Вы знаете, как рассчитываются ваши затраты на электроэнергию?

Понимание того, что указано в ваших коммерческих счетах за электроэнергию, является важной частью образованного потребителя, но это не то, чему учат большинство из нас.

Стоимость энергии состоит из трех основных компонентов :

• Генерация (производство энергии электростанциями)
• Передача (массовая передача энергии на большие расстояния при высоком напряжении по взаимосвязанным линиям, которые образуют сеть или энергосеть)
• Распределение (линии, опоры и трансформаторы, принадлежащие коммунальным компаниям или независимым организациям, которые распределяют энергию на более короткие расстояния, от региональных операторов передачи до домов и предприятий)

Как потребитель, ваш бизнес платит за провода высокого напряжения (передача) и местные провода (распределение).Естественно, передача электроэнергии между электростанциями, подстанциями и потребителями невозможна без потерь энергии.

Управление энергетической информации оценивает , что около 5 процентов ежегодно теряется в масштабах страны при передаче и распределении, большая часть которых приходится на распределение. ¹

Источник: Созвездие

Количество, которое теряется при передаче и распределении электроэнергии по электрической сети, называется потерей линии . Поскольку поставщик коммунальных услуг должен закупить достаточно энергии для покрытия вашего предполагаемого потребления (включая сумму потерь в линии), эти потери разделяются и передаются потребителям.

Способ, которым ваш поставщик энергии включает линейные потери в свои цены и контракты, может варьироваться, поэтому важно спросить о том, как определить минимальное влияние на ваш счет за электроэнергию.

Constellation с фиксированной ценой включают потери в линии в ставку контракта и не оплачиваются отдельно.По стандартным контрактам с фиксированной ценой поставщики, как правило, не переносят линейные потери на клиентов.

Когда дело доходит до наших решений с индексными ценами, линейные потери компонентов энергии (т. Е. Мощности) учитываются. Наши гибкие индексные решения позволяют клиенту покупать электроэнергию, используя смешанную стратегию фиксированных и индексных цен. Потери строк пропускаются с индексной скоростью, тогда как потери строк, связанные со скоростью транзакций розничной торговли (RTT), пропускаются с фиксированной скоростью RTT.

Узнайте больше о наших гибких индексных решениях сегодня.

Список литературы

1. https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=105&t=3

Анализ потерь в линиях и расчет электроэнергетических систем

Предисловие xiii

Предисловие xvii

Введение xix

1 Обзор 1

1.1 Активная потеря мощности и потеря электрической энергии 1

1.1.1 Основные типы потерь активной мощности 1

1.1.2 Расчет электрической энергии Убыток 2

1.1.3 Потери в линии и потери в линии 3

1.1.4 Расчет и анализ потерь в линии 5

1.2 Расчет сопротивления переменного тока 7

1.3 Влияние изменений температуры и напряжения на потери в линии в период измерения 7

1. 3. 1 Влияние изменения температуры на потери в линии в период измерения 7

1.3.2 Влияние изменения напряжения на потери в линии в период измерения 9

1.4 Влияние формы кривой нагрузки на потери в линии 10

1.4.1 Кривая нагрузки и кривая длительности нагрузки 10

1.4.2 Параметры характеристики кривой нагрузки 12

1.4.3 Взаимосвязь между коэффициентом потерь и коэффициентом нагрузки 15

1,5 Влияние коэффициента мощности нагрузки и распределения нагрузки на потери в линии 16

1,5 .1 Влияние коэффициента мощности нагрузки 16

1.5.2 Влияние распределения нагрузки в многоотводной линии 17

1.6 Влияние погрешности измерительного прибора на потери в линии 18

1.6.1 Состав системы учета электроэнергии и состав измерения Ошибка 18

1.6.2 Состав ошибки электронного счетчика ватт-часов 18

1.6.3 Влияние ошибки измерительной системы на расчет скорости потерь в линии 19

2 Расчет потерь в линии по кривой текущей нагрузки 21

2. 1 Метод среднеквадратичного тока и потери Факторный метод 21

2.1.1 Метод среднеквадратичного тока 21

2.1.2 Метод коэффициента потерь 22

2.1.3 Другие методы расчета 22

2.2 Вывод функциональной взаимосвязи F ( f ) по кривой идеальной нагрузки 23

2.2.1 Получение формулы F ( f ) с помощью кривой идеальной нагрузки с двумя переменными 23

2.2.2 Получение кривой F ( f ) с помощью кривой идеальной нагрузки с четырьмя переменными 26

2.3 Получение приближенной Формула F ( f ) статистическим математическим методом 28

2.3.1 Биномиальная приближенная формула F ( f ) 29

2.3.2 Трехчленная приближенная формула F ( f ) 30

2.3.3 Приближенная формула семейства кривых F ( f ) с четырьмя переменными 30

2.4 Вывод формулы F ( f ) методом математического анализа 31

2.4.1 Метод прямого интегрирования 31

2,4 . 2 Метод интеграции подразделов 32

3 Теоретический анализ кривой текущей нагрузки 33

3.1 Значения вероятности кривой нагрузки и ее параметров 33

3.1.1 Значение вероятности кривой продолжительности нагрузки 33

3.1.2 Вероятностные значения минимальной скорости нагрузки и скорости нагрузки 34

3.1.3 Формула Барта для коэффициента потерь 35

3.2 Анализ формулы Россандера как функции распределения 35

3.2.1 Формула Россандера кривой продолжительности нагрузки 35

3.2.2 Функция экспоненциального распределения 36

3.2.3 Вывод формулы коэффициента потерь 37

3.2.4 Сравнение метода прямого интегрирования и метода анализа функции распределения 40

3.3 Сравнение различных формул коэффициента потерь 40

3.3.1 Процедуры сравнения формулы коэффициента потерь, подготовленные методом Монте-Карло 41

3.3.2 Результаты сравнения различных формул коэффициента потерь 41

3.4 Трехрежимное разделение кривой продолжительности активной нагрузки 42

3. 4.1 Три режима управления нагрузкой в Электроэнергетическая система 42

3.4.2 Различия и взаимосвязь трех режимов работы 43

3.4.3 Вероятностное разделение трех режимов работы 43

4 Расчет потерь в линии по кривой мощности нагрузки 49

4.1 Расчет потерь в линии с учетом коэффициента мощности 49

4.1.1 Максимальная кажущаяся мощность обусловлена ​​максимальной активной мощностью 49

4.1.2 Максимальная полная мощность обусловлена ​​максимальной реактивной мощностью 50

4.2 Метод максимального коэффициента мощности нагрузки of Tröger 51

4.3 Метод среднегодового коэффициента мощности Глазынова 51

4.4 Метод кривой эквивалентной нагрузки 53

4.4.1 Метод кривой эквивалентной нагрузки Cweink 53

4.4.2 Улучшение и расширение метода Cweink 54

4 .4.3 Метод кривой эквивалентной нагрузки по времени 55

4.4.4 Метод кривой эквивалентной нагрузки по времени 57

4.5 Анализ ошибок различных методов расчета потерь в линии 64

4. 5.1 Анализ относительной погрешности потерь в линии, рассчитанной методом среднеквадратичных значений тока 64

4.5.2 Анализ относительной погрешности потерь в линии, рассчитанной методом коэффициента потерь 66

5 Расчет потерь в линии после компенсации реактивной мощности 69

5.1 Расчет параметров кривой нагрузки после компенсации реактивной силы 69

5.1.1 Расчет параметров кривой реактивной нагрузки при недостаточной компенсации 69

