Методы расчета нагрузочных потерь электроэнергии в электрической сети в целом
24. Нагрузочные потери электроэнергии в электрической сети в целом могут быть рассчитаны одним из шести следующих методов в зависимости от объема имеющейся информации о схемах и нагрузках сетей (методы расположены в порядке снижения точности расчета):
1) оперативных расчетов;
2) расчетных суток;
3) средних нагрузок;
4) числа часов наибольших потерь мощности;
5) оценки потерь по обобщенной информации о схемах и нагрузках сети 0,4 кВ;
6) расчета потерь электроэнергии в линиях 0,4 кВ в зависимости от величины падения напряжения.
Для электрических сетей ЕНЭС в электрической сети допускается использовать только метод оперативных расчетов и метод расчетных суток.
Потери мощности в сети при использовании для расчета потерь электроэнергии методов 1– 4 рассчитываются на основе заданной схемы сети и нагрузок ее элементов, определенных с помощью измерений или с помощью расчета нагрузок элементов электрической сети в соответствии с в соответствии с настоящей Методикой.
Потери электроэнергии по методам 2–4 могут рассчитываться за каждый месяц расчетного периода с учетом схемы сети, соответствующей данному месяцу. Допускается рассчитывать потери за расчетные интервалы, включающие в себя несколько месяцев, схемы сетей в которых могут рассматриваться как неизменные. Потери электроэнергии за период определяют как сумму потерь, рассчитанных для входящих в данный период месяцев (расчетных интервалов).
При отсутствии информации о коэффициентах мощности нагрузки (cos) принимается: для сетей ВН использовать значение 0,85 о.е., для сетей СН1-НН использовать значение 0,9 о.е.
25. Метод оперативных расчетов состоит в расчете потерь электроэнергии по формуле:
, кВт.ч, (32)
где
|
n
|
-
|
число элементов сети;
|
|
Dtij
|
-
|
интервал времени, в течение которого токовую нагрузку Iij i-го элемента сети с сопротивлением Ri принимают неизменной, час;
|
|
m
|
-
|
число интервалов времени.
|
Токовые нагрузки элементов сети определяются на основе данных диспетчерских ведомостей, оперативных измерительных комплексов и автоматизированных систем учета электрической энергии.
26. Метод расчетных суток состоит в расчете нагрузочных потерь электроэнергии по формуле:
, кВт.ч, (33)
где
|
N, M
|
-
|
количество месяцев, относимых к условным периодам лета и зимы, соответственно. N+M=12;
|
|
|
-
|
нагрузочные потери в каждом i-м месяце периода «минимальных нагрузок», кВт.ч;
|
|
|
-
|
нагрузочные потери в каждом j-м месяце периода «максимальных нагрузок», кВт.ч;
|
Отнесенние месяца к условному периоду «минимальных нагрузок» и «максимальных нагрузок» определяется для года исходя из сравнения среднего арифметического значения отпусков электроэнергии в сеть (для ЕНЭС – отпуск из сети) за год с отпуском электроэнергии в сеть (для ЕНЭС – отпуск из сети) каждого месяца. Месяцы, в которых отпуск электроэнергии в сеть (для ЕНЭС – отпуск из сети) меньше или равен среднему значению, относятся к месяцам «минимальных нагрузок», остальные месяцы года – к месяцам «максимальных нагрузок».
Нагрузочные потери электроэнергии в каждом из месяцев определяется по формулам:
, кВт.ч, (34)
. кВт.ч, (34.1)
где
|
|
-
|
потери электроэнергии в базовых сутках периода «минимальных нагрузок», кВт.ч;
|
|
|
-
|
потери электроэнергии в базовых сутках периода «максимальных нагрузок», кВт.ч;
|
|
|
-
|
отпуск электроэнергии в сеть i месяца, кВт.ч;
|
|
|
-
|
отпуск электроэнергии в сеть базового месяца периода «минимальных нагрузок», кВт.ч;
|
|
|
-
|
отпуск электроэнергии в сеть базового месяца периода «максимальных нагрузок», кВт.ч;
|
|
|
-
|
квадрат коэффициента формы графика суточных отпусков электроэнергии в сеть (график с числом значений, равным числу дней в базовом месяце периода «минимальных нагрузок»), о.е.;
|
|
|
-
|
квадрат коэффициента формы графика суточных отпусков электроэнергии в сеть (график с числом значений, равным числу дней в базовом месяце периода «максимальных нагрузок»), о.е.;
|
|
|
-
|
эквивалентное число дней в i-ом месяце, дней;
|
|
kk
|
-
|
коэффициент, учитывающий различие конфигураций графиков активной и реактивной нагрузки различных ветвей сети, о.е.;
|
|
kл
|
-
|
коэффициент, учитывающий влияние потерь в арматуре ВЛ и принимаемый равным 1,02 для линий напряжением 110 кВ и выше и равным 1,0 для линий более низких напряжений, о.е.
|
Потери электроэнергии в базовых сутках , определяются как сумма потерь мощности, рассчитанная для каждого часового интервала расчетных суток (максимальная продолжительность интервала – один час).
