Меню

Способы уменьшения потерь мощности

Потери электроэнергии в электрических сетях

Потери электроэнергии в электрических сетях неминуемы, поэтому важно чтобы они не превышали экономически обоснованного уровня. Превышение норм технологического расхода говорит о возникших проблемах. Чтобы исправить ситуацию необходимо установить причины возникновения нецелевых затрат и выбрать способы их снижения. Собранная в статье информация описывает многие аспекты этой непростой задачи.

Виды и структура потерь

Под потерями подразумевается разница между отпущенной потребителям электроэнергией и фактически поступившей к ним. Для нормирования потерь и расчетов их фактической величины, была принята следующая классификация:

  • Технологический фактор. Он напрямую зависит от характерных физических процессов, и может меняться под воздействием нагрузочной составляющей, условно-постоянных затрат, а также климатических условий.
  • Расходы, затрачиваемые на эксплуатацию вспомогательного оборудования и обеспечение необходимых условий для работы техперсонала.
  • Коммерческая составляющая. К данной категории относятся погрешности приборов учета, а также другие факторы, вызывающие недоучет электроэнергии.

Ниже представлен среднестатистический график потерь типовой электрокомпании.

Как видно из графика наибольшие расходы связаны с передачей по воздушным линиям (ЛЭП), это составляет около 64% от общего числа потерь. На втором месте эффект коронированния (ионизация воздуха рядом с проводами ВЛ и, как следствие, возникновение разрядных токов между ними) – 17%.

Исходя из представленного графика, можно констатировать, что наибольший процент нецелевых расходов приходится на технологический фактор.

Основные причины потерь электроэнергии

Разобравшись со структурой, перейдем к причинам, вызывающим нецелевой расход в каждой из перечисленных выше категорий. Начнем с составляющих технологического фактора:

  1. Нагрузочные потери, они возникают в ЛЭП, оборудовании и различных элементах электросетей. Такие расходы напрямую зависят от суммарной нагрузки. В данную составляющую входят:
  • Потери в ЛЭП, они напрямую связаны с силой тока. Именно поэтому при передаче электроэнергии на большие расстояния используется принцип повышения в несколько раз, что способствует пропорциональному уменьшению тока, соответственно, и затрат.
  • Расход в трансформаторах, имеющий магнитную и электрическую природу ( 1 ). В качестве примера ниже представлена таблица, в которой приводятся данные затрат на трансформаторах напряжения подстанций в сетях 10 кВ.

Нецелевой расход в других элементах не входит в данную категорию, ввиду сложностей таких расчетов и незначительного объема затрат. Для этого предусмотрена следующая составляющая.

  1. Категория условно-постоянных расходов. В нее входят затраты, связанные со штатной эксплуатацией электрооборудования, к таковым относятся:
  • Холостая работа силовых установок.
  • Затраты в оборудовании, обеспечивающем компенсацию реактивной нагрузки.
  • Другие виды затрат в различных устройствах, характеристики которых не зависят от нагрузки. В качестве примера можно привестисиловую изоляцию, приборы учета в сетях 0,38 кВ, змерительные трансформаторы тока, ограничители перенапряжения и т.д.
  1. Климатическая составляющая. Нецелевой расход электроэнергии может быть связан с климатическими условиями характерными для той местности, где проходят ЛЭП. В сетях 6 кВ и выше от этого зависит величина тока утечки в изоляторах. В магистралях от 110 кВ большая доля затрат приходится на коронные разряды, возникновению которых способствует влажность воздуха. Помимо этого в холодное время года для нашего климата характерно такое явление, как обледенение на проводах высоковольтных линий, а также обычных ЛЭП.

    Учитывая последний фактор, следует учитывать затраты электроэнергии на расплавление льда.