5.1.2 Расчет параметров кривой реактивной нагрузки при слабой перекомпенсации 70

5.1.3 Расчет параметров кривой реактивной нагрузки при сильной перекомпенсации 72

5.2 Расчет эффекта снижения потерь от компенсации реактивной мощности 72

5.2.1 Расчет эффекта компенсации при высоком коэффициенте собственной мощности 73

5.2.2 Расчет эффекта компенсации реактивной мощности при низком коэффициенте естественной мощности 75

5.3 Расчетные кривые годовых потерь электроэнергии для проектирования и проектирования электрических сетей 79

5. 3.1 Расчетные кривые годовых потерь электроэнергии по линиям электропередачи 35–110 кВ 79

5.3.2 Расчетные кривые годовых потерь электроэнергии 220 кВ Линии электропередачи 81

5.3.3 Кривые расчета годовых потерь электроэнергии в сельскохозяйственных линиях электропередачи, потребляющих электроэнергию на квартальной основе 82

6 Изменение закона о потерях электроэнергии в электрических сетях 87

6.1 Основы анализа изменений потерь в линии 87

6.1.1 Биномиальные потери в линии 87

6.1.2 Условие минимального уровня потерь в линии 88

6.2 Расчет и анализ потерь холостого хода 89

6.2.1 Высшее Выражение 89

6.2.2 Квадратное выражение 91

6.2.3 Квазиквадратное выражение 91

6.3 Расчет и анализ коэффициента потери нагрузки C 92

6.3.1 Расчет коэффициента потери нагрузки 92

6.3.2 Включение коэффициента потерь нагрузки 94

6.4 Определение уровня напряжения по требованию уменьшения потерь 105

6. 4.1 Характеристики напряжения различных нагрузок и комплексных нагрузок распределительных линий 105

6.4.2 Контроль уровня напряжения и снижение электроэнергии Убыток 106

7 Анализ и контроль показателей потерь в линиях электрических сетей 109

7.1 Анализ состава потерь в линиях 109

7.1.1 Коэффициенты потерь в линиях и общий коэффициент потерь в линиях различных сетей напряжения 109

7.1.2 Коэффициент потерь в линии без нагрузки и коэффициент потерь в линии нагрузки 110

7.2 Анализ влияния структуры электроснабжения сети на уровень потерь в линии 113

7.2 .1 Тариф на повторную поставку электроэнергии 113

7.2.2 Расчет эффекта снижения потерь от снижения ставки повторной подачи электроэнергии 115

7.3 Анализ количественного состава продаж электроэнергии 117

7.3.1 Влияние количества продаж электроэнергии без потерь или количества продаж электроэнергии с убытком по линии Уровень потерь 117

7. 3.2 Расчет влияния транзитного электроснабжения на уровень потерь в линиях 119

7.4 Многофакторный анализ изменений потерь в линиях электропередач 122

7.4.1 Коэффициент структуры потерь и функция скорости увеличения потерь в линиях 122

7.4.2 Структура потерь Функция и расчет прироста потерь в линиях электропередачи 125

7.5 Уровень предельных потерь в линиях и оптимальное распределение прироста электроснабжения 126

7.5.1 Уровень предельных потерь в линиях 126

7.5.2 Оптимальное распределение увеличения отпуска электроэнергии 126

8 Теоретический расчет потерь электроэнергии энергосистемами 131

8.1 Классификация потерь электроэнергии 131

8.1.1 Классификация потерь электроэнергии по возможности теоретического расчета 131

8.1.2 Классификация рассчитываемых технических потерь по закону об изменениях 131

8.1.3 Классификация потерь электроэнергии по разным энергосистемам 131

8.8.2. 2 Расчет потерь электроэнергии в воздушных линиях 132

8.2.1 Расчет потерь на корону в линиях электропередач 132

8.2.2 Расчет тепловых потерь на сопротивление воздушных линий 136

8.2.3 Расчет малых потерь электроэнергии -линии напряжения 137

8.3 Расчет потерь электроэнергии кабельных линий 141

8.3.1 Расчет потерь холостого хода (диэлектрических потерь в изоляционных слоях) кабельных линий 141

8.3.2 Расчет потерь электроэнергии кабельных линий 141

8.4 Расчет потерь электроэнергии основных трансформаторов 145

8.4.1 Активные потери мощности основных трансформаторов 145

8.4.2 Расчет потерь электроэнергии основных трансформаторов 146

8.4 .3 Расчет потерь электроэнергии главных трансформаторов при параллельной работе 147

8.5 Расчет потерь электроэнергии прочего электрооборудования 148

8.5.1 Шунтирующие конденсаторы 148

8.5.2 Шунтирующие реакторы и последовательные токоограничивающие реакторы 149

8. 5.3 Синхронный компенсатор 149

8.5.4 Счетчик ватт-часов и другие приборы 150

9 Расчет потерь электроэнергии в многоотводных линиях 151

9.1 Основной метод расчета потерь электроэнергии в многоотводных линиях 151

9.1.1 Метод средневзвешенного значения 151

9.1.2 Метод поэтапного упрощения секций 153

9.2 Метод эквивалентных сопротивлений и расчет потерь электроэнергии распределительных трансформаторов 157

9.2.1 Эквивалентное сопротивление линии 157

9.2.2 Расчет потерь электрической энергии распределительных трансформаторов 159

9.2.3 Эквивалентное и равное сопротивление общих распределительных трансформаторов 159

9.2.4 Расчет потерь электрической энергии методом эквивалентного сопротивления 161

9.3 Метод двухкомпонентного баланса 162

9.4 Метод коэффициента дисперсии 168

9.4.1 Расчет потерь мощности при типично распределенных нагрузках 168

9.4.2 Коэффициент дисперсии 169

9. 4.3 Преобразование длины под разные участки сечения проводов 170

9.4.4 Расчет потерь мощности комплексно распределенных нагрузок 170

9.4.5 Расчет потерь электроэнергии методом коэффициента дисперсии 171

9.5 Расчет потерь электроэнергии в многоотводных линиях методом падения напряжения 173

9.5.1 Расчет потерь электроэнергии в линиях методом коэффициента пропорциональности 173

9.5.2 Расчет потерь в линии по измерениям падения напряжения 175

9.6 Сравнение и выбор методов расчета потерь электроэнергии в многоотводных линиях 178

9.7 Расчет выгод от снижения потерь после подключения распределенных ресурсов к системе 178

9.7.1 Расчет выгод от снижения убытков в период генерирования распределенных ресурсов 179

9.7.2 Расчет изменения линейных убытков в период потребления распределенных ресурсов 181

9.7.3 Расчет выгод от сокращения потерь в течение полного периода распределенных ресурсов 181

9.7.4 Оценка выгод распределенной энергетической системы 181

10 Расчет потерь в высоковольтной электросети 183

10. 1 Характеристики и требования к расчету потерь 183

10.1.1 Классификация высоковольтных электрических сетей 183

10.1.2 Характеристики региональных электрических сетей и требования к расчету потерь 184

10.1.3 Характеристики электрических сетей префектуры и требования к расчету потерь 184

10.2 Метод измерения потерь в высоковольтных сетях в режиме реального времени 184

10.2.1 Функция и метод оценки состояния 185

10.2.2 Расчет потерь в реальном времени Оценка потерь по состоянию в сочетании с Excel 186

10.2.3 Стандартный дневной метод на основе измерения фактической нагрузки и оценки состояния 187

10.2.4 Метод комплексного анализа потерь на основе данных системы в реальном времени 189

10.3 Метод эквивалентной мощности узла для расчета потерь в высоковольтной электросети 190

10.3.1 Эквивалентная мощность узла и ее распределение 190

10.3.2 Взаимосвязь между потерями мощности и потерями электроэнергии при распределении эквивалентной мощности узла 191

10. 3 .3 Анализ метода эквивалентной мощности узла 195

10.4 Расчет потерь в высоковольтных электрических сетях на основе потерь мощности в трех режимах 196

10.5 Расчет и анализ образцов 197

10.5.1 Проверка расчета потерь в стандартной электросети с 39 узлами 197

10.5.2 Трехрежимный расчет на основе общих нагрузок и измеренной мощности потерь за 24 часа в одной провинции в течение 2004 года 204

11 Анализ и расчет распределения потерь 209

11.1 Возникновение проблемы распределения потерь и возможные решения 209

11.1.1 Анализ модели источника питания с двойной нагрузкой 210 ​​

11.1.2 Анализ модели источника питания с тройной нагрузкой 211

11.1.3 Возможные решения для распределения убытков 214

11.2 Теоретическая подготовка к распределению убытков 214

11.2.1 Трехрежимное разделение кривой продолжительности активной нагрузки 214

11.2.2 Расчет влияния транзитного электроснабжения на потери в линиях электропередач 214

11. 2.3 Расчет предельной линейной потери потерь 215

11.2.4 Расчет оптимального распределения повышенного электроснабжения 215

11.3 Анализ и расчет распределения повышенных потерь в региональных электрических сетях 216

11.3.1 Отнесение убытков в основной части региональных электрических сетей к областным электросетям 216

11.3.2 Распределение повышенных потерь, вызванных передачей и приемом электроэнергии в межобластных электрических сетях 216

11.4 Расчет распределения убытков при сложной торговой системе 223

11.4.1 Распределение убытков для пилотного проекта прямой покупки электроэнергии крупными потребителями по модели «один ко многим» 223

11.4.2 Метод Шепли распределения убытков «многие ко многим» 224

11.4.3 Метод GMM на основе коэффициента предельных потерь 228

12 Технические меры по снижению потерь в линии 231

12.1 Выбор разумного режима подключения и режима работы 231

12.1.1 Внедрение высоковольтных сетей в крупных городах или Центры нагрузки 231

12. 1.2 Повышение напряжения в электросети, упрощение класса напряжения и уменьшение мощности повторной подстанции 232

12.1.3 Обоснованное определение работы замкнутого контура или разомкнутого контура замкнутой цепи или изменение разрыва Точки петли 232

12.1.4 Реализация экономичного распределения энергии с помощью регулирующего трансформатора продольного и поперечного напряжения или последовательного конденсатора 235

12.1.5 Предотвращение удаленного питания от ближайшего источника питания или вокруг источника питания 236

12.1.6 Разумная организация капитального ремонта оборудования и практическая подача электроэнергии Капитальный ремонт линии 237

12.1.7 Замена проводов, установка композитных проводов или строительство линий вторичного контура 238

12.2 Обоснованное определение уровня напряжения в электрических сетях 238

12.3 Использование оборудования для компенсации реактивной мощности и увеличение коэффициента мощности 239

12. 3.1 Расчет эффекта снижения потерь от компенсации реактивной мощности 240

12.3.2 Оптимальная конфигурация оборудования для компенсации реактивной мощности в электрических сетях 244

12.3.3 Эксплуатация реактивной компенсации Потенциал и снижение реактивного потребления 245

12.4 Экономическая работа трансформаторов 245

12.4.1 Экономическая работа двухобмоточных трансформаторов одной модели 245

12.4.2 Экономичная работа двухобмоточных трансформаторов различных моделей 247

12.4.3 Экономическая работа трехобмоточных трансформаторов разных моделей 251

12.5 Регулировка и балансировка нагрузок 255

12.5.1 Регулировка кривых нагрузки 255

12,5 .2 Балансировка нагрузок на линиях или трансформаторах и регулировка источников питания потребителей с двойным энергоснабжением 256

12.5.3 Балансировка трехфазных нагрузок 258

12.6 Усиление технического обслуживания энергосистемы 258

12.7 Укрепление управления энергопотреблением и измерениями 259

12. 8 Применение новых конструкций, новых материалов и новых технологий 259

12.8.1 Новый дизайн для снижения потерь в заземляющих проводах высоковольтной линии электропередачи 260

12.8.2 Применение энергосберегающего оборудования и энергосберегающих проводников 260

12.8.3 Применение технологии контроля гармоник и технологии высокотемпературных сверхпроводников 261

13 Прогнозирование потерь в линиях и план сокращения потерь для электрических сетей 263

13.1 Одномерный прогноз потерь в линиях электропередач и скорости потерь в линиях 263

13.1.1 Основа для прогнозирования показателя потерь в линиях 263

13.1.2 Одномерный прогноз потерь в линиях электропередач 266

13.1.3 Одномерный прогноз потерь в линиях 266

13.2 Многопараметрический прогноз потерь в линиях электропередач и скорости потерь в линиях 267

13.2.1 Многопараметрический прогноз потерь в линиях электропередач 268

13.2.2 Многопараметрический прогноз скорости потерь в линиях 268

13. 2.3 Метод скользящего прогнозирования 272

13.3 Основное содержание и процесс подготовки плана сокращения убытков 276

13.3.1 Содержание и основа подготовки плана сокращения убытков 276

13.3.2 Подготовка плана сокращения убытков 277

13.3.3 Выполнение и мониторинг плана снижения потерь 279

13.3.4 Введение примера плана снижения потерь 280

14 Анализ влияния потерь в электросетях на электросетевые предприятия 281

14.1 Влияние линейных убытков на прибыль электросетевых предприятий 281

14.1.1 Расчет прибыли электросетевых предприятий 281

14.1.2 Объем продаж электроэнергии в точке безубыточности 282

14.1.3 Сумма прибыли и налога на единицу Объем продаж электроэнергии 282

14.1.4 Анализ факторов, влияющих на прибыль 282

14.2 Стоимость ссылки и цена электроэнергии 283

14.2.1 Значение разделения внутренних связей электросетевых предприятий 283

14.2.2 Модель расчета цены на электроэнергию по линии при простой структуре электроснабжения 283

14. 2.3 Модель расчета цены на электроэнергию по линии связи со сложной структурой электроснабжения 284

14.2.4 Эквивалентное объединение параллельной структуры электроснабжения 285

14.3 Влияние Линейные потери в составе многосекционных цен на электроэнергию 289

14.3.1 Тип цены на электроэнергию и сравнение методов расчета 289

14.3.2 Анализ состава двухэтапных цен на электроэнергию в рамках модели единого покупателя электроэнергии 290

14.3.3 Рекурсивный расчет многосекционных цен на электроэнергию 292

14.3.4 Контроль совокупного уровня цены на электроэнергию 294

14.3.5 Анализ и обсуждение 296

14.4 Анализ связи цен на уголь и электроэнергию 297

14.4.1 Интерпретация существующей политики установления связи цен на уголь – электроэнергию 297

14.4.2 Анализ связи между ценой внутри сети и ценой на уголь 300

14.4.3 Связь между ценой продажи и ценой внутри сети 302

14.5 Анализ фактора цены на электроэнергию при постпроектной оценке 303

14. 5.1 Обратный расчет Наценка на выходе линии 304

14.5.2 Расчет коэффициента распределения наценки для упрощенной сети электроснабжения 304

14.5.3 Расчет наценки для сложной структуры электроснабжения 305

14.5.4 Расчет годовой надбавки к продажам электроэнергии для одного проекта передачи и преобразования 307

15 Управление и использование информации о массовых потерях в линиях для электроэнергетической системы 309

