Файл: Условные обозначения и основные термины. Виды схем электроснабжения по назначению Электроустановка.docx

Это означает, что для снижения потерь мощности выгодно повышать напряжение в сети. Например, выгодно использовать напряжение 10 кВ вместо 6 кВ. Или поддерживать на шинах подстанций напряжение 6.3 кВ вместо 6.0 кВ, или поддерживать 10,5 кВ вместо 10 кВ и т.д.

2. 
   Потери активной мощности имеют место как при передаче по линии активной мощности, так и при передаче реактивной мощности:
   

где

- потери мощности от передачи активной мощности;

- потери мощности от передачи реактивной мощности.

Потери мощности присутствуют в линии даже при работе ее на холостом ходу от протекания по ней зарядного тока холостого хода.

3. Если измерить активную мощность в начале и в конце линии, то по их разности нельзя определить потери мощности в линии. Точно также, если измерить активную мощность на входе и на выходе трансформатора, то по их разности нельзя определить потери мощности в трансформаторе. Объясняется это тем, что потери мощности и в линии, и в трансформаторе малы и соизмеримы с погрешностью измерения мощности измерительными приборами.

Практические формулы для потерь электрической энергии в трансформаторах.

В трансформаторах выделяют постоянные и переменные (или нагрузочные) потери. Постоянные потери – это потери от протекания тока холостого хода. Они не зависят от нагрузки трансформатора. Переменные (нагрузочные) потери – это потери от передачи через трансформатор мощности нагрузки.

Потери энергии в системах электроснабжения принято считать за год. При этом потери мощности в трансформаторе равны сумме постоянных и нагрузочных потерь за год:

, (5.45)

где постоянные потери

, (5.46, а)

нагрузочные потери

, (5.46, б)

где

- коэффициент загрузки трансформатора:

---

τ - время потерь (время максимальных потерь);

- число часов работы трансформатора в году.

Коэффициент загрузки трансформатора определяется по формуле (5.36):

,

где - расчетная мощность, принимается по результатам определения электрических нагрузок.

Подставляя значения постоянных и переменных потерь в (5.46), получаем:

, (5.47)

Время потерь τ определяют через число часов использования максимума нагрузки , по номограммам или по формуле:

, (5.48)

где Т_М – число часов использования максимумов нагрузки.

Время потерь можно также определить по справочникам, где приводятся рассчитанные значения времени потерь как функция .

Время потерь представляет собой отношение потерь электроэнергии за год к максимальной мощности:

. (5.49)

Практические формулы для потерь электроэнергии в линиях.

Применяют определение потерь электроэнергии по среднему току за год и по максимальному току.

1. По среднегодовому току нагрузки линии

, (5.50)

где Т_г=8760 часов (если линия работала весь год без отключений);

I_СГ – среднегодовой ток, определяемый по формуле:

. (5.51)

где W_P иW_q - активная и реактивная энергии, потребленные за год.

Если потери определяются за один месяц, то нужно подставлять средний ток нагрузки за месяц и число часов работы за месяц.

2. По максимальному току (расчетному току получасового максимума) и времени потерь

(5.46)

Если измерить активную электроэнергию в начале и в конце линии, то по их разности нельзя определять потери электроэнергии в линии. Точно также, если измерить активную электроэнергию на входе и на выходе трансформатора, то по их разности нельзя определять потери электроэнергии в трансформаторе. Объясняется это тем, что потери электроэнергии и в линии, и в трансформаторе малы и соизмеримы с погрешностью измерения счетчиками электрической энергии.

---

Для измерения потерь энергии можно разработать специальные счетчики потерь, в которых вместо обмотки напряжения можно использовать вторую токовую обмотку.

34 Мероприятия по экономии электроэнергии. Выравнивание графиков электрических нагрузок.

1. 
   Экономия электроэнергии. Регулирование электрических нагрузок
   

Экономия электроэнергии в промышленности, и в электрических сетях предприятий является одной из актуальнейших задач. Все мероприятия по экономии электроэнергии условно можно разделить на четыре группы:

- конструкционные;

- технологические;

- электротехнические или электрические;

- организационные или регулирование электрических нагрузок.