Коэффициент k2ф.м определяется по формуле:
о.е. (35)
где
|
Wi
|
-
|
отпуск электроэнергии в сеть (для ЕНЭС – отпуск из сети) за i-й день базового месяца, кВт.ч;
|
|
Дм
|
-
|
число дней в месяце, дней.
|
При отсутствии данных об отпуске электроэнергии в сеть (для ЕНЭС – отпуске из сети) за каждые сутки месяца коэффициент k2ф.м определяется по формуле:
(36)
где
|
Др, Дн.р
|
-
|
число рабочих и нерабочих дней в месяце (Дм =
Др +Д н.р);
|
|
kw
|
-
|
отношение значений энергии, потребляемой в средний нерабочий и средний рабочий дни kw = Wн.р / Wр, о.е.
|
Эквивалентное число дней в i-ом месяце определяется по формуле:
. (37)
27. Метод средних нагрузок состоит в расчете потерь электроэнергии по формуле:
, кВт.ч, (38)
где
|
ΔPср
|
-
|
потери мощности в сети при средних за расчетный интервал нагрузках узлов, кВт;
|
|
k2ф
|
-
|
квадрат коэффициента формы графика суммарной нагрузки сети за расчетный интервал, о.е.;
|
|
kk
|
-
|
коэффициент, учитывающий различие конфигураций графиков активной и реактивной нагрузки различных ветвей сети, о.е.;
|
|
Тj
|
-
|
продолжительность j-го расчетного интервала, ч.
|
Коэффициент формы графика суммарной нагрузки сети за расчетный интервал определяется по формуле:
, (39)
где
|
Pi
|
-
|
значение нагрузки на i-й ступени графика продолжительностью ∆ti , кВт;
|
|
m
|
-
|
число ступеней графика на расчетном интервале;
|
|
Pср
|
-
|
средняя нагрузка сети за расчетный интервал, кВт.
|
Коэффициент kk в формуле (38) принимается равным 0,99. Для сетей 6–20 кВ и радиальных линий 35 кВ вместо значений Pi и Pср в формуле (39) могут использоваться значения тока головного участка Ii и Iср. В этом случае коэффициент kk принимают равным 1,02.
Допускается определять коэффициент формы графика за расчетный интервал по формуле:
, о.е., (40)
где
|
k2ф.с
|
-
|
квадрат коэффициента формы суточного графика дня контрольных замеров, рассчитанный по формуле (39);
|
|
k2ф.N
|
-
|
квадрат коэффициента формы графика месячных отпусков электроэнергии в сеть (график с числом значений, равным числу месяцев в расчетном интервале), рассчитываемый по формуле:
|
о.е., (41)
где
|
Wм i
|
-
|
отпуск электроэнергии в сеть за i-й месяц расчетного интервала, кВт.ч;
|
|
Wср.мес
|
-
|
среднемесячный отпуск электроэнергии в сеть за месяцы расчетного интервала, кВт.ч .
|
При расчете потерь за месяц k2ф.N = 1.
При отсутствии графика нагрузки значение kф2 определяется по формуле:
. (42)
Коэффициент заполнения графика суммарной нагрузки сети kз определяется по формуле:
, (43)
где
|
Wо
|
-
|
отпуск электроэнергии в сеть за время Т, кВт.ч;
|
|
Тmax
|
-
|
число часов использования наибольшей нагрузки сети, ч.
|
Средняя нагрузка i-го узла определяется по формуле:
, кВт, (44)
где
|
Wi
|
-
|
энергия, потребленная (генерированная) в i-м узле за время Т , кВт.ч.
|
28. Метод числа часов наибольших потерь мощности состоит в расчете потерь электроэнергии по формуле:
, кВт.ч, (45)
где
|
ΔPmax
|
-
|
потери мощности в режиме наибольшей нагрузки сети, кВт;
|
|
τо
|
-
|
относительное число часов наибольших потерь мощности, определенное по графику суммарной нагрузки сети за расчетный интервал.
|
Относительное число часов наибольших потерь мощности определяется по формуле:
, о.е., (46)
где
|
Pmax
|
-
|
наибольшее значение из m значений Pi в расчетном интервале, кВт.
|
Коэффициент kk в формуле (45) принимается равным 1,03. Для сетей 6–20 кВ и радиальных линий 35 кВ вместо значений Pi и Pmax в формуле (46) могут использоваться значения тока головного участка Ii и Imax. В этом случае коэффициент kk принимается равным 1,0.