15.1 Оценка и функции двух информационных систем управления в рамках Руководящие принципы 309

15.1.1 Требования к функциональному дизайну для двух типов программного обеспечения 309

15.1.2 Функции информационных систем расчета потерь в линиях и управления ими, разработанные провинциальными электросетевыми предприятиями 310

15.1.3 Интегрированная система управления для теоретического расчета потерь в линиях, разработанная региональным электросетевым предприятием 311

15.1.4 Новые требования к управлению 312

15. 2 Создание стоимости и процессы поддержки для электросетевых предприятий 313

15.2.1 Информационно-ориентированное развитие крупных предприятий Предприятия и применение планирования ресурсов предприятия 313

15.2.2 Создание стоимости и процессы поддержки электросетевых предприятий 314

15.3 Состав системы поддержки принятия решений на основе модели 315

15.3.1 Структура и функции системы поддержки принятия решений 315

15.3.2 Интеллектуальная система поддержки принятия решений и система поддержки принятия групповых решений 318

15.3.3 Концептуальная модель энергосетевого предприятия 319

15.3.4 Бизнес-концептуальная модель электросетевого предприятия 320

15.4 Использование массовой информации о потерях в линиях 322

15.4.1 Базовая концепция хранилища данных 322

15.4.2 Основные концепции интеллектуального анализа данных и онлайн-анализа 323

15.4.3 Применение технологии хранилищ данных в системах диспетчеризации и маркетинга электроэнергии 324

15. 4.4 Углубленное использование массовой информации о потерях в линиях — интеграция данных в диспетчеризацию и маркетинг Системы 328

Приложение A Расчетная кривая мощности потерь на корону Δ P _cor 335

Приложение B Расчет электрических параметров сетевых блоков 341

B.1 Параметры ВЛ 341

В.1.1 Параметры ВЛ 341

В.1.2 Параметры ВЛ со стальным проводом 343

В.1.3 Параметры ВЛ с двухпроводным заземлением 343

В.2 Параметры трансформатора 343

B.2.1 Параметры двухобмоточного трансформатора 343

B.2.2 Параметры трехобмоточного трансформатора 344

Приложение C Вывод формулы коэффициента потерь методом интегрирования подразделов 347

Приложение D Фактические данные Анализ измерений потерь мощности без нагрузки и взаимосвязи между током холостого хода и напряжением распределительных трансформаторов 351

D.1 Анализ фактических измерений Δ P ₀ ( U ) трансформаторов общего назначения 351

D. 2 Анализ фактических измерений Δ P ₀ 0 ( U ) трансформаторов с малыми потерями 351

D.3 Анализ фактических измерений I ₀ ( U ) трансформаторов общего назначения 352

Ссылки 353

Индекс 357

РАСЧЕТ ПОТЕРИ ЛИНИИ: ПРИМЕР ПРОБЛЕМЫ 1

ПРОБЛЕМА: 3-х километровая 3-проводная короткая линия передачи 336ACSR имеет полное сопротивление 2 + j5 Ом на провод.На приемном конце сбалансированная трехфазная нагрузка и конденсаторная батарея потребляют 3000 кВА, коэффициент мощности 0,71 с запаздыванием и 600 кВАр соответственно при 8000 вольт на фазу относительно нейтрали. Определите потери мощности в линии передачи.

РЕШЕНИЕ:

Первое, что мы должны сделать при анализе любой проблемы, — это проиллюстрировать нашу интерпретацию проблемы цифрой, которая поможет нам лучше понять, что нам нужно.

В этой задаче нас просят вычислить потери в линии передачи со следующими данными:

• Импеданс линии передачи 2 + j5

• 3-фазная нагрузка 3000 кВА при отставании коэффициента мощности 71%.

• Конденсатор 600кВАр

• 8000 вольт на фазу относительно нейтрали.

Основываясь на приведенной выше диаграмме, мы теперь вычисляем ток, который проходит через конденсатор и нагрузку, используя формулу ниже.

IL = KVAL / (3 x Напряжение L) = 3,000,000 / (3×8000) = 125A

θL = arccos (0,71) = 44,765 градусов

IC = kVARC / (3 xVoltage C) = 600,000 / (3×8000) = 25A

IT = IC + IL

= 25 углов 90 градусов + 125 углов (-44,765 градусов)

= j25 +88,75 — j88.025

Последней частью этого решения является вычисление общих потерь в трех линиях с использованием формулы потерь мощности.

В результате общие потери в линии передачи будут.

PLoss = 71,09 киловатт

Ссылка: 1001 решенная задача в области электротехники Ромео Рохас-младший.

Микроволны101 | Потеря линии передачи

Щелкните здесь, чтобы перейти на страницу нашей главной линии передачи

Щелкните здесь, чтобы перейти на страницу с минимальным затуханием

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу констант распространения

Щелкните здесь, чтобы перейти к нашему «Что такое Непер?» стр.

Здесь мы рассмотрим некоторые математические операции для расчета радиочастотных потерь (затухания) в линиях передачи по частоте. Мы направим вас на некоторые другие наши страницы, на которых показаны расчеты затухания для линий передачи различной геометрии.

Вот индекс для этой страницы.

Потеря в линии передачи Практическое правило 1

Затухание или отклонение?

Модель трансмиссии

Четыре механизма потерь:

Эмпирическое правило линии передачи 2

Затухание из-за металла ( _C )

Затухание из-за тангенса угла диэлектрических потерь ( _D )

Затухание из-за диэлектрической проводимости ( _G )

Затухание из-за излучения ( _R )

Давайте предложим эмпирическое правило, прежде чем мы даже начнем обсуждать потери в линиях передачи:

Затухание в линии передачи Практическое правило # 80

Для данной частоты волновод дает самые низкие потери на единицу длины. Потери в коаксиальном кабеле будут примерно в 10 раз выше (в дБ). Потери в линии передачи на MMIC (микрополосковый или копланарный волновод) примерно в 10 раз хуже, чем в коаксиальном, или в 100 раз больше, чем в волноводе (но длина линий передачи действительно мала!) Полосковая линия, в зависимости от ее геометрии, обычно будет немного выше потерь чем коаксиальный.

Затухание или отклонение?

Нам нужно провести различие между «реальными» потерями (затуханием) и потерями из-за рассогласования (отклонением). Фильтр может использоваться для подавления сигнала, но отклонение обычно означает отражение .Отклоненный сигнал возвращается в генератор, где он рассеивается. С соответствующей согласующей схемой «потери» фильтра теоретически можно отрегулировать до нуля дБ.

Затухание можно уменьшить, увеличив характеристическое сопротивление системы (обычно не вариант), но нельзя полностью отрегулировать, если вы не можете изменить характеристическое сопротивление на бесконечность. Это никогда не вариант!

На этой странице мы обсуждаем «реальные» потери, а не потери из-за несоответствия.

Трансмиссия модели

Модель линии передачи используется во многих расчетах потерь. Когда вы решаете уравнения Максвелла для распространения электромагнитных волн, решения для электрического поля выглядят следующим образом: E (z, t) = E * cos (γz — ωt).
Установка в качестве аргумента функции cos константы — это все равно что выбрать точку на волне и поехать по ней.
Решая для z, получаем:

z = (ω / γ) t.

