Учет нагрева токоведущих частей при расчете потерь мощности



Скачать 36.54 Kb.
Дата22.12.2018
Размер36.54 Kb.
Название файлаСтатья учет нагрева.docx
ТипЗадача

УЧЕТ НАГРЕВА ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ ПРИ РАСЧЕТЕ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ

Шлейников В.Б., Сазонов Д.В.

ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный университет», г. Оренбург
Основную долю в себестоимости продукции составляют энергозатраты при производстве, поэтому задача оптимизации систем электроснабжения промышленных предприятий остается актуальной в современных условиях. Введение на предприятиях повышенного внимания к энергосберегающей политике позволяет в результате получить источник дополнительной прибыли. На промышленном предприятии задачу повышения эффективности расхода электрической энергии необходимо решать на основании реальных данных о ее потреблении и величине потерь на отдельных производственных участках. Эти данные лежат в основе любого анализа об электропотреблении и определяют характер мероприятий, которые необходимы для снижения уровня потерь электроэнергии внутри системы электроснабжения промышленного предприятия.

В связи с недостатком информации о режимных параметрах сети допускают использование методов расчета основанных на предположениях, которые влияют на результаты расчета. Погрешность при определении потерь электроэнергии, вызванная неточным представлением в расчете величины эквивалентного сопротивления, считающейся известной, может быть существенной. Экспериментальные данные и опыт эксплуатации говорят о существенном влиянии активного сопротивления контактных соединений низковольтных коммутационных аппаратов на общее сопротивление кабельных линий, поэтому в промышленных электрических сетях низкого напряжения требуется уточнение величины эквивалентного сопротивления цеховых сетей.

Величина сопротивления контактных соединений, определяемая их тепловым состоянием во всех режимах работы, является одним из важнейших критериев работоспособности низковольтных аппаратов. Надежная работа контактов обеспечивается только таким режимом нагрева токами нагрузки, при котором температура контактов не приводит к физико-химическим изменениям материала контактов.

Повышение приводит к прогрессирующему образованию плохо проводящих окислов, увеличивающих сопротивление контактов. Сопротивление участка сети зависит от марки, сечения и длины провода, температуры его токопроводящей жилы, являющейся функцией температуры окружающей среды и нагрузки провода.



Зависимость активного сопротивления металлических проводников от температуры выражается следующей формулой:

где – сопротивление проводника при 0° С;

α - температурный коэффициент сопротивления;



– температура окружающей среды;

- превышение температуры проводника над температурой окружающей среды.
В рабочем диапазоне температур токоведущих частей активное сопротивление может изменяться в диапазоне до 40%. Следовательно, для корректного расчета дополнительных потерь следует учитывать фактическую температуру токоведущих частей, в том числе дополнительный нагрев.

Зависимость для различных элементов сети имеет различный вид, который определяется уравнениями теплового баланса.

Уравнение теплового баланса трансформатора:

Кабель, проложенный в воздухе, охлаждается путем переноса тепла от наружной поверхности к окружающему воздуху путем конвекции. Наряду с этим некоторое значение имеет и передача тепла посредством теплового излучения.

Уравнения теплового баланса кабеля в воздухе:



где –коэффициент теплоотдачи;

– превышение температуры поверхности кабеля над температурой окружающей среды

(перегрев поверхности кабеля), К;



— превышение температуры жилы кабеля над температурой окружающей среды;

– тепловое сопротивление кабеля для всей длины, °С/Вт, которое определяется по формуле:

где – тепловое сопротивление 1м кабеля, °С·м/Вт.
Следует отметить, что без учёта нагрева токоведущих  частей  может  приводить  к  значительным  погрешностям  при  расчете  потерь  мощности  и  энергии.  Был  проведен  вычислительный  эксперимент для масляного трансформатора марки ТМ-2500  по  определению  погрешности  расчета  потерь  мощности  при  учете  и  без учёта   температуры.  На основании  приведенных  данных  можно  заключить,  что  при  загрузке  более  некоторого значения  погрешность  начинает  превышать  допустимый  предел  точности  5  %.  А  для  данного случая,  при  коэффициенте  загрузки  трансформатора  0,8  погрешность  достигает  21  %,  что  довольно  значительно. 