Допускается определять относительное число часов наибольших потерь мощности за расчетный интервал по формуле:
(47)
где
|
τс
|
-
|
относительное число часов наибольших потерь мощности, рассчитанное по формуле (46) для суточного графика дня контрольных замеров, о.е.
|
Значения τм и τN рассчитывается по формулам:
; (48)
(49)
где
|
Wм.р
|
-
|
отпуск электроэнергии в сеть в расчетном месяце, кВт.
|
При расчете потерь за месяц τN = 1.
При отсутствии графика нагрузки значение τо определяется по формуле:
(50)
29. Методы расчета потерь электроэнергии в сети 0,4 кВ
Нагрузочные потери электроэнергии в сети 0,4 кВ рассчитываются следующими методами:
оценки потерь электроэнергии на основе зависимости потерь от обобщенной информации о схемах и нагрузках сети;
расчета потерь электроэнергии в линиях 0,4 кВ в зависимости от величины падения напряжения;
поэлементного расчета потерь мощности и электроэнергии с использованием схемы электрической сети и ее режимных параметров.
Метод оценки потерь электроэнергии на основе зависимости потерь от обобщенной информации о схемах и нагрузках сети
Потери электроэнергии в N линиях 0,4 кВ со средним сечением головных участков Fг ср, мм2, отпуском электроэнергии в линии W0,4,
тыс.кВт.ч, за период Д, дней, рассчитываются в соответствии с методом оценки потерь электроэнергии на основе зависимости потерь от обобщенной информации о схемах и нагрузках сети (*) по формуле:
, тыс.кВт.ч, (51)
где
|
Lэкв
|
-
|
эквивалентная суммарная длина линий, км;
|
|
tg φ
|
-
|
средний коэффициент реактивной мощности, о.е.;
|
|
k 0,4
|
-
|
коэффициент, учитывающий характер распределения нагрузок по длине линии и неодинаковость нагрузок фаз.
|
* П р и м е ч а н и я:
1) Метод оценки потерь электроэнергии на основе зависимости потерь от обобщенной информации о схемах и нагрузках сети может применяться для расчета потерь электроэнергии в совокупности линий общим количеством не менее суммарного количества линий, отходящих от 150 шт. трансформаторов 6-20/0,4 кВ или более. Для электрических сетей меньшего объема применяются:
- метод расчета потерь электроэнергии в линиях 0,4 кВ в зависимости от величины падения напряжения
- метод поэлементного расчета потерь мощности и электроэнергии с использованием схемы электрической сети и ее режимных параметров.
2) при определении W0,4 исключается объем электроэнергии, переданный потребителям, подключенным непосредственно к шинам питающих подстанций.
3) в случае, если среднее количество линий, отходящих от одного трансформатора, составляет 3 шт. и менее, необходимо подтверждение в виде предоставления схем электрической сети НН.
Эквивалентная суммарная длина N линий определяется по формуле (*):
Lэкв = Lм + 0,44 L2-3 + 0,22 L1 , км, (52)
где
|
Lм
|
-
|
суммарная длина магистралей N линий 0,4 кВ, км;
|
|
L2-3
|
-
|
суммарная длина двухфазных и трехфазных ответвлений N линий 0,4 кВ, км;
|
|
L1
|
-
|
суммарная длина однофазных ответвлений N линий 0,4 кВ, км.
|
* П р и м е ч а н и я:
1. При определении магистрали одной линии 0,4 кВ рассчитывается наибольшее расстояние от шин 0,4 кВ распределительного трансформатора 6–20/0,4 кВ до наиболее удаленного потребителя присоединенного к трехфазной или двухфазной линии.
2. При определении эквивалентной длины линии в длину ответвления не включаются электрические сети, относящиеся к общедомовому имуществу многоквартирных жилых домов (в том числе внутридомовые электрические сети), а также ответвления к жилым домам, если граница балансовой принадлежности (эксплуатационной ответственности) находится на опоре.