    Расходы на поддержку работы подстанций

    К данной категории отнесены затраты электрической энергии на функционирование вспомогательных устройств. Такое оборудование необходимо для нормальной эксплуатации основных узлов, отвечающих за преобразование электроэнергии и ее распределение. Фиксация затрат осуществляется приборами учета. Приведем список основных потребителей, относящихся к данной категории:

    • системы вентиляции и охлаждения трансформаторного оборудования;
    • отопление и вентиляция технологического помещения, а также внутренние осветительные приборы;
    • освещение прилегающих к подстанциям территорий;
    • зарядное оборудование АКБ;
    • оперативные цепи и системы контроля и управления;
    • системы обогрева наружного оборудования, например, модули управления воздушными выключателями;
    • различные виды компрессорного оборудования;
    • вспомогательные механизмы;
    • оборудование для ремонтных работ, аппаратура связи, а также другие приспособления.

    Коммерческая составляющая

    Под данными затратами подразумевается сальдо между абсолютными (фактическими) и техническими потерями. В идеале такая разница должна стремиться к нулю, но на практике это не реально. В первую очередь это связано с особенностями приборов учета отпущенной электроэнергии и электросчетчиков, установленных у конечных потребителей. Речь идет о погрешности. Существует ряд конкретных мероприятий для уменьшения потерь такого вида.

    К данной составляющей также относятся ошибки в счетах, выставленных потребителю и хищения электроэнергии. В первом случае подобная ситуация может возникнуть по следующим причинам:

    • в договоре на поставку электроэнергии указана неполная или некорректная информация о потребителе;
    • неправильно указанный тариф;
    • отсутствие контроля за данными приборов учета;
    • ошибки, связанные с ранее откорректированными счетами и т.д.

    Что касается хищений, то эта проблема имеет место во всех странах. Как правило, такими противозаконными действиями занимаются недобросовестные бытовые потребители. Заметим, что иногда возникают инциденты и с предприятиями, но такие случаи довольно редки, поэтому не являются определяющими. Характерно, что пик хищений приходится на холодное время года, причем в тех регионах, где имеются проблемы с теплоснабжением.

    Различают три способа хищения (занижения показаний прибора учета):

    1. Механический. Под ним подразумевается соответствующее вмешательство в работу прибора. Это может быть притормаживание вращения диска путем прямого механического воздействия, изменение положения электросчетчика, путем его наклона на 45° (для той же цели). Иногда применяется более варварский способ, а именно, срываются пломбы, и производится разбалансирование механизма. Опытный специалист моментально обнаружит механическое вмешательство.
    2. Электрический. Это может быть как незаконное подключение к воздушной линии путем «наброса», метод инвестирования фазы тока нагрузки, а также использование специальных приборов для его полной или частичной компенсации. Помимо этого есть варианты с шунтированием токовой цепи прибора учета или переключение фазы и нуля.
    3. Магнитный. При данном способе к корпусу индукционного прибора учета подносится неодимовый магнит.

    Практически все современные приборы учета «обмануть» вышеописанными способами не удастся. Мало того, подобные попытки вмешательства могут быть зафиксированы устройством и занесены в память, что приведет к печальным последствиям.

    Понятие норматива потерь

    Под данным термином подразумевается установка экономически обоснованных критериев нецелевого расхода за определенный период. При нормировании учитываются все составляющие. Каждая из них тщательно анализируется отдельно. По итогу производятся вычисления с учетом фактического (абсолютного) уровня затрат за прошедший период и анализа различных возможностей, позволяющих реализовать выявленные резервы для снижения потерь. То есть, нормативы не статичны, а регулярно пересматриваются.

    Под абсолютным уровнем затрат в данном случае подразумевается сальдо между переданной электроэнергией и техническими (относительными) потерями. Нормативы технологических потерь определяются путем соответствующих вычислений.

    Кто платит за потери электричества?

    Все зависит от определяющих критериев. Если речь идет о технологических факторах и расходах на поддержку работы сопутствующего оборудования, то оплата потерь закладывается в тарифы для потребителей.

    Совсем по иному обстоит дело с коммерческой составляющей, при превышении заложенной нормы потерь, вся экономическая нагрузка считается расходами компании, осуществляющей отпуск электроэнергии потребителям.

