nov_energolekcii12

ив любом случае, стремиться снизить постоянную составляющую энергопотребления и подбирать оборудование с большим диапазоном режима оптимальной работы. Аналогичные проблемы характерны

идля коммунальных предприятий при работе в зимнем и летнем режиме теплоснабжения. Вместо одной большой экономичной установки (котла) рекомендуется применять несколько котлов меньшей производительности, совмещая метод дискретного и плавного регулирования нагрузок.

2. Энергоресурсоаудит систем электроснабжения и электропотребления

При проведении энергетического обследования систем электроснабжения и электропотребления основное внимание уделяется уровеню загрузке электроэнергетического оборудования.

Как правило, электросбережение и снижение издержек на электроснабжение предприятия достигается применением следующих основных технических и организационных мероприятий:

-отключением электропотребляющего оборудования при переходе на режим работы холостого хода (в том числе и освещения, сварочных трансформаторов и т.п);

-оптимизацией режимов работы электропотребляющего оборудования (насосов, вентиляторов, компрессоров и т.п);

-правильным подбором мощностей электроприводов для увеличения cos , применением устройства компенсации реактивной мощности;

-оптимизацией графиков электропотребления, уменьшением мощности электропотребления в часы пик, правильным составлением договоров на электроснабжение.

-вовлечением субъктивного фактора в процесс энергосбережение (

материальной заинтересованностью потребителя и поставщика в экономии электроэнергии)

Реализации последних двух мероприятий способствует применение автоматизированной системы коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) и технологического учета (АСУТП), позволяющих в режиме реального времени контролировать режимы потребления электроэнергии и работу оперативного персонала, ведущего технологические процессы с потреблением энергоресурсов.

Как правило, на промышленных и коммунальных предприятиях, на индивидуальных квартирных вводах населения ведется постоянный коммерческий учет расхода электроэнергии. Каждое предприятие и население заинтересованы в сбережении электроэнергии. С ростом цен на электроэнергию уделяется все большее внимание приобретению экономичного электрооборудования (станки, холодильники, осветительные приборы и т.п.). Все большее распространение приобретают экономичные точечные источники освещения, которые создают необходимый уровень освещенности в рабочей зоне и мягкий рассеянный свет в квартире.

Электропотребляющее оборудование и бытовая аппаратура характеризуются таким качеством, как энергоэкономичность.

При эксплуатации систем электроснабжения и электрооборудования не в номинальных режимах они могут оказаться в неэкономичных диапазонах режимов работы, - перегруженными или недогруженными. Это приводит к увеличению доли потерь в потреблении электроэнергии и снижению значения cos в системе электроснабжения, которое влияет на экономичность всей системы.

Экономия потребляемой электрической энергии достигается непосредственно через снижение потерь электрической энергии в системах передачи и распределения, в трансформаторах и электродвигателях, системах уличного и местного электрического освещения, а также через оптимизацию режимов эксплуатации оборудования, потребляющего эту энергию. Причем последняя дает наибольший экономический эффект (до 70-80% от общей экономии).

Неоправданные потери в трансформаторах наблюдаются как при недогрузках, когда потребляемая мощность значительно ниже номинальной мощности трансформатора, работающего в режиме, близком к режиму холостого хода (потери составляют 0,2-0,5% от номинальной мощности трансформатора), так и при перегрузках.

Вопросы экономии электрической энергии необходимо анализировать во всех элементах распределения и потребления.

Составлении баланса потребления электрической энергии позволяет выделить установки и системы с большими абсолютными и удельными ее затратами, в которых каждый процент экономии весом и энергосберегающие мероприятия эффективны.

Ниже приведены известные методики определения потерь энергии, необходимые для составления баланса, и оценки энергоэффективности применения современного оборудования, позволяющего снизить затраты электроэнерии.

Анализ режимов работы трансформаторных подстанций

В связи со снижением на многих предприятиях, коммунальных котельных и теплосетях уровня загрузки основного электропотребляющего оборудования сложилась ситуация, при которой основное оборудование систем электроснабжения и электропотребления (трансформаторы, электродвигатели) работает не в номинальном экономичном режиме, увеличилась доля относительных потерь, связанная с недогрузкой трансформаторов и электродвигателей.

Потери активной электроэнергии в двухобмоточном трансформаторе, когда известны его технические характеристики и продолжительность Трi работы на различных нагрузках Ni, , можно рассчитать по формуле (Приложение 1):

где: Р хх = Рхх + Кип Qхх - приведенные потери мощности холостого хода трансформатора, кВт;

Р к.з = Рк.з + Кип Qкз- приведенные потери мощности короткого замыкания, кВт; Кзi =Ii / Iн - коэффициент загрузки трансформатора по току (Кзi =Ii / Iн= Ni /Nном) ;

Рхх -потери мощности холостого хода, в расчетах следует принимать по каталогу равными потерям в стали;Ркз - потери мощности короткого замыкания; в расчетах следует принимать равными по

каталогу потерям мощности в металле обмоток трансформатора; Кип - коэффициент изменения потерь, зависящий от передачи реактивной мощности (для

промышленных предприятий, когда величина его не задана энергосистемой, следует принимать в среднем равным 0,07), кВт/кВАр; То - полное число часов присоединения трансформатора к сети;

Трi - число часов работы трансформатора под нагрузкой Кзi =Ii / Iн за учетный период. Трi То;Qхх = SнтI.хх / 100 -постоянная составляющая потерь реактивной мощности холостого хода

При обследовании следует определять уровень суточный график и уровень загрузки трансформаторных подстанций, увеличивать коэффициент загрузки трансформаторов, выключая незагруженные или заменяя недогруженные трансформаторы,. При этом необходимо принять меры по защите изоляции трансформаторов от влаги при длительных отключениях. Попытка предприятий оформить с энергосистемой линию разграничения эксплуатации по низкой стороне, с уходом от управления загрузкой трансформаторов путем отключения, не снимает проблемы. Эти потери учитываются в коммерческих расчетах.

Общее уменьшение потерь электроэнергии Э при отключении силовых трансформаторов на неработающие смены и сутки можно оценить согласно выражению:

Э=S *t *(5K+0,5)/100 (кВтч),

где: S-номинальная мощность отключаемых трансформаторов в кВА, t- продолжительность отключения трансформатора в часах:

К- экономический эквивалент реактивной мощности, который может быть принят равным от 0,02 до 0,12 в зависимости от схемы питания (от числа трансформаций, см. ниже).

Выгодно отключать один из работающих трансформаторов одинаковой мощности, когда коэффициент загрузки « » достигает значения:

{(n-1)(РКQ)/{n(PКQ)}

хх хх кз кз

где: n- число работающих трансформаторов.

Условия наивыгоднейшего режима работы трансформаторов устанавливаются зависимостью:Рхх= 2 Рк.з

При переводе внутренних и внешних электросетей предприятия на повышенное напряжение (с 0,22 кВ на 0,4 кВ, с 6 на 10 кВ или на 35 кВ, с 35 на 110 кВ) потери электроэнергии в сетях сокращаются пропорционально квадрату отношения напряжения сети до и после перевода. Перевод сетей с 35 кВ на 110 кВ снижает потери в сетях пропорционально (35/110)2=1/10, т.е. в 10 раз.

Включение под нагрузку резервных ЛЭП снижает потери электроэнергии пропорционально уменьшению омического сопротивления ЛЭП.

При обследовании трансформаторных подстанций для уменьшения коммерческих потерь необходимо проанализировать соответствие классов точности измерительных трансформаторов тока и напряжения, соответствие рабочего диапазона измерения измеряемой нагрузке и класса точности электросчетчиков, энергопотребление вспомогательных систем (вентиляции, электрообогрева и т.п.).

Влияние изменения сетевого отпуска электроэнергии на относительные технические потери

За прошедшие 10-15 лет произошли значительные изменения в характере нагрузок систем энергоснабжения ЗАО «Объединенные энергосистемы (ОЭС) Украины». Общее производство электроэнергии снизилось примерно на 18%.Сократился уровень промышленного электропотребления, с ростом индивидуального строительства возросли коммунальные нагрузки, изменился сам характер нагрузки – увеличилась доля активной нагрузки, что привело к изменениям tg в сетях 0,4-10 кВ, возросли технические и коммерческие сетевые потери.

При расчете тарифов на электроэнергию постоянно возникает необходимость быстрой экспертной оценки прогнозирования изменения технических и коммерческих потерь. Задача расчета технологического расхода (потерь ) (технических потерь электрической энергии на ее передачу по сетям) сама по себе является довольно трудоемкой. Технические потери включают в себя условно-

постоянные потери ( WУП ) и переменные (нагрузочные) потери ( WНАГ) :

W W W.

ТЕХ УП НАГ

Условно-постоянные потери практически не зависят от нагрузки сети, определяются расчетным путем и включают в себя потери: в стали силовых трансформаторов ( WХХ ) , в компенсирующих

устройствах (в конденсаторных батареях, шунтирующих реакторах) ( WКУ ) , в измерительных комплексах (в измерительных трансформаторах тока, трансформаторах напряжения и счетчиках)

( WИК ) , расход на собственные нужды-затраты на работу вспомогательных систем (охлаждение трансформаторов, электрообогрев, плавка гололеда и т.п.)

WWWW.

УП ХХ КУ ИК

Расход электроэнергии на собственные нужды можно считать постоянной величиной, не зависящей от нагрузки электросети. Его можно при анализе технических потерь отнести к постоянной составляющей технологических потерь.

Переменные (нагрузочные) потери зависят от нагрузки сети во второй степени, определяются расчетным путем и включают в себя потери: в линиях 0,4-110 кВ ( WНЛ ) , в обмотках силовых

трансформаторов и автотрансформаторов ( WНТ ) , в токоограничивающих реакторах подстанций

( WНР ) :

W WWW.

НАГНЛНТ НР

Фактический расход электроэнергии на собственные нужды подстанций определяется по счетчикам, установленным на трансформаторах собственных нужд.

