Энергоэффективность электрических сетей

Энергоэффективность электрических сетей Энергоэффективность

Еще по теме Экономия электрической энергии

Содержание
  1. Общие положения
  2. Наличие технических и других ограничений применения технологии (метода) на различных объектах
  3. Равномерность загрузки по фазам сети
  4. Наличие и достаточность производственных базы и специалистов в России для массового внедрения технологии
  5. Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемой технологии (метода) и необходимость их совершенствования
  6. Энергосберегающая и ресурсосберегающая технология передачи электрической энергии на большие расстояния
  7. Ситуация с компенсацией реактивной мощности в последние годы
  8. Перечень пилотных проектов
  9. Зарубежный и отечественный опыт компенсации реактивной мощности
  10. Статьи на данную тему
  11. Предполагаемые способы внедрения
  12. Энергосберегающие мероприятия в системах электропотребления
  13. Выводы
  14. Результат повышения энергоэффективности при массовом внедрении

Общие положения

Основными
показателями энергоэффективности
систем электроснабжения городов являются
– минимальные капитальные затраты и
эксплуатационные издержки, экономия
электропотребления и минимальные потери
электроэнергии во всех элементах системы
электроснабжения.

Рациональное
построение системы электроснабжения;

— выбор оптимальной
схемы системы электроснабжения;

— выбор оптимальных
уровней напряжения сетей;

— определение
оптимального числа и мощности
трансформаторов;

— рациональное
расположение подстанций;

— применение
самонесущих изолированных и защищенных
проводов;

— применение
комплексных систем автоматики и
телемеханики;

— применение
коммутационных аппаратов нового
поколения;

— применение
современных средств автоматики для
определения мест повреждения в
электрических сетях.

Снижение потерь
электроэнергии в действующих сетях;

— выравнивание
нагрузок по фазам сети;

— поддержание
оптимального режима работы трансформаторов;

— автоматическое
управление освещением городов в течение
суток;

— поддержание
оптимального режима работы насосных и
вентиляционных установок и др.

Нормирование
электропотребления можно осуществить
при наличии систем учета и контроля
электропотребления на всех городских
объектах.

В.Э. Воротницкий, д.т.н, профессор, главный научный сотрудник АО «НТЦ ФСК ЕЭС», г. Москва

Что считать под полезным эффектом от использования энергетических ресурсов применительно к технологическому процессу передачи и распределения электроэнергии и юридическому лицу «электросетевая компания» остается только догадываться. В электрических сетях энергетические ресурсы не производятся, а затрачиваются на обеспечение технологического процесса.

В частности, из электротехники известно, что для того, чтобы по электрической сети передать потребителям определенное количество поступившей в сеть электрической энергии, часть ее нужно затратить на преодоление активного сопротивления сети, на собственные нужды подстанций, корону в линиях, потери в стали трансформаторов, компенсирующих устройствах и т.п. Эти затраты называют техническими потерями электроэнергии в сети. В денежном выражении они составляют около 90% от всех затрат на энергоресурсы электросетевой компании, включающих кроме затрат на покупку потерь, расходы на водоснабжение, теплоснабжение и горючесмазочные материалы. Учитывая это, часто под основным показателем энергоэффективности электрических сетей понимают «относительные потери электроэнергии», равные отношению абсолютных потерь к отпуску электроэнергии в сеть.

Но правильно ли это? Можно ли считать энергетически эффективной электрическую сеть, в которой минимальные относительные потери, но не выполняются допустимые требования по качеству и надежности электроснабжения потребителей, по пропускной способности сетей? Не является ли энергетическая эффективность передачи и распределения электрической сети и электросетевой компании более комплексной характеристикой?

Ответ на эти вопросы достаточно четко сформулирован в «Стратегии развития электросетевого комплекса Российской Федерации» (далее Стратегия), разработанной на период до 2030 года во исполнение Указа Президента РФ от 22 ноября 2012 г. №567 и утвержденной распоряжением Правительства РФ от 03 апреля 2013 г. № 511-р. Там, в частности, сказано, что «основной целью (миссией) деятельности электросетевого комплекса является «долгосрочное обеспечение надежного, качественного и доступного энергоснабжения потребителей Российской Федерации путем организации максимально эффективной и соответствующей мировым стандартам сетевой инфраструктуры по тарифам на передачу электрической энергии, обеспечивающим приемлемый уровень затрат на электрическую энергию для российской экономики и инвестиционную привлекательность отрасли через адекватный возврат капитала».

Из этой цели следует, что под повышением энергетической эффективности электрических сетей, скорее всего, необходимо понимать не только (а чаще не столько) снижение потерь в сетях, но и повышение надежности и качества электроснабжения, а также повышение пропускной способности сетей для обеспечения недискриминационного доступа потребителей к сетям. Эти показатели технологически тесно связаны между собой. Как правило, их комплексный учет особенно необходим при разработке капиталоемких мероприятий по модернизации и развитию электрических сетей, присоединению к ним новых потребителей и генерирующих источников, внедрению новой техники и технологий по передаче и распределению электроэнергии.

Именно при таком комплексном учете можно получить объективную оценку технико-экономической и энергетической эффективности внедрения этих мероприятий. Наглядным примером наиболее эффективного и универсального мероприятия, одновременно влияющего на все четыре показателя, является компенсация реактивной мощности.

Дополнительные к оптимальным потоки реактивной мощности в электрических сетях приводят к увеличению полного тока на отдельных участках и к соответствующему росту потерь напряжения, потерь мощности и электроэнергии, снижению пропускной способности линий и нагрузочной способности трансформаторов. В конечном итоге все это отрицательно сказывается на экономике электросетевых предприятий и тарифах на электроэнергию для конечных потребителей.

