Лекция 4
Потери мощности и энергии.
Несмотря на усилия направлены на повышение уровня полезного использования энергетических ресурсов, этот уровень все еще остается низким и не превосходит 29-30%.
Более 70% всего потенциального тепла используемых энергоресурсов составляют потери.
При передаче энергии от вала генератора до вала двигателя суммарные потери энергии в генераторе, сети, трансформаторе и двигателе составляют около 30% всей выработанной на станции энергии. Из них 18% приходится на электрические сети.
Поэтому требуются дополнительные генерирующие установки на покрытие потерь как энергии так и мощности особенно в период максимальных нагрузок. Все это указывает на необходимость строгого и систематического учета потерь энергии в сетях с целью:
1) анализа величины потерь и их распределения по отдельным элементам сетей для выявления возможности и методов их снижения;
2) получение обоснованных материалов для планирования потерь в сетях и их снижения.
Следует отметить, что учет потерь сопряжен с организационными и техническими трудностями, поэтому невозможно осуществить достаточно полный анализ путем учета потерь, следовательно возникает задача определения потерь мощности и энергии расчетным путем.
Расчеты потерь делят на две группы:
- по фактическим замерам нагрузок отдельных элементов для целей анализа,
- по приближенным формулам для целей планирования.
Различают к. п.д. по энергии 
и к. п.д. по мощности 
где 
; 
- мощность в начале и конце передачи,
- потери мощности в данном режиме.
где 
и 
- энергия в начале и конце передачи
- потери энергии за этот промежуток времени
Очевидно, что если режим линии не постоянен, то для получения наибольшего для этой данной линии к. п.д. по энергии необходимо, чтобы она в каждом режиме работала с наибольшим к. п.д. по мощности.
Для вновь сооружаемой линии высокий к. п.д. обеспечивается: конструкцией линии, схемой передачи в целом (т. е. напряжением, сечением проводов, расстоянием между проводами, размещением компенсирующих устройств и др.).
Для линии находящейся в эксплуатации максимальный к. п.д. достигается выбором величины передаваемой мощности, потерей напряжения, установкой компенсирующих устройств.
Из приведенных соотношений следует, что для получения наибольших к. п.д. 
необходимо знать и выбирать потоки мощности по концам электропередачи.
Потери мощности
Активные потери мощности в линиях:
(1)
Сказать о ЛЭП сверхвысокого напряжения и емкостном токе.
Потери активной мощности в линии зависят как от потребляемой активной мощности так и от реактивной мощности.
Потери активной мощности обратно пропорциональны квадрату коэффициента мощности.
Потеря реактивной составляющей мощности в линиях
(2)
Так как 
- в начале и конце линии разные, какие значения следует использовать в формулах?
Из условия, что ток в начале и конце линии неизменен, так как последовательная цепь, то можем записать:
, тогда
(3)
(4)
По условиям формул (1-4) можно определить потери мощности на одном участке линии, где ток неизменен. На всей линии потери определяются суммированием потерь отдельных участков
(5)
Потери мощности в трансформаторе
Для определения потерь мощности в трансформаторе необходимо знать его параметры. Следует при этом помнить схему замещения трансформатора и учитывать, что у трансформатора полные потери складываются из потерь х. х. и потерь в меди
(6)
(7)
(8)
аналогично для реактивной мощности.
Если потребитель питается через несколько трансформаторов однотипных, включенных параллельно; например, потребитель 1 категории, то расчет потерь можно вести не для каждого трансформатора в отдельности, а сразу суммарное значение
(9)
где 
- число параллельно работающих трансформаторов
Потери энергии
- это произведение потерь мощности на время. Обычно определяют потери энергии за год. Однако, вследствие изменения нагрузки потери мощности в каждый момент времени изменяются, следовательно потери энергии можно определить по интегральным вычислениям
(10)
Мы уже знаем, как определить энергию, потребленную нагрузкой. Для этого мы используем график нагрузки по продолжительности.
Этот график пропорциональ величины тока можно изменив масштаб по ординате построить так
Откуда определяли время Т.
Аналогичным приемом воспользуемся для определения потерь энергии, имея в виду, что потери пропорциональны квадрату тока.
Площадь ограниченная кривой и осями пропорциональна годовым потерям энергии.
Построим прямоугольник со стороной, равной квадрату максимального тока 
и площадью равной потерям. Основание этого прямоугольника даст так называемое время максимальных потерь или время потерь. Время потерь- это то время, за которое максимальный ток протекая по линии создает потери равные действительным потерям за год.
(11)
Или время потерь
(12)
Следует отметить, что график тока и график квадрата тока не подобны и поэтому время максимальной нагрузки и время максимальных потерь не равны, причем время потерь меньше 
.
Если отсутствуют графики нагрузки, то время потерь определяют по специальным таблицам, графикам или формулам, в зависимости от времени, величины, времени максимальной нагрузки 
Эмпирические формулы:
(13)
Иногда вводят понятие среднеквадратичного тока, т. е. такой неизменный ток, который протекая в течение всего года вызывает те же потери энергии
(14)
Приравняв 
для 
(15)
(15)
Потери электрической энергии для линии
активные 
(16)
реактивные 
(17)
потери электрической энергии для трансформаторов
(18)
На практике потери считают следующим образом. На фидере у потребителя установлены счетчики активной и реактивной энергии, а также ваттметры (или амперметры)
По ваттметрам или амперметрам в режимные дни фиксируют 
из годовых показателей счетчиков 
и 
Для любознательных проверить самостоятельно, что при нагрузке равномерно распределенной вдоль линии потери энергии в 3 раза меньше чем в линии с нагрузкой на конце().
