Методы повышения эффективности развития системы электроснабжения предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методы повышения эффективности развития системы электроснабжения предприятия

Энергетическая эффективность это совокупность характеристик, отражающих отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции или технологическому процессу. Основным критерием оценки эффективности функционирования и развития СЭС предприятий, в том числе мероприятий по снижению потерь электрической энергии (ЭЭ) является надежное и экономичное снабжение потребителей ЭЭ требуемого качества. Анализ энергоэффективности систем электроснабжения (СЭС) предприятий позволит выявить нерациональные затраты энергетических ресурсов и неоправданные потери ЭЭ. Очевидно, что для устранения потерь необходимо выявление источников и причин их возникновения. СЭС промышленных предприятий в нашей стране характеризуются высоким уровнем технологических потерь вследствие эксплуатации устаревшего оборудования, неудовлетворительного состояния и несоответствия современным требованиям стандартов методов учета и регулирования энергопотребления, отсутствия повсеместного внедрения автоматизированных систем учета и контроля энергопотребления.

Значительные технологические потери ЭЭ в СЭС предприятий, как правило, вызваны следующими причинами:

- Вынужденная работа элементов СЭС в неоптимальных режимах при повышенном электропотреблении в часы максимальных нагрузок.

- Неудовлетворительное состояние электрических сетей из-за снижения объемов капитальных ремонтов, реконструкции и замены технически устаревшего и изношенного оборудовании.

- Эксплуатация цеховых трансформаторов с низким коэффициентом загрузки.

- Наличие значительных перетоков реактивной мощности в электрических сетях, которые приводят не только к увеличению потерь электроэнергии, но и к снижению их пропускной способности, увеличению потерь напряжения.

- Эксплуатация топологически нерациональных схем электроснабжения.

- Наличие на предприятии нагрузок, вызывающих несинусоидальность и несимметрию фаз при отсутствии мероприятий по их устранению. Перекос фаз вызывает несимметрию токов, которые, в свою очередь, вызывают несимметрию напряжений и оказывает негативное воздействие на работу всех электроприемников. Негативные последствия: повреждения, отказы, увеличение износа, уменьшение периода эксплуатации ускоренное старение изоляции электрооборудования; увеличение энергопотребления.

Рассмотрим наиболее практически и экономически рациональные методы повышения энергоэффективности СЭС предприятий.

1. Выравнивание суточных графиков электрических нагрузок путем регулирования электропотребления позволяет снизить резко выраженный максимум нагрузки, что способствует снижению потерь ЭЭ в элементах внутрицеховой сети.

2. Энергоэффективная эксплуатация трансформаторов цеховых подстанций. В настоящее время в условиях снижения производства и снижения уровня электропотребления повсеместно наблюдается недогрузка электрооборудования. Известно, что максимальный КПД трансформатора достигается при его загрузке в пределах от 45 до 75 процентов от номинальной загрузки. Это позволяет определить оптимальные варианты повышения эффективности для трансформаторной подстанции:

- Если общая нагрузка ниже 40-50 процентов номинальной мощности трансформаторной подстанции, то целесообразно повысить эффективность подстанции за счет отключения одного или нескольких трансформаторов, повысив коэффициент загрузки оставшегося или оставшихся в работе трансформаторов до оптимальной величины;

- Если общая нагрузка превышает 75 процентов номинальной мощности трансформаторной подстанции, достичь максимального КПД трансформаторов можно лишь посредством установки дополнительных мощностей;

- При замене исчерпавших ресурс трансформаторов или модернизации трансформаторных подстанций предпочтительной является установка трансформаторов с пониженным уровнем потерь, что позволяет снизить потери на 20 - 60 процентов.

3. Для снижения перетоков реактивной мощности и уменьшения, вызываемых ими отрицательных последствий на промышленных предприятиях должна осуществляться компенсация реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности обеспечивает соблюдение условия баланса реактивной мощности, способствует снижению потерь электроэнергии в электрических сетях, увеличению их пропускной способности, позволяет осуществлять регулирование напряжения за счет применения компенсирующих устройств. Рациональная компенсация реактивной мощности позволяет: снизить общие расходы на электроэнергию; уменьшить нагрузку элементов распределительной сети (подводящих линий, трансформаторов и распределительных устройств), тем самым продлевая их срок службы; снизить тепловые потери тока и расходы на электроэнергию;

снизить влияние высших гармоник; подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз; добиться большей надежности и экономичности распределительных сетей.

