Мероприятия по снижению потерь электроэнергии (МСП) могут быть разделены на 4 группы, имеющие различные механизмы формирования эффекта:
— мероприятия по совершенствованию управления режимами электрических сетей;
— мероприятия по автоматизации управления режимами электрических сетей;
— мероприятия по реконструкции электрических сетей;
— мероприятия по совершенствованию учета электроэнергии.
Мероприятия каждой из перечисленных групп имеют организационные и технические аспекты.
К организационным аспектам МСП относятся:
— внедрение программного обеспечения, проведение расчетов по выбору МСП и оценке их экономических показателей;
— разработка плана мероприятий;
— выпуск организационно-распорядительных документов, устанавливающих ответственность подразделений за те или иные составляющие потерь и за проведение мероприятий по их снижению в установленные планом сроки;
— разработка системы стимулирования персонала к снижению потерь электроэнергии;
— введение системы контроля за проведением работ по снижению потерь электроэнергии и соответствующей системы их учета и анализа;
— выделение средств и материальных ресурсов для приобретения необходимого оборудования, его доставки и установки;
— установление в договорах электроснабжения условий потребления реактивной энергии потребителями в соответствии с действующими нормативными документами.
Перечисленные работы и действия мероприятиями по снижению потерь не являются и непосредственного эффекта, выражающегося в снижении потерь, не имеют.
К техническим аспектам МСП относятся:
— реализация оптимального управления режимами электрических сетей.
— установка и ввод в действие технических средств снижения потерь электроэнергии, средств телеизмерений параметров режима электрических сетей и автоматических устройств управления режимами;
К мероприятиям по совершенствованию управления режимами электрических сетей относятся:
— реализация оптимальных режимов замкнутых электрических сетей 110 кВ и выше по реактивной мощности и напряжению;
— проведение переключений в рабочей схеме сети, обеспечивающих распределение электроэнергии при минимальных потерях;
— перевод неиспользуемых генераторов станций в режим СК;
— осуществление регулирования напряжения в центрах питания радиальных сетей 6-110 кВ, обеспечивающего минимальные потери электроэнергии при допустимых отклонениях напряжения у потребителей электроэнергии;
— размыкание линий 6-35 кВ с двухсторонним питанием в точках, обеспечивающих электроснабжение потребителей при минимальных суммарных потерях электроэнергии в сетях 6-35 кВ и выше;
— отключение в режимах малых нагрузок одного из трансформаторов на подстанциях с двумя и более трансформаторами;
— выравнивание нагрузок фаз в сетях 0,4 кВ.
К мероприятиям по автоматизации управления режимами электрических сетей относятся:
— установка и ввод в работу автоматических регуляторов напряжения на трансформаторах с РПН;
— установка и ввод в работу автоматических регуляторов источников реактивной мощности;
— установка и ввод в работу средств телеизмерений.
К мероприятиям по реконструкции электрических сетей относятся:
— разукрупнение подстанций, ввод дополнительных ВЛ и трансформаторов для разгрузки перегруженных участков сетей, перемещение трансформаторов с одних подстанций на другие с целью нормализации их загрузки, ввод дополнительных коммутационных аппаратов и т.п.;
— ввод компенсирующих устройств (КУ) на подстанциях энергосистемы;
— ввод технических средств регулирования напряжения (трансформаторов с продольно-поперечным регулированием, вольтодобавочных трансформаторов, трансформаторов с РПН и т.д.).
К мероприятиям по совершенствованию учета электроэнергии относятся:
— обеспечение работы измерительных трансформаторов и электросчетчиков в допустимых условиях (отсутствие недогрузки первичных цепей ТТ, перегрузки вторичных цепей ТТ и ТН, обеспечение требуемых температурных условий, устранение вибраций оснований счетчиков и т.д.);
— замена измерительных трансформаторов на трансформаторы с улучшенными характеристиками и с номинальными параметрами, соответствующими фактическим нагрузкам;
— замена существующих приборов учета на приборы с улучшенными характеристиками;
— установка приборов технического учета электроэнергии на радиальных линиях, отходящих от подстанций (головной учет);
— периодические проверки условий работы электросчетчиков расчетного учета у потребителей и выявление хищений электроэнергии.
Сотрудники компании НормаПроект разработают для Вашего предприятия весь комплекс организационных и технических мероприятий по снижению потерь электроэнергии.
