаний счетчиков, неоплату или неполную оплату показаний счетчиков и т.п.

   Критерии  отнесения части электроэнергии к потерям могут быть физического и экономического характера [1].

   Сумму технических потерь, расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций и коммерческих потерь можно назвать  физическими потерями электроэнергии. Эти составляющие действительно связаны с физикой распределения энергии по сети. При этом первые две составляющие физических потерь относятся к технологии передачи электроэнергии по сетям, а третья - к технологии контроля количества переданной электроэнергии.

   Экономика определяет потери как часть электроэнергии, на которую ее зарегистрированный полезный отпуск потребителям оказался меньше электроэнергии, произведенной на своих электростанциях и закупленной у других ее производителей. При этом зарегистрированный полезный отпуск электроэнергии здесь не только та его часть, денежные средства за которую действительно поступили на расчетный счет энергоснабжающей организации, но и та, на которую выставлены счета, т.е. потребление энергии зафиксировано. В отличие от этого реальные показания счетчиков, фиксирующих потребление энергии бытовыми абонентами, неизвестны. Полезный отпуск электроэнергии бытовым абонентам определяют непосредственно по поступившей за месяц оплате, поэтому к потерям относят всю неоплаченную энергию.

   С точки зрения экономики расход электроэнергии на собственные нужды подстанций ничем не отличается от расхода в  элементах сетей на передачу остальной  части электроэнергии потребителям.

   Недоучет  объемов полезно отпущенной электроэнергии является такой же экономической  потерей, как и две описанные  выше составляющие. То же самое можно  сказать и о хищениях электроэнергии. Таким образом, все четыре описанные  выше составляющие потерь с экономической  точки зрения одинаковы.

   Технические потери электроэнергии можно представить  следующими структурными составляющими:

   нагрузочные потери в оборудовании подстанций. К ним относятся потери в линиях и силовых трансформаторах, а также потери в измерительных трансформаторах тока, высокочастотных заградителях (ВЗ) ВЧ - связи и токоограничивающих реакторах. Все эти элементы включаются в "рассечку" линии, т.е. последовательно, поэтому потери в них зависят от протекающей через них мощности.

   потери  холостого хода, включающие потери в электроэнергии в силовых трансформаторах, компенсирующих устройствах (КУ), трансформаторах  напряжения, счетчиках и устройствах  присоединения ВЧ-связи, а также  потери в изоляции кабельных линий.

   климатические потери, включающие в себя два вида потерь: потери на корону и потери из-за токов утечки по изоляторам ВЛ и  подстанций. Оба вида зависят от погодных условий.

   Технические потери в электрических сетях  энергоснабжающих организаций (энергосистем) должны рассчитываться по трем диапазонам напряжения [4]:

   в питающих сетях высокого напряжения 35 кВ и выше;

   в распределительных сетях среднего напряжения 6 - 10 кВ;

   в распределительных сетях низкого  напряжения 0,38 кВ.

   Распределительные сети 0,38 - 6 - 10 кВ, эксплуатируемые РЭС  и ПЭС, характеризуются значительной долей потерь электроэнергии в суммарных  потерях по всей цепи передачи электроэнергии от источников до электроприемников. Это  обусловлено особенностями построения, функционирования, организацией эксплуатации данного вида сетей: большим количеством  элементов, разветвленностью схем, недостаточной  обеспеченностью приборами учета, относительно малой загрузкой элементов  и т.п. [3]

   В настоящее время по каждому РЭС  и ПЭС энергосистем технические  потери в сетях 0,38 - 6 - 10 кВ рассчитываются ежемесячно и суммируются за год. Полученные значения потерь используются для расчета планируемого норматива потерь электроэнергии на следующий год.

   Далее подробнее рассмотрим структурные  составляющие технических потерь электроэнергии.

Нагрузочные потери электроэнергии 

   Потери  энергии в проводах, кабелях и  обмотках трансформаторов пропорциональны  квадрату протекающего по ним тока нагрузки, и поэтому из называют нагрузочными потерями. Ток нагрузки, как правило, изменяется во времени, и нагрузочные потери часто называют переменными [1].