Наличие технических и других ограничений применения технологии (метода) на различных объектах

Предлагаемая технология является новой и  работает на стыке двух наук: электротехника и радиотехника и в силу этого существуют определенные барьеры между научными школами в области электротехники и радиотехники, а также административные барьеры между двумя отраслями экономики, внедряющие результаты НИОКР в области  электротехники и радиотехники.

Для снятия этих барьеров необходимо создание  под единым организационным началом  кооперации  ученых и специалистов, работающих в области электротехники и радиотехники. Такая работа уже началась.

В настоящее время отработана технология передачи электроэнергии мощностью до 100 кВт. Передача электроэнергии большей мощности требует применение  электронных приборов (транзисторов, тиристоров, диодов и др.) повышенной мощности и надежности. Необходимо проведение дополнительных исследований для решения задачи  энергообеспечения  объектов, потребляющих  электроэнергию мощностью свыше 100 кВт .

Необходимо проведение НИОКР по разработке  резонансной однопроводной  системы передачи электрической энергии мощностью более 100 кВт с разработкой комплекта конструкторской и технической документации и опытного образца системы для  последующего  его тиражирования.

Равномерность загрузки по фазам сети

В
системах электроснабжения городов
значительную долю составляют сети
напряжением до 1 кВ. Характерной
особенностью режима работы таких
электрических сетей является
неравномерность загрузки фаз, что
приводит к увеличению потерь мощности
и энергии. Степень неравномерности
нагрузки фаз оценивается коэффициентом
несимметрии

Энергоэффективность электрических сетей

Энергоэффективность электрических сетей

Энергоэффективность электрических сетей

Энергоэффективность электрических сетей

— фазные токи головного участка -й
распределительной линии, А;

Энергоэффективность электрических сетей

— их среднее значение, А.

Величина
потерь мощности при неравномерной
нагрузке фаз Рн
может
быть выражена

где
Рс
— потери мощности при симметричной
нагрузке фаз, кВт;

Кд.п
— коэффициент дополнительных потерь
при неравномерной нагрузке.

С
увеличением коэффициента неравномерности
нагрузки фаз потери мощности растут
(рис. 12.1).

Энергоэффективность электрических сетей

Рис.
12.1 – Зависимость
коэффициента дополнительных потерь

мощности
в сетях до 1 кВ от коэффициента
неравномерности нагрузки фаз линий.

1 –
четырёхпроводной с нейтральным проводом

Энергоэффективность электрических сетей

;
2 — четырёхпроводной с нейтральным
проводом

Энергоэффективность электрических сетей

;
3 — трёхпроводной без нейтрального
провода.

Различают
вероятностную несимметрию, имеющую
перемежающийся характер с большой
загрузкой то одной, то другой фазы, и
систематическую несимметрию, при которой
неодинаковы средние значения нагрузок.
Первый вид несимметрии может быть
устранен лишь специальными устройствами
с тиристорным управлением, переключающими
часть нагрузок с перегруженной на
недогруженную фазу. Систематическая
несимметрия может быть снижена путем
периодического (1-2 раза в года)
перераспределения нагрузок между
фазами. Выравнивание нагрузок производится
переключением нагрузки с более загруженной
фазы на менее загруженные. Отрицательное
влияние несимметрии, которую нельзя
устранить выравниванием нагрузок по
фазам, можно уменьшить:


заменой силовых трансформаторов со
схемой соединения обмоток «звезда-звезда»
на трансформаторы со схемой «звезда-зигзаг»
или «треугольник-звезда», которые
менее чувствительны к несимметрии
нагрузок;


увеличением сечения нулевого провода
в линии 0,4 кВ до сечения фазного провода.

Пример расчета
эффективности выравнивания нагрузки
фаз в сетях до 1 кВ представлен в таблице
12.1.

Результаты расчета
эффективности выравнивания нагрузки
фаз в сетях

Соседние файлы в папке Уч. пособие ЭСГ РИО 2012

Наличие и достаточность производственных базы и специалистов в России для массового внедрения технологии

В России имеется вся необходимая производственная мощность для  массового внедрения технологии

Для эксплуатации внедряемой технологии необходимы специально подготовленные специалисты с допуском для работы на электрооборудовании свыше 1000 В.

Работоспособность работы системы в штатном режиме смогут обеспечить специалисты со среднетехническим  образованием. Для развития производства необходимо привлечение специалистов с высшим профессиональным образованием в области электротехники и радиотехники.

Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемой технологии (метода) и необходимость их совершенствования

На начальном этапе, как и всякой новой технологии, требуется определенная организационная поддержка.

Представляется целесообразным обеспечить,  прежде всего, информационную поддержку в СМИ (газеты, телевидение, Интернет) с  наглядной демонстрацией экономических преимуществ предлагаемой технологии по сравнению с традиционной трехфазной системой  электроснабжения, особенно для удаленных от основных ЛЭП объектов (фермерских хозяйств, строительных площадок. телекоммуникационного оборудования, деревень и др.)

Энергосберегающая и ресурсосберегающая технология передачи электрической энергии на большие расстояния

Предлагаемая технология, базируется на идеях Н.Теслы,  доработана с учетом современного развития науки и техники  и основана на  использовании двух резонансных контуров с частотой 0,5-50 кГц и однопроводной линии между контурами  с напряжением линии 1-100 кВ при работе в  режиме резонанса напряжений.

Провод линии является направляющим каналом, вдоль которого движется электромагнитная энергия.

При таком способе передачи электрической энергии,  омические потери в проводах крайне незначительны, что в конечном итоге позволяет обеспечить снижение  себестоимости киловатт/часа.

