Оцінювання потенціалу енергоощадності організаційних заходів зі зниження втрат електроенергії

Вирівнювання графіка електричного навантаження. Вирівнювання графіка навантаження підприємства або його окремих потужних електроприймачів можливе за рахунок переведення частини навантаження з годин максимуму на нічний час. Типовими електроприймачами, які забезпечують вирівнювання графіка навантаження на сільськогосподарських підприємствах, є різні електронагрівальні пристрої з акумулюванням тепла (електрообігрівна підлога, електричні котли), електронасосні установки для піднімання води.

У загальному вигляді зниження втрат електроенергії внаслідок вирівнювання графіка навантаження визначається за формулою [10]

 

, (15)

 

де DW ₁ – змінні втрати енергії в мережі до вирівнювання графіка за коефіцієнта його форми k _ф1;

k _ф2 – коефіцієнт форми річного графіка навантажень після його вирівнювання.

Коефіцієнт форми річного графіка можна визначити за виразом

 

, (16)

 

де T – число годин використання максимального навантаження, год.

У випадку, коли точні значення числа годин використання максимального навантаження T до та після вирівнювання графіка навантажень є невідомими, зниження втрат електроенергії можна оцінити приблизно за формулою

 

, (17)

 

де S _max1 – максимальне навантаження графіка до його вирівнювання;

ΔS _max – зменшення максимального навантаження графіка внаслідок його вирівнювання.

Окрім зменшення величини втрат електричної енергії в мережі, вирівнювання графіка навантажень на підприємстві сприяє переходу до системи сплати за спожиту електроенергію на основі тарифів, диференційованих за періодами доби. За цією системою, електроенергія, що споживається підприємством в години добового максимуму, має найбільшу вартість, тоді як енергія, спожита в години мінімуму (в нічний час), коштує менше. Таким чином, переведення частини навантаження на нічний час з одночасним переходом на диференційовані тарифи, як правило, дозволяє зменшити обсяг плати за спожиту електроенергію.

 

Приклад 4. Визначити потенціал енергоощадності заходу зі зменшення втрат електричної енергії в мережі сільськогосподарського підприємства з виробництва молока з прикладу 1, який полягає у вирівнюванні графіків навантаження трансформаторів Т1 та Т2. Добові графіки навантажень кожного з трансформаторів до та після впровадження заходу для літнього сезону наведено на рис. 3.

Оскільки точні значення числа годин використання максимального навантаження T і коефіцієнтів форми k _ф до та після вирівнювання графіків є невідомими, зниження втрат електроенергії оцінимо приблизно за формулою (17). Річні змінні втрати енергії у двох трансформаторах до вирівнювання графіків навантажень становлять DW ₁=2∙ DW _{Т к.з.1} =2∙5,17 =10,34 тис. кВт∙год (див. приклад 1). З порівняння графіків до та після вирівнювання навантажень (рис. 3) видно, що зменшення максимального навантаження трансформаторів складає ΔS _max = S _max1 - S _max2 = 185 – 135 = 50 кВА. Тоді зниження річних змінних втрат електроенергії у трансформаторах становитиме

Сумарні втрати енергії у мережі знизяться на 2,05 %, що відповідає щорічній економії коштів близько 2,83 тис. грн.

Вимикання трансформаторів на двотрансформаторних підстанціях в режимі низького завантаження, вимикання трансформаторів з сезонним навантаженням. Втрати н.х. трансформаторів – досить істотна складова загальних втрат електричної енергії в розподільних електричних мережах. Одним із способів зменшення втрат н.х. трансформаторів в електричних мережах сільськогосподарських підприємств є вимикання одного з трансформаторів на двотрансформаторних підстанціях в режимі низького завантаження. При малому завантаженні трансформаторів втрати н.х. перевищують навантажувальні втрати і, отже, для зниження втрат доцільно вимикати один з двох трансформаторів. Величина загального навантаження двотрансформаторної підстанції з однаковими трансформаторами, за якої виникає доцільність переведення навантаження на один з трансформаторів, розраховується за виразом [7]

а)

б)

Рисунок 3 – Добовий графік повного навантаження трансформаторів Т1 та Т2 для літнього сезону до (а) та після (б) вирівнювання навантажень

(до прикладу 4)

 

(18)

 

де S _н– номінальна потужність трансформаторів, кВА;

Р _н.х. , Р _к.з. – відповідно втрати н.х. та к.з. трансформаторів, кВт, табл. А.1 додатку А.