Кроме того, в существующих сетях она позволяет: исключить генерацию реактивной энергии в сеть в часы минимальной нагрузки; снизить расходы на ремонт и обновление парка электрооборудования; увеличить пропускную способность системы электроснабжения потребителя, что в свою очередь позволит подключить дополнительные нагрузки без увеличения стоимости сетей. А во вновь создаваемых сетях - уменьшить мощность подстанций и сечения кабельных линий, что снизит их стоимость.

Технические мероприятия по компенсации РМ заключаются в установке компенсирующих устройств в соответствующих точках системы электроснабжения промышленного предприятия. С помощью конденсаторных установок на промышленных предприятиях могут осуществляться следующие способы компенсации реактивной мощности: индивидуальная, групповая, централизованная и комбинированная. Анализ потерь электроэнергии в электрической сети промышленных предприятий и суммарных приведенных затрат при различных способах компенсации реактивной мощности показывает, что наиболее оптимальным способом компенсации реактивной мощности электрической сети в большинстве случаев является индивидуальная компенсация, поскольку в этом случае обеспечивается минимум потерь электроэнергии и суммарных приведенных затрат. Наибольшие потери электроэнергии в электрической сети и суммарные приведенные затраты имеют место при отсутствии компенсации реактивной мощности, а также в случае централизованной компенсации. При этом следует учитывать, что выбор мест установки компенсирующих устройств является оптимизационной задачей, цель которой заключается в нахождении такого решения, которое обеспечивает максимальный экономический эффект при соблюдении всех технических условий нормальной работы электрических сетей и электрооборудования.

4. Устранение перекоса фазных напряжений. Наиболее эффективным методом является применение симметрирующих устройств (СУ), позволяющих устранить токи нулевой и обратной последовательности. СУ подразделяются на три класса:

- Конденсаторные и электромагнитные шунтосимметрирующие устройства, за счет подключения в сеть реакторов и конденсаторных батарей, основанных на минимальном сопротивлении токам нулевой последовательности, за счет шунтирования замыкания на себя этих токов.

- Преобразующие СУ - за счет использования преобразующих статических устройств: выпрямители, тиристорные регуляторы, высокочастотные преобразователи электромашины постоянного тока, использование электронных балластов в осветительных газоразрядных приборах и так далее.

- Компенсационные СУ - за счет включения в рассечку нулевого провода трансформатора симметрирующего трехфазного (ТСТ) компенсационной обмотки симметрирующих устройств. Это метод является наиболее эффективным. Применяемый ТСТ позволяет получить высокие энергетические показатели симметрирования, а именно: улучшить качество электроэнергии, повысить коэффициент мощности, подавить высшие гармоники, регулировать напряжение.

Проанализируем результаты подключения однофазной несимметричной нагрузки в трехфазную четырехпроводную сеть с использованием ТСТ и без них. Как показано на рис. 1 максимальная нагрузка одной фазы составляет треть от трехфазной мощности источника электроэнергии.

Рис. 1 Подключение нагрузки напрямую к сети. 

Результатом подключения мощного однофазного электроприемника будет перекос фаз (рис.2). Повышается риск повреждений присоединяемых к данному источнику электроприемников. В случае превышения мощности ЭП на треть трехфазной мощности источника велика вероятность его дальнейшей неправильной работы, т.е. возможны сбой, отключение, отказ.

Рис. 2 Подключение более мощной нагрузки к тому же источнику электроэнергии с использованием ТСТ

Максимальная нагрузка на одну фазу может составлять до 50 процентов от трехфазной мощности источника электроэнергии, а источник электроэнергии будет воспринимать нагрузку как равномерно распределенную по фазам (рис.3).

Применение ТСТ позволяет снизить мощность генератора ЭЭ, подключив к нему ту же группу электроприемников. Источник электроэнергии будет воспринимать эту нагрузку как равномерно распределенную по фазам.

Рис. 3 Подключение той же нагрузки к генератору меньшей мощности с использованием ТСТ

Учитывая, что стоимость реализации того или иного метода повышения эффективности СЭС предприятия, как правило, достаточно высокая в каждом конкретном случае решение о его целесообразности должно осуществляться на основании результатов энергетического обследования, технико-экономического обоснования и конкретных условий функционирования предприятия.

Список литературы

электроснабжение промышленный потеря

1. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях. Руководство для практических расчетов [Текст] / Ю.С. Железко, А.В. Артербев, О.В. Савченко - М.: НЦ ЭНАС, 2003 г. С.20-29.

2. Справочный документ по наилучшим доступным технологиям обеспечения энергоэффективности. Русская версия. Москва: Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 2009. 455 с.

3. О влиянии перетоков реактивной мощности на параметры систем электроснабжения промышленных предприятий [Текст] / В. М. Ефременко, Р. В. Беляевский // Вестник КузГТУ, 2011. - № 3. - С. 60-63.

Размещено на Allbest.ru