«Advances in Science and Technology» XVIII международная научно-практическая конференция 31 января 2019 Научно-издательский центр «Актуальность. Рф»

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗА СЧЁТ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ
АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НА КОРОНУ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
Лахин В. Ю.
Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Потери электроэнергии в электрических сетях — важнейший показатель эффективно-
сти их работы и работы энергосбытовой деятельности энергоснабжающих организаций.
Увеличение потерь электроэнергии в электрических сетях сверх нормы — это финансовые
убытки электросетевой компании, которые могли бы быть направлены на реконструкцию и
совершенствование электрических сетей, на повышение качества и надежности электро-
снабжения потребителей и снижение тарифов на электроэнергию. Одним из способов по-
вышения энергоэффективности работы систем электроснабжения является более обоснован-
ный учёт фактических потерь электроэнергии электрических сетей, как для повышения
эффективности балансового расчёта электроэнергии, так и для разработки конкретных ме-
роприятий и рекомендаций по снижению потерь.
Ключевые слова: потери на корону, электроэнергия, электрическая сеть, энергосбереже-
ние
Научный руководитель: к.т.н. Степанов А. Г.
Для достижения данной задачи, в данной статье, хотелось бы проанализировать климати-
ческие потери, а именно потери активной мощности на корону, и разработать методы их сниже-
ния. Снижение климатических потерь — это большой шаг вперёд как в технологическом плане,
так и в экономическом, для любой энергосберегающей компании.
Существует два вида климатических потерь — потери на корону и потери из–за токов
утечки по изоляторам ВЛ и подстанций, т. е. зависящие от погодных условий. Потери на корону
возникают в высоковольтных ЛЭП из за большой напряжённости электрического поля на их
поверхности. Величина напряженности электрического поля зависит не только от рабочего
напряжения ЛЭП и конструкции фаз, но и от внешнего воздействия на провод (капли дождя
и т. д.). Типовыми видами погоды для расчёта потерь на корону являются: хорошая погода, су-
хой снег, дождь, изморозь.
Потери мощности на корону — это потери электроэнергии при её передаче вследствие
возникновения коронного разряда (короны). При отсутствии короны, напряжённость электри-
ческого поля на поверхности провода (Е) прямо пропорционально напряжению на проводе (U)
и обратно пропорциональна радиусу провода (r). При повышении напряжения будет возрастать
напряжённость электрического поля и при достижении критического значения напряжения,
напряжённость электрического поля также достигнет критического значения, вследствие чего
возникнет коронный разряд [2]. При дальнейшем повышении напряжения, напряжённость
электрического поля не возрастает, но происходит интенсивное увеличение коронного разряда.
Потери на корону зависят от конструкции фаз, погоды, рабочего напряжения ЛЭП и сечения
провода — чем больше напряжение и меньше сечение провода, тем больше возрастает напря-
жённость электрического поля на поверхности провода, тем самым, являющая следствием воз-
никновения потерь электроэнергии в ЛЭП.
В Таблице 1 приведены данные исследований АОА «ВНИИЭ» (Всесоюзный научно–ис-
следовательский институт электроэнергетики) удельных потерь активной мощности на корону
в зависимости от конструкции фазы.
79