Для прогнозирования величины потерь электроэнергии при изменении нагрузки энергосистемы предлагается простая методика, использующая методы безразмерного анализа и опирающаяся на известные методы расчета сетевых потерь [32-34], позволяющая при наличии значения корректно рассчитанных (или измеренных) технических потерях за какой-либо период (месяц, год, ..), принятый за базовый, для сетей с неизменной топологией, при сохранении подобия графиков летних и суточных нагрузок, прогнозировать изменение технических потерь электроэнергии по изменению или прогнозированию полезного отпуска, значения tg в энергосистеме и количественно анализировать тенденцию изменения этого показателя на ближайшую перспективу.

Суммарные технические потери (постоянная и нагрузочная составляющие ) можно выразить через их значения в базовом году и расчетный поправочный коэффициент, учитывающий относительное изменение суммарного отпуска в сеть и относительные изменения других характерных показателей режимов эксплуатации сети. Такой подход позволяет используя общие зависимости при наличии корректно рассчитанных значений технических потерь для какого либо базового года анализировать их изменение и вводить корректировку в расчеты тарифов на ближайшую перспективу. Учитывая, что топология сетей и графики отпуска меняется сравнительно медленно, в период между точными расчетами сетевых потерь предлагается использовать такой метод оценки.

2.3. Устройства компенсации реактивной мощности

При работе электродвигателей и трансформаторов генерируется реактивная нагрузка, в сетях и трансформаторах циркулируют токи реактивной мощности, которые приводят к дополнительным активным нагрузочным потерям. Как отмечалось в разделе 2.2 , изменение нагрузочных сетевых потерь пропорционально увеличению (1+ tg2 )

Для компенсации реактивной мощности, оцениваемой по величине cos , (или tg ) применяются батареи косинусных конденсаторов, реакторы, синхронные электродвигатели, работающие в режиме перевозбуждения и другие устройства. (Для большей эффективности компенсаторы располагают, как можно ближе к источникам реактивной мощности, чтобы эти токи не циркулировали в распределительных сетях и не вносили дополнительные потери энергии в системе энергоснабжения. )

При энергоресурсоаудите необходимо оценить эффективность работы компенсационных устройств, проанализировать влияние изменение cos (или tg ) на потери в сетях (табл.4.1), подобрать характеристики косинусных батарей (рис.4.5, Табл.4.2) и при наличии синхронных двигателей, работающих в режиме компенсации реактивной мощности, использовать автоматическое управление током возбуждения.

В электрических сетях для этих целей используются управляемые реакторы.

Реактивная мощность при синусоидальном напряжении однофазной сети равна Q=UI sin = P tg , в трехфазной сети - как алгебраическая сумма фазных реактивных мощностей. Уровень компенсируемой мощности Qк определяется как разность реактивных мощностей нагрузки предприятия Qп и представляемой предприятию энергосистемой Qэ:

Qк = Qп – Qэ = Р (tg П – tg Э)

Снижение потерь электроэнергии Э в электросетях за счет повышения коэффициента мощности электроустановок от величины cos 1. до cos 2. определяется по следующей зависимости :

Э=К*А*(tg 1 - tg 2)

где: Э –снижение потерь в кВтч;

К- экономический эквивалент реактивной мощности, который ориентировочно может быть принят равным 0,12 (при питании через три трансформации ), 0,08 (при питании через две трансформации ), 0,05 (при питании через одну трансформацию ), 0,02(при питании генераторным напряжением ); А- потребление активной энергии за отчетный период.

Основными источниками реактивной мощности на промышленных и коммунальных предприятиях являются:

-асинхронные двигатели (45-65%);

-трансформаторы всех ступеней трансформации (20-25%).

Правильная компенсация реактивной мощности электродвигателя

Рис.4.5. Обозначения: Трансформатор(1), электродвигатель (2) и конденсатор (3). В примере без использования конденсатора нагрузка на трансформатор и электрическую сеть увеличивается из-за реактивной мощности (пунктирная стрелка). Этого можно избежать, как в примере справа, когда только активная мощность (жирная стрелка) влияет на нагрузку.

Таблица 4.1 3. Влияние увеличения cos на снижение реактивных потерь

Таблица 4.2. Рекомендуемая емкость статических конденсаторов для корректировки единичных асинхронных двигателей

Основными промышленными источниками реактивной мощности являются асинхронные электродвигатели и трансформаторы. Реактивная составляющая мощности потребляемой электродвигателеммощность, расходуемая на создание магнитного поля в электродвигателе. При работе электродвигателя на переменных нагрузках она почти не меняется и становится избыточной при снижении нагрузки.

Когда двигатель работает с пониженной нагрузкой в течение длительного времени его средний к.п.д. падает вследствие излишне высокого магнитного потока (создаваемого обмотками,) относительно потребного крутящего усилия, необходимого для преодоления нагрузки. При постоянном напряжении питания электродвигателя данный поток, определяемый обычно как намагничивающий ток, является неизменным, он дает примерно 30-50% совокупных потерь двигателя.

В настоящее время разработаны новые устройства (Инструкция по монтажу и настройке Powerboss Compact), позволяющие корректировать, при снижении нагрузки, cos электродвигателей