Энергоаудит здания зао «фмс»

Характеристика здания и расчет энергопотребления

 

Методика энергосбережения

 

В ЗАО «ФМС» ведется постоянный учет расхода электроэнергии, оборудован ее входной коммерческий учет на ТП, на распределительных устройствах 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, к снижению значения cos фи 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).

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 и в длинных, перегруженных распределительных сетях. При составлении баланса необходимо определить как полезное электропотребление, так и потери в каждом элементе распределения и потребления электрической энергии.

Потери активной электроэнергии в трансформаторе рассчитываются по формуле:

                                    2

ДельтаЭ = ДельтаР Т + ДельтаР К Т, кВт Ч.

       а    хх о     к.з з р

ДельтаР_хх = ДельтаР_хх + К_ип ДельтаQ_хх - приведенные потери мощности холостого хода трансформатора, кВт;

ДельтаР_ к.з = Дельта_Рк.з + К_ип ДельтаQ_к.з - приведенные потери мощности короткого замыкания, кВт;

К_3 = I_ср / I_н - коэффициент загрузки трансформатора по току;

ДельтаР_хх - потери мощности холостого хода, в расчетах следует принимать по каталогу равными потерям в стали (Для трансформатора ТМ-1000/10 ДельтаР_хх = 2,1 - 2,45 кВт);

ДельтаР_кз - потери мощности короткого замыкания; в расчетах следует принимать равными по каталогу потерям мощности в металле обмоток трансформатора (для приведенного выше трансформатора Дельта Р_кз = 12,2 - 11,6 кВт);

К_ип - коэффициент изменения потерь, зависящий от передачи реактивной мощности (для промышленных предприятий, когда величина его не задана энергосистемой, следует принимать в среднем равным 0,07), кВт/кВАр;

Т_о - полное число часов присоединения трансформатора к сети;

Т_р - число часов работы трансформатора под нагрузкой за учетный период;

ДельтаQ_хх = S_ит I_xx/100 - постоянная составляющая потерь реактивной мощности холостого хода трансформатора, кВАр;

ДельтаQ_кз = S_итU_ик/100 - реактивная мощность, потребляемая трансформатором при полной нагрузке, кВАр;

l_xx - ток холостого хода, % (1,4 - 2,8%);

U_ик - напряжение короткого замыкания, % (5,5%);

S_нт - номинальная мощность трансформатора, кВА (1000 кВА);

I_ср - средний ток за учетный период, А;

I_нт - номинальный ток трансформатора. (Потери активной мощности в режиме холостого хода названного выше трансформатора равны 4,41 кВт).

Потери реактивной энергии за учетный период ДельтаЭ_р = S_нт l_xxT_о / 100 + S_нт T_к К2_з Т_р / 100 (потери реактивной мощности в режиме холостого хода названного выше трансформатора - 28 кВт, суммарные потери - 32,41 кВт, что при цене 330 руб./кВт составит около 940 тыс. руб. за год). Влияние материалов трансформатора на его потери приведены в табл.9

Таблица 9

Относительные данные для расчета потерь в высоковольтных
масляных трансформаторах

 ————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————

| Тип тр-ра | N_ном |ДельтаР_хх | ДельтаР_кз |l_xx % | U_к % | А % | В % |ДельтаР_н.пот*|