Пусть γ = α + jβ или α + j (2π / λ)

Теперь мы пришли к отдельным свойствам, которые определяют рабочие характеристики схемы и которые обычно используются в наших решениях для линий передачи, где:

γ = комплекс постоянная распространения
α = постоянная затухания (неперы на единицу длины)
β = фазовая постоянная (радианы на единицу длины)
λ = длина волны
ω = угловая частота (радианы / секунда)

Мы рекомендуем вам изучить нашу страницу о константе распространения и, в частности, ознакомиться с «константой затухания» , прежде чем вы продолжите читать эту страницу о потерях в линии передачи. Постоянная распространения — это то, что определяет фазу и амплитуду сигнала в линии передачи. Обозначается греческой буквой гамма:

Модель линии передачи предназначена для бесконечно малого участка линии, линия может состоять из четырех элементов с сосредоточенными параметрами:

Обратите внимание, что обозначение «штрих» здесь означает, что параметры нормализованы по длине. C ‘в Фарадах / метр, L’ в Генри / метр, R ‘в Ом / метр, а G’ в Сименсах / метр.С помощью этих четырех сосредоточенных элементов можно выразить множество параметров линии передачи, включая характеристический импеданс, постоянную распространения и фазовую скорость.

Четыре вида потерь

Чтобы квантовать потери РЧ в линиях передачи, нам необходимо вычислить константу затухания, которая выражается в «естественных» единицах Неперс / метр. Константу затухания можно разбить, по крайней мере, на четыре составляющих: одна представляет потери металла, одна представляет диэлектрические потери из-за тангенса угла потерь, одна из-за проводимости диэлектрика и одна из-за паразитного излучения:

Ниже мы рассмотрим каждый из этих механизмов потерь с точки зрения модели линии передачи.

Каждая из четырех составляющих потерь зависит от геометрии, что означает, что расчет для коаксиального кабеля сильно отличается от, например, для волновода. Мы просто коснемся каждого предмета ниже и перенесем большую часть математики на отдельные страницы на разных линиях передачи. Но сначала пришло время для еще одной микроволновки. 101 Практическое правило:

Практическое правило затухания в линии передачи # 79

Различные механизмы потерь имеют разное поведение по частоте. Потери металла пропорциональны частоте квадратного корня.Диэлектрические потери пропорциональны частоте. Потери диэлектрической проводимости постоянны по частоте.

Затухание из-за проводимости металла (

В общих потерях большинства линий передачи преобладают потери в металле на микроволновых частотах. Потеря металла в основном изменяется как SQRT (f). Потери металла моделируются компонентом R ‘в модели линии передачи, который представляет собой последовательное сопротивление на единицу длины. Термин R ‘является функцией геометрии линии передачи и высокочастотного сопротивления металлической системы, которая используется.

Сопротивление листа RF может быть на больше , чем сопротивление листа постоянного тока (спасибо, Лорен!), Из-за скин-эффекта. Скин-эффект говорит о том, что на все более высокой частоте путь сигнала группируется вверх по направлению к внешней стороне проводника, на поверхности, по которой распространяется электромагнитная волна.

Потери металла в основном изменяются как SQRT (f), потому что высокочастотное сопротивление листа изменяется как SQRT (f). Сопротивление листа RF для цельнометаллической системы рассчитывается как:

сигма — проводимость металла в Сименсах на метр; сигма — это 1 / rho, где rho — удельное сопротивление в единицах Ом-метров.Единицы сопротивления ВЧ листа — Ом / квадрат. Вычисление радиочастотного сопротивления многослойной металлической системы объясняется на нашей странице глубины скин-слоя. Вот ВЧ листовое сопротивление в зависимости от частоты для трех милов меди (много, много толщины кожи на микроволновых частотах), что вы можете считать лучшим, что вы когда-либо сделаете, если только кто-то не начнет делать печатные монтажные платы с металлическими следами из чистого серебра, серебра имеет меньшее объемное сопротивление, чем медь.

Следующим шагом в вычислении потерь металла в линии передачи является определение ВЧ сопротивления на единицу длины R ‘(преобразование Ом / квадрат в Ом / метр) на основе физических размеров конструкции и сопротивления ВЧ листа.Этот расчет отличается для коаксиального кабеля, волновода, микрополосковой или любой другой структуры линии передачи. Дьявол кроется в деталях! Ссылки ниже помогут вам в этой части расчета. Обратите внимание, что, за исключением волновода, сопротивление на длину имеет две составляющие в линиях передачи; необходимо суммировать вклад «горячего» проводника с проводником заземляющего слоя (или заземляющего проводника в случае копланарного волновода).

Последний шаг в вычислении радиочастотных потерь из-за металла: из сопротивления на единицу длины вы найдете потерю на единицу длины:

Обратите внимание, что «естественными» единицами потерь в линии передачи являются непер / длина.Чтобы получить потери в дБ на длину, умножьте Неперс на 8,686.

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу о микрополосковых потерях из-за металла

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу о потерях в коаксиальном кабеле из-за металла

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу о потерях в волноводе из-за металла

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу о минимизации затухания из-за металла

Щелкните здесь, чтобы узнать о влиянии шероховатости поверхности на потерю металла

Затухание из-за тангенса угла диэлектрических потерь (

Потери из-за тангенса угла диэлектрических потерь (tanδ) могут быть очень важны на микроволновых частотах. Тангенс угла потерь также известен как коэффициент рассеяния, или аббревиатура DF. Этот член пропорционален частоте, поэтому чем выше вы поднимаетесь, тем больше вероятность, что он будет доминировать в общих потерях (потеря металла пропорциональна SQRT частоты).

Расчет потерь из-за тангенса угла потерь прост и использует элементы модели линии передачи с одним условием. Мы упоминали, что конденсатор C ‘в линии передачи может иметь потери? Тангенс угла потерь — это мера отношения его проводимости к его восприимчивости (например, «Q»).После того, как вы рассчитали емкостную восприимчивость / длину для конкретной геометрии, все, что вам нужно сделать, это умножить на тангенс угла потерь, чтобы получить частотно-зависимый член проводимости, который вызывает потери тангенса угла потерь:

Для любой линии передачи TEM с любым импедансом уравнение для потерь тангенса угла диэлектрических потерь можно упростить до следующего:

(Неперс / длина)

Здесь единицы длины будут соответствовать единицам, которые вы используете для длины волны. Преобразование Непера в дБ (умножение на 8,686) дает более знакомый результат:

(дБ / длина)

Пойдем на шаг дальше, чем большинство учебников. Кто тратит много времени на размышления о длине волны в свободном космосе? Вот уравнение для частоты:

(дБ / длина)

И далее, предположим, что частота указана в ГГц, а скорость света составляет 29,979 см / наносекунда. Тогда:

(дБ / см)

Обратите внимание, что потери по касательной потерь не зависят от геометрии.Хотя вы можете уменьшить потери металла, используя более толстый коаксиальный кабель, вы все равно будете испытывать те же диэлектрические потери, если будете использовать тот же диэлектрический материал.

Рискну повториться, потеря тангенса угла потерь пропорциональна частоте, в отличие от потери металла, которая пропорциональна SQRT (частоте). Это означает, что по мере увеличения частоты тангенс угла потерь в какой-то момент начинает преобладать над потерями в линии передачи. Если вы работаете в W-диапазоне, вы больше не можете следовать совету ваших предшественников в X-диапазоне, которые могли быть «просто игнорируйте его».Кроме того, как никогда важно получить точные данные о касательной потерь. Если вы прочесываете Интернет, вы увидите сильно отличающиеся значения тангенса угла потерь для зрелой технологии подложек, такой как GaAs. Это общеотраслевая проблема, и, возможно, стоит подумать о ней (измерения материалов). Обратите внимание, что тангенс угла потерь часто является функцией частоты, температуры, качества материала … поэтому никогда не вешайте шляпу на одно число.