Ситуация с компенсацией реактивной мощности в последние годы

Судя по результатам проведенных в 2011-2012 гг. энергетических обследований электрических сетей, по результатам исследований АО «НТЦ ФСК ЕЭС», ситуация с уровнем компенсации реактивной мощности в электрических сетях в последние годы существенно не изменилась, а кое-где ухудшилась. К сожалению, в настоящее время отсутствует полная и достоверная информация о фактической степени компенсации реактивной мощности по стране в целом, по отдельным регионам и уровням напряжения электрических сетей. Но и та ограниченная информация, которой мы располагаем сегодня, свидетельствует о значительных проблемах, которые требуют безотлагательного решения.

Табл. 3. Количество подстанций и линий электропередачи, работающих с повышенными перетоками реактивной мощности

Наиболее подробный анализ режимов реактивной мощности по данным телеизмерений был проведен в ОЭС Сибири в 2011 году. Из 266 обследованных автотрансформаторов 220-550 кВ на 137 (более 50%) tgφ их нагрузки превышал допустимое значение 0,5.

По нормативным документам ПАО «ФСК ЕЭС» компенсация зарядной мощности ВЛ 500 кВ должна составлять 80-100%. Тем не менее по той же ОЭС Сибири, она составляет 0,67. По отдельным энергосистемам этой ОЭС степень компенсации находится в пределах 0,35-3,95, что видно из табл. 4.

Табл. 4. Степень компенсации реактивной мощности по отдельным энергосистемам ОЭС Сибири

Не лучше ситуация и в других ОЭС. Степень использования установленных в магистральных электрических сетях 220-500 кВ компенсирующих устройств находится в пределах 40-50%.

Отмеченное выше, безусловно, сказывается на уровнях напряжения в электрических сетях. На ряде линий в режимах минимальных нагрузок имеет место избыток реактивной мощности и повышенное напряжение, на ряде перегруженных линий в часы максимума нагрузки наблюдаются пониженное напряжение. И в том и в другом случае это создает трудности при выводе оборудования в ремонт и при ликвидации аварий, а также приводит к дополнительным потерям мощности и электроэнергии в сети.

Недопустимые отклонения напряжения в контрольных точках сети вызваны не только недостаточными степенями компенсации реактивной мощности и использования средств компенсации, но и низкой оснащенностью автотрансформаторов 220-750 кВ средствами автоматического регулирования на трансформаторах (АРНТ) и степенью использования РПН и АРНТ, что видно из табл. 5.

Табл. 5. Оснащенность автотрансформаторов 220-750 кВ устройствами РПН и АРНТ и степень их использования, по состоянию на 2011 г.

Из этой таблицы, в частности, следует, что число неиспользуемых РПН от общего количества АТ, оборудованных РПН, составляет в сетях 220-330 кВ – 41%, в сетях 500-750 кВ – 79%. С использованием средств автоматического регулирования напряжения ситуация еще хуже. Только около 50% АТ оборудовано этими средствами, а используется для регулирования напряжения в сетях 220-330 кВ – 4,9%, а в сетях 500-750 кВ – 1% от общего количества АТ.

Перечень пилотных проектов

Все работы были успешно выполнены и приняты заказчиком.

Зарубежный и отечественный опыт компенсации реактивной мощности

Учитывая сравнительно высокую экономическую и энергетическую эффективность компенсации реактивной мощности, большинство промышленно развитых стран уделяют ей большое внимание. В частности, в США и Японии мощность конденсаторов составляет около 70% от активной пиковой мощности. В отдельных энергокомпаниях США мощность установленных конденсаторов уже составляет 100% от мощности генераторов. При этом во многих странах наблюдается тенденция уменьшения выдачи генераторами электростанций реактивной мощности за счет увеличения доли, вырабатываемой конденсаторами.

Что касается коэффициента реактивной мощности tgφ в режиме максимальных нагрузок, то в США, Японии, большинстве европейских стран его оптимальное значение в зависимости от номинального напряжения сети должно поддерживаться на уровне tgφ =0,2-0,4, что соответствует cosφ=0,98-0,92.

В Италии и Великобритании введены тарифы за потребление реактивной энергии в соответствии с таблицами 1 и 2.

Табл. 1. Тарифы за потребление реактивной энергии в Италии.

Табл. 2. Тарифы за потребление реактивной энергии в Великобритании.

В бывшем СССР в течение длительного времени (с 30-х годов прошлого века и до 2000 г.) взаимоотношения энергоснабжающих организаций и потребителей электроэнергии в части реактивной мощности также регулировались скидками (надбавками) к тарифам на электроэнергию. Главгосэнергонадзором велся ежегодный учет и анализ уровня компенсации реактивной мощности по предприятиям, союзным республикам, энергообъединениям и стране в целом. Уровень компенсации определялся как отношение суммарной установленной мощности конденсаторных батарей, синхронных компенсаторов и 30% мощности синхронных двигателей к максимальной активной нагрузке предприятия, региона и страны в целом.

Энергоэффективность электрических сетей

За период с 1976 по 1985 гг. этот уровень увеличился с 19,54 до 27,6%. Ставилась задача к 1990 г. довести его до 60%, но началась перестройка и намеченные планы так и не удалось реализовать.

В постперестроечный период, особенно в соответствии с приказом Минэнерго РФ от 10.01.2000 г. № 2, действующие в области компенсации реактивной мощности документы были признаны утратившими силу и, соответственно, внимание к этой важнейшей проблеме существенно упало. За тот же период по ряду объективных причин значительно выросли реактивные нагрузки при существенном отставании вводов генерирующих активных мощностей и электросетевого строительства. Появилось большое количество энергорайонов России, характеризующихся дефицитами реактивной мощности и, как следствие, работой с пониженными уровнями напряжения в нормальных режимах. В этих районах все чаще стали возникать трудности с выводом оборудования в ремонт и его аварийными отключениями. При выводе оборудования в ремонт, часто было невозможно обеспечить допустимые уровни напряжения в сети 110 кВ и выше без ввода графиков ограничения потребителей. При аварийных отключениях в сети происходило снижение напряжения на 20-30% на головных подстанциях с последующим автоматическим сбросом нагрузки.

