Методы расчета потерь, зависящих от погодных условий

Потери, зависящие от погодных условий, включают в себя три вида потерь:

- на корону;

- от токов утечки по изоляторам воздушных линий;

- расход электроэнергии на плавку гололеда.

Потери электроэнергии на корону определяют на основе данных об удельных потерях мощности, приведенных в табл. 1,и о продолжительностях видов погоды в течение расчетного периода. При этом к периодам хорошей погоды (для целей расчета потерь на корону) относят погоду с влажностью менее 100% и гололед; к периодам влажной погоды - дождь, мокрый снег, туман.

 

Таблица 1.Удельные потери мощности на корону.

Напряжение ВЛ, тип опоры, число и сечение проводов в фазе	Суммарное сечение проводов в фазе, мм2	Потери мощности на корону, кВт/км, при погоде,
хорошая	сухой снег	влажная	изморозь
750-5´240		3,9	15,5	55,0	115,0
750-4´600		4,6	17,5	65,0	130,0
500-3´400		2,4	9,1	30,2	79,2
500-8´300		0,1	0,5	1,5	4,5
330-2´400		0,8	3,3	11,0	33,5
220ст- 1´300		0,3	1,5	5,4	16,5
220ст/2-1´300		0,6	2,8	10,0	30,7
220жб-1´300		0,4	2,0	8,1	24,5
220жб/2- 1´300		0,8	3,7	13,3	40,9
220-3´500		0,02	0,05	0,27	0,98
154-1´185		0,12	0,35	1,20	4,20
154/2-1´185		0,17	0,51	1,74	6,12
110ст-1´120		0,013	0,04	0,17	0,69
110ст/2-1´120		0,015	0,05	0,25	0,93
110жб-1´120		0,018	0,06	0,30	1,10
110жб/2-1´120		0,020	0,07	0,35	1,21

Примечания:

1.Вариант 500-8´300 соответствует линии 500 кВ,построенной в габаритах 1150 кВ, вариант 220-3´500 - линии 220 кВ, построенной вгабаритах 500 кВ.

2.Варианты 220/2-1´300, 154/2-1´185 и110/2-1´120 соответствуют двухцепным линиям.Потери во всех случаях приведены в расчете на одну цепь.

3. Индексы "ст" и"жб" обозначают стальные и железобетонные опоры.

 

 

При отсутствии данных о продолжительностях видов погоды в течение расчетного периода потери электроэнергии на корону определяют по табл. 2в зависимости от региона расположения линии. Распределение территориальных образований Российской Федерации по регионам для целей расчета потерь.

Таблица 2.Удельные годовые потери электроэнергии на корону

 

Напряжение ВЛ, кВ, число и сечение проводов в фазе	Удельные потери электроэнергии на корону, тыс. кВт/км, в год, в регионе
750-5´240	193,3	176,6	163,8	144,6	130,6	115,1	153,6
750-4´600	222,5	203,9	189,8	167,2	151,0	133,2	177,3
500-3´400	130,3	116,8	106,0	93,2	84,2	74,2	103,4
500-8´300	6,6	5,8	5,2	4,6	4,1	3,5	5,1
330-2´400	50,1	44,3	39,9	35,2	32,1	27,5	39,8
220ст- 1´300	19,4	16,8	14,8	13,3	12,2	10,4	15,3
220ст/2-1´300	36,1	31,2	27,5	24,7	22,7	19,3	28,5
220жб-1´300	28,1	24,4	21,5	19,3	17,7	15,1	22,2
220жб/2- 1´300	48,0	41,5	36,6	32,9	30,2	25,7	37,9
220-3´500	1,3	1,1	1,0	0,9	0,8	0,7	1,0
154-1´185	7,2	6,3	5,5	4,9	4,6	3,9	5,7
154/2-1´185	10,4	9,1	8,0	7,1	6,8	5,7	8,3
110ст-1´120	1,07	0,92	0,80	0,72	0,66	0,55	0,85
110ст/2-1´120	1,42	1,22	1,07	0,96	0,88	0,73	1,13
110жб-1´120	1,71	1,46	1,28	1,15	1,06	0,88	1,36
110жб/2-1´120	1,85	1,59	1,39	1,25	1,14	0,95	1,47

Примечание. Значения потерь, приведенные в табл. 2 и 4, соответствуют году с числом дней 365.При расчете нормативных потерь в високосном году применяется коэффициент к = 366/365.

