Оптимизация работы системы электроснабжения

Эффективность функционирования современного предприятия в значительной степени определяется надежностью и оптимальностью использования системы электроснабжения.

Как правило, электроэнергия составляет существенную долю от всех потребленных энергетических ресурсов предприятия. Неэффективное использование электроэнергии приводит не только к росту себестоимости продукции, но и к уменьшению ресурса эксплуатации оборудования.

Проведение качественного анализа дает возможность оптимизировать режимы эксплуатации оборудования, существенно повысить КПД технологических установок, уменьшить потери в оборудовании и в электрических сетях.

Задачи, решаемые при анализе эффективности системы электроснабжения:

• Определение необходимых уровней электропотребления в технологических процессах и установках;
• Формирование требований к совершенствованию учета электроэнергии;
• Оптимизация существующих графиков энергопотребления;
• Подбор оптимального состава электрооборудования;
• Анализ качества электроэнергии;
• Проведение тепловизионного обследования с целью выявление дефектов электрооборудования;
• Анализ уровней реактивной мощности и оценка эффективности компенсирующих устройств;
• Анализ эффективности системы внутреннего и внешнего освещения;
• Оценка фактического энергопотребления (удельных расходов), выяснение причин появления и определения значений потерь электроэнергии;
• Выявление потенциала экономии электроэнергии;
• Разработка мероприятий и технических решений, направленных на экономию электроэнергии.

Основные измерения, проводимые при проведении энергоаудита:

• Измерения основных показателей качества (ПКЭ) по ГОСТ 13109-97 и EN 50160;
• Измерения основных параметров в электрических сетях: действующих значений токов и напряжений; полной электрической мощности, а так же реактивной и активной составляющих;
• Контроль уровней освещенности;
• Снятие суточных графиков энергопотребления.

Важным этапом оптимизации систем электроснабжения является регистрация суточных графиков энергопотребления. Измеренные в ходе измерений значения потребляемой мощности сопоставляются с расчетными графиками, что позволяет выявить места со значительным нерациональным энергопотреблением. Часто, такие отклонения ликвидируются организационными мероприятиями, не требующих больших материальных затрат. Например, своевременно включать и отключать оборудование, скорректировать режимы эксплуатации и т.д.

Вопрос 2. Назначение и область применения ОПН.

Ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН)-электрические аппараты, предназначенные для защиты оборудования систем электроснабжения от коммутационных и грозовых перенапряжений. Основным элементом ОПН является нелинейный резистор – варистор ( varistor, от англ. Vari(able) (Resi)stor – переменное, изменяющееся сопротивление).

Область применения ОПН:

ограничитель перенапряжения (ОПН) применяется для защиты:

• Электрооборудования подстанций открытого и закрытого типа;
• Кабельных сетей;
• Воздушных линий электропередач;
• Генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей сетей собственных нужд электростанций и промышленных предприятий;
• Батарей статических конденсаторов и фазокомпенсирующих устройств;
• Оборудования электроподвижного состава;
• Контактной сети переменного и постоянного тока электрифицированных железных дорог;
• Устройств электроснабженияэлектрифицированных железных дорог;
• Электрооборудования специализированных промышленных предприятий (химической, нефтяной, газовой и др. промышленности).

ограничитель перенапряжения (ОПН) предназначен для работы в сетях:

• Общего назначения, работающих в режиме эффективного заземления нейтрали;
• Распределительных, работающих в режиме изолированной, компенсированной и резестивно заземленной нейтралью;
• Генераторного напряжения:
• Собственных нужд электростанций;
• Распределительных промышленных предприятий, имеющих специфику производства.

Вопрос 3. Схемы выпрямителей постоянного тока

На рисунке изображена схема и временная диаграмма выпрямления переменного тока однофазным однополупериодным выпрямителем.

Из рисунка видно, что диод отсекает отрицательную полуволну. Если мы перевернём диод, поменяв его выводы – анод и катод местами, то на выходе окажется, что отсечена не отрицательная, а положительная полуволна.

Среднее значение напряжения на выходе однополупериодного выпрямителя соответствует значению:

U_ср = U_max / π = 0, 318 U_max

где: π - константа равная 3, 14.

Однополупериодные выпрямители используются в качестве выпрямителей сетевого напряжения в схемах, потребляющих слабый ток, а также в качестве выпрямителей импульсных источников питания. Они абсолютно не годятся в качестве выпрямителей сетевого напряжения синусоидальной формы для устройств, потребляющих большой ток.
Наиболее распространёнными являются однофазные двухполупериодные выпрямители. Существуют две схемы таких выпрямителей – мостовая схема и балансная.
Рассмотрим мостовую схему однофазного двухполупериодного выпрямителя и его работу.

Если ток вторичной обмотки трансформатора течёт по направлению от точки «А» к точке «В», то далее от точки «В» ток течёт через диод VD3 (диод VD1 его не пропускает), нагрузку R_н, диод VD2 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «А». Когда направление тока вторичной обмотки трансформатора меняется на противоположное, то вышедший из точки «А», ток течёт через диод VD4, нагрузку R_н, диод VD1 и возвращается в обмотку трансформатора через точку «В».
Таким образом, практически отсутствует промежуток времени, когда напряжение на выходе выпрямителя равно нулю.
Рассмотрим балансную схему однофазного двухполупериодного выпрямителя.

По своей сути это два однополупериодных выпрямителя, подключенных параллельно в противофазе, при этом начало второй обмотки соединено с концом первой вторичной обмотки. Если в мостовой схеме во время действия обоих полупериодов сетевого напряжения используется одна вторичная обмотка трансформатора, то в балансной схеме две вторичных обмотки (2 и 3) используются поочерёдно.
Среднее значение напряжения на выходе двухполупериодного выпрямителя соответствует значению:

U_ср = 2*U_max / π = 0, 636 U_max

где: π - константа равная 3, 14.

Представляет интерес сочетание мостовой и балансной схемы выпрямления, в результате которого, получается двухполярный мостовой выпрямитель, у которого один провод является общим для двух выходных напряжений (для первого выходного напряжения, он отрицательный, а для второго - положительный):

Трёхфазные выпрямители

Трёхфазные выпрямители обладают лучшей характеристикой выпрямления переменного тока – меньшим коэффициентом пульсаций выходного напряжения по сравнению с однофазными выпрямителями. Связано это с тем, что в трёхфазном электрическом токе синусоиды разных фаз «перекрывают» друг друга. После выпрямления такого напряжения, сложения амплитуд различных фаз не происходит, а выделяется максимальная амплитуда из значений всех трёх фаз входного напряжения.

На следующем рисунке представлена схема трёхфазного однополупериодного выпрямителя и его выходное напряжение (красным цветом), образованное на «вершинах» трёхфазного напряжения.

За счёт «перекрытия» фаз напряжения, выходное напряжение трёхфазного однополупериодного выпрямителя имеет меньшую глубину пульсации. Вторичные обмотки трансформатора могут быть использованы только по схеме подключения «звезда», с «нулевым» выводом от трансформатора.
На следующем рисунке представлена схема трёхфазного двухполупериодного мостового выпрямителя (схема Ларионова) и его выходное напряжение (красным цветом).

⇐ Предыдущая12

Поделиться: