Při přenosu elektřiny dochází k poměrně velkým ztrátám, které zasahují do kapsy nejen dodavatele, ale i spotřebitele. V době krize je to zvláště patrné. Existuje řešení tohoto problému? Jak to odstranit a je to možné?
Obsah
- Elektrická síť se skládá minimálně ze 3 klíčových komponent:
- Pojďme se na každou z nich podívat blíže.
- Příčiny elektrických ztrát:
- Jak snížit ztráty při přenosu energie?
- Náklady můžete snížit také pomocí následujících účinných metod:
- Závěr
- Podobná témata vědecké práce z elektrotechniky, elektrotechniky, informačních technologií, autorem vědecké práce je V. I. Patsyuk.
- Text vědecké práce na téma “Snížení ztrát ve vedení střídavého proudu naprázdno a při přenosu přirozeného výkonu pomocí bočníkových reaktorů a IRM”
Elektrická síť se skládá minimálně ze 3 klíčových komponent:
- Generátor;
- Spotřebitel;
- Síť drátů nebo elektrického vedení.
Toto je ideální schéma, ale ve skutečnosti se skládá z mnoha tisíc drátů o délce několika kilometrů, zařízení a mnoha rozvoden. Všechny vzájemně propojují účastníky sítě. Na každém spoji přitom dochází ke ztrátám elektřiny. V důsledku toho spotřebitel nedostává elektřinu v dodaném množství, ale v množství skutečně přeneseném. Aby tyto ztráty nedosáhly vysokých hodnot, dodavatelé neustále hledají řešení, používají různé metody a metody. Ale pro jejich výběr je nutné určit příčinu ztráty elektřiny.
Tradičně se dělí na:
- Výroba;
- Technologický;
- Komerční.
Pojďme se na každou z nich podívat blíže.
Ke komerčním ztrátám dochází z následujících důvodů:
- Chyby ve výpočtech a indikacích;
- Nezákonné používání elektřiny;
- Špatné tarify.
Speciální výpočty a stanovení kategorie ztráty umožňují snížit necílové náklady. Například ty technologické jsou úkolem spotřebitele elektřiny. Ztráty je možné snížit úpravou tarifů nebo modernizací zařízení.
Obchodní ztráty ovlivňují zisk dodavatele, proto je prováděna speciální kontrola nelegálních připojení, fungují kontrolní oddělení a zavádějí se systémy automatického sběru dat.
K technologickým ztrátám dochází při přenosu elektřiny elektrickým vedením.
Příčiny elektrických ztrát:
- Fixní výdaje. Patří mezi ně zařízení běžící naprázdno.
- Vysoké zatěžovací proudy.
- Klimatické vlastnosti. Jedná se o náklady na odstranění ledu a dalších povětrnostních škod.
Výrobní ztráty jsou náklady na napájení zařízení. Měří se speciálními přístroji.
Jak snížit ztráty při přenosu energie?
Existují 2 možnosti: snížit odpor vodičů nebo proud v elektrickém vedení. Pro první možnost se používají dráty z mědi a hliníku a jejich průřez se zvětšuje. Je důležité, aby byly vodiče lehké a doporučuje se použití děrovaných kabelových žlabů. Pro snížení ztrát se také používá přípojnicový kanál. Jeho použití umožňuje ušetřit značnou částku.
Pro snížení proudu v elektrickém vedení se používá transformátor nebo stanice.
Náklady můžete snížit také pomocí následujících účinných metod:
- Optimalizace obvodu a provozu elektrické sítě;
- Modernizace zařízení;
- Snížení celkového výkonu;
- Optimalizace zátěže transformátorů.
Výběr metody provádějí specialisté individuálně pro každý konkrétní případ.
Závěr
Snížení ztrát elektřiny při přenosu je složitá práce. Tento proces je samozřejmě velmi náročný a často i finančně nákladný, ale pokud dosáhnete požadovaného výsledku, veškeré vaše úsilí se rychle vrátí. Hlavní věc je udělat to správně, kompetentně a vzít v úvahu všechny detaily a vlastnosti. Tato problematika by měla zajímat obě strany, protože pouze tímto přístupem je možné snížit ztráty a zároveň výrazně snížit náklady. Vyhnout se ztrátám nelze, ale je možné je minimalizovat. K tomu se vyplatí využít moderní vybavení, inovativní přístup a zkušenosti předních specialistů.
Podobná témata vědecké práce z elektrotechniky, elektrotechniky, informačních technologií, autorem vědecké práce je V. I. Patsyuk.
Text vědecké práce na téma “Snížení ztrát ve vedení střídavého proudu naprázdno a při přenosu přirozeného výkonu pomocí bočníkových reaktorů a IRM”
SNÍŽENÍ ZTRÁT V PŘENOSOVÝCH VEDENÍCH STŘÍDAVÉ NAPÁJENÍ BĚHEM ŽÁDNÉHO PROVOZU NAPÁJENÍ A BĚHEM PŘIROZENÉHO PŘENOSU ENERGIE POMOCÍ SUNTOVÝCH REAKTORŮ A IRM Patsyuk V.I.
Ústav energetiky Akademie věd Moldavska
Anotace. Jsou uvedeny uzavřené vzorce pro stanovení ustálených hodnot napětí, proudů, činného a jalového výkonu v řadě s distribuovanými a soustředěnými parametry. Je zkoumán vliv bočníkových reaktorů a IRM ve formě kondenzátorových bank na ztráty chladných chemikálií s různými vlnovými délkami. Pro půlvlnné vedení byly nalezeny optimální parametry bočníkových reaktorů, které umožňují zvýšit účinnost přenosu při přenosu přirozeného výkonu. Klíčová slova: telegrafní rovnice, půlvlnné a čtvrtvlnné vedení, ztráty činného výkonu, bočníkové reaktory a zdroje jalového výkonu (RPS).
DIMINUAREA PIERDERILOR ÎN LINIILE DE TRANSPORT ALE ENERGIEI ELECTRICE DE CURENT ALTERNATIV LA MERS ÎN GOL ÎN PROCESUL DE TRANSMITERE A PUTERII NATURALE CU AJUTORUL REACTORILOR REACTORILOR SHUNT § DESUIVIA
Institutul de Energeticä al Academiei de Çtiinte a Moldovei Rezumat. Sunt prezentate formule analitice închise pentru determininarea valorilor tensiunilor stationare, a intensitätilor çi a puterii active çi reactive într-un circuit de transmisie cu Constante distribuite çi koncentrát. Se studiazä influenta reaktoror shunt çi a surselor de putere reivä de forma baterielor condensatoare asupra pierderilor mers în gol cu lungimi de undä differente. Pentru circuite cu lungimea de semiundä sunt determinati parametrii reaktoror shunt ce permit sä se ridice randamentul în procesul de transmitere a puterii naturale. Klíčová slova: Ecuatiile telegrafiçtilor, line (circuite) cu lungimea de o doime çi o pätrime de undä, pierderile puterii active, reaktor shunt çi surse de putere reivä.
VOLNOBĚH A PŘENOS PŘIROZENÉ ENERGIE ÚSPORA ZTRÁT V PŘENOSOVÝCH ZAŘÍZENÍCH STŘÍDAVÉHO PROUDU PROSTŘEDNICTVÍM SUNTOVÝCH REAKTORŮ A JALOVÉHO VÝKONU
ZDROJE Patsiuk VI
Ústav energetiky Akademie věd Moldavska Abstrakt. Jsou zobrazeny uzavřené vzorce pro definici ustálených hodnot napětí, proudů, činného a jalového výkonu v linii s distribuovanými a soustředěnými konstantami. Vliv bočníkových reaktorů a zdrojů jalového výkonu ve formě kondenzátorových baterií na ztráty naprázdno s různými vlnovými délkami je zkoumán. Pro půlvlnné přenosové vedení byly získány optimální parametry (umožňující zvýšení výkonu při přenosu přirozeného výkonu) bočníkových reaktorů.
