4.Straty mocy i energii

Straty mocy (podobnie energii) dzielimy na:

1. obciążeniowe (zwane też stratami podłużnymi) - występują w podłużnych impedancjach elementów sieciowych. Są proporcjonalne do kwadratu prądu obciążeniowego.

2. 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 ΔP_j 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,

S_N - moc znamionowa Tr [kW],

ΔP_Fes, ΔP_Fe - straty w żelazie [kW, %]

ΔP_Cus, ΔP_Cu% - 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)

gdzie

ΔU_x% - bierna strata napięcia w Tr [%],

ΔI_μ% - prąd magnesujący [%],

ΔU_z% - procentowe napięcie zwarcia [%],

ΔI_% - prąd biegu jałowego [%]

S_N - moc znamionowa Tr [kW]

S_abc - moc obciążenia [kW]

Dla dławików szeregowych podłużne straty mocy oblicza się ze wzoru

(4.7)

gdzie

ΔU_z% - 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 P_k 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 P_s do najmniejszej (pokazane na rys. 4.2)

Powierzchnia pomiędzy krzywa mocy a osią czasu (odpowiedniej energii rocznej A_r) zastępuje się równoważnym prostokątem o wysokości P_s 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 P_s, 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 (P_max - rys.4.2) i występowaniu max strat mocy ΔP_max stracona byłaby energia ΔA_r 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:

4

---