Теперь давайте посмотрим на график потерь по касательной. Здесь мы сместили tanδ от 0 до 0.01 с шагом 0,001, для E _r = 1. Убедитесь, что потери составляют почти точно 1 дБ / см на частоте 110 ГГц для 1% тангенса угла потерь (для невозможного условия, когда E _r = 1). Если вы помните эту одну точку данных, вы могли бы масштабировать потерю тангенса угла потерь в уме, если бы у вас не было такого похмелья. Но не забудьте умножить на SQRT (E _r )!

Говоря о E _r , что произойдет, если вы используете квази-ТЕМ линию передачи, такую ​​как CPW или микрополосковая? Оказывается, вы можете заменить Keff на E _r в приведенном выше уравнении и получить почти правильный результат (продолжайте и проверьте это с помощью программного обеспечения EDA, если вы нам не доверяете).Вот пример: рассмотрим микрополоску на GaAs с тангенсом угла потерь = 0,0016 и E _r = 12,9. Если не учитывать (на данный момент) компонент E _r , потери на частоте 110 ГГц составят 0,16 дБ / см. Обоснованное предположение о Кэфф в любой микрополосковой линии состоит в том, что 70% полей содержится в подложке, поэтому Кэфф составляет ~ 9. Извлеките квадратный корень (3) и умножьте на 0,16 дБ / см, чтобы оценить потери тангенса угла потерь на GaAs MMIC ~ 0,5 дБ / см. Обратите внимание, что потеря металла будет доминирующим эффектом на большинстве интересующих частот. …

Теперь пришло время для еще одной микроволны 101 Практическое правило:

Потери касательной потери Правило большого пальца № 116

, тангенс угла потерь 0,01 (что довольно много) приводит к потере почти точно 1 дБ / см на частоте 110 ГГц, , прежде чем вы масштабируете его с помощью SQRT (диэлектрическая постоянная) . Поскольку он линейен с частотой, вы должны уметь масштабировать затухание тангенса угла потерь в уме. Вы можете приблизительно оценить затухание в микрополосках или CPW, если масштабировать по эффективной диэлектрической проницаемости.

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу о потерях в коаксиальном кабеле из-за тангенса угла диэлектрических потерь

Затухание из-за проводимости подложки (

Примечание: многие учебники связывают термин потерь проводимости в подложке с термином потерь тангенса угла потерь. Мы решили разделить их, они ведут себя по-разному.

Благодаря отличным диэлектрикам, которые у нас есть для коаксиальных кабелей (таких как PTFE) и MMIC (GaAs), потери из-за проводимости подложки часто игнорируются, поскольку они обычно очень малы, поскольку диэлектрик имеет чрезвычайно низкую проводимость. Тем не менее, распространение кремния в микроволновой области снова привлекло наше внимание к этому термину, потому что кремний имеет относительно плохие электроизоляционные свойства (настоящий полупроводник!). Давайте добавим еще одно практическое правило микроволн, чтобы провести линию, где должна быть проводимость подложки. считается:

Потеря в линии передачи Практическое правило № 80

При рассмотрении потерь в линии передачи из-за диэлектрической проводимости, если удельное сопротивление диэлектрика превышает 10 000 Ом · см, забудьте об этом! Это в значительной степени исключает все подложки, кроме кремния, который может быть от 1 Ом-см (очень потери) до 10 000 Ом-см (очень дорогой кремний с плавающей зоной).ПТФЭ 1Е18 Ом см!

Вот общее уравнение для этого механизма потерь с использованием элемента G ‘модели линии передачи:

Одна вещь, которую вы должны знать о потерях из-за проводимости подложки: это НЕ функция частоты! Так что, если вы используете дешевый омметр для измерения сопротивления постоянному току на двух проводниках линии передачи (и не подключаете другой конец, это было бы глупо!), У вас есть все необходимое для прогнозирования потерь из-за проводимости на частоте 10 ГГц!

Еще одна вещь, которую вы должны знать: для среды передачи с однородной диэлектрической средой (коаксиальный кабель, полосковая линия) расчет G ‘по сути такой же расчет, как и C’, за исключением того, что вы подставляете проводимость диэлектрика вместо его диэлектрической проницаемости. Мы рассмотрим это более подробно по ссылкам ниже.

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу о микрополосковых потерях из-за проводимости подложки

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу о потерях в коаксиальном кабеле из-за диэлектрической проводимости

Затухание из-за излучения (

Это еще один механизм ослабления, который имеет очень небольшой эффект, если ваши схемы работают хорошо. На самом деле это не затухание в том смысле, в котором энергия увеличивается при нагревании, это скорее потеря утечки.Но влияние на ваш сигнал в любом случае одинаково, он теряет энергию.

В общем, более толстые подложки дают больше потерь излучения, чем более тонкие, а изгибы будут излучать больше, чем прямые участки линий. Вы можете избежать потерь излучения, если будете придерживаться волновода, и минимизировать их, используя полосковую линию.

Нет простого способа учесть ослабление из-за излучения с помощью модели линии передачи или популярных линейных симуляторов, таких как Microwave Office или ADS. Это одна из причин, почему трехмерные симуляторы электромагнитных конструкций так популярны!

Новое в декабре 2015 г .: вот бесплатный код MatLab, который поможет вам рассчитать потери на радиацию, спасибо Свену ван Беркелю на нашей доске сообщений! Он основан на квазианалитическом подходе и был написан в Делфтском техническом университете. Проверьте это и расскажите, как это работает для вас. Это автономный исполняемый файл, поэтому вам не нужна лицензия MatLab. Все необходимые библиотеки включены в исполняемый файл.Спасибо!

http://terahertz.tudelft.nl/Research/project.php?id=74&ti=27

Общие потери в линиях распределения и передачи электроэнергии

Введение

Энергия, вырабатываемая на электростанциях, проходит через большие и сложные сети, такие как трансформаторы, воздушные линии, кабели и другое оборудование, и достигает конечных пользователей.

It Дело в том, что единица электроэнергии, вырабатываемая электростанцией, не совпадает с единицами, распределяемыми потребителям. Некоторый процент единиц теряется в торговой сети.

Эта разница в генерируемых и распределенных единицах известна как потери при передаче и распределении. Потери при передаче и распределении — это суммы, которые не оплачиваются пользователями.

Потери T&D = (Энергия, потребляемая фидером (кВт / ч) — Энергия, выставляемая потребителю (кВт · ч)) / Потребляемая энергия, кВт · ч x 100

Сектор распределения считается самым слабым звеном во всем секторе энергетики.Потери при передаче составляют приблизительно 17%, а потери при распределении — приблизительно 50%.

Существует два типа потерь при передаче и распределении:

1. Технические потери
2. Нетехнические потери (коммерческие убытки)

1. Технические потери

Технические потери из-за рассеянной энергии в проводниках, оборудование, используемое для линии передачи, трансформатора, линии субпередачи и линии распределения, и магнитные потери в трансформаторах.

Технические потери обычно составляют 22,5% и напрямую зависят от характеристик сети и режима работы.

Основная сумма потерь в энергосистеме приходится на первичные и вторичные распределительные линии. Линии передачи и субпередачи составляют лишь около 30% от общих потерь. Следовательно, первичные и вторичные распределительные системы должны быть должным образом спланированы, чтобы обеспечить соблюдение установленных ограничений.

• Неожиданное увеличение нагрузки отразилось в увеличении технических потерь выше нормального уровня.
• Потери связаны с распределением электроэнергии и не могут быть устранены.

Есть два типа технических потерь.

1. Постоянные / фиксированные Технические потери

• Постоянные потери не меняются в зависимости от тока. Эти потери выражаются в виде тепла и шума и возникают, пока трансформатор находится под напряжением.
• От 1/4 до 1/3 технических потерь в распределительных сетях являются фиксированными потерями. На фиксированные потери в сети можно влиять способами, изложенными ниже.
• Потери на короне
• Потери тока утечки
• Диэлектрические потери
• Потери холостого хода
• Потери, вызванные продолжительной нагрузкой измерительных элементов
• Потери, вызванные продолжительной нагрузкой элементов управления

2.Переменные технические потери

Переменные потери зависят от количества распределяемой электроэнергии, а точнее, пропорциональны квадрату тока. Следовательно, увеличение тока на 1% приводит к увеличению потерь более чем на 1%.

• От 2/3 до 3/4 технических (или физических) потерь в распределительных сетях являются переменными потерями.
• При увеличении площади поперечного сечения линий и кабелей для данной нагрузки потери будут падать. Это приводит к прямому компромиссу между стоимостью потерь и стоимостью капитальных затрат.Было высказано предположение, что оптимальный средний коэффициент использования распределительной сети, который учитывает стоимость потерь при ее проектировании, может составлять всего 30 процентов.
• Джоулевые потери в линиях на каждом уровне напряжения
• Потери полного сопротивления
• Потери, вызванные сопротивлением контактов.

Основные причины технических потерь

1. Длинные распределительные линии

Практически 11 кВ и 415 вольт линии , в сельской местности протянуты на большие расстояния для питания нагрузок, разбросанных по большим территориям.Таким образом, первичные и вторичные распределительные линии в сельской местности в основном проложены радиально, как правило, на большие расстояния.

Это приводит к высокому сопротивлению линии и, следовательно, к высоким потерям I ² R в линии.

• Случайный рост субпередач и распределительных систем в новые районы.
• Крупномасштабная электрификация сельской местности через длинные линии 11 кВ и LT.

2. Несоответствующий размер проводов распределительных линий

Размер проводов следует выбирать на основе мощности стандартного проводника в кВА x км для требуемого регулирования напряжения , но сельские нагрузки обычно рассредоточены и обычно питаются радиальными питателями. Размер проводника этих фидеров должен быть подходящим.

3. Установка распределительных трансформаторов вдали от центров нагрузки

Распределительные трансформаторы не расположены в центре нагрузки вторичной распределительной системы.

В большинстве случаев распределительные трансформаторы не располагаются централизованно по отношению к потребителям. Следовательно, самые дальние потребители получают крайне низкое напряжение, даже если на вторичной обмотке трансформатора поддерживается хороший уровень напряжения.

Это снова приводит к более высоким потерям в линии. (Причина увеличения потерь в линии из-за снижения напряжения на стороне потребителей, поэтому, чтобы уменьшить падение напряжения в линии до самых дальних потребителей, распределительный трансформатор должен быть расположен в центре нагрузки, чтобы удерживать падение напряжения в пределах допустимые пределы.)

4. Низкий коэффициент мощности первичной и вторичной распределительной системы

В большинстве распределительных цепей LT обычно коэффициент мощности колеблется от 0,65 до 0,75. Низкий коэффициент мощности способствует высоким потерям при распределении.

Для данной нагрузки, если коэффициент мощности низкий, ток, потребляемый высоким, и потери, пропорциональные квадрату тока, будут больше. Таким образом, потери в линии из-за плохого коэффициента мощности могут быть уменьшены за счет улучшения коэффициента мощности.

Это можно сделать, применив шунтирующие конденсаторы.

• Шунтирующие конденсаторы могут быть подключены либо во вторичной обмотке (сторона 11 кВ) силовых трансформаторов 33/11 кВ, либо в различных точках распределительной линии.
• Оптимальная мощность конденсаторных батарей для системы распределения составляет 2/3 от средней потребности в кВАр этой системы распределения.
• Точка обзора находится на 2/3 длины главного распределителя от трансформатора.
• Более подходящий способ улучшения этого коэффициента мощности распределительной системы и, таким образом, снижения потерь в линии — это подключение конденсаторов к клеммам потребителей, имеющих индуктивную нагрузку.
• За счет подключения конденсаторов к отдельным нагрузкам потери в линии снижаются с 4 до 9% в зависимости от степени улучшения коэффициента мощности.

5. Плохое качество изготовления

Плохое качество изготовления играет важную роль в увеличении потерь при распределении.

Суставы являются источником потери мощности. Следовательно, количество стыков должно быть минимальным. Для обеспечения надежных соединений следует использовать правильные методы соединения.

Соединения с втулкой-штоком трансформатора, плавким предохранителем, изолятором, переключателем низкого напряжения и т. Д. Должны периодически проверяться и поддерживаться надлежащее давление во избежание искрения и нагрева контактов.

Замена изношенных проводов и услуг также должна производиться своевременно, чтобы избежать любых причин утечки и потери питания.

6. Балансировка тока фазы фидера и нагрузки>

Одним из самых простых способов снижения потерь в распределительной системе является балансировка тока в трехфазных цепях.

Балансировка фаз фидера также имеет тенденцию балансировать падение напряжения между фазами, уменьшая разбаланс напряжения трехфазных потребителей. Величина силы тока на подстанции не гарантирует, что нагрузка сбалансирована по всей длине фидера.

Дисбаланс фаз питателя может меняться в течение дня и в зависимости от сезона.Фидеры обычно считаются «сбалансированными», если значения фазного тока находятся в пределах 10. Точно так же балансировка нагрузки между распределительными фидерами также снижает потери при аналогичном сопротивлении проводов. Это может потребовать установки дополнительных переключателей между фидерами, чтобы обеспечить соответствующее переключение нагрузки.

Разветвление фидеров в соответствии с регулированием напряжения и нагрузкой.

7. Влияние коэффициента нагрузки на потери

Потребляемая мощность потребителя меняется в течение дня и в зависимости от сезона.

Бытовые потребители обычно потребляют наибольшее количество электроэнергии в вечерние часы. Пиковая нагрузка тех же коммерческих клиентов обычно приходится на ранний полдень. Поскольку текущий уровень (следовательно, нагрузка) является основным фактором потерь мощности в распределительной сети, поддержание более высокого уровня энергопотребления в течение дня снизит пиковые потери мощности и общие потери энергии.

Коэффициент нагрузки = Средняя нагрузка в указанный период времени / пиковая нагрузка в течение этого периода времени.

Например , для 30 дней месяца (720 часов) пиковая нагрузка фидера составляет 10 МВт. Если фидер предоставил общую энергию 5000 МВтч, коэффициент нагрузки для этого месяца будет (5000 МВтч) / (10 МВт x 720) = 0,69.

Меньшие потери мощности и энергии снижаются за счет увеличения коэффициента нагрузки, который выравнивает колебания потребления фидера по фидеру.

Коэффициент загрузки был увеличен за счет предложения клиентам тарифов «время использования». Компании используют власть ценообразования, чтобы побудить потребителей переключить энергоемкие виды деятельности в непиковые периоды (например, электрическая вода и отопление помещений, кондиционирование воздуха, орошение и откачка фильтров в бассейне).

Имея финансовые стимулы, некоторые потребители электроэнергии также позволяют коммунальным предприятиям отключать большие электрические нагрузки удаленно через радиочастоту или линию электропередачи в периоды пиковой нагрузки. Коммунальные предприятия могут попытаться спроектировать более высокие коэффициенты нагрузки, пропустив одни и те же фидеры в жилых и коммерческих зонах.

8. Определение размеров и выбор трансформатора

В распределительных трансформаторах используются обмотки с медными проводниками для создания магнитного поля в сердечнике из кремнистой стали с ориентированной зеренной структурой. Следовательно, трансформаторы имеют как потери нагрузки, так и потери в сердечнике без нагрузки.