Klíčová slova: telegrafní rovnice, půlvlnné a čtvrtvlnné přenosové vedení, wattové ztráty, bočníkové reaktory a zdroje jalového výkonu
Energetici měli dlouhou dobu skutečný kult boje se ztrátami, tomu se věnovaly mocné síly vědců, konstruktérů a technologů. Snížení ztrát byť jen o malý zlomek procenta je považováno za vítězství. Hlavními faktory určujícími výkonové ztráty při její dopravě střídavým nebo stejnosměrným proudem jsou aktivní podélný odpor R(x, t) a příčná vodivost izolace G(x, t). Ve silnoproudých elektrických obvodech však kromě rozptylu vln dochází i k rozptylu vln. Právě tuto okolnost lze využít k přerozdělení složek kvazi-ustálených elektromagnetických procesů: snížení síly magnetického pole ve prospěch zvýšení síly elektrického pole, v důsledku čehož je možné dosáhnout snížení ztrát při přenosu přírodního výkonu.
1. Ustálený režim homogenní linie s koncentrovanými BC řetězci
Uvažujme o zařazení kompenzačních zařízení (CD) do linky v podobě bočníkových tlumivek a kondenzátorových bank (obr. 1.1). Protože uvažujeme ustálený stav v elektrickém obvodu sinusového napětí, použijeme k řešení telegrafních rovnic symbolickou metodu [1].
Rýže. 1.1. Zařazení bočních reaktorů a IRM do linky.
Označme komplexní amplitudy napětí a proudů na vstupu-výstupu elektrického obvodu a o, I o, uy, /d a v místech zahrnutí soustředěných prvků:
uk(xk-0) = U>, uk(xk+0) = u^ 1k(xk-0) = 1£>, 1k(xk+0) = 1£>, k = 1,^-1.
xk = ‘ x = A* x2 = N ■■■■> xy ■
V případě homogenní přímky s parametry b, c, k, 0 bez zahrnutých soustředěných prvků má řešení úlohy na úsečce x e [XNUMX, /] tvar
1M = vVD) +1ocb(y/) = ±0 Cocb(y/) – Cbx8b^/);
Zde Zвx je vstupní a vlnová impedance vedení, y je konstanta šíření, 25 je zatěžovací odpor, с = 271/”, / je frekvence napájecího generátoru.
Řešení pro vedení s (#-1) obsaženými soustředěnými prvky se získá následovně. Označme odpor sériově zapojených IRM
přes C a odpor paralelně zapojených bočníkových reaktorů přes Spk). Pak podmínky konjugace v bodech x k pro IRM mají tvar
a pro bočníkové reaktory
Abychom vyřešili problém s podmínkami přizpůsobení (1.5) a (1.6), zavedeme pojmy vstupního odporu pro části vedení x e [xk,1 k = 1, Ж -1. Pak budou komplexy napětí a proudů v bodech x = xk +0 vztaženy vztahy
(k) _ y. ^+1)cb(y4+1) + g0b(y4+1) b _ p AG_b 7(m) _ g(pk+nY1k+1) + 70cb(U1k+1U
V bodech x = xk -0 z (1.5) a (1.6) budeme mít
kde 7^ – 7^ +7^ platí IRM a 7^ = ■ kde ¿п -¿п1 +^in FORIGMI/i Hodnoty proudů a napětí vlevo a vpravo od bodů Xk a na koncích čáry jsou spojeny rekurentními vztahy pro bočníkové reaktory. Kombinací vzorců (1.10)-(1.13) získáme výraz pro proud na linkovém výstupu přes počáteční napětí osa z(y¡k) + gPk ^(y¡k) Výkony generátoru a zátěže se vypočítají pomocí vzorců іяе Цо* I о)=1Ке a 010>= ЦТ *е s _ 1 Т, /g* t 1 TE /g Г* 1^1 ^е(^) _ ^1^1 Výsledné vztahy (1.6)–(1.16) nám umožňují provést parametrickou analýzu vlivu zahrnutí soustředěných prvků na rozložení napětí a proudů a také výkonové ztráty na celém vedení. 