Статьи на данную тему

Энергосберегающая и ресурсосберегающая технология
передачи электроэнергии на большие расстояния
, 2 (15) 2011 г журнал «Энергосовет»

Резонансная система электроосвещения
, 6 (11) 2010 г журнал «Энергосовет»

Список используемой литературы

Предполагаемые способы внедрения

В последние годы,повышение энергетической эффективности стало приоритетом, как для российской, так и международной экономической политики.

Для отечественных электросетей это особенно важно, достаточно отметить, что с 1990х годов потери электроэнергии при передаче в сетях выросли в 1,5 раза, при этом эффективность использования капиталовложений снизилась в 2,5 раза. Поддержание технического состояния электросетей на современном уровне, по мере роста стоимости энергоресурсов, признано стратегической задачей.

Энергоэффективность электрических сетей

Решение указанных задач возможно за счет:

Сегодня уже давно забыли о применении термопластичного полиэтилена в изоляции самонесущих изолированных проводов (СИП), хотя для линий 0,4 кВ (до 1000 В) использование сшитого полиэтилена, достаточно спорно.

Идеология экономии при применении этих проводов хорошо проработана во Франции. Там действительно можно получить достаточно хороший экономический эффект. Он возникает в первую очередь в унификации несущего нулевого проводника. Французская система подразумевает нулевой проводник только двух сечений: 54,6 мм2 и 70 мм2, не зависимо от сечения фазных проводов. В этом случае возникает возможность держать на складе полуфабрикатов и изготавливать только два типа изолированных нулевых несущих  проводов, что значительно экономит затраты производства. Для этого даже системно отрегулированы требования к линиям электропередач, в части сечения нулевого проводника и соответственно система защиты линий. В сетях же российских, да и других стран СНГ, остались требования в части сечения нулевого проводника, оно должно равняться или быть на ступень выше сечения фазных проводов. И это обоснованные требования наших сетей.

Конечно же, прогресс не стоял на месте, и как самая молодая система, которая появилась в разработке — немецкая система, так называемая самонесущая или «четырёхпроводка». Конструкция её очень проста: все проводники одинаковые по сечению, по материалу (алюминий) и все имеют слой изоляции. Т.е.  конструкция СИП описана следующим предложением: фазные и нулевой алюминиевые изолированные провода скручены в жгут. Маркировка проводов в стандарте HD 626 описана в вариациях как ЕХ или ALUS, в нашей маркировке это СИП-4.

Так, например, четырехпроводная система (СИП-4) Ensto стала широко применяться с 1970 в Австрии, Германии, Великобритании, Ирландии, Польше, Венгрии, странах Скандинавии. Система состоит из четырех алюминиевых изолированных проводников, которые поровну делят между собой механическую нагрузку оттяжения. Сечение варьируется от 16 до 150 мм2. Жгут может содержать 1-2 дополнительные жилы для нужд освещения и т. п. так как механическая нагрузка распределяется между всеми четырьмя проводниками, то разрывная прочность всего жгута довольно велика.

В качестве изоляционного материала используют сшитый полиэтилен XLPE. С кабелем может поставляться один или два изолированных проводника для уличного освещения.

Энергоэффективность электрических сетей

Фото. Четырехпроводная система (СИП-4)

Система с изолированным несущим проводом (СИП-2) представляет собой изолированные провода из алюминия количеством от одного до пяти скрученных вокруг изолированного несущего нулевого проводника из алюминиевого сплава (разрывная прочность 300 Н/кв.мм). Изоляция выполнена из атмосферостойкого светостабилизированного высокой плотности термопластичного или сшитого полиэтилена.

Несущий проводник, который также является нейтральным проводником, принимает на себя все механические нагрузки. Сечение фаз проводов может варьироваться от 16 до 150 кв.мм, для обеспечения протекания рабочего тока, а также токов короткого замыкания в сети. Сечение несущего нулевого проводника (25-95 кв.мм) зависит от механических и электрических требований.

Также для напряжения до 1 кВEnsto предлагает система с неизолированным самонесущим проводом (СИП-1)

Система представляет собой устойчивые к экстремальным погодным условиям провода количеством от одного до пяти. Изоляция выполнена из атмосферостойкого светостабилизированного высокой плотности термопластичного или сшитого полиэтилена. Система имеет следующие характеристики:

Решения Ensto для линий электропередач среднего напряжения также очень популярны в Европе и используются уже не первое десятилетние.

Компания предлагает решения для строительства ЛЭП, как с защищенными проводами, так и   с незащищенными проводами.

Кроме того, входящая в состав  EnstoGroup, французская NOVEXIA разрабатывает и воплощает в жизнь решения по управлению сетью и автоматизации сетей среднего и низкого напряжения, продукция компании обеспечивает надежное и безопасное распределение энергии.

Разработки NOVEXIA признаны во Франции и в других франкоязычных странах. Она также представлена и в других частях Европы, Африки, Азии и в Северной и Южной Америке.

Одно из последних решений Ensto — устройство для повышения уровня напряжения удаленных потребителей 0,4 кВ — EnstoVoltageBooster. Бустер (вольтодобавочный трансформатор) фиксирует пониженный уровень напряжения в сети потребителя на удалённом расстоянии.

Устройство решает проблему, когда она возникает на другом конце сети: трансформатор  может быть установлен рядом с потребителем, нуждающимся в более высоком напряжении.  Бустер обеспечивает быстрое и простое решение для повышения качества электроэнергии. Устройство можно установить на длительный срок или использовать как временное решение стабилизации напряжения в сети.

