Pages Navigation Menu

ISSN 2227-6017 (ONLINE), ISSN 2303-9868 (PRINT), DOI: 10.18454/IRJ.2227-6017
ЭЛ № ФС 77 - 80772, 16+

Скачать PDF ( ) Страницы: 85-86 Выпуск: №2 (33) Часть 1 () Искать в Google Scholar
Цитировать

Цитировать

Электронная ссылка | Печатная ссылка

Скопируйте отформатированную библиографическую ссылку через буфер обмена или перейдите по одной из ссылок для импорта в Менеджер библиографий.
Стенин В. А. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ / В. А. Стенин // Международный научно-исследовательский журнал. — 2015. — №2 (33) Часть 1. — С. 85—86. — URL: https://research-journal.org/technical/termodinamicheskij-analiz-effektivnosti-seti-elektrosnabzheniya/ (дата обращения: 18.09.2021. ).
Стенин В. А. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ / В. А. Стенин // Международный научно-исследовательский журнал. — 2015. — №2 (33) Часть 1. — С. 85—86.

Импортировать


ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Стенин В. А.

Доктор технических наук, Северный Арктический федеральный университет

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ  ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Аннотация

Для оценки эффективности сети электроснабжения предлагается использовать термодинамический критерий – коэффициент полезного действия (КПД). Аналитически величина КПД позволяет рассмотреть количественную и качественную сторону энергосберегающих мероприятий в процессах передачи и преобразования электроэнергии.

Ключевые слова: коэффициент полезного действия, передача и преобразование электроэнергии, энергосбережение.

Stenin V. A.

Doctor of technical sciences, North Arctic Federal University

THERMODYNAMIC ANALYSIS OF THE EFFICIENCY OF THE ELECTRICITY GRID

Abstract

To evaluate the efficiency of the electricity network are encouraged to use the thermodynamic criterion-coefficient of performance. The analytic value coefficient of performance allows to consider the quantitative and qualitative aspect of energy-saving measures in power transmission and transformation processes.

Keywords: efficiency, energy conversion, transmission and energy saving.

Потери электроэнергии – один из важнейших экономических показателей электросетевого предприятия. Их величина отражает техническое состояние и уровень эксплуатации всех передаточных устройств, эффективность энергосбытовой деятельности. В международной практике принято считать, что относительные общие потери электроэнергии при ее  передаче и  распределении удовлетворительны, если они не превышают 4-5%. Потери электроэнергии на уровне 10% оценивают как максимально допустимые с точки зрения физики передачи по сетям.

В соответствии  со  стандартом [1] в качестве показателя эффективности передачи энергии для сети электроснабжения рекомендуется допустимый процент потерь энергии в сети. Однако  для  термодинамического  анализа  процесса  передачи  энергии  в  электрической  сети  целесообразно  использовать  величину коэффициента полезного действия (КПД), характеризующую совершенство процессов превращения, преобразования или передачи энергии.

Составим  уравнение  первого  начала  термодинамики для  процесса  передачи  энергии  в электрической  сети с использованием характеристических функций [2]:

16-06-2018 09-43-38   (1)

где 16-06-2018 09-45-07 – энергия, потребляемая от источника, Дж; 16-06-2018 09-45-16 –  энергия, отдаваемая  в  нагрузку, Дж;  16-06-2018 09-45-26 – работа, затраченная электрической сетью на  передачу энергии, Дж.

Преобразуем  уравнение (1) следующим  образом:

16-06-2018 09-53-26   (2)

где 16-06-2018 09-54-20 – КПД электрической сети.

КПД 16-06-2018 09-54-20 определяется величиной  КПД  каждого  элемента электрической сети:

16-06-2018 09-55-16

где 16-06-2018 09-55-32– соответственно коэффициенты  полезного  действия повышающего трансформатора, линии электропередачи, понижающего трансформатора.

Статистические  данные  говорят о том, что более 40 % общих потерь в энергосистемах (исключая потребителей) приходится на распределительные трансформаторы. Остальное приходится на кабели и ЛЭП.

К энергетическим показателям трансформатора относятся КПД и коэффициент мощности [3]:

16-06-2018 09-56-45   (4)

где P1 – активная мощность, потребляемая из сети; P2 – мощность, отдаваемая в нагрузку; 16-06-2018 10-03-07 – коэффициент мощности; β – коэффициент  загрузки трансформатора; PK – мощность потерь короткого замыкания; PX – мощность потерь холостого хода; S2H – номинальная мощность трансформатора.

Представим  уравнение (4) в  форме (2):

16-06-2018 10-06-39   (5)

где t – время работы  трансформатора при  переменных  коэффициентах  загрузки  и  мощности.

Потери активной мощности в ЛЭП делятся на потери холостого хода 16-06-2018 10-07-49  (потери на корону) и нагрузочные потери (на нагрев проводов)  16-06-2018 10-08-01:

16-06-2018 10-08-51  (6)

где S – полная  мощность; RЛ – активное сопротивление  линии электропередачи; 16-06-2018 10-12-11 – потери активной мощности; U- напряжение ЛЭП.

В линиях потери реактивной мощности 16-06-2018 10-13-12 тратятся на создание магнитного потока внутри и вокруг провода:

16-06-2018 10-13-51   (7)

где 16-06-2018 10-14-38 – реактивное сопротивление  линии электропередачи.

Пренебрегая  величиной 16-06-2018 10-16-07 ввиду  ее  малости, объединим  уравнения (6) и (7) и представим  их  в  форме  КПД:

16-06-2018 10-16-39   (8)

Таким образом, передача электрической энергии от источников питания к потребителям связана с потерей части мощности и энергии в системе электроснабжения (трансформаторах, линиях, реакторах). Эти потери определяются током, протекающим по линии, и величиной передаваемого напряжения. Применение повышенного напряжения в электрических сетях, например 10 кВ (вместо 6 кВ), а также глубокого ввода напряжения 35 кВ и выше значительно снижает потери мощности и электроэнергии. Этому также способствует повышение коэффициента мощности. Следует подчеркнуть, что потери в трансформаторах определяются также числом часов их работы, поэтому одним из условий, обеспечивающих экономию электроэнергии в трансформаторах, является отключение их при малых загрузках.

Литература

  1. ГОСТ Р51541-99. Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав и классификация показателей. М.: Госстандарт России,1999.8с.
  2. Исаев С.И. Термодинамика. М.:МГТУ, 2000. 416с.
  3. Барыбин Ю.Г. Справочник по проектированию электроснабжения. М.:Энергоатомиздат,1990. 625с.

References

  1. GOST R51541-99. Jenergosberezhenie. Jenergeticheskaja jeffektivnost’. Sostav i klassifikacija pokazatelej. M.: Gosstandart Rossii,1999.8s.
  2. Isaev S.I. Termodinamika. M.:MGTU, 2000. 416s.
  3. Barybin Ju.G. Spravochnik po proektirovaniju jelektrosnabzhenija. M.:Jenergoatomizdat,1990. 625s.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.