Потери в меди трансформатора меняются в зависимости от нагрузки на основе уравнения резистивных потерь мощности (потери P = I ² R). Для некоторых коммунальных предприятий экономичная загрузка трансформатора означает загрузку распределительных трансформаторов до максимальной или немного превышающей ее мощности на короткое время, чтобы минимизировать капитальные затраты и при этом сохранить длительный срок службы трансформатора.

Однако, поскольку пиковая генерация обычно является самой дорогой, в исследованиях полная стоимость владения (TCO) следует учитывать стоимость пиковых потерь трансформатора.Увеличение мощности распределительного трансформатора во время пика на один размер часто приводит к снижению общей пиковой мощности, особенно если он перегружен.

Потери возбуждения холостого хода трансформатора (потери в железе) возникают из-за изменения магнитного поля в сердечнике трансформатора всякий раз, когда он находится под напряжением. Потери в сердечнике незначительно зависят от напряжения, но по существу считаются постоянными. Фиксированные потери в стали зависят от конструкции сердечника трансформатора и молекулярной структуры стального листа. Улучшенное производство стальных сердечников и введение аморфных металлов (таких как металлическое стекло) снизили потери в сердечнике.

9. Балансировка трехфазных нагрузок

Периодическая балансировка трехфазных нагрузок в сети может значительно снизить потери. Это может быть сделано относительно легко в воздушных сетях и, следовательно, дает значительные возможности для экономически эффективного снижения потерь при наличии соответствующих стимулов.

10. Отключение трансформаторов

Один из методов уменьшения фиксированных потерь — отключение трансформаторов в периоды низкой нагрузки. Если на подстанции в периоды пиковой нагрузки требуются два трансформатора определенного размера, в периоды низкой нагрузки может потребоваться только один трансформатор, чтобы другой трансформатор мог отключаться для снижения фиксированных потерь.

Это приведет к примерно компенсации увеличения переменных потерь и может повлиять на надежность и качество электроснабжения, а также на рабочее состояние самого трансформатора. Однако эти компромиссы не будут изучаться и оптимизироваться, если не будет принята во внимание стоимость потерь.

11. Другие причины технических потерь

• Неравномерное распределение нагрузки между тремя фазами в системе низкого напряжения, вызывающее высокие токи нейтрали.
• течь и пропадание питания
• Перегрузка линий.
• Ненормальные рабочие условия, при которых работают силовые и распределительные трансформаторы.
• Низкое напряжение на клеммах потребителей, вызывающее повышенное затягивание токов индуктивными нагрузками.
• Низкое качество оборудования, используемого в сельскохозяйственных насосах в сельской местности, более холодных кондиционерах и промышленных нагрузках в городских районах.

Снижение потерь при передаче электроэнергии

Несмотря на то, что технический прогресс повысил эффективность системы передачи в США, около 5% электроэнергии теряется при передаче и распространение. Омические потери относятся к джоулевам тепловым потерям, когда электричество встречает сопротивление в проводниках линии передачи. Поскольку масштаб потерь с учетом квадрата тока в проводе поддержание высокого напряжения (и низкого тока) помогает снизить потери.

Для передачи электроэнергии на большие расстояния используются более эффективные высоковольтные линии электропередачи. На подстанциях подается электричество высокого напряжения. вниз, чтобы его можно было распределить по линиям электропередачи более низкого напряжения. Эти менее эффективные распределительные линии приводят к более высоким потерям электроэнергии.

Стратегии снижения потерь при передаче

Существует множество возможностей для повышения эффективности системы передачи электроэнергии. Однако рыночные и политические ограничения делают некоторые решения более сложными. практично, чем другие.

Сверхпроводящие материалы могут проводить электричество практически без сопротивления, но требуют охлаждения почти до абсолютного нуля. Эти требования к охлаждению обычно делают сверхпроводящие материалы слишком дорогими, чтобы их можно было рассматривать в качестве линий передачи.

Однако достижения в технологии сверхпроводников с более высокими температурами снизили требования к охлаждению, а также снизили стоимость их эксплуатации. Город Эссен, Германия, установил сверхпроводящий кабель длиной 0,6 мили (самый длинный в мире на момент его установки в 2014 году), охлаждаемый жидким азотом. соединяет два больших трансформатора.

Помимо почти полного исключения потерь электроэнергии, кабель может передавать в пять раз больше энергии. Сверхпроводящие кабели также могут устранить необходимость По данным Extreme Tech, для повышения напряжения передачи и устранения необходимости в дорогостоящем оборудовании, таком как трансформаторы.

Высоковольтные линии электропередачи постоянного тока обеспечивают большую КПД по более типичным линиям переменного тока (AC). Однако относительно высокая стоимость этого подхода делает его наиболее практичным в течение длительного времени. передача на расстояние.

Flexible AC Transmission Systems, или FACTS, может помочь увеличить эффективность существующих систем распределения электроэнергии за счет поддержания допустимых пределов напряжения. Эта технология регулирует количество подаваемой мощности. в энергосистему или поглощаются ею.

FACTS позволяют более нагружать линии переменного тока, повышают надежность системы передачи и уменьшают колебания мощности. Эти системы требуют новые технологии управления, но не требуют изменения материалов системы распределения.

О бета-версии

Beta Engineering разработала и построила множество высоковольтных проектов по всей стране. Мы специализируемся на EPC-услугах для газоизолированных подстанций (GIS), распределительных станций и подстанций, FACTS и линий электропередачи высокого напряжения.Взгляните на избранные проекты из нашего портфолио, чтобы узнать больше о решениях EPC, которые может предоставить вам бета-версия.

Какие потери в ЛЭП?

В современном обществе мы не можем думать, чтобы жить без электроэнергии. Раньше электричество передавалось с помощью постоянного тока. После того, как в 1886 году Николас Тесла изобрел переменный ток, эта электрическая передача стала очень популярной.Сегодня мы можем передавать энергию по континенту, используя этот переменный ток.

Когда длина линии передачи становится больше, сопротивление проводника также увеличивается, поэтому потери энергии также увеличиваются. Эта проблема передачи переменного тока во многом решается за счет использования трансформаторов для повышения напряжения.

Но есть еще одна проблема, которая возникает из-за импеданса линии передачи, другое реактивное сопротивление внешнего свойства также возникает в этих линиях передачи, а также потери в проводе спереди.Это происходит в основном из-за свойства индуктивности и емкости линии передачи.

Катушки индуктивности обычно сопротивляются изменению тока и временно сохраняют энергию в магнитном поле. Конденсатор также противостоит разности напряжений и временно накапливает энергию в электрическом поле.

В целом это может вызвать сдвиг фаз между напряжением и током в линии, а также является результатом увеличения резистивных потерь.Обычно эту потерю энергии можно уменьшить за счет добавления конденсаторных батарей на подстанциях для повышения коэффициента мощности.

Потери при передаче могут возникать из-за нескольких причин, таких как потери на излучение, потери в проводнике, тепловые потери (диэлектрические), корональные потери и потери связи.

Потери в проводнике ЛЭП.

Потери в проводнике в основном возникают из-за протекания тока в проводнике. Поскольку линия передачи имеет более значительное сопротивление, такого типа травм избежать невозможно.

Этот тип потерь также известен как тепловые потери, поскольку он также генерирует тепловую энергию.

Различные типы потерь в линии передачи

Есть несколько альтернативных методов, применяемых для уменьшения этого типа потерь, например, использование проводника большего диаметра и несколько других способов.