Выводы можно сделать следующие:

Информация предоставлена пресс-офисом Cleantech Finland

Энергосберегающие мероприятия в системах электропотребления

Системы
электропотребления включают в себя
трансформаторы, распределительные
сети, электродвигатели, системы
электрического уличного и местного
освещения.

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.

Большие,
сверхнормативные потери могут быть в
длинных, перегруженных распределительных
сетях.

Суммарные
потери в электродвигателе имеют четыре
основные составляющие:

• потери
в стали (потери холостого хода), связанные
с напряжением питания, постоянны для
каждого двигателя и не зависят от
нагрузки ;

• активные
потери в меди, пропорциональные квадрату
тока нагрузки;

• потери
на трение, постоянные для данной частоты
вращения и не зависящие от нагрузки;

• добавочные
потери от рассеивания, зависящие от
нагрузки.

При
снижении нагрузки двигателя до 50% и
менее его эффективность начинает быстро
падать, потому что потери в железе
начинают преобладать.

При
работе электродвигателей и трансформаторов
генерируется реактивная нагрузка, в
сетях и трансформаторах циркулируют
токи реактивной мощности, которые
приводят к дополнительным активным
потерям.

Общие
мероприятия по энергосбережению в
установках,использующих электродвигатели:

• Мощность
двигателя должна соответствовать
нагрузке

• при
часто повторяющейся работе в режиме
холостого хода двигатель должен легко
выключаться;

• необходимо
эффективно защищать крыльчатку системы
обдува двигателя для устранения его
возможного перегрева и увеличения доли
потерь;

• на
эффективность работы систем влияет
смазка подшипников и узлов трения;

• рассмотреть
возможность применения электронных
регуляторов скорости вращения в
двигателях, которые часть времени
работают на неполной нагрузке;

• оценить
возможность применения энергоэффективных
(ЭЭ) двигателей, так как суммарная
экономия электроэнергии может в 15 раз
превысить стоимость электродвигателя;


Мощность
двигателя должна соответствовать
нагрузке


необходимо
эффективно защищать крыльчатку системы
обдува двигателя для устранения его
возможного перегрева и увеличения доли
потерь;

Экономия
электрической энергии в системах
электропотребления может быть достигнута
за счет:

• внедрения
в системах горячего и холодного
водоснабжения, вентиляции зданий
регулируемого электропривода;

• выравнивания
графиков электрических нагрузок
административных, жилых зданий за счет
внедрения систем электротеплоаккумулирующего
отопления и систем горячего водоснабжения
с применением аккумуляционных
электроводоподогревателей;

• применения
двухтарифного учета электрической
энергии, потребляемой населением и
общедомовыми потребителями;

• оптимизации
режимов работы и мощности электродвигателей,
применяемых в инженерном оборудовании
здания (лифты, насосы, вентиляторы и
т.п.);

• повышения
качества технического обслуживания
электрооборудования зданий, устранения
неисправностей в электроприводах
питания и распределения электроэнергии;

• внедрения
автоматизированных систем учета,
контроля и в обоснованных случаях
регулирования потребления электроэнергии
населением и общедомовыми электроустановками.

Энергосбережение
в электропотребляющих установках

Как
правило, на предприятиях ведется
постоянный учет расхода электроэнергии,
который оборудован входным коммерческим
учетом на ТП, на распределительных
устройствах для крупных внутренних
потребителей а на индивидуальных вводах
квартир установлены электросчетчики.
Зачастую системы электроснабжения
эксплуатируются не в номинальных
режимах, электрооборудование и
распределительные сети оказываются
перегружены или недогружены. Это приводит
к увеличению доли потерь в трансформаторах,
электродвигателях, что приводит к
снижению значения cos j
в системе электроснабжения.

Экономия
потребляемой предприятием электрической
энергии достигается непосредственно
через снижение потерь электрической
энергии в системах трансформирования,
распределения и преобразования
(трансформаторы, распределительные
сети, электродвигатели, системы
электрического уличного и местного
освещения), а также через оптимизацию
режимов эксплуатации оборудования,
потребляющего эту энергию. Причем
последнее дает наибольший экономический
эффект (до 70 — 80% от общей экономии).

Одним
из факторов, приводящие к возникновению
потерь в электрических сетях промышленных
предприятий является реактивная
составляющая протекающего тока при
наличии индуктивной нагрузки (нагрузка
в промышленных и бытовых электросетях
носит обычно активно-индуктивный
характер). Соответственно, из электрической
сети происходит потребление как активной,
так и реактивной энергии. Одним из
факторов, приводящие к возникновению
потерь в электрических сетях промышленных
предприятий является реактивная
составляющая протекающего тока при
наличии индуктивной нагрузки (нагрузка
в промышленных и бытовых электросетях
носит обычно активно-индуктивный
характер). Соответственно, из электрической
сети происходит п
Основные
потребители реактивной мощности на
коммунальных, промышленных предприятий
являются:

• асинхроные
двигатели (45 – 65)% ;

• электропечные
установки (8)%;

• вентильные
преобразователи (10)%;

•трансформаторы
всех ступеней трансформации

потребление
как активной, так и реактивной энергии.

Уменьшение
реактивной составляющей в общей мощности
потребляемой электроэнергии широко
распространено во всем мире и известно
под термином «компенсация реактивной
мощности» (КРМ), как одно из наиболее
эффективных средств обеспечения
рационального использования электроэнергии.

По
определению реактивная мощность цепи
это электрическая энергия, затрачиваемая
на создание электрических и магнитных
полей в электрооборудовании потребителей,
которая периодически циркулирует между
источником и нагрузкой. Это возможно,
если в нагрузке есть идеальные элементы
L
и C,
способные накапливать ее ,равна:

Q
= xI2
= gU2

Так
как x
= z
Sin
φ,
то Q
= z
I2Sin
φ
или

Если
же активная мощность передается при
cosφ
=
0,5, то

Энергоэффективность электрических сетей

т.е.
ток по сравнению с первым случаем
увеличивается в два раза.

Современные
потребители переменного тока
(электродвигатели, трансформаторы и
т.п.) создают в электрических цепях сдвиг
тока по фазе относительно напряжения
в сторону отставания на угол φ<
90°, т.е. создаются условия, когда 0<cosφ<1

Это
обстоятельство приводит к последствиям,
имеющим большое энергосберегающее
значение.

Приведенный
пример показывает, что при данной
активной мощности ток будет тем больше,
чем меньше
cosφ.
Обмотки генераторов рассчитаны на ток
определенной величины, поэтому загрузка
их реактивной мощностью, т.е. работа при
низких значениях
cosφ,
снижает отдачу активной мощности. А так
как первичные двигатели генераторов
воспринимают только активную мощность
генераторов, то при снижении cosφ
мощность их не может быть использована
полностью. Другими словами, снижение
cosφ
приводит к уменьшению реальной полезной
мощности электростанций, что крайне
нежелательно.

Изложенное
говорит о необходимости принятия мер
по повышению
cosφ,
что достигается следующим образом:

• правильным
выбором мощности электродвигателей и
трансформаторов.

cosφ
электродвигателей и трансформаторов
при номинальной нагрузке бывает порядка
0,8 — 0,9, а при снижении нагрузки резко
уменьшается, что приводит к снижению
cosφ
в электроэнергетических системах;

• искусственным
повышением соsφ
с помощью специальных установок,
компенсирующих сдвиг фаз. Это достигается
включением в сеть какой-либо емкости —
батарей конденсаторов или специальных
синхронных двигателей, работающих
вхолостую и создающих емкостный ток.

В
России установлен минимально допустимый
коэффициент мощности, не менее 0,93, т.е.
cos
φ≥ 0,93.

Компенсация
реактивной мощности —
целенаправленное воздействие на баланс
реактивной
мощности
в узле электроэнергетической
системы
с целью регулирования напряжения, а в
распределительных сетях и с целью
снижения потерь электроэнергии

осуществляется с использованием
компенсирующих
устройств.
Для поддержания требуемых уровней
напряжения в узлах электрической сети
потребление реактивной мощности должно
обеспечиваться требуемой генерируемой
мощностью с учетом необходимого резерва.
Генерируемая реактивная мощность
складывается из реактивной мощности,
вырабатываемой генераторами электростанций
и реактивной мощности компенсирующих
устройств, размещенных в электрической
сети и в электроустановках потребителей
электрической энергии.

Приборы
для проведения энергетических
обследований. Классификация проборов
для проведения энергетических
обследований. Погрешности приборов
контроля. Погрешности средств присоединения
приборов контроля..

Энергоаудит
в части инструментального обследования
должен проводиться с помощью стационарных
и портативных приборов и оборудования.
К стационарным приборам и оборудованию,
используемому для энергоаудита, относятся
приборы коммерческого учета энергоресурсов,
контрольно-измерительная и авторегулируюшая
аппаратура, приборы климатического
наблюдения и другое оборудование,
установленное на объекте энергоаудита.
Все измерительные приборы должны быть
соответствующим образом проверены.

Портативные
приборы могут быть собственностью
энергоаудитора, обследуемого предприятия
или взяты во временное пользование.
Приборы должны иметь сертификат
Госстандарта РФ, содержаться в рабочем
состоянии и быть поверенными в
установленном порядке. Минимальный и
рекомендуемый состав портативных
приборов указан в настоящем разделе.

Приборный
учёт электрической энергии

Для
измерения расходов электрической
энергии широко используются средства
измерения как отечественного, так и
импортного производства.

Используемые
электросчётчики можно подразделить на
следующие типы: индукционные и электронные,
однофазные и трёхфазные, однотарифные
и двухтарифные, для учёта активной и
реактивной энергии, с одним и двумя
направлениями учёта, без выходного и с
выходным импульсным сигналом.

Для
измерения и учёта электрической энергии
и мощности, а также автоматического
сбора, обработки и хранения данных со
счётчиков электроэнергии и отображения
полученной информации в удобном для
анализа и диагностики работы виде
используются системы АСКУЭ. Цель создания
АСКУЭ: обеспечение коммерческого учёта
электроэнергии и мощности в соответствии
с требованиями Энергосбыта, оптового
рынка электроэнергии и действующими
тарифными соглашениями; повышение
достоверности и оперативности получения
данных о распределении и потреблении
электроэнергии и мощности; повышение
оперативности управления режимами
энергопотребления и техническим
состоянием средств учёта электроэнергии;
определение и прогнозирование всех
составных баланса электроэнергии;
снижение потерь электроэнергии и
получение дополнительной прибыли за
счёт повышения точности и достоверности
учёта электроэнергии; автоматизации
контроля за технико‑экономическими
показателями работы оборудования;
планирование технико‑экономических
показателей работы.

Требования
предъвляемые к портативным приборам
для проведения

Приборы,
с помощью которых проводится энергоаудит,
должны иметь сертификат Госстандарта
РФ и пройти поверку в установленном
порядке.

-Помимо
вывода показаний на дисплей или шкалу
приборы должны иметь стандартный
аналоговый или цифровой выход для
подключения к регистрирующим устройствам,
компьютерам и другим внешним устройствам.

-Портативные
приборы должны иметь автономное питание.

-Все
приборы должны быть компактными и иметь
небольшой вес, позволяющий проводить
обслуживание на объекте одним человеком.