Классификация мер.
Все меры подразделяются на три группы:
— Организационные, к которым относятся мероприятия по совершенствованию эксплуатационного обслуживания электрических сетей и оптимизации их схем и режимов. Эти меры являются практически без затратными.
— Технические мероприятия, направленные на реконструкцию, модернизацию и строительство сетей. Эти мероприятия требуют дополнительных капитальных вложений.
— Мероприятия по совершенствованию учета электроэнергии, которые могут быть без затратными и затратными.
Для без затратных мероприятий эффект выражается размером снижения потерь электроэнергии или соответствующего ему снижение затрат
При оценке эффективности технических мероприятий необходимо дополнительно учитывать и необходимые капиталовложения. Были определены для энергетики предельное значение срока окупаемости капиталовложений, равное 8.3 года. Тогда эффективность технических мероприятий может быть определена по выражению.
где Ра, Ро — нормативы ежегодных отчислений от капиталовложений на амортизацию и обслуживание оборудования;
К — капитальные вложения, связанные с мероприятием;
СЭ — удельные затраты на электроэнергию
Одним из основных мероприятий по снижению потерь мощности является установка компенсируя устройств (КП) в сетях потребителей электроэнергии. Примерно 60% всего необходимого снижения достигается с ее помощью. Около 20% дает установка КП в сетях 35-110 кВ энергосистем и сельских сетей. Примерно 10% — другие технические мероприятия.
Организационные мероприятия.
Рассмотрим режимные мероприятия, которые являются составной частью организационных мероприятий. К режимных мероприятий относятся следующие:
— Оптимизацию законов регулирования напряжения в центрах питания разомкнутых сетей 36-150 кВ;
— Оптимизацию установившихся режимов замкнутых сетей по реактивной мощности и коэффициентам трансформации;
— Уровень напряжения источников питания в сети;
— Перевод генераторов в режим работы СК при дефиците реактивной мощности;
— Оптимизацию мест размыкания контуров сетей 110 кВ и выше с несколькими номинальными напряжениями;
— Оптимизацию мест размыкания сетей 6-35 кВ с двусторонним питанием;
— Оптимальное включения трансформаторов на подстанциях в режиме малых нагрузок (отключение части трансформаторов; экономические режимы работы трансформаторов;
— Выравнивание графика нагрузки сети;
— Выравнивание нагрузок фаз низковольтных сетей.
Перевод генераторов в режим СК целесообразно только для тех генераторов, которые в определенный момент времени не используются по своему основному назначению. Как правило, это или мало экономические генераторы, выведенные из работы на период сезонного снижения нагрузки, или генераторы электростанций, работающих на дефицитном топливе. При работе в режиме СК генераторы потребляют из сети небольшую активную мощность и генерируют реактивную мощность.
Рассмотрим такую меру, как оптимизация мест размыкания контуров сетей 110 кВ и выше с несколькими номинальными напряжениями. Экономический распределение мощности в замкнутых сетях является пропорциональным активным сопротивлениям ветвей замкнутого контура. Естественное распределение мощности в замкнутых сетях пропорционально полным сопротивлениям R j X веток замкнутого контура. С учетом того, что в сетях выше 110 кВ Х>> R, то распределение пропорционально полным сопротивлениям в большей мере соответствует минимуму потерь реактивной мощности. Оба условия, т.е. минимумы потерь активной и реактивной мощностей, совпадают лишь в однородных сетях. В наибольшей мере неоднородность выражена в сетях с несколькими уровнями номинальных напряжений. Размыкание сети стоит делать в точке потокораспределения экономического распределения мощности. При получении двух точек потокораспределения, стоит сравнить потери при размыкании в каждой из них и выбрать лучшую.
Оптимальные точки размыкания могут быть разнообразными для режимов наибольших и наименьших нагрузок. Если отсутствует возможность оперативного изменения точек размыкания течение суток, то выбирают точку, обеспечивающей минимум потерь электроэнергии за сутки
DW = DP1 * t1 DP2 * t2,
где t1 и t2 определяют по суммарному графику нагрузки сети.
Наиболее эффективно применение в таких сетях вольтодобавочные агрегата. Если он установлен, то речь идет о выборе ЭДС E ‘и E».
Рассмотрим такую меру, как оптимизация мест размыкания сетей 6-35 кВ с двусторонним питанием. По физической сути влияние на потери аналогичен рассмотренному выше. Отличие в том, сети напряжением 6-35 к, как правило, работают разомкнуто. Поэтому рассматривать нужно вопрос не о размыкания контура, а о поиске лучшего места размыкания. Обычно в распределительных сетях есть точки сечения для различных после аварийных режимов сети.
Рассмотрим такое мероприятие, как обоснование уровня напряжения источника питания.
В сетях напряжением до 330 кВ выгодным является крупнейший допустимый уровень напряжения, при выполнении ограничений:
— U <= Uмакс. доп.
— Фактическая напряжение в распределительной сети соответствует нормированным значением качества.
При увеличении всех напряжений на U, погрузочные потери снижаются на U2.
При этом:
— Увеличивается генерация реактивной мощности линиями сети, что может привести к снижению мощности КУ;
— Снижаются потери в продольных элементах схем замещения сети;
— Увеличение потерь холостого хода трансформатора можно ограничить, регулируя ответвления трансформаторов.
В сетях 330 кВ и выше необходимо обосновывать оптимальный уровень напряжения за роста потерь активной мощности воздушных линий на корону. Оптимальное включение числа трансформаторов на подстанциях в режиме малых нагрузок (отключение части трансформаторов).
Отключение одного из n параллельно работающих трансформаторов целесообразно, если при этом снижение потерь холостого хода является большим, чем увеличение нагрузочных потерь активной мощности (потери в обмотках трансформатора) через перераспределение суммарной нагрузки между меньшим числом трансформаторов.
Критерием отключения при установке на подстанции n одинаковых двобмоткових трансформаторов является соотношение:
где SНОМ — номинальная мощность одного трансформатора;
DPx, DPk — потери активной мощности холостого хода и короткого замыкания трансформатора;
SНМ — мощность потребителей, питающихся от до шин на стороне НН подстанции в режиме наименьших нагрузок.
При выполнении критерия, на подстанции должны работать "n-1" трансформатор, а при невыполнении "n" трансформаторов.
При наличии на подстанции разнотипных трансформаторов используют метод экономических интервалов. Вычисляются зависимости потерь активной мощности от мощности нагрузки при работе одного трансформатора, затем двух трансформаторов, и т.д до полного числа установленных на подстанции трансформаторов. Затем результаты расчетов представляют в виде графиков (рис. 1).
На рис. 1 использованы обозначения: SКР1 — критическое значение мощности, которые позволят решить вопрос иметь на подстанции один (потребляемая нагрузкой мощность меньшее значение SКР1) или два (потребляемая нагрузка мощность большее значение SКР1, но меньшее значение SКР2) и т.д.
Выравнивание графика нагрузки сети осуществляется посредством применения к потребителям стимулирующих мер, обеспечивающих перенос части нагрузки на ночные часы или другие, когда в системе нет максимума нагрузки.
Другие организационные мероприятия это сокращение продолжительности технического обслуживания и ремонта основного оборудования электрических станций и сетей за счет улучшения организации труда, совмещение ремонтов последовательно включенных элементов сети, проведением их по оптимальному графику, выполнением пофазно ремонтов, ремонтов без снятия напряжения и т.д.
Технические мероприятия.
К техническим мерам относят мероприятия по реконструкции, модернизации и строительства сетей. Большинство из них связано с установкой дополнительного оборудования и предусматривается на стадии проектирования сетей. В условиях эксплуатации рассматриваются, как правило, мероприятия с незначительными капитальными вложениями. К ним относят
— Внедрение КП 6-10 кВ,
— Замену трансформаторе что недогружены и перегруженных трансформаторов из имеющегося фонда или путем перемещения с одной подстанции на другую;
— Внедрение в работу устройств автоматического регулирования напряжения на трансформаторах и КП;
— Внедрение ВДА.
Совершенствование технического учета.
Сейчас создаются системы автоматизированного учета электроэнергии. Задача: упорядочение балансов электроэнергии по подстанции, разомкнутой сети, района и разработка мероприятий по снижению коммерческих потерь в случае несоответствия суммы показаний приборов учета электроэнергии, установленных у потребителей, и приборов технического учета, обеспечение расчетов потерь мощности и энергии в сетях и выбора мер по снижению потерь достоверной информацией.
Мероприятия по повышению надежности работы электрических сетей.
Перерыва питания электроснабжения потребителей нежелательны, а в ряде случаев недопустимы. Они могут вызвать нарушение нормального функционирования установок связи, транспорта, технологических процессов промышленных предприятий, нормальных условий жизни и деятельности населения. Могут возникнуть аварии, порчи оборудования, брак продукции и т.д. Вопросы обеспечения надежности электроснабжения регламентируются Правилами устройства электроустановок. Под надежностью в энергетике понимают свойство оборудование, установки, схемы или системы сохранять свою работоспособность, т.е. выполнять свои функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных условиях. Основными показателями надежности являются:
— Параметр потока отказов — среднее число отказов ремонтируемого изделия в год;
— Время восстановления после отказа TВ — среднее время вынужденного простоя, необходимого для поиска и устранения одного отказа;
— Коэффициент вынужденного простоя, определяет возможность нахождения элемента или установки в вынужденном простое;
— Частота плановых ремонтов;
— Средняя длительность одного планового ремонта;
— Коэффициент технического использования (характеризует возможность пребывания установки в работоспособном состоянии).
При эксплуатации выделяют следующие мероприятия по повышению надежности работы электрических сетей:
1. Контроль за состоянием оборудования. Создаются экспертные системы диагностики.
Очень важен контроль или профилактические испытания изоляции.
2. Ремонтные работы. Планово-предупредительный и капитальный ремонт.
3. Диспетчерские службы и ликвидация аварий.
Эксплуатационный персонал выполняет надзор за сетевыми сооружениями и их ремонт.
Персонал диспетчерских служб управляет режимами работы системы, в том числе и ликвидирует аварийные ситуации при повреждениях линий и оборудования подстанций и электрических станций.
Рубрика: Технические науки
Дата публикации: 12.03.2018 2018-03-12
Статья просмотрена: 1234 раза
Библиографическое описание:
Бейтуллаева Р. Х., Халикова Х. А., Коржовова М. Ф. Меры по снижению потерь электроэнергии на промышленных предприятиях // Молодой ученый. 2018. №11. С. 69-71. URL https://moluch.ru/archive/197/48538/ (дата обращения: 25.11.2019).
В данной статье рассмотрены мероприятия по снижению потерь электроэнергии и проблемы сбережения электроэнергии на основе анализа режимов электрических сетях и режим работы электроустановок. Также рассмотрены эффективные мероприятия по снижению технических потерь электроэнергии.
Ключевые слова: силовые трансформаторы, потери энергии, потери холостого хода, компенсация реактивной мощности, потребление энергии, маломощные двигатели.
Потери энергии характерны для всех систем распределения электроэнергии главным образом благодаря потерям активной мощности и потерям в трансформаторах.
Правильнoе проектирование и эксплуатация электрических систем позволяют не только свести к минимуму потери энергии, но и обеспечивают снижение затрат на электроэнергию. Меры по снижению электрических потерь можно разделить на две группы: технические и организационные.
Организационные меры дополнительных материальных средств, дополнительных материалов и труда не требует.
Технические меры требуют дополнительные материальные средства такие как:
a) применение установок для компенсации реактивной мощности,
b) замена загруженных трансформаторов. В качестве примера расмотрим промышленное предприятия “Шуртаннефтегаз” УШК.
Определение потерь электроэнергии на данном предприятии определяются двумя способами:
Первый способ установить электронные счётчики на на входе и выходе элекрических сетей и определение разницы показателей. На этом этапе обнаруженные потери мощности определяются из погрешностей электронных счётчиков, погрешностей измерительных трансформаторов и других факторов. [1]
Второй способ использовать показатели со счётчиков установленных на входе и выходе и с помощью различных методов рассчитать потери электрической энергии.
Потери мощности и энергии рассмотрим на примере «Шуртанефтегаз» УШК через подстанцию «Шуртан-16» электрическим потребителям предприятия трансформировано 6300 кВт активной и 4600 кВар реактивной энергии в среднем в год. Через подстанцию «Шуртан-8» было трансформировано 1036 кВт активной энергии и 4600 кВар реактивной энергии среднем в год. [1]
В результате потери мощности и энергии составили:
Вход
Выход
ΔР кВт
ΔQ кВар
ΔWа кВт*с
ΔWр кВар*с
Здесь ΔР и ΔQ— потери активной и реактивной мощности, ΔWактив ва ΔWреакт — потери активной и реактивной энергии.
Чтобы выявить потери мощности и энергии на основании показаний электронных счётчиков были использованы следующие методы.
- Метод средних нагрузок.
- Метод максимальных нагрузок.
На предприятии «Шуртанефтегаз» УШК для уменьшения потерь электрической энергии компенсируется реактивная мощность путём повышения коэффициента активной мощности. Компенсация реактивной мощности является одним из основных показателей. Для предприятий большой мощности существуют два способа уменьшения потребления реактивной мощности из энергосистемы. [1]
А) Организационный способ;
В первую очередь надо рассмотреть организационные способы так как для них не требуются дополнительных затрат. Потребители реактивной энергии в основном асинхронные двигатели, трансформаторы, вентильные преобразователи и должны быть произведены и решены следующие задачи:
а) Определение малозагруженных двигателей и замена их на маломощные, анализ и изменение схем соединений;
б) Понижение напряжения для маломощных двигателей;
в) Провести техический осмотр двигателей по заданному графику.
г) Сокращение режимов холостого хода при работе трансформаторов и двигателей.
д) Замена асинхронных двигателей на синхронные без отрицательного воздействия на технологический процесс.
е) Использование оптимальных схем для вентильных преобразователей.
Б) Использование компенсирующих установок.
Понижение потерь мощности можно добиться в результате анализа рабочих состояний и компенсации реактивной мощности в нужной степени, а также оптимально расположить компенсирующие устройства.
Вследствие оптимального расположения конденсаторных установок и компенсации реактивной мощности потери электрической энергии уменьшились и составили:
Вход
Выход
σΔР
кВт
σΔQ кВар
σΔWа кВт*с
σΔWр кВар*с
σΔР и σΔQ —потери активной и реактивноймощности, σΔWа и σΔWр—потери активной и реактивнойэнергии.
Вследствие этих преобразований повысилось качество электрической энергии на 1,4 %, повышение эффективности рабочих режимов. На предприятии для внутреннего электро- снабжения мощность которая поступает из энергосистемы уменьшилась на 26000 тысяч кВар* часов. Коэффициент реактивной мощности понизился до tgφ =0.35–0.4 и коэффи-
циент активной мощности повысился до соsφ = 0.93–0.96.
Исследование по энергосбережению показали что применение частотных преобразо- вателей в некоторых отраслях промышленности дали положительные результаты. При применении частотных преобразователей удалось сэкономить 5000 кВт*с.
– Уменьшается потери активной мощности.
– Защита от различных повреждений.
– Возможность изменения скорости вращения двигателей.
– Увеличивает службу работы двигателей.
Правильнoе проектирование и эксплуатация электрических систем позволяют не только свести к минимуму потери энергии, но и обеспечивают снижение затрат на электроэнергию. Потери энергии вызываются наличием включенных трансформаторов даже при отсутствии нагрузки. Неиспользуемое оборудование должно быть отключено. Применение трансформаторов приводит к потерям энергии. Путем правильного выбора оборудования и рабочего напряжения можно сократить число необходимых трансформаторов и уменьшить потери энергии. [2]
Известны некоторые причины потери энергии — это низкие коэффициенты мощности в дополнение к значительным потерям напряжения в сети и увеличению размеров штрафов, налагаемых энергоснабжающими компаниями, могут привести к росту потерь энергии и стоимости электроснабжения. Необходимо провести исследования электроэнергетической системы, а также изучить возможности использования конденсаторов для изменения значений коэффициента мощности. Для предприятий, неэффективно расходующих энергию, это позволит в некоторых случаях достичь экономии в размере 10–15 %.
Коэффициент загрузки представляет собой еще один параметр, характеризующий способность предприятия эффективно использовать электроэнергию. Уменьшение нагрузки, позволяющее приблизить это отношение к единице без снижения уровня производства, приводит к повышению экономичности работы предприятия.
- Отчёт по проведению комплексных мероприятий по снижению потерь электроэнергии и энергосбережения в электрических сетях УДП «Шуртаннефтегаз» 2015 год.
- Справочник по электрическим машинам под общей редакцией Копылова И. П.и Б. К. Клокова в двух томах. Москва. Издательство Энергоатомиздат, 1988 год.