---

Таблица 1. Удельные потери активной мощности на корону, усреднённые по конструкции фазы
Номинальное напряжение,
кВ
Удельные потери мощности на корону, кВт/км в за-
висимости от погодных условий
Хорошая погода
Сухой снег
Дождь
Изморозь
1150
11,2
34,3
108,3
278,0
750
4,2
16,55
60,0
122,5
500
2,3
8,8
29,0
76,0
400
1,3
5,0
18,1
54,4
330
0,9
3,9
13,0
28,8
220
0,3
1,1
3,0
12,0
154
0,12
0,35
1,2
4,2
110
0,03
0,12
0,35
1,2
Потери электроэнергии при плохой погоде существенно возрастают, но они варьируются
в зависимости от региона страны, а именно от продолжительности тех или иных погодных
условий. В Таблице 2 представлены теоретические данные вероятностей различных погодных
условий на территории ОЭС (Объединённая энергосистема).
Таблица 2. Вероятности различных погодных условий на территории ОЭС
ОЭС
Вероятность
Хорошая погода
Сухой снег
Дождь
Изморозь
Центр
0,803
0,090
0,074
0,033
Средняя Волга
0,782
0,089
0,068
0,061
Урал
0,869
0,066
0,041
0,034
Северо–Запад
0,776
0,085
0,092
0,047
Северный Кавказ
0,863
0,023
0,074
0,040
Сибирь
0,795
0,133
0,035
0,037
Восток
0,772
0,092
0,068
0,068
С учётов вышеуказанных данных составляется таблица (Таблица 3) удельных среднегодо-
вых потерь мощности на корону на конкретной территории ОЭС:
Таблица 3. Удельные среднегодовые потери мощности на корону на территориях ОЭС
ОЭС
Среднегодовые потери мощности на корону, кВт/км, на линиях напряжением,
кВ
1150
750
500
400
330
220
154
110
Центр
-
13,4
7,3
-
3,3
1,0
-
0,10
Средняя Волга
-
-
9,2
-
-
1,3
-
0,131
Урал
23,1
-
5,6
-
-
0,75
0,3
0,077
Северо–Запад
-
16,2
-
5,7
4,1
1,2
0,45
0,123
Северный Кавказ
-
-
7,4
-
3,4
1,0
-
0,092
Сибирь
27,5
-
6,85
-
-
0,95
-
0,092
Восток
-
-
9,70
-
-
1,35
0,25
0,140
Основным условием при проектировании и строительстве ЛЭП является выбор конструк-
тивных параметров линии, при которых потери мощности на корону были близки к нулю. Один
из методов метод уменьшения потерь на коронирующий разряд заключится в увеличении
диаметра провода, таким образом, чтобы значение начального напряжения коронирующего раз-
ряда было ни меньше рабочего напряжения ЛЭП [3]. Такой способ борьбы с короной способен
легко решить данную задачу, но при этом значительно снижается экономическая эффектив-
ность при транспортировке электроэнергии. Поэтому, подбор диаметра провода основывается
на минимизации затрат, таким образом данный подход не реализуется, так как значительно воз-
растут затраты на транспортировку электроэнергии.
Следующим способом для минимизации потерь электроэнергии на корону является при-
80

---

менение полых проводов. Но реализация полых проводов затруднительна, из–за достаточно
трудоемкого процесса их изготовления. Альтернативной данных проводов являются использо-
вание сталеалюминевых проводов, являющихся основным типом провода в отечественной
энергетике. Данный тип провода состоит из стального сердечника, воспринимающий механиче-
скую нагрузку при эксплуатации, и намотанных алюминиевых витков, по которым протекает
электрический ток. Также используются алюминиевые провода с электроизоляционным сердеч-
ником, например, бумага. Технология таких типов проводов проста и экономический рацио-
нальна, поэтому этот метод является одним из основных реально используемых в современной
энергетике.
Также в ЛЭП сверхвысокого напряжения используют ещё один метод борьбы с корониру-
ющим разрядом — это расщепление провода. Каждый фазный провод заменяется на более тон-
кие провода, расположенных на расстоянии 40–50 см. Данный метод реализуется, если выпол-
няется условие, что суммарный диаметр сечения данных проводов будет равен или превышать
диаметр сечения одинарного фазного провода. Этот метод позволяет отказаться от более до-
рогостоящих проводов, но монтаж данных провод трудоёмок. При данном методе уменьшается
индуктивность линии и тем самым повышается пропускная способность передачи электриче-
ского тока — это является важным аспектов для ЛЭП сверхвысокого напряжения, для передачи
больших мощностей [1].
В данной статье был произведен анализ коронирующего разряда, и негативной состав-
ляющей данного явления — это потери электроэнергии в ЛЭП. Также были проанализированы
основные способы борьбы с потерями электроэнергии на корону. В экономическом плане и
возможности реализации данного метода, использование сталеалюминевых проводов или
алюминиевых провод с электроизоляционным сердечником является основным решение дан-
ного явления. Также возможен и способ расщепления проводов, но данный метод является бо-
лее трудоёмким при его реализации, но также эффективно действенен в области энергосбе-
режения и повышения энергоэффективности.