2. Výsledky numerických experimentů pro minimalizaci ztrát Uvažujme homogenní vedení bez dalších spojení s bezrozměrnými parametry: C = b = 2Рн = 1; I = 0.48; O = R/7 a uzavřeno na zátěž s komplexním odporem 2$. Sestrojme nejprve funkční závislosti činného a jalového výkonu zdroje (generátoru) na délce otevřeného vedení bez ztrát R = O = 0 (a) a se ztrátami R = 7O = 0.48 (b). Z grafů uvedených na Obr. 2.1 ukazuje, že v blízkosti čtvrtvlnného vedení dosahují aktivní ztráty při vypnutém zatížení (2$ = th) maximálních hodnot, zatímco u půlvlnného vedení jsou relativně malé a činí 13.58 %, pokud je porovnáme. s přirozeným výkonem Рн = 0.5. Když linka pracuje na přizpůsobené zátěži: 2$ = 20 = 1.0009 -у’0.0327 ztráty činného výkonu se rovnají 24.75 %, a když je zátěž čistě aktivní: 2$ = 2V= 1 jsou tyto ztráty o něco menší a dosahují 24.65 %. Avšak na základě skutečnosti, že ztráty naprázdno by měly být minimálně dvakrát menší než při přenosu přirozeného výkonu [2-4], klademe si za úkol je minimalizovat zařazením kompenzačních zařízení do vedení ve formě SR nebo IRM. . Rýže. 2.1. Závislost činného a jalového výkonu generátoru (křivky 1; 2) na délce otevřené čáry při R = O = 0 (a); I = 7 = 0.48 (b). Paralelní připojení ideálních SR k půlvlnnému vedení umožňuje snížit ztráty XX na 2.28 %, pokud jsou indukčnosti L„ a jejich umístění zvoleny tak, jak je uvedeno v tabulce 2.1, zatímco sériové zapojení kondenzátorových baterií s kondenzátory Cn do vedení ne dát znatelný výsledek. U vedení s vlnovými délkami 1/4 a 1/8 vede zahrnutí pouze dvou reaktorů ke snížení ztrát na 1.97 %, respektive 0.89 %. Připomeňme, že bezrozměrná hodnota bn = 1 ko- odpovídá b„ = 5.56 H, pro které je výkon reaktoru 0„ = —— = 330.5 MVAr při fázovém napětí u0 = 525 V2 / 3 = 428.66 kV. Všechny tyto výsledky přesvědčivě naznačují zřejmé výhody SR ve srovnání s IRM ve světle řešení problému snižování ztrát XX a potvrzují závěry uvedené v pracích G. N. Aleksandrova [1-3]. Řada prací [5-7] však také naznačuje řadu nežádoucích důsledků provozu venkovních vedení 500 kV vybavených SR v abnormálních (asymetrických, otevřených) režimech. Použití SR výrazně komplikuje procesy při spínání venkovních vedení a může vést k rezonančním jevům v důsledku přítomnosti kapacity na vedení a indukčnosti na reaktoru. Vzniká tak potřeba výpočtu přechodových dějů způsobených krátkodobým dílčím fázovým zapnutím (vypnutím) nadzemního elektrického vedení, kterému hodláme věnovat velkou pozornost pomocí přesné formulace počáteční okrajové úlohy pro telegrafní rovnice. Je také nutné provést důkladné srovnávací studie účinnosti a řiditelnosti SR různých provedení: magnetických obvodů SR řízených magnetizací (CSR) a kompenzátoru transformátorového typu (USHKT). Takové studie by umožnily určit preferenční výklenky pro použití těchto reaktorů ve vysokonapěťových nadzemních přenosových systémech pro různé účely a konstrukce [1150-5]. Pro větší názornost uveďme některé získané výsledky pro stanovení optimálního výkonu a umístění SR v grafické podobě. Na Obr. 2.2. ukazuje rozložení podél půlvlnné linie aktivního (křivky 1;2) a jalového (3;4) výkonového (a), napěťového (1;2) a proudového modulu (křivky 3;4) (b) při R = 7O = 0.48 pro pět SR, což poskytuje minimální hodnotu ztrát XX. Křivky 1,3 zde a níže odpovídají homogenní čáře bez dalších soustředěných prvků. Fyzický význam toho, co se děje na kvalitativní úrovni, je zcela zřejmý. Ve vedení se zapnutými reaktory se napětí podél vedení vyrovnají a současně se sníží hodnoty proudového modulu, díky čemuž se sníží výkon magnetického pole a zvýší se výkon elektrického pole v celém vedení. Připomeňme, že celkové ztráty ve vodičích určují dvě složky: aktivní (ohmické) ztráty R2 a ztráty způsobené únikem proudu přes nedokonalou izolaci R2. Protože R > O, redistribuce složek elektromagnetického pole umožňuje minimalizovat celkové ztráty. Pro nezkreslující čáru již nelze tohoto efektu dosáhnout, protože pro ně v bezrozměrné formě máme R = O. Tento příklad srovnávací analýzy výsledků výpočtu je dobrou ilustrací zjevných výhod, které přechod na bezrozměrné proměnné poskytuje [8]. Tabulka 2.1. XX ztráty v závislosti na počtu, umístění a parametrech reaktorů nebo IRM zařazených do půlvlnného vedení. Počet KU xk ^p P/Rn, % xk C h_-p P0/Rn, % 1 0.25 ano 13.58 0.25 ano 13.58 1 0.22638 0.00245 6.74 0.46029 0.11817 13.53 2 0.15533 0.369120.093900.04890 4.270.45535 0.47161 3 0.11292 0.24922 0.411860.159690.124470.100673.400.00000 0.00000 0.49621 0.57724 4 0.08841 0.18948 0.30489 0.43314 0.21997 0.18807 0.16192 0.14649 3.00 0.00000 0.00115 0.48868 0.50000 0.56071 0.67903 0.93410 0.48271 13.49 xNUMX 5 0.07706 0.16118 0.24786 0.34926 0.45146 0.25316 0.25289 0.22467 0.18798 0.21637 2.28 0.00000 0.00001 0.00001 0.00021 0.00052 1.08447 0.45487 1.49851 0.91257 Tabulka 2.2. XX ztráty v závislosti na počtu, umístění a parametrech reaktorů nebo IRM zařazených do čtvrtvlnné linky. Počet KU Хк ^п Р0/Рн, % Хк С h_-п Р0/Рн, % 1 0.125 ano 1458.9 0.125 ano 1458.9 1 0.16217 0.10119 2.87 0.00000 0.48387 60.20 2 0.09568 0.197730.207770.19691 1.970.00000 0.00000 3 0.06786 0.13912 0.212760.307540.293720.286771.750.03246 0.03246 0.07716 1.60984 4 0.05314 0.11014 0.165200.386170.375120.415411.670.00000 0.00650 0.00650 0.42379 0.22073 0.36984 0.01499 0.32825 5 0.04413 0.08972 0.13610 0.18218 0.22719 0.47755 0.48316 0.45735 0.49357 0.47919 1.62 0.00129 0.00129 0.00159 0.01429 0.14792 0.24725 0.16917 0.43684 0.12460 Tabulka 2.3. XX ztráty v závislosti na počtu, umístění a parametrech reaktorů nebo IRM zařazených do vedení o vlnové délce 1/8. Počet KU Хк ^п Р0/Рн, % Хк С h_-п Р0/Рн, % 1 0.06 ano 3.58 0.25 ano 3.58 1 0.08293 0.25119 1.01 0.00000 0.63404 2.29 2 0.04953 0.099760.435980.43173 0.890.00000 0.00000 3 0.03527 0.07101 0.106980.618370.612250.609590.860.00000 0.00000 0.00000 0.33919 4 0.02792 0.05573 0.08342 0.11119 0.78128 0.80428 0.78987 0.79797 0.85 0.00431 0.00431 0.00438 0.00459 0.11847 0.19833 0.19509 0.16596 0.18 xNUMX 5 0.02235 0.04433 0.06712 0.09034 0.11338 1.00494 1.00472 0.93802 0.96340 0.95189 0.84 0.00007 0.00008 0.00017 0.00017 0.02523 0.15397 0.12380 0.15445 0.14623 Rýže. 2.2. Distribuce po půlvlnné čáře aktivního (křivky 1;2) a jalového (3;4) výkonu (a), napěťových modulů (1;2) a proudů (3;4) (b) při R = 7O = 0.48 a zahrnutí pěti bočních reaktorů. Předpokládá se, že půlvlnné vedení má tak pozoruhodnou vlastnost, jako je rovnováha jalového výkonu, v důsledku čehož pro jeho provoz není potřeba instalovat