    Способы уменьшения потерь в электрических сетях

    Снизить затраты можно путем оптимизации технической и коммерческой составляющей. В первом случае следует принять следующие меры:

    • Оптимизация схемы и режима работы электросети.
    • Исследование статической устойчивости и выделение мощных узлов нагрузки.
    • Снижение суммарной мощности за счет реактивной составляющей. В результате доля активной мощности увеличится, что позитивно отразится на борьбе с потерями.
    • Оптимизация нагрузки трансформаторов.
    • Модернизация оборудования.
    • Различные методы выравнивания нагрузки. Например, это можно сделать, введя многотарифную систему оплаты, в которой в часы максимальной нагрузки повышенная стоимость кВт/ч. Это позволит существенно потребление электроэнергии в определенные периоды суток, в результате фактическое напряжение не будет «проседать» ниже допустимых норм.

    Уменьшить коммерческие затраты можно следующим образом:

    • регулярный поиск несанкционированных подключений;
    • создание или расширение подразделений, осуществляющих контроль;
    • проверка показаний;
    • автоматизация сбора и обработки данных.

    Методика и пример расчета потерь электроэнергии

    На практике применяют следующие методики для определения потерь:

    • проведение оперативных вычислений;
    • суточный критерий;
    • вычисление средних нагрузок;
    • анализ наибольших потерь передаваемой мощности в разрезе суток-часов;
    • обращение к обобщенным данным.

    Полную информацию по каждой из представленных выше методик, можно найти в нормативных документах.

    В завершении приведем пример вычисления затрат в силовом трансформаторе TM 630-6-0,4. Формула для расчета и ее описание приведены ниже, она подходит для большинства видов подобных устройств.

    Для понимания процесса следует ознакомиться с основными характеристиками TM 630-6-0,4.

    Источник

    

    Способы уменьшения потерь мощности и электроэнергии

    date image2015-07-03
    views image4119

    facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

    Потери мощности и энергии в электрических сетях могут быть сокращены, прежде всего, путем рационализации работы приемников электроэнергии. Кроме того, применяется еще ряд мероприятий, цель которых заключается в повышении коэффициента мощности установки.

    Почти все элементы электрической установки, помимо активной мощности, потребляют реактивную. В результате реактивная нагрузка в установке может составить 130% активной. Главные потребители реактивной мощности — это асинхронные двигатели и трансформаторы.

    Наличие реактивной мощности и сети приводит к дополнительным потерям активной мощности.

    Эти потери прямо пропорциональны квадрату реактивной мощности. Одновременно увеличивается потеря напряжения в сети.

    Вследствие этого также уменьшается пропускная способность трансформаторов и проводов линий. Это вызывает необходимость их преждевременной замены.

    Все эти обстоятельства привели к тому, что для потребителей электроэнергии в промышленности нормирован средневзвешенный коэффициент мощности, который определяется за любой промежуток времени (сутки, месяц, год).

    Нейтральный коэффициент мощности принят равным 0,90—0,92. При более высоком коэффициенте мощности устанавливают скидки в тарифе на электроэнергию в пределах 2—6%, при более низком — надбавки в пределах 1,5—115%.

    Шкала скидок и надбавок способствует повышению коэффициента мощности у потребителей, но она имеет существенный недостаток, так как построена исходя из сред­невзвешенного коэффициента мощности, а систему интересует эта величина в первую очередь в часы максимальных нагрузок. Поэтому на крупных предприятиях с присоединенной мощностью трансформаторов 5000 кВА и более расчетное значение коэффициента мощности определяют в часы дневного и вечернего максимумов нагрузки.

    В сельских электроустановках скидки и надбавки на коэффициент мощности нагрузки пока не применяются, но целесообразность их введения в первую очередь на комплексах по производству сельскохозяйственной продукции на промышленной основе не вызывает сомнений.

    Независимо от этого необходимо принимать все возможные меры для повышения коэффициента мощности во всех звеньях сельской электрической установки.