|      | кВт | кВт | кВт |  |  | | |  % |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-5/10 |5 |0.09  |1.165  |10 |5.5 |2.5 |23.6 |26.18    |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-10/10 |10 |0.14  |0.335  |10 |5.5  |2.1 |3.73 |5.83     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-10/6 |10 |0.105 |0.335  |10 |5.5 |1.7 |3.7 |5.48     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-20/10 |20 |0.22  |0.6    |10 |5.5 |1.8 |3.38 |5.18     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-20/6 |20 |0.155 |0.515  |9.5 |4.5 |1.44 |2.89 |4.33     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-25/10 |25 |0.125 |0.69   |3.2 |4.7 |0.72 |3.08 |3.81     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-25/6 |25 |0.125 |0.69   |3.2 |4.7 |0.72 |3.09 |3.81     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-40/10 |40 |0.18  |1      |3 |4.7 |0.66 |2.83 |3.48     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТНЗ-40/10 |40 |0.15  |0.85   |3 |4.5 |0.58 |2.44 |3.02     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-40/6 |40 |0.24  |0.88   |4.5 |4.5 |0.91 |2.51 |3.43     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-63/6 |63 |0.36  |1.47   |4.5 |4.7 |0.88 |2.66 |3.54     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-63/10 |63 |0.265 |1.47   |2.8 |4.7 |0.61 |2.66 |3.27     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-100/10 |100 |0.365 |2.27   |2.6 |4.7 |0.54 |2.59 |3.14     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-100/6 |100 |0.365 |2.27   |2.6 |4.7 |0.54 |2.59 |3.14     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-180/6 |180 |1     |4      |6 |5.6 |0.97 |2.61 |3.58     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-320/10 |320 |1.9   |6.2    |7 |5.5 |1.08 |2.32 |3.40     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-400/10 |400 |1.08  |5.9    |3 |4.5 |0.48 |1.79 |2.27     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-400/35 |400 |1.35  |5.9    |2.1 |6.5 |0.48 |1.93 |2.41     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-560/10 |560 |2.5   |9.4        |6 |5.5 |0.86 |2.06 |2.93     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ/1000/6 |1000 |2.75  |12.3   |1.5 |5 |0.38 |1.79 |2.17     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-1000/10 |1000 |2.45  |11.6   |2.8 |5.5 |0.44 |1.54 |1.98     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-1000/35 |1000 |2.75  |10.6   |1.4 |6.5 |0.37 |1.51 |1.88     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-1600/10 |1600 |3.3   |18     |2.6 |5.5 |0.38 |1.51 |1.89     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-1600/35 |1600 |3.65  |16.5   |1.4 |6.5 |0.32 |1.48 |1.81     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-2500/10 |2500 |4.6   |23.5   |1 |5.5 |0.25 |1.32 |1.57     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-2500/35 |2500 |5.1   |23.5   |1.1 |6.5 |0.28 |1.39 |1.67     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-4000/10 |4000 |6.4   |33.5   |0.9 |6.5 |0.22 |1.29 |1.51     |

|———————————|———————|———————————|————————————|———————|———————|——————|—————|——————————————|

|ТМ-4000/35 |4000 |6.7   |34.777 |1.3 |7.5 |0.25 |1.35 |1.65     |

 ————————————————————————————————————————————————————|———————|——————|—————|——————————————|

                                                |Средние|1.07 |3.91 |4.98     |

                                                |значе- | | |         |

                                                |ния | | |         |

                                                 ———————————————————————————————————

Потери активной энергии в трансформаторе можно оценить по доле потерь от величины номинальной мощности трансформатора, которая зависит от среднего значения коэффициента загрузки трансформатора (К_з = l_ср / I_н = N_ср / N_ном) и продолжительности нахождения трансформатора под нагрузкой за отчетный период.

При обследовании следует определять степень загрузки трансформаторных подстанций, выключать незагруженные трансформаторы, увеличивая степень загрузки остальных трансформаторов. При этом необходимо принять меры по защите изоляции трансформаторов от влаги. Попытка сделать, линию разграничения с энергосбытом по низкой стороне, с уходом от управления загрузкой трансформаторов путем отключения, не снимает проблемы.

При работе электродвигателей и трансформаторов генерируется реактивная нагрузка, в сетях и трансформаторах циркулируют токи реактивной мощности, которые приводят к дополнительным активным потерям. Для компенсации реактивной мощности, оцениваемой по величине cos фи, применяются батареи косинусных трансформаторов и синхронные электродвигатели, работающие в режиме перевозбуждения. Для большей эффективности компенсаторы располагают как можно ближе к источникам реактивной мощности, чтобы эти токи не циркулировали в распределительных сетях и не вносили дополнительные потери энергии.

 

Рис.1. Правильная компенсация реактивной мощности электродвигателя

 

Необходимо оценить эффективность работы компенсационных устройств, проанализировать влияние изменение cos фи на потери в сетях в течение суток, подобрать режимы эксплуатации косинусных батарей (рис.1, табл.9) и при наличии синхронных двигателей, работающих в режиме компенсации реактивной мощности, использовать автоматическое управление током возбуждения.

Реактивная мощность при синусоидальном напряжении однофазной сети равна Q = UI sin фи = Р tg фи, в трехфазной сети - как алгебраическая сумма фазных реактивных мощностей. Уровень компенсируемой мощности Q_к определяется как разность реактивных мощностей нагрузки предприятия Q_п и представляемой предприятию энергосистемой Q_э:

Q_К = Q_П - Q₃ = P_П (tg фи_э - tg фи)

Основными источниками реактивной мощности на предприятиях являются асинхронные двигатели (45-65%), трансформаторы всех ступеней трансформации (20-25%).

Таблица 10