При расчете потерь на линиях с сечениями, отличающимися от приведенных в табл.1,расчетные значения, приведенные в таблицах 1и 2,умножают на отношение F _т/ F _ф, где F _т- суммарное сечение проводов фазы, приведенное в табл. 1; F _ф - фактическое сечение проводов линии.

Влияние рабочего напряжения линии на потери на корону учитывают, умножая данные, приведенные в таблицах 1 и 2, на коэффициент, определяемый по формуле:

 

К_uкор=6,88U²_отн - 5,88 U_отн, (30)

где U _отн- отношение рабочего напряжения линии к его номинальному значению. Потери электроэнергии от токов утечки по изоляторам воздушных линий определяют на основе данных об удельных потерях мощности, приведенных в табл.3, и о продолжительностях видов погоды в течение расчетного периода. По влиянию на токи утечки виды погоды должны объединяться в 3 группы: 1 группа - хорошая погода с влажностью менее 90%, сухой снег, изморозь, гололед; 2 группа - дождь, мокрый снег, роса, хорошая погода с влажностью 90% и более; 3 группа - туман.

Таблица 3. Удельные потери мощности оттоков утечки по изоляторам ВЛ

Группа погоды	Потери мощности от токов утечки по изоляторам, кВт/км, на ВЛ напряжением, кВ
	0,011	0,017	0,025	0,033	0,035	0,044	0,055	0,063	0,069	0,103	0,156	0,235
	0,094	0,153	0,227	0,302	0,324	0,408	0,510	0,587	0,637	0,953	1,440	2,160
	0,154	0,255	0,376	0,507	0,543	0,680	0,850	0,978	1,061	1,587	2,400	3,600

При отсутствии данных о продолжительностях различных погодных условий годовые потери электроэнергии от токов утечки по изоляторам воздушных линий принимают по данным табл. 4. Таблица 4.Удельные годовые потери электроэнергии от токов утечки по изоляторам ВЛ

Номер региона	Потери электроэнергии от токов утечки по изоляторам ВЛ, тыс. кВтч/км в год, при напряжении, кВ
	0,21	0,33	0,48	0,64	0,69	0,86	1,08	1,24	1,35	2,01	3,05	4,58
	0,22	0,35	0,52	0,68	0,73	0,92	1,15	1,32	1,44	2,15	3,25	4,87
	0,28	0,45	0,67	0,88	0,95	1,19	1,49	1,71	1,86	2,78	4,20	6,31
	0,31	0,51	0,75	1,00	1,07	1,34	1,68	1,93	2,10	3,14	4,75	7,13
	0,27	0,44	0,65	0,87	0,92	1,17	1,46	1,68	1,82	2,72	4,11	6,18
	0,22	0,35	0,52	0,68	0,73	0,92	1,15	1,32	1,44	2,15	3,25	4,87
	0,16	0,26	0,39	0,51	0,55	0,69	0,86	0,99	1,08	1,61	2,43	3,66

Нормативный расход электроэнергии на плавку гололеда определяют по табл. 5 в зависимости от района расположения ВЛ по гололеду (гл. 2.5 ПУЭ).

Таблица 5.Удельный расход электроэнергии на плавку гололеда

Число проводов в фазе и сечение, мм2	Суммарное сечение проводов в фазе, мм2	Расчетный расход электроэнергии на плавку гололеда, тыс. кВт-ч/км в год, в районе по гололеду:
4´600		0,171	0,236	0,300	0,360
8´300		0,280	0,381	0,479	0,571
3´500		0,122	0,167	0,212	0,253
5´240		0,164	0,223	0,280	0,336
3´400		0,114	0,156	0,197	0,237
2´400		0,076	0,104	0,131	0,158
2´300		0,070	0,095	0,120	0,143
1´330		0,036	0,050	0,062	0,074
1´300		0,035	0,047	0,060	0,071
1´240		0,033	0,046	0,056	0,067
1´185		0,030	0,041	0,051	0,061
1´150		0,028	0,039	0,053	0,064
1´120		0,027	0,037	0,046	0,054
1´95		0,024	0,031	0,038	0,044