    Одним из таких мероприятий является правильный выбор электродвигателей по мощности. Коэффициент мощности недогруженного асинхронного электродвигателя значительно ниже номинального. Поэтому при проектировании установки нельзя брать повышенные запасы мощности, а также применять двигатели закрытого типа там, где возможно использовать откры­тые.

    Для работающих электродвигателей, не встроенных в рабочую машину, замена на меньшие безусловно целесообразна, если средняя загрузка их составляет менее 45% от номинальной мощности, и нецелесообразна при загрузке свыше 70%. В пределах средней загрузки (45—70%) следует провести технико-экономический расчет и установив возможное снижение потерь активной энергии, выяснить, покроет ли их стоимость затраты на замену двигателей.

    Замена двигателей, встроенных в рабочую машину, в большинстве случаев настолько сложна, что оказывается нецелесообразной. У незагруженных асинхронных двигателей при нагрузке не выше 40 % целесообразно переключать обмотку статора с треугольника на звезду. Это можно делать только у двигателей, которые имеют выводы всех начал и концов фаз обмоток статора (шесть выводов) и у которых обмотка статора соединена в треугольник.

    У многих потребителей продолжительность работы на холостом ходу достигает 50—60% от всего времени эксплуатации. Электродвигатели таких потребителей целесообразно снабжать ограничителями холостого хода. Ограничитель включают в цепь катушки управления магнитным пускателем, он отключает двигатель при отсутствии нагрузки. При этом потребление энергии двигателем значительно снижается.

    При наличии однофазных нагрузок существенное значение имеет равномерное распределение их по фазам, особенно при максимуме нагрузки. Нарушение симметрии приводит к дополнительным потерям энергии и потере напряжения.

    Большие дополнительные потери энергии вызывает работа незагруженных трансформаторов. Поэтому при постоянной недогрузке следует заменять их трансформаторами меньшей мощности. Если на подстанции установлены два или более трансформаторов, нужно своевременно отключать часть из них при снижении нагрузки. На необслуживаемых подстанциях отключение трансформатора и его обратное включение при увеличении нагрузки должны происходить автоматически или вручную, но минимальное число раз (на ночь, на выходной день, на летний период).

    Наиболее радикальное средство повышения коэффициента мощности — это включение параллельно в сеть конденсаторов. Конденсаторы имеют бумажно-масляную изоляцию и на напряжение 380 В выполняются трехфазными, соединенными в треугольник, а на напряжение 6,3 и 10,5 кВ — однофазными. Мощность одного элемента конденсатора составляет 4 — 10 квар. Поэтому их обычно объединяют в батареи необходимой суммарной мощности. На зажимах конденсаторов включают большие активные сопротивления, через которые запасенная в конденсаторах энергия после отключения автоматически разряжается.

    Преимущества конденсаторов заключаются в простоте монтажа и эксплуатации вследствие отсутствия подвижных частей и в малых потерях активной мощности 0,0025 — 0,005 кВт/квар. Стоимость 1 квар конденсатора зависит от напряжения и для низковольтных конденсаторов в 2,5 — 3 раза выше, чем для высоковольтных. От мощности батареи она практически не зависит.

    Конденсаторные установки могут быть индивидуальные, групповые и централизованные.

    Индивидуальные установки подключаются к зажимам приемника электроэнергии, например электродвигателя, и отключаются при его отключении. В этом случае конденсаторы используются плохо.

    Групповая установка конденсаторов применяется в сети низкого напряжения. При этом использование конденсаторов несколько улучшается.

    Наилучшее использование конденсаторов получается при централизованной установке их на стороне напряжения 6 — 10 кВ трансформаторной подстанции. При мощности 100 — 400 квар конденсаторы присоединяют через общий выключатель с силовым трансформатором.

    Батареи конденсаторов большой мощности разделяют разъединителями на 2 — 3 секции, что позволяет грубо регулировать их мощность.

    Технико-экономические расчеты показывают, что в сельских сетях в первую очередь целесообразно полностью компенсировать реактивную мощность потребительских трансформаторов, которая составляет 200—250 квар на 1000 кВА мощности трансформаторов. Реактивную мощность электроприемников следует компенсировать, доводя коэффициент мощности при максимуме нагрузки до 0,90—0,92, но не более 0,95.

    В последнее время созданы автоматические устройства с использованием тиристоров, которые обеспечивают практически мгновенное и плавное регулирование мощности, выдаваемой конденсаторной батареей в сеть. При помощи этих устройств можно поддерживать заданный коэффициент мощности при любых нагрузках.

    Источник

    Основные мероприятия по снижению потерь в электрических сетях

    Основные мероприятия по снижению потерь в электрических сетяхПотери мощности в сетях определяют с целью их снижения. Процесс снижения потерь — это оптимизация режима электрической сети. Их оптимизируют при эксплуатации и при проектировании сети. В условиях эксплуатации мероприятия по снижению потерь называются организационными (они не связаны с дополнительными капитальными вложениями), а при проектировании — в основном технические мероприятия, которые требуют дополнительных капитальных вложений.

    Организационные мероприятия по снижению потерь в электрических сетях

    1. Налаживание учета выработки и потребления электроэнергии.

    Учет выработки электроэнергии

    где: Wh — счетчик .

    Таким образом, необходимо организовать учет потока энергии и его контроль.

    2. Повышение уровня рабочего напряжения.

    Дело в том, что сети имеют запас изоляции:

    c ети до 220 кВ — на 15%,

    c ети 330 кВ — на 10%,

    c ети 500 кВ и выше — 5%.

    Особенно это важно в сетях 0,4; 10; 35; 110; 220кВ, так как эти сети очень разветвленные.

    Повышение уровня рабочего напряжения

    Таким образом требуется правильное регулирование напряжение в сетях для учета потерь энергии. Надо стремиться поддержать максимально возможное при увеличении напряжения на 1% в сетях до 110 кВ потери мощности и на 2%. В сетях 220 кВ всегда надо поддерживать максимально возможное напряжение. В сетях 330 кВ и выше надо регулировать напряжение с учетом потерь на корону.

    Регулирование напряжения

    Δ P = Δ P к + Δ P н

    3. Оптимизация режимов трансформаторов на подстанциях. Обычно на подстанции 2 и более трансформатора.

    Оптимизация режимов трансформаторов на подстанциях

    Это мероприятие сводится к получению мощности при которой предпочтительно отключить один трансформатор . Благодаря этому экономят на потерях холостого хода, но немного увеличивают нагрузочные потери. Так как передающая мощность меньше номинальной, то увеличение потерь незначительно.

    4. Разработка обоснованных норм потребления на выработку единицы продукции.

    5. Быстрый и надежный ремонт сети.

    6. Определение оптимальных мест размыкания электрической сети,

    Электрические сети 6 — 10 кВ (городские) и сети 35 — 110 кВ часто выполняются замкнутыми, но работают в нормально разомкнутом режиме. Они на своих участках имеют разное сечение проводов и являются неоднородными.

    В замкнутой неоднородной сети протекают уравнительные мощности и естественное потокораспределение отклоняется от экономического, соответствующего минимуму потерь. В этих условиях, по критерию минимума потерь, часто отыскивают места размыкания сети.

    Технические мероприятия по снижению потерь по снижению потерь в электрических сетях

    1. Компенсация реактивной мощности для снижения потерь энергии. При этом улучшается режим напряжений.

    Компенсация реактивной мощности для снижения потерь энергии

    2. Повышение номинального напряжения за счет глубоких вводов.

    Δ P = (S 2 /U 2 ) х R

    3. Настройка сети.

    Настройка сети

    4. Замена проводов на головных участках сети. По мере повышения нагрузок на головных участках сети протекают токи, превышающие экономические токи для данных сечений.

    5. Замена недогруженных трансформаторов.

    6. Установка вольтдобавочных трансформаторов в замкнутых контурах электрической сети.

    7. Замена трансформаторов без РПН на трансформаторы с РПН.

    Источник

Читайте также:  Таблица сечения провода по току 220 вольт медь мощности