Конструкционныминазывают мероприятия, которые принимаются на стадии разработки изделий, выпускаемых промышленностью. К конструкционным мероприятиям относятся в первую очередь, уменьшение материалоемкости изделий, например, уменьшение габаритных размеров и массы электродвигателей и трансформаторов за счет применения новых видов электротехнических сталей и новых видов изоляции.

Так, если удельная (отнесенная к номинальной мощности) масса первых асинхронных двигателей в 1891 г. (у первых серийно выпускаемых двигателей Доливо-Добровольского) была 88 кг/кВт, то в настоящее время она колеблется в зависимости от номинальной скорости вращения между 7 и 15 кг/кВт. Применение новых материалов не только снижает массогабаритные показатели, но приводит к повышению КПД и снижению потребления реактивной мощности электродвигателей и трансформаторов. При этом у электродвигателей повышаются номинальные значения КПД и коэффициента мощности

При конструкционных мероприятиях электроэнергия экономится как на изготовление электродвигателей, так и при эксплуатации, за счет более высоких значений КПД и коэффициента мощности трансформаторов и электродвигателей.

Чтобы использовать конструкционные мероприятия в практике эксплуатации систем электроснабжения, нужно использовать самые современные электродвигатели с малыми потерями мощности. И вовремя производить замену электродвигателей на более современные.

Технологическиемероприятия преследуют цель уменьшить расход электроэнергии путем применения новых технологий и рациональной организации технологического процесса. Сюда относятся:

• 
  применение новых технологий с меньшим удельным потреблением энергии на единицу продукции. Например, использование длинноходовых штанговых насосных установок (ШГН) в добыче нефти станками-качалками, применение новых (например, электродинамических) менее энергозатратных способов воздействия на пласт вместо закачки воды в пласт (для вытеснения нефти из пласта и повышения нефтеотдачи) и т.п.;
  
• 
  использование вторичных энергоресурсов и отходов производства; использование попутного газа для получения электроэнергии;
  
• 
  уменьшение непроизводственных потерь энергии путем усиления теплоизоляции, уменьшения трения в механизмах и т.п.;
  
• 
  применение более экономичных электротехнологий в добыче и транспорте нефти. Например, применение индукционного нагрева вязких нефтей при добыче и транспорте нефти вместо нагрева трубопроводов греющими кабелями;
  
• 
  автоматизацию технологических процессов в целях обеспечения их оптимального протекания;
  
• 
  применение частотно-регулируемого электропривода. При частотно-регулируемом электроприводе исключается необходимость использовать дросселирующие задвижки для регулирования потоков нефти (в нефтепроводах) или воды (в водопроводах). При этом расход энергии на перекачку жидкости может снижаться на 30-40%.
  

---

Эти мероприятия разрабатывают технологические службы предприятий совместно с другими службами, в том числе и совместно с энергетиками. Общая возможная экономия электроэнергии от внедрения этих мероприятий может оказаться весьма существенной как для предприятия, так и для отрасли в целом. Доля экономии электроэнергии от технологических мероприятий составляет до 95 % от общей суммы экономии электроэнергии за год на промышленных предприятиях.

Электрические (или электротехнические) мероприятия. Их можно разделить на мероприятия в электродвигателях и мероприятия в электрической сети.

Мероприятия в электродвигателях.

Основными мероприятиями в электродвигателях следующие:

• 
  обеспечение оптимальной загрузки электродвигателей. Рабочие характеристики электродвигателей таковы, что при снижении их нагрузки снижается КПД и коэффициент мощности (рисунок 5.11). При снижении коэффициента загрузки до значения примерно К_З =0,7 значения КПД и коэффициент мощности остаются достаточно высокими. Однако при снижении коэффициента загрузки ниже 0,7 и КПД, и коэффициент мощности быстро снижаются. Это приводит к повышенным потерям мощности и в электродвигателях, и дополнительным потерям в электрической сети;
  