Таблица  1- Расчет  погрешности  определения потерь мощности  в  трансформаторе



Коэффициент загрузки,  о.е.

Потери  мощности  при  учете  температуры,  ∆Pt,  Вт

Потери  мощности  без  учета  температуры,  ∆P,  Вт

Погрешность  определения  потерь  мощности,  ∆P, %

0,1

207,5

199,2

4

0,2

988,3

938,885

5

0,3

2362,1

2196,753

7

0,4

4422,9

4069,068

8

0,5

7304,8

6501,272

11

0,6

11203,4

9746,958

13

0,7

16404,3

13615,569

17

0,8

23364,3

18457,797

21

 



Рисунок  2 - Расчет  потерь  мощности  в  трансформаторе  с  учетом  и  без  учета  температуры
Без учета  температуры  окружающей  среды  может  также  внести  определенного  рода  погрешность  в  расчет  сопротивления.  Для  оценки  этой  погрешности  был  произведен  вычислительный  эксперимент  на основании паспортных значений  при  изменении  температуры  окружающей  среды  от  –30  до  +20ºС.  Были  получены  следующие результаты:

Таблица  2 - Расчет  потерь  при  различных  температурах  окружающей  среды

Температура  окружающей  среды  t,  ºС

Потери  активной  мощности  в  трансформаторе  T3,  Вт

Потери  активной  мощности  в  линии  W3,  Вт

-30

19  160

33  559

-25

19  607

34  388

-15

20  054

35  218

-10

20  503

36  050

-5

20  952

36  883

0

21  402

37  718

5

21  853

38  555

10

22  304

39  393

15

22  756

40  233

20

23  209

41  075

 

Следует  отметить,  что  при  указанных  условиях  диапазон  изменения  расчета  потерь  мощности  составляет  20—25  %  для  кабельной  линии  и  трансформатора.



На  основании  вышеизложенного  можно  сделать  вывод,  что  учет  окружающей  температуры,  для  кабельных  линий,  проложенных  в  воздухе  и  в  случае  значительных  перепадов  между  зимними  и  летними  температурами  обязателен. 

 



Рисунок  2 -  Расчет  потерь  мощности  при  различных  температурах  окружающей  среды

 

Полученная  погрешность  достаточно  велика,  чтобы  считать  обоснованным  учет  нагрева  токоведущих  частей  при  выборе  мероприятия  по  снижению  потерь.  Как  правило,  вследствие  неточности  расчета  потерь  существует  практика  относить  невязку  баланса  к  коммерческим  потерям,  что  в  конечном  итоге  пагубно  отражается  на  потребителе  энергоресурсов.  Полученные  в  работе  результаты  могут  быть  полезны  также  на  стадии  проектирования,  поскольку  уточнение  расчета  потерь  позволит  в  значительной  степени  уточнить  технико-экономические  расчеты.




Список литературы

1. Веников В.А., Журавлев В.Г., Филиппова Т.А. Оптимизация режимов электростанций и энергосистем. М.: Энергоатомиздат, 1990. 352 с.

2. Оптимизация установившихся режимов промыш-ленных систем электроснабжения с разнородными гене-рирующими источниками при решении задач среднесроч-ного планирования / А.В. Малафеев, А.В. Кочкина, В.А. Игуменщев, Д.Е. Варганов, А.Д. Ковалев Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова. 2013. 112 с.



3.Осипов  Д.С.  Учет  нагрева  токоведущих  частей  в  расчетах  потерь  мощности  и  электроэнергии  при  несинусоидальных  режимах  систем  электроснабжения:  Дис.  на  соиск.  уч.  степ.  канд.  техн.  наук  [текст]  /  Д.С.  Осипов  –  Омский  государственный  технический  университет.  Омск,  2005.  —  152  с. 

4.Шидловский  А.К.  Высшие  гармоники  в  низковольтных  электрических  сетях  /  Шидловский  А.К.,  А.Ф.  Жаркин  [монография]  //Киев.  Наукова  думка.  2005.  —  210  с.

Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nedocs.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница