ПУТИ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ.

Цель: ознакомиться с понятием потери мощности и электроэнергии, пути их снижения.

Подготовка к работе:

1. Пройти инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.

2. Ознакомиться с описанием работы, краткими теоретическими сведениями.

3. Ознакомиться со средствами регултрования реактивной мощности.

При проектировании электроснабжения и электрооборудования следует принимать решения, направленные на оптимальное снижение потерь энергоресурсов на промышленных предприятиях. Потери активной электроэнергии (Δ W) на нагревание в линиях электропередачи, токопроводах и других элементах, обладающих активным сопротивлением R, за расчетный период Т могут быть найдены по выражению:

(1)

где К.и К. — коэффициенты формы графиков нагрузки по активной и реактивной мощности; Рс и Qc — средние величины активной и реактивной нагрузок за время Т; R — активное сопротивление проводника.

Анализ формулы (1) показывает, что уменьшение потерь электроэнергии может быть достигнуто повышением Uном и снижением величин остальных ее составляющих.

Средняя активная нагрузка зависит от производительности оборудования и установленных режимов работы электроприемников. Следовательно, величина Р, может быть уменьшена совершенствованием технологического процесса, применением энергоэффективных электроприемников, рациональным расходованием электроэнергии на освещение, вентиляцию, выработку сжатого воздуха и т.п.

Снижение величины Q осуществляется путем компенсации реактивной мощности. Уменьшение потерь активной мощности при этом определяется по выражению:

(2)

где Q — реактивная мощность, протекающая через элемент СЭС до компенсации; QK — суммарная мощность компенсирующих устройств, установленных у потребителей, питающихся через данный элемент; R — активное сопротивление элемента; Uном — номинальное напряжение.

Снижение величин К_ф_а и К_фр достигается выравниванием графиков электрических нагрузок. При определении потерь электроэнергии, как правило, принимают значения К_ф_а и К_фр одинаковыми, равными коэффициенту формы графика нагрузки по току Кф. В этом случае используется выражение:

(3)

где Ic — среднее значение тока нагрузки линии за время Т.

Если коэффициент формы графика Кф снижается до значения К', то потери активной электроэнергии уменьшаются на величину:

(4)

Как известно, при равномерном графике нагрузки К = 1. При достижении такой конфигурации графика снижение потерь активной электроэнергии определяется выражением:

(5)

Выравнивание суточного графика нагрузки потребителя электроэнергии позволяет также снизить плату за заявленную мощность, что уменьшает себестоимость продукции.

Для регулирования графика нагрузки на промышленном предприятии выявляются потребители-регуляторы, т.е. такое электротехническое оборудование, которое может работать в режиме регулирования мощности в соответствии с потребностями энергосистемы. К ним могут быть отнесены нагревательные печи, компрессорные и насосные станции, вспомогательные цехи и т.п.

К основным мероприятиям по регулированию графиков электрических нагрузок относятся:

1) широкое применение заделов производства, запасов материалов и промежуточных продуктов;

2) отключение вспомогательного оборудования и проведение профилактического обслуживания в часы максимума энергосистемы;

3) применение различных аккумулирующих устройств, используемых в качестве потребителей-регуляторов;

4) поочередная загрузка, пуск и остановка однотипных агрегатов в часы максимума нагрузки;

5) изменение режима работы энергоемких агрегатов в течение суток;

6) смещение времени начала и перерывов в работе отдельных структурных подразделений;

7) временное ограничение производительности производственного оборудования.

При проектировании и эксплуатации СЭС могут предусматриваться мероприятия по снижению сопротивления линий электропередачи путем применения кабелей или проводов с большими площадями сечения, использования проводникового материала с меньшим удельным сопротивлением, уменьшения длины линии. Получаемое при этом снижение потерь активной электроэнергии определяется по выражению:

(6)

где r₀₁ и l₀₁— удельное активное сопротивление и длина линии в исходном режиме; r₀₂ и l₀₂— то е, но после внедрения мероприятий по снижению активного сопротивления линии.

Применение более высокого напряжения без изменения сечения проводников при одной и той же мощности нагрузки снижает ток линии, что уменьшает потери активной электроэнергии на величину:

(7)

где I_c₁ и I_c₂ — средний за время Т_рток нагрузки линии при низшем и высшем напряжениях соответственно.

При более высоком напряжении могут быть применены проводники с меньшей площадью сечения, что снижает расход цветного металла, но увеличивает удельное активное сопротивление линии. В данном случае выражение (7) приобретает следующий вид:

(8)

где l — длина линии; r₀₁ и r₀₂ — удельное активное сопротивление линии при низшем и высшем напряжениях соответственно.

Снижение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах достигается правильным выбором их номинальных мощностей и поддержанием рационального режима работы.

Коэффициент загрузки трансформатора, соответствующий минимальным потерям мощности, определяется из выражения:

(9)

где Δ Р'х и Δ Р'k — приведенные потери холостого хода и КЗ трансформатора.

Приведенные потери холостого хода:

(10)

где Δ Р_Х, Δ Р'_Хи Δ Qx — потери активной и реактивной мощности холостого хода трансформатора; Кк — коэффициент изменения потерь, ориентировочно принимаемый для промышленных предприятий 0, 07 кВт/квар.

Приведенные потери КЗ:

(11)

где Δ Рк и Δ QK — потери активной и реактивной мощности КЗ трансформатора.

Величины Δ Qx и Δ QK вычисляются по выражениям (11) и (12).

При работе п однотипных трансформаторов одинаковой единичной мощности Smu на общую нагрузку целесообразно отключить один трансформатор для снижения суммарных потерь мощности, если общая нагрузка окажется меньше величины:

(12)

Если общая нагрузка превышает SA , то экономически выгодно подключить к работающим трансформаторам еще один трансформатор.

Пример 1. Определите, на сколько снизятся потери активной мощности в линии электропередачи 10 кВ длиной 1, 5 км, выполненной кабелем ААБ-10(3x70), при установке у потребителей компенсирующих устройств общей мощностью QK = 600 квар. Реактивная нагрузка линии до компенсации Q = 1200 квар.

Решение. Приняв по табл. для кабеляААБ-10(3x70) г0= 0, 447 Ом/км, вычислим активное сопротивление кабеля:

По формуле (2) находим величину снижения потерь активной мощности:

Пример 2. Потребитель питается по линии 10 кВ длиной 2, 6 км, выполненной кабелем ААБ-10(3x95). В течение суток ток нагрузки линии имеет следующие значения и соответствующие им длительности: 120 А — 5 ч, 80 А — 5 ч, 60 А — 6 ч, 30 А — 8 ч. Определите, на сколько уменьшатся потери активной электроэнергии в линии за сутки при полном выравнивании графика, при котором сохраняется то же электропотребление, а коэффициент формы графика снижается до 1.

Решение. Удельное активное сопротивление кабеля ААБ-10 (3x95) r₀= 0, 329 Ом/км. В этом случае для линии длиной 2, 6 км активное сопротивление:

R = 0, 329 • 2, 6 = 0, 848 Ом.

Находим среднее значение тока линии за сутки:

Среднеквадратический ток линии вычисляется:

Коэффициент формы исходного графика нагрузки определяется из выражения:

По формуле (5) находим, на сколько снизятся потери электроэнергии в линии электропередачи за сутки при выравнивании ее графика:

Пример 3. Электроснабжение потребителя, имеющего среднегодовую полную мощность нагрузки S = 1200 кВА, может осуществляться на напряжении 6 или 10 кВ по линии с активным сопротивлением R - 1, 2 Ом. Коэффициент формы графика нагрузки линии Кф - 1, 05. Определите величину экономии годовых потерь активной электроэнергии в линии при применении напряжения 10 кВ.

Р е ш е н и е. Вычислим среднегодовые значения тока линии при напряжениях 6 и 10 кВ:

Экономию годовых потерь активной электроэнергии в линии при использовании более высокого напряжения подсчитаем по формуле (7):

Пример 4. На цеховой подстанции 10/0, 4 кВ установлены два трансформатора типа ТМЗ-1000/10, работающие на общую нагрузку.

Каждый трансформатор имеет следующие параметры:

Коэффициент изменения потерь К_нп = 0, 07 кВт/квар. Определите длительную нагрузку ТП, при которой целесообразно отключить один из трансформаторов с целью снижения суммарных потерь мощности.

Решение. Выполним расчет потерь реактивной мощности холостого хода и КЗ трансформатора:

Приведенные потери холостого хода и КЗ для трансформатора подсчитываются по выражениям (10) и (11):

По формуле (12) вычислим:

Отключение одного трансформатора целесообразно в тех случаях, когда длительная нагрузка ТП меньше величины 549, 5 кВА.

Контрольные вопросы:

1. Дать определение потерям мощности иэлектроэнергии.

2. Решить задачи аналогичные разобранным.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8 9 10 11 1213