Рисунок 5.11 – Энергетические характеристики электродвигателей

• 
  отключение электродвигателей на время холостого хода. Отключение электродвигателя от сети на время холостого хода с последующим прямым пуском недопустимо. Прямой пуск допускается только два раза в сутки, причем только один раз из горячего состояния. Но можно установить устройство плавного пуска и после отключения на период холостого хода включать двигатель его с помощью этого устройств;
  
• 
  замена малозагруженных двигателей, работающих с низким КПД, на двигатели меньшей мощности. Это позволяет повысить коэффициент загрузки двигателя и, как следствие, повышается их КПД и коэффициент мощности;
  
• 
  применение частотно-регулируемого электропривода. При частотно-регулируемом электроприводе КПД двигателя при всех нагрузках на валу остается высоким и близким к номинальному. Это приводит к снижению мощности, потребляемой из сети, и к снижению потерь мощности в сети.
  

Мероприятия в электрической сети.

К мероприятиям в электрической сети относятся:

• 
  компенсация реактивной мощности (КРМ). Это основное мероприятие в электрических сетях для снижения потерь мощности и электрической энергии. При КРМ снижаются реактивные мощности, передаваемые по линиям электропередачи и трансформаторам, при этом снижаются токи и потери мощности и энергии в линиях и трансформаторах;
  
• 
  регулирование напряжения в СЭС с целью поддерживания напряжении вблизи максимально допустимых по нормативным документам. Чем выше напряжение (в пределах допустимого), тем меньше токи в сети и меньше потери мощности и энергии;
  
• 
  обеспечение оптимальной загрузки трансформаторов. (КПД трансформаторов снижается при снижении их коэффициента загрузки);
  
• 
  отключение трансформаторов на время холостого хода или на время малых нагрузок с переключением их нагрузки на другие трансформаторы, если это позволяет схема электроснабжения и если это допускает технологический процесс предприятия.
  

---

Регулирование электрических нагрузок (выравнивания графика нагрузки)

Под регулированием электрических нагрузок понимают комплекс целенаправленных мероприятий по выравниванию графиков нагрузки. Под выравниванием графика нагрузки понимают снижение максимальных нагрузок на графике нагрузок при той же площади под графиком, то есть при том же потреблении электроэнергии.

У выравнивания графика нагрузки есть два эффекта.

1. 
   Чем больше максимум нагрузки, тем больше потери мощности, пропорциональные квадрату тока. В результате выравнивания графика нагрузки снижается максимум нагрузки и существенно уменьшаются потери электроэнергии в системе электроснабжения. В результате в целом снижается расход электроэнергии. При этом на стадии проектирования появляется возможность при выборе элементов электрической сети уменьшить ее стоимость и материалоемкость.
   
2. 
   Чем выше максимум графика нагрузки (пик нагрузки), тем больше предприятие платит за мощность. Поэтому при выравнивании графика нагрузки снижается максимум нагрузки и снижаются расходы на оплату мощности.
   

Для выравнивания графика нагрузки разрабатываются организационные меры. Организационные меры по выравниванию графиков делят на две группы:

1. 
   Мероприятия, не требующие дополнительных финансовых затрат, а только требуют чисто организационных решений:
   

- прекращение энергоемких ремонтных работ в часы максимума энергосистемы (если эти работы не связано с ликвидацией аварии);

- смещение обеденных перерывов;

- ограничение в часы максимума пуска крупных двигателей;

- использование собственных электростанций;

- отключение в часы максимума потребителей, не связанных с технологическим процессом, с последующим включением их после окончания часов максимума;

- отключение в часы максимума обогрева помещений, не связанных с технологическим процессом.

2. 
   Мероприятия, требующие технико-экономической проработки. Сюда можно отнести:
   

- сооружение дополнительных технологических установок с отключением их в часы максимума нагрузки энергосистемы и загрузкой их в другие часы суток;

- сооружение собственных источников электрической энергии: дизельных электростанций (ДЭС), газотурбинных установок (ГТУ, солнечных и ветро-электростанций и т.д.

- создание накопителей электрической энергии (мощных аккумуляторов, конденсаторных батарей и т.д.) с зарядом их в часы минимума энергосистемы и с использованием их в часы максимума;

---