Расход электроэнергии на собственные нужды подстанций Расход электроэнергии на собственные нужды подстанций определяют на основе приборов учета, установленных на трансформаторах собственных нужд (ТСН). При установке прибора учета шинах 0,4 кВ ТСН потери в ТСН, рассчитанные в соответствии с данной методикой, должны быть добавлены к показанию счетчика. Методы расчета потерь, обусловленных погрешностями системы учета электроэнергии Потери электроэнергии, обусловленные погрешностями системы учета электроэнергии, рассчитывают как сумму значений, определенных для каждой точки учета поступления электроэнергии в сеть и отпуска электроэнергии из сети по формуле:

DW_уч= - (D_ттb+ D_ТН+ D_qb- DU_тн + D_сч)W/100, (31)

где D_ттb- токовая погрешность ТТ, %, при коэффициенте токовой загрузки b _ТТ;D_тн- погрешность ТН по модулю напряжения, %; D_qb- погрешность трансформаторной схемы подключения счетчика, %, при коэффициенте токовой загрузки b _ТТ;D_сч- погрешность счетчика, %; D U _тн- потеря напряжения во вторичной цепи ТН, %; W - энергия, зафиксированная счетчиком за расчетный период.

Погрешность трансформаторной схемы подключения счетчика определяют по формуле:

D_qb = 0,0291 (q_Ib-q_U)tg j, (32)

где q_Ib- угловая погрешность ТТ, мин, при коэффициенте токовой загрузки b _ТТ;q_U - угловая погрешность ТН, мин; tg j - коэффициент реактивной мощности контролируемого присоединения.

Коэффициент токовой загрузки ТТ за расчетный период определяют по формуле:

, (33)

где U _номи I _ном - номинальные напряжение и ток первичной обмотки ТТ. Значения погрешностей в формулах(31) и (32)определяют на основе данных метрологической поверки. При отсутствии данных о фактических погрешностях измерительных комплексов допускается проводить расчет потерь электроэнергии, обусловленных погрешностями системы учета электроэнергии, в соответствии с Приложением3 к настоящей Методике.

 

 

2.4. Методика расчета разомкнутых и замкнутых сетей, токи короткого замыкания, заземляющие устройства.

В сельском хозяйстве преобладают разомкнутые — радиальные электрические сети (рис. 5.20, а). При сооружении радиальных сетей требуется наименьший расход средств и материалов. Однако у них есть существенный недостаток. При повреждении линии, особенно в ее начале, прекращается электроснабжение всех потребителей, присоединенных к ней. В сельском хозяйстве появляется все больше потребителей, перерывы в электроснабжении которых приводят к значительным потерям урожая, животноводческой продукции и т.п. Электроснабжение ответственных потребителей должно быть надежным. Такому требованию радиальные сети удовлетворяют не полностью. Вот почему применяют замкнутые электрические сети. Замкнутой называют электрическую сеть, магистральные линии которой получают питание не менее чем с двух сторон. В этой сети (рис. 5.20, б) обрыв магистрали в любом месте не нарушает электроснабжения потребителей. Так, нагрузка 3 при обрыве линии на участке 2—3 будет получать питание по нижней ветви схемы, а при обрыве на участке 3—4—по верхней.

Если в сети будут проведены дополнительные внутренние линии A—2, А—3 и А—4 (рис. 5.20, в), то точки 2...4 получают питание с трех сторон и их называют узловыми или узлами, а сеть с узловыми точками — сложной замкнутой. В этой сети при обрыве линии на любом из участков электроснабжение всех потребителей более надежно, чем в простой замкнутой сети.

Сети, изображенные на рисунке 5.20, б и в, снабжены источником питания А. При выходе его из строя прекращается электроснабжение всех потребителей этих сетей. Для повышения его надежности нужно увеличить число источников питания в сети.

Простая замкнутая сеть с двумя источниками питания А и В (рис. 5.21) называется линией с двухсторонним питанием. В такой линии обрыв проводов и даже выход из строя одного из источников питания не нарушают электроснабжения всех или большей части потребителей электроэнергии.

Сложная замкнутая сеть (рис. 5.22) с несколькими источниками питания обеспечивает наиболее высокую надежность электроснабжения.

Недостатки замкнутых сетей заключаются в значительно большей стоимости и расходе материалов. Кроме того, защита замкнутых сетей от коротких замыканий сложнее, чем защита радиальных. Этим и объясняется, что замкнутые сети в сельском хозяйстве применяют недостаточно. Их используют в виде линий с двухсторонним питанием (см. рис. 5.21), которые служат линиями связи сельских подстанций и иногда электростанций, работающих совместно в электрических системах. Во многих случаях применяют также простые замкнутые сети с одним или двумя источниками питания (см. рис. 5.20, б), которые замыкают только при аварии или ремонте. Поскольку в сельском хозяйстве используют сложные замкнутые сети (см. рис. 5.20, в и 5.21), способы их расчета рассмотрены в настоящем курсе.