-Минимальный
состав приборов для энергоаудита

-для
проведения энергоаудита в состав
портативной измерительной лаборатории
должны. как минимум, входить следующие
приборы:

-ультразвуковой
расходомер жидкости (накладной),
позволяющий проводить измерения
скорости, расхода и количества жидкости,
протекающей в трубопроводе без нарушения
его целостности и снятия давления;


электрохимический газоанализатор,
определяющий содержание кислорода,
окиси угле- рода, температуру продуктов
сгорания;

-электроанализатор,
измеряющий и регистрирующий токи и
напряжения в З фазах, активную и реактивную
мощности. Потребленную активную и
реактивную электроэнергию;


бесконтактный (инфракрасный) термометр
с диапазоном измерения от до;


набор термометров с различными датчиками:
воздушными, жидкостными (погружными).
поверхностными (накладными, контактными
и др.);

-накопитель
данных для записи переменных сигналов.

Накопитель
должен иметь не менее двух температурных
каналов для непосредственного подключения
температурных датчиков, а также не менее
двух токовых или потенциальных каналов
для регистрации стандартных аналоговых
сигналов.

Рекомендуемый
состав приборов для энергоаудита

Минимальный
состав портативной измерительной
лаборатории рекомендуется расширить
дополнительными приборами. В первую
очередь в перечисленный в предыдущем
разделе набор следует внести следующие
дополнения:

• ультразвуковых
расходомеров должно быть не менее 2 для
сведения баланса в гидравлических
сетях. По крайней мере, один из них должен
быть оснащен высокотемпературными
датчиками, работающими при температурах
теплоносителя до 200 °С;

• электрохимические
анализаторы должны быть оснащены
датчиками для определения концентрации
окислов азота и серьи в дымовых газах,
а также пылемерами.

В
состав лаборатории следует включить
дополнительно:

• анализатор
качества электроэнергии (гармонических
искажений);

• микроомметр
для проверки контактных сопротивлений;

• корреляционный
определитель мест повреждения
трубопроводов;

• различные
течеискатели и детекторы газов;

• высокотемпературный
инфракрасный термометр (пирометр);

• толщиномер
для определения толщины стенок
трубопроводов и резервуаров;

• расходомер
для стоков;

• манометры
и дифманометры на различные пределы
измерений;

• определитель
качества воды (солесодержание, рН,
раствореннныый кислород);

• динамометры
для измерения усилий и крутящего момента;

Сертификация
приборов, применяемых при проведении
энергоаудитов, должна быть осуществлена
Госстандартом РФ и его уполномоченными
организациями в установленном порядке.

Погрешности
измерений, погрешности измерительных
приборов и систем

Инструментальное
обследование применяется для восполнения
отсутствующей информации, которая
необходима для оценки эффективности
энергоиспользования, но не может быть
получена из документов или вызывает
сомнение в достоверности. Для проведения
инструментального обследования должны
применяться стационарные или
специализированные портативные приборы.
При проведении измерений следует
максимально использовать уже существующие
узлы учета энергоресурсов на предприятии,
как коммерческие, так и технические.
При инструментальном обследовании
предприятие делится на системы или
объекты, которые подлежат по возможности
комплексному исследованию.

Измерения
при инструментальном обследовании
подразделяются на следующие виды:

1.
Однократные
измерения
— наиболее простой вид измерений, при
котором исследуется энергоэффективность
отдельного объекта при работе в
определенном режиме. Примером может
служить измерение к.п.д. котла, обследование
насосов, вентиляторов, компрессоров и
т. д. для однократных измерений достаточен
минимальный набор измерительных
приборов, оснащение которых записывающими
устройствами не обязательно.

2.
Балансовые
измерения
— применяются при составлении баланса
распределения какого- либо энергоресурса
отдельными потребителями, участками,
подразделениями или предприятиями.
Перед проведением балансовых измерений
необходимо иметь точную схему распределения
энергоносителя, по которой должен быть
составлен план замеров, необходимых
для сведения баланса. для проведения
балансовых измерений желательно иметь
несколько измерительных приборов для
одновременных замеров в различных
точках. Рекомендуется использовать
стационарные приборы, имеющиеся на
предприятии, например, системы
коммерческого и технического учета
энергоресурсов. При отсутствии
достаточного количества приборов
обеспечивается установившийся режим
работы всего оборудования, подключенного
к распределительной тельной сети, и
исключается возможность изменения
баланса вручную. На основе балансовых
измерений часто происходит уточнение
схем энергоснабжения.

З.
Регистрация
параметров

определение зависимости какого-либо
мени. Примером таких измерений может
служить снятие суточного графика
нагрузки, определение температурной
зависимости потребления тепла и т. д.
Для этого вида измерений необходимо
использовать приборы с внутренними
или внешними устройствами записи и
возможностью передачи их на компьютер.
В ряде случаев допускается применение
стационарных счетчиков без записывающих
устройств при условии снятия их через
равные промежутки времени.

При
измерениях используются следующие
понятия.

Истинное
значение физической величины
– значение физической величины, которое
идеальным образом отражает в качественном
и количественном отношениях соответствующее
свойство данного объекта. Истинное
значение практически недостижимо.

Действительное
значение физической величины
– значение, полученное экспериментальным
путем и настолько приближается к
истинному значению, что для данной цели
может быть использовано вместо него.

Метод
измерения
– совокупность приемов использования
принципов и средств измерений.

Принцип
измерения
– совокупность физических явлений, на
которых основано данное измерение.

Результат
измерения
– значение величины, найденное путем
ее измерения.

Измерение
может быть однократным,
и тогда показания средства измерения
является результатом измерения,

многократным
– в этом случае результат измерения
находят путем статистической обработки
результатов каждого наблюдения.

Целью
данного этапа является критический
анализ собранной на предыдущих этапах
информации для того чтобы предложить
пути снижения затрат на энергоресурсы.
Существуют три основных способа снижения
энергопотребления:

• исключение
нерационального использования;

После
выявления источников потерь и участков
нерационального использования можно
приступать к разработке предложений и
проектов по улучшению ситуации

Изначальный
проект системы может быть не оптимальным.
Часто выбирается легкое решение или
решение с низкими капитальными затратами
и не берутся в расчет эксплуатационные
расходы.