При наличии алюминиевых, стальных и медных проводов в магистрали или ответвлениях в формулу (52) подставляют длины линий, определяемые по формуле:
L = Lа + 4 Lс + 0,6 Lмед , км, (53)
где
|
Lа, Lс, Lмед
|
-
|
длины алюминиевых, стальных и медных проводов, соответственно, км.
|
Коэффициент k 0,4 определяют по формуле:
k 0,4 = ku (7,002 – 2,403dр – 1,332dр2 )(1,125+0,126dp) , (54)
где
|
dр
|
-
|
доля энергии, отпускаемой населению, проживающему в индивидуальных жилых домах, по отношению к суммарному отпуску в сеть 0,4 кВ, о.е.;
|
|
ku
|
-
|
коэффициент, принимаемый равным 1 для линии 400/230 В и равным 3 для линии 220/127 В.
|
Коэффициент Fг ср определяется по формуле*:
, мм2, (55)
где Fгi – сечение головного участка i-ой линии, мм2;
Lгi – длина головного участка i-ой линии, км.
*П р и м е ч а н и е: Длина головного участка определяется как суммарная протяженность участков сети одинакового сечения от центра питания до первого разветвления электрической сети или до первой подключенной к узлу сети нагрузки.
При отсутствии данных о коэффициенте заполнения графика и (или) коэффициенте реактивной мощности, принимается kз = 0,5; tg φ = 0,48 (соответствует cos φ = 0,9).
При отсутствии учета электроэнергии, отпускаемой в линии 0,4 кВ, ее значение определяется, вычитанием из энергии, отпущенной в сеть 6-20 кВ, потерь в оборудовании 6-20 кВ и энергии, отпущенной в трансформаторные подстанции (далее – ТП) 6-20/0,4 кВ, энергии, отпущенной потребителям, подключенным к шинам ТП и в линии 0,4 кВ, находящиеся на балансе потребителей.
Метод расчета потерь электроэнергии в линиях 0,4 кВ в зависимости от величины падения напряжения
Метод расчета потерь электроэнергии в линиях 0,4 кВ в зависимости от величины падения напряжения может применяться для расчета потерь электроэнергии в линиях, отходящих от 150 шт. трансформаторов 6-20/0,4 кВ или менее. Для электрических сетей большего объема применяются:
- метод оценки потерь электроэнергии на основе зависимости потерь от обобщенной информации о схемах и нагрузках сети;
- метод поэлементного расчета потерь мощности и электроэнергии с использованием схемы электрической сети и ее режимных параметров.
Для реализации метода расчета потерь электроэнергии в линиях 0,4 кВ в зависимости от величины падения напряжения производятся измерения уровней фазных напряжений на шинах ТП и в электрически удаленной точке линии 0,4 кВ в режиме максимальной нагрузки. По данным измерений определяется абсолютная и относительная величина потерь напряжения (U) в процентах по отношению к среднему фазному напряжению на шинах 0,4 кВ ТП 6-20/0,4 кВ. При отсутствии результатов измерения уровней фазных напряжений в базовом периоде на шинах ТП и в электрически удаленной точке использование метода запрещается.
Потери электроэнергии в линии напряжением 0,4 кВ (от % отпуска электроэнергии в сеть) определяются по формуле:
%, (56)
где
|
U
|
-
|
потеря напряжения в максимум нагрузки сети от шин ТП до наиболее электрически удаленного электроприемника, %;
|
|
Кнер
|
-
|
коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузок по фазам, о.е.
|
Если измеренные уровни фазных напряжений на шинах ТП различны, то при определении U напряжение на шинах ТП принимается как среднее арифметическое из трех измеренных значений. Если в электрически удаленной точке линии 0,4 кВ в режиме максимальной нагрузки фазное напряжение измерялось на трехфазном вводе и получены все фазные напряжения, в качестве расчетного принимается минимальное из трех измеренных значений.
Коэффициент Кнер определяется по формуле:
Кнер = 3 (57)
где
|
Iа, Iв, Ic
|
-
|
измеренные токовые нагрузки фаз, А;
|
|
|
Rн , R ф
|
-
|
отношение сопротивлений нулевого и фазного проводов, Ом.
|
При отсутствии данных о токовых нагрузках фаз следует принимать:
для линий с Rн /R ф =1 Кнер=1,13;
для линий с Rн /R ф =2 Кнер=1,2.
Число часов наибольших потерь мощности в формуле (56) определяется по формуле:
, ч., (58)
где Тmax – число часов использования максимальной нагрузки, час.
Метод поэлементного расчета потерь мощности и электроэнергии с использованием схемы электрической сети и ее режимных параметров
При необходимости точного расчета потерь электроэнергии в электрических сетях 0,4 кВ и при наличии достаточного количества исходной информации, а также при расчете потерь электроэнергии в отдельных линиях 0,4 кВ рекомендуется использовать методы поэлементного расчета потерь мощности и электроэнергии с использованием схемы электрической сети и ее режимных параметров.