Линии с двухсторонним питанием. Рассмотрим порядок определения сечения проводов в линии с двухсторонним питанием с проводами из цветных металлов.

1. Задаются сечениями проводов линии или определяют их по аварийным режимам.
2. Находят значения токов или мощностей, вытекающих из источников питания, по уравнениям (5.78)...(5.89).
3. Определяют точки ток раздела отдельно для активных и реактивных токов или мощностей. Точки раздела активных и реактивных токов в общем случае могут не совпадать друг с другом.
4. Разрезают линию в точке раздела активных токов и определяют наибольшую потерю напряжения, как для радиальной сети.
5. Определяют потерю напряжения в линии для наихудшего аварийного случая — отключения линии в одном из ее концов. При аварии отклонение напряжения можно допускать на 5 % больше.

Если потери напряжения выходят за пределы допустимых, то сечение проводов линии изменяют и расчет повторяют снова.

Сечение проводов из цветного металла линии с двухсторонним питанием по заданной допустимой потере напряжения определяют следующим образом. В большинстве случаев линия имеет одинаковую конструкцию по всей длине (воздушная или кабельная) и выполнена проводом одного и того же сечения. Напряжения питающих пунктов одинаковы. Пусть заданы расстояния и нагрузки линии с двухсторонним питанием. Сложные замкнутые сети. При расчете сложных замкнутых сетей требуется значительная вычислительная работа. Наиболее простой метод расчета — метод преобразований. Его применяют также при расчете токов короткого замыкания.

Метод преобразований пригоден только для расчета сетей с проводами из цветных металлов. Его сущность заключается в том, что путем последовательных преобразований сложную замкнутую сеть приводят к линии с двухсторонним питанием. При каждом преобразовании получают эквивалентную сеть, т.е. сеть с тем же током, выходящим из питающих пунктов, и одинаковым напряжением в узлах. Описанными в предыдущем пункте способами находят распределение токов или мощностей в этой линии. Затем линию с двухсторонним питанием вновь преобразуют в исходную замкнутую сеть.

При обратных преобразованиях каждый раз находят распределение токов или мощностей в усложненной схеме и таким образом получают их действительное распределение в заданной сети, определяя точки раздела токов или мощностей. В этих точках сеть разрезают и в полученных магистралях с односторонним питанием находят наибольшую потерю напряжения. Очевидно, что для расчета таким методом сложной замкнутой сети нужно сначала задаться сечениями проводов. Если потеря напряжения выйдет за допустимые пределы, то сечение проводов изменяют и сеть рассчитывают снова. Расчет токов КЗ по точным выражениям в реальных схемах с несколькими источниками затруднен. Кроме того на практике часто не требуется высокой точности расчетов. Поэтому для вычисления токов КЗ в произвольный момент времени оказывается возможным и целесообразным использовать практические приближенные методы расчета.

При этом вводятся дополнительные упрощения:

• закон изменения периодической слагающей тока КЗ в схеме с одним генератором распространяется на схему с несколькими генераторами;
• изменение апериодической слагающей тока КЗ в сложной схеме учитывается приближенно;
• нагрузки учитываются упрощенно;
• ротор синхронной машины симметричен.

Отключающая способность выключателя в соответствии с ГОСТ 687-78* Е характеризуется тремя величинами, соответствующими моменту расхождения τ дугогасящих контактов выключателя:

1) номинальным током отключения I_{о ном} в виде действующего значения периодической составляющей тока КЗ I_пτ;

2) номинальным содержанием апериодического тока b_ном, %,

3) нормированными параметрами восстанавливающегося напряжения.

При выборе выключателей по отключающей способности необходимо рассчитать для цепи, в которой установлен выключатель, действующее значение периодической составляющей тока КЗ и апериодическую составляющую. В дальнейшем расчетный ток I_пτ следует сравнить с номинальным током отключения выключателя I_о.ном. Для гарантии успешного отключения асимметричного тока должно быть выполнено условие

b=(i_aτ/√2I_пτ)100 % < b_ном.

Величина b зависит от времени τ, которое принимается равным собственному времени отключения выключателя t_от и времени срабатывания релейной защиты t_срз. Величина t находится в пределах от 0,02 до 0,1 с.

Значение периодической слагающей тока КЗ в произвольный момент времени t можно выразить как

I_пt=γI_по,

где γ - коэффициент, характеризующий затухание периодического тока.

Для определения величины γ служат кривые [1], построенные в функции суммарной реактивности системы Х_котносительно места КЗ. Величина Х_к должна быть выражена в системе относительных единиц при суммарной мощности генераторов.

При реактивности Х_к >1 затуханием периодического тока КЗ за время до 0,1 с в практических расчетах можно пренебречь.

Значение апериодической слагающей тока КЗ в произвольный момент времени t можно выразить как

i_at=λi_a0=λ√2I_по,

где i_a0 - начальное значение апериодического тока КЗ; λ - коэффициент, характеризующий затухание апериодической слагающей тока КЗ.

Для определение величины λ служат кривые [1], построенные в функции отношения Х/R или постоянной времени затухания T_a апериодического тока.

На опорах ВЛ должны быть выполнены заземляющие устройства, предназначенные для повторного заземления, защиты от грозовых перенапряжений, заземления электрооборудования, установленного на опорах ВЛ. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом.

Металлические опоры, металлические конструкции и арматура железобетонных элементов опор должны быть присоединены к РЕN-проводнику.

На железобетонных опорах РЕN-проводник следует присоединять к арматуре железобетонных стоек и подкосов опор.

Крюки и штыри деревянных опор ВЛ, а также металлических и железобетонных опор при подвеске на них СИП с изолированным несущим проводником или со всеми несущими проводниками жгута заземлению не подлежат, за исключением крюков и штырей на опорах, где выполнены повторные заземления и заземления для защиты от атмосферных перенапряжений. Крюки, штыри и арматура опор ВЛ напряжением до 1 кВ, ограничивающих пролет пересечения, а также опор, на которых производится совместная подвеска, должны быть заземлены. На деревянных опорах ВЛ при переходе в кабельную линию заземляющий проводник должен быть присоединен к РЕN-проводнику ВЛ и к металлической оболочке кабеля. Защитные аппараты, устанавливаемые на опорах ВЛ для защиты от грозовых перенапряжений, должны быть присоединены к заземлителю отдельным спуском. Соединение заземляющих проводников между собой, присоединение их к верхним заземляющим выпускам стоек железобетонных опор, к крюкам и кронштейнам, а также к заземляемым металлоконструкциям и к заземляемому электрооборудованию, установленному на опорах ВЛ, должны выполняться сваркой или болтовыми соединениями. Присоединение заземляющих проводников (спусков) к заземлителю в земле также должно выполняться сваркой или иметь болтовые соединения. В населенной местности с одно- и двухэтажной застройкой ВЛ должны иметь заземляющие устройства, предназначенные для защиты от атмосферных перенапряжений. Сопротивления этих заземляющих устройств должны быть не более 30 Ом, а расстояния между ними должны быть не более 200 м для районов с числом грозовых часов в году до 40, 100 м - для районов с числом грозовых часов в году более 40. Кроме того, заземляющие устройства должны быть выполнены: 1) на опорах с ответвлениями к вводам в здания, в которых может быть сосредоточено большое количество людей (школы, ясли, больницы) или которые представляют большую материальную ценность (животноводческие и птицеводческие помещения, склады); 2) на концевых опорах линий, имеющих ответвления к вводам, при этом наибольшее расстояние от соседнего заземления этих же линий должно быть не более 100 м для районов с числом грозовых часов в году до 40 и 50 м - для районов с числом грозовых часов в году более 40. В начале и конце каждой магистрали ВЛИ на проводах рекомендуется устанавливать зажимы для присоединения приборов контроля напряжения и переносного заземления.

Заземляющие устройства защиты от грозовых перенапряжений рекомендуется совмещать с повторным заземлением РЕN-проводника. Требования к заземляющим устройствам повторного заземления и защитным проводникам приведены в 1.7.102, 1.7.103, 1.7.126. В качестве заземляющих проводников на опорах ВЛ допускается применять круглую сталь, имеющую антикоррозионное покрытие диаметром не менее 6 мм.

Оттяжки опор ВЛ должны быть присоединены к заземляющему проводнику.