Необходимо
установить, являются ли энергопотоки
рациональными по направлению и по
величине. Для этого нужен опыт, а также
информация об основных показателях
энергопотребления других предприятий
рассматриваемой отрасли — удельное
энергопотребленне и т.д.

Для
выбора наилучших решений требуется
понимание процессов и знание соответствующих
технологий. Будет полезна помощь более
опытных коллег, имеющих богатый пыт
обследования технологического
оборудования разных отраслей
промышленности, а также консультации
специалистов с хорошим знанием
рассматриваемой отрасли.

Вся
информация, полученная из документов
или путем инструментального обследования
является исходным материалом для
анализа эффективности энергоиспользования.
Методы анализа применяются к отдельному
объекту или предприятию в целом.
Конкретные методы анализа энергоэффективности
зависят от вида оборудования и исследуемого
процесса, типа принадлежности предприятия.

Методы
анализа подразделяются на физические
и финансово-экономические.

Физический
анализ оперирует с физическими
(натуральными) величинами и имеет целью
определение характеристик
энергоиспользования. Физический анализ,
как правило, включает следующие этапы:

• определяется
состав объектов энергоиспользования,
по которым будет проводится анализ.
Объектами могут служить отдельные
потребители, системы, технологические
_линии. здания, подразделения и предприятие
в целом;

•находится
распределение всей потребляемой
объектами энергии по отдельньм видам
энергоресурсов и энергоносителей. Для
этого данные по энергопотреблению
приводятся к единой системе измерения;

• определяются
для каждого объекта факторы, влияющие
на потребление энергии мер, для
технологического оборудования таким
фактором служит выпуск продукции, для
систем отопления — наружная температура,
для систем передачи и преобразования
энергии — выходная полезная энергия и
т. д.;

• вычисляется
удельное энергопотребление по отдельным
видам энергоресурсов и объектам, которое
является отношением энергопотребления
к влияющему фактору

• значения
удельного потребления сравниваются с
базовыми цифрами, после чего вывод об
эффективности энергоиспользования по
каждому объекту. Базовые цифры могут
быть основаны на отраслевых нормах,
предыдущих показателях данного предпиятия
или родственных зарубежных и отечественных
предприятий, физическом моделнровании
процессов или экспертных оценках;

•определяются
прямые потери энергии за счет утечек
энергоносителей, нарушения изоляции,
неправильной эксплуатации оборудования,
простоя, недогрузки и других выявленных
нарушений;

•в
конечном итоге выявляются наиболее
неблагополучные объекты с точки зрения
эффективности энергоиспользования.

Финансово-экономический
анализ
проводится параллельно с физическим и
имеет целью придать экономическое
обоснование выводам, полученным на
основании физического анализа. На этом
этапе вычисляется распределение затрат
на энергоресурсы по всем объектам
энергопотребления и видам энергоресурсов.
Оцениваются прямые потери в денежном
выражении.

Финансово-экономические
критерии имеют решающее значение при
анализе энергосберегающих рекомендаций
и проектов.

Результаты
измерений без оценки их погрешности не
могут считаться достоверными

Качество
средств и результатов измерений принято
характеризовать указанием их погрешностей.
Характер появления и причины возникновения
погрешностей разнообразны, их
классифицируют по следующим признакам:

▪ по
способу выражения:


абсолютная; -относительная; — приведенная.

▪ по
зависимости абсолютной погрешности от
значения измеряемой величины


аддитивная; — мультипликативная; —
нелинейная.

▪ по
месту возникновения


инструментальная; — методическая.

▪ по
методу и возможности учета


систематическая; — случайная ; —
прогрессирующая; — грубая

По
зависимости от значения измеряемой
величины погрешности средства измерений
подразделяются на аддитивные, не
зависящие от значения входной величины
Х, и мультипликативные -пропорциональные
Х.

Аддитивная
погрешность не зависит от
чувствительности прибора и является
постоянной по величине для всех значений
входной величины Хвх пределах диапазона
измерений . Источником данной погрешности
являются трение в опорах, шумы, наводки,
вибрации. Примерами аддитивной погрешности
приборов являются погрешности нуля,
дискретности (квантования) в цифровых
приборах. От значения этой погрешности
зависит наименьшее значение входной
величины

Мультипликативная
погрешность (∆м)
зависит от чувствительности прибора
и изменяется пропорционально текущему
значению входной величины . Источником
этой погрешности являются погрешности
регулировки отдельных элементов средства
измерений (например, шунта и добавочного
резистора), старение элементов, изменение
их характеристик, влияние внешних
факторов.

Энергоэффективность электрических сетей

уммарная
абсолютная погрешность определяется
по формуле

Инструментальная
погрешность.
Инструментальная погрешность является
определяющей точностной характеристикой
как для отдельных элементов измерительного
тракта (первичный преобразователь,
линию связи, усилитель, вторичный
преобразователь, прибор для измерения
сигнала), так и для всего тракта в целом.
Причины этой погрешности

определяются
неточностью настройки каждого элемента
тракта, а также погрешностями градуировки
(градуировочными погрешностями)
элементов

∆ =
Σ ∆i(i
=1,2, ..,n)

Выводы

С целью координации услуг, совершенствования нормативно правовой базы в соответствии с современными требованиями, передовым отечественным и зарубежным опытом, развития отечественного производства по компенсации реактивной мощности в России, представляется целесообразным:

Результат повышения энергоэффективности при массовом внедрении

Снижение себестоимости киловатт/часа за счет снижения  уровня невосполнимых потерь энергии в проводах

Читайте также:  реестр энергоэффективности
Оцените статью
GISEE.ru - Официальный сайт
Добавить комментарий