další kompenzační zařízení [9-12]. Podívejme se, zda je to skutečně tak a zda je možné zvýšit převod výkon a účinnost pomocí bočníkových reaktorů, optimálním výběrem jejich výkonu a umístění Z pochopitelných důvodů je úkol najít optimální parametry elektrocentrály za účelem snížení ztrát ve vedeních při přenosu přirozeného výkonu mnohem obtížnější. Zde a dále budeme uvažovat půlvlnné vedení se ztrátami a uzavřené na čistě aktivní zátěž 2$ = 2V = 1, protože, jak již bylo uvedeno výše, v tomto případě je účinnost, i když ne o mnoho, vyšší než v režim postupné vlny při přenosu energie přímé vlny do přizpůsobené zátěže: 2$ = 20 = 1.0009 -у’0.0327. Provedeme cílené hledání metodou konfigurací v prostoru proměnných xk, bn, aniž bychom prozatím uvalili omezení na umístění reaktorů nebo na maximální napětí na celé lince, protože je zajímavé sledovat, jaké výsledky to může vést k. Zařazení reaktorů 3 do půlvlnného vedení umožňuje snížit aktivní ztráty o více než 4 %, pokud nejsou uvalena žádná omezení na poklesy napětí na vedení (tab. 3). Další zvýšení počtu CP nepřispívá ke zvýšení efektivity. Na Obr. 2.3 ukazuje rozložení podél půlvlnné linie aktivního (křivky 1;2) a jalového (3;4) výkonu (a), napěťových modulů (1;2) a proudů (3;4) (b) při čtyřech bočníku reaktory jsou zapnuty, z nichž poslední se ukáže být „přitisknutý“ k přijímači. Jak vidíme z prezentovaných výsledků, snižování ztrát je bohužel doprovázeno zvýšením jalového výkonu v celém vedení a zejména na jeho začátku. Zde generátor začíná spotřebovávat jalový výkon (viz křivka 4), což je vždy krajně nežádoucí, protože to vede k urychlenému opotřebení. Situace se zázračně změní příznivým směrem, pokud omezíte maximální modul napětí v elektrickém obvodu na 1.05 (tab. 2.5, obr. 2.4). Vezmeme-li v úvahu 5% limit přepětí ve vedení, vliv zapnutí bočníkových tlumivek se sníží na 1.8 %, ale první tlumivka, „přilnutá“ ke zdroji napětí, nutí generátor již nespotřebovávat, ale dodávat do vedení jalový výkon (0 = 0.04 při x = 0). Výsledný nárůst účinnosti je stále poměrně významný. Pokud předpokládáme, že izolace půlvlnného vedení je ideální: O = 0, pak v takovém vedení se silnějším rozptylem vln se účinek zvýší na 2 % oproti homogennímu vedení (tab. 2.6). U zatíženého nezkreslujícího vedení (R = O), kde dochází pouze k rozptylu vln, je rovněž nemožné snížit ztráty, jako v režimu XX. Tabulka 2.4. Maximální hodnoty přenášeného výkonu a účinnosti v závislosti na počtu, umístění a parametrech reaktorů. Počet CU Xk ^p L l, % 1 0.25 ano 0.38000 76.033 1 0.27921 0.35344 0.38618 77.237 2 0.23540 0.43754 0.28354 0.42204 0.39166 78.331 3 0.19028 0.32904 0.500000.36976 0.34469 4 0.28016 0.33871 0.499760.84034 0.49917 Rýže. 2.3. Distribuce podél půlvlnné linie aktivního (křivky 1;2) a jalového (3:4) výkonu (a), napěťových modulů (1;2) a proudů (3;4) (b), když jsou otočeny čtyři bočníkové reaktory na. Tabulka 2.5. Maximální hodnoty přenášeného výkonu a účinnosti v závislosti na umístění a hodnotách indukčnosti čtyř bočníkových tlumivek, v závislosti na omezení: check i(l’)| Počet CU Xk Ln L l, % 1 0.25 ano 0.38000 76.033 4 0.00153 0.168950.290230.47255 0.615390.82961 0.71337