Расчет потерь электроэнергии выполняется методом средних нагрузок по формуле:
, кВт.ч, (59)
где
|
ΔPср
|
-
|
потери мощности в сети при средних за расчетный интервал нагрузках узлов, кВт;
|
|
k2ф
|
-
|
квадрат коэффициента формы графика суммарной нагрузки сети за расчетный интервал;
|
|
kk
|
-
|
коэффициент, учитывающий различие конфигураций графиков активной и реактивной нагрузки различных ветвей сети;
|
|
Кнер
|
-
|
коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузок по фазам (для однофазного участка сети коэффициент равен 1);
|
|
Тj
|
-
|
продолжительность j-го расчетного интервала, ч.
|
В зависимости от исполнения участка для расчета потерь мощности и напряжения в сети при средних за расчетный интервал нагрузках узлов используются следующие формулы:
Участок сети с тремя фазами:
Потери мощности на участке сети определяются по формуле:
, кВт, (60)
где
|
I1Ф ср
|
-
|
средний за расчётный интервал Т фазный ток в одной фазе, А;
|
|
R1Ф
|
-
|
активное сопротивление одной фазы, Ом;
|
|
P3ф ср, Q3ф ср
|
–
|
средние суммарные значения активной и реактивной мощности за период Т в трех фазах, МВт, Мвар;
|
|
Uф ср
|
–
|
среднее фазное напряжение в узле элемента за период Т, кВ.
|
Потери напряжения на участке сети определяются по формуле:
, кВ. (61)
где
|
Z1Ф
|
-
|
полное комплексное сопротивление одной фазы на участке сети, Z1Ф= R1Ф+jХ1Ф, Ом;
|
|
S3ф (1)
|
-
|
суммарное значение полной мощности в трех фазах в начале участка сети, МВА;
|
|
Uф (1)
|
-
|
фазное напряжение в начале участка сети, кВ.
|
Участок сети с двумя фазами:
Потери мощности определяются по формуле:
, кВт, (62)
где
|
I1Ф ср
|
-
|
средний за расчётный интервал Т фазный ток в одной фазе, А;
|
|
R1Ф
|
-
|
активное сопротивление одной фазы, Ом;
|
|
P2ф ср, Q2ф ср
|
–
|
средние суммарные значения активной и реактивной мощности за период Т в двух фазах, МВт, Мвар;
|
|
Uф ср
|
–
|
среднее фазное напряжение в узле элемента за период Т, кВ.
|
Потери напряжения на участке сети определяются по формуле:
. (63)
где
|
Z1Ф (1-2)
|
-
|
полное комплексное сопротивление одной фазы на участке сети (1-2), Z1Ф (1-2)= R1Ф (1-2) +jХ1Ф (1-2), Ом;
|
|
ZН (1-2)
|
-
|
полное комплексное сопротивление нулевого провода на участке сети (1-2), ZН (1-2)= RН (1-2) +jХН (1-2), Ом;
|
|
S2ф (1)
|
-
|
суммарное значение полной мощности в двух фазах в начале участка сети, МВА;
|
|
Uф (1)
|
-
|
фазное напряжение в начале участка сети, кВ.
|
Участок сети с одной фазой:
Потери мощности определяются по формуле:
. (64)
где
|
I1Ф ср
|
-
|
средний за расчётный интервал Т фазный ток в одной фазе, А;
|
|
R1Ф
|
-
|
активное сопротивление одной фазы, Ом;
|
|
P1ф ср, Q1ф ср
|
–
|
средние суммарные значения активной и реактивной мощности за период Т в одной фазе, МВт, Мвар;
|
|
Uф ср
|
–
|
среднее фазное напряжение в узле элемента за период Т, кВ.
|
Потери напряжения определяются по формуле:
. (65)
где
|
Z1Ф (1-2)
|
-
|
полное комплексное сопротивление одной фазы на участке сети (1-2), Z1Ф (1-2)= R1Ф (1-2) +jХ1Ф (1-2), Ом;
|
|
ZН (1-2)
|
-
|
полное комплексное сопротивление нулевого провода на участке сети (1-2), ZН (1-2)= RН (1-2) +jХН (1-2), Ом;
|
|
S1ф (1)
|
-
|
суммарное значение полной мощности в одной фазе в начале участка сети, МВА;
|
|
Uф (1)
|
-
|
фазное напряжение в начале участка сети, кВ.
|
|