4
4.Straty mocy i energii
Straty mocy (podobnie energii) dzielimy na:
a) obciążeniowe (zwane też stratami podłużnymi) – występują w podłużnych impedancjach elementów sieciowych. Są proporcjonalne do kwadratu prądu obciążeniowego.
b) jałowe (straty poprzeczne) – powstające w admitancjach poprzecznych i proporcjonalne do kwadratu napięcia w miejscu ich powstania.
4.1.Straty mocy czynnej
Obciążone straty mocy czynnej, związane z występowaniem rezystancji podłużnej i zmiennej w czasie, określa się ze wzoru:
(4.1)
Uwzględnia się w liniach napowietrznych w kablowych oraz transformatorach, transformatorach pomija się w dławikach i kondensatorach.
Jałowe (poprzeczne) straty mocy czynnej ΔPj w i-tej gałęzi poprzecznej oblicza się ze wzoru:
(4.2)
W liniach napowietrznych związane są ulotem, kablem – upłynnością izolacji i polaryzację dielektryka, transformatorach – prądami wirowymi i histerezą magnetyczną.
W liniach straty jałowe są bardzo małe i pomija się natomiast uwzględniane są dla transformatorów.
Całkowite straty mocy czynnej transformatora wyznacza się z zależności:
(4.3)
gdzie
- stopień obciążenia Tr,
SN – moc znamionowa Tr [kW],
ΔPFes, ΔPFe – straty w żelazie [kW, %]
ΔPCus, ΔPCu% - straty mocy o uzwojeniu [kW, %]
4.2.Straty mocy biernej
Obciążenie (podłużne) straty mocy biernej, związane są z występowaniem reaktancji podłużnej, wyznacza się ze wzoru
(4.4)
Są zmienne w czasie (tj. są funkcją obciążenia) i dla linii, Tr oraz dławików szeregowych mają charakter indukcyjny.
Jałowe (poprzeczne) straty mocy biernej w transformatorach określa się z przybliżonego wzoru postaci:
(4.6)
ΔUx% – bierna strata napięcia w Tr [%],
ΔIμ% – prąd magnesujący [%],
ΔUz% – procentowe napięcie zwarcia [%],
ΔI% – prąd biegu jałowego [%]
SN – moc znamionowa Tr [kW]
Sabc – moc obciążenia [kW]
Dla dławików szeregowych podłużne straty mocy oblicza się ze wzoru
(4.7)
ΔUz% – napięcie zwarcia dławika [%]
4.3.Straty energii
Straty energii określa się całkując straty mocy ΔP w czasie „t”. Gdy straty mocy ΔP są stałe, to straty energii wyznacza się z zależności:
(4.8)
Zwykle obciążenie jest zmienne i zależy między innymi od: charakteru odbiorów, charakteru odbiorcy, pory roku, pory dnia, itp.
Energia pobrana z sieci (w przypadku podanych na rys 4.1)
(4.9)
Energią pobraną z sieci na podstawie półgodzinnych pomiarów wartości mocy Pk określić można z zależności
(4.10)
Na podstawie wykresów dobowych tworzy się roczny wykres obciążeń uporządkowany od mocy największej w czasie roku, tzw. mocy szczytowej Ps do najmniejszej (pokazane na rys. 4.2)
Powierzchnia pomiędzy krzywa mocy a osią czasu (odpowiedniej energii rocznej Ar) zastępuje się równoważnym prostokątem o wysokości Ps i czasie T – zwanym rocznym czasem użytkowania mocy szczytowej, charakterystyczny stopień wykorzystania urządzeń.
Czas wyznaczony z zależności
(4.11)
określa czas, w którym przy zachowaniu stałej mocy równej Ps, byłaby przesyłana energia równa rzeczywiście przesyłanej w ciągu roku.
(4.12)
a wyznaczona na podstawie wartości średnich półgodzinnych strat mocy
(4.13)
Czas występowania maksymalnych strat jest to czas, w którym przy przepływie stałej mocy równej max (Pmax – rys.4.2) i występowaniu max strat mocy ΔPmax stracona byłaby energia ΔAr równa energii rzeczywiście straconej w ciągu roku.
Oznacza to, że dla wymienionego czasu musi być spełniony warunek
(4.14)
Czas τ wyznacza się na podstawie doświadczalnie ustalonej zależności τ od czasu użytkowania mocy szczytowej T. (rys.4.4)
W obliczeniach przybliżonych przyjmuje się:
haslo12344