Щодобові вимикання трансформатора в години спаду навантаження і наступні його вмикання в години підйому навантаження нераціональні з точки зору дії на комутаційну апаратуру і вимагають засобів автоматизації. Але тривалі вимикання, пов’язані, наприклад, з сезонним зниженням навантаження, цілком можливі.

Зниження втрат електроенергії при вимиканні одного з трансформаторів на певний період T _п визначається за формулою

 

(19)

 

де S _{max Σ}– загальне максимальне навантаження трансформаторів за період T _п, кВА;

τ – число годин максимальних втрат для графіка навантаження протягом періоду T _п, год.

Ще одним способом зниження втрат н.х. є вимикання трансформаторів ТП 10/0,4 кВ, що живлять споживачів із сезонним навантаженням. У сільському господарстві до таких споживачів відносяться зернотоки, пункти з переробки фруктів та овочів, теплиці, парники, зрошувальні установки. Економія електроенергії при впровадженні даного заходу рівна величині втрат енергії н.х. у трансформаторі за період його вимикання.

Приклад 5. Оцінити потенціал енергоощадності заходу зі зменшення втрат енергії в електричній мережі сільськогосподарського підприємства з виробництва молока з прикладу 1, який полягає у вимиканні одного з двох трансформаторів ТМ-630/10 двотрансформаторної підстанції 10/0,4 кВ на період літнього зниження навантаження. Графіки навантаження кожного з трансформаторів для літнього сезону наведено на рис. 3 (а). Тривалість літнього періоду прийняти рівною T _п =2200 год.

За виразом (18) загальне навантаження трансформаторів, за якого виникає доцільність вимикання одного з них

Величина критичного навантаження для одного трансформатора

Оскільки для літнього сезону максимальне добове навантаження кожного з трансформаторів S _max = 185 кВА (див. рис. 3 (а)), то вимикання одного з них на цей період є доцільним.

За виразом (3), визначаємо число годин максимальних втрат для графіка навантаження літнього сезону, врахувавши, що N =24 та

Загальне максимальне навантаження трансформаторів за літній період складає S _{max Σ}= 2∙ S _max = 2∙185 = 370 кВА. Тоді за формулою (19) зниження втрат електроенергії при вимиканні одного з трансформаторів на цей період

Отже, захід дозволить зменшити втрати енергії на 1,33 %, що відповідає щорічній економії коштів 1,84 тис. грн.

 

Симетрування навантажень фаз на ПЛ 0,38 кВ. Повітряні лінії 0,38 кВ сільськогосподарських підприємств можуть мати однофазні приєднання. У загальному випадку це приводить до нерівномірного завантаження фаз. Симетричний режим завантаження фаз чотирипровідної мережі 0,38 кВ є найбільш оптимальним з точки зору величини втрат потужності і енергії. Проте в мережах з однофазними електроприймачами неможливо досягти абсолютної симетрії. Знизити можна тільки так звану систематичну несиметрію, яка повторюється або має місце постійно. Виявляти несиметричні навантаження слід періодично, так як з часом несиметрія має тенденцію до зростання. Заходи з вирівнювання навантажень фаз необхідно проводити принаймні два рази на рік.

Вплив несиметрії навантажень на величину втрат енрегії оцінюється коефіцієнтом нерівномірності розподілення навантажень за фазами, який показує, у скільки разів збільшуються втрати при переході з симетричного в несиметричний режим

 

, (20)

 

де І _А, І _В, І _С, – фазні струми, виміряні в голові лінії;

R _н/ R _ф– відношення опорів нульового та фазного проводів для голови лінії.

Зниження втрат електроенергії за рахунок проведення заходів із симетрування навантажень фаз визначають за формулою [5]

(21)

 

де DW ₁ – втрати енергії в мережі до симетрування навантажень;

k _нер1, k _нер2 – коефіцієнт нерівномірності розподілення навантажень за фазами до та після симетрування відповідно.

Як зазначено вище, реалізація даного заходу дає ефект, який з часом може знижуватись, тобто несиметрія поступово знову збільшується і зростають спричинені нею додаткові втрати. Періодичні роботи зі зниження рівня несиметрії дозволяють підтримувати прийнятний рівень втрат, викликаних несиметрією, але не вносять нового зниження втрат. Виконані вперше, ці заходи внесуть свою частку в підвищення ефективності роботи мереж, але їх регулярне повторення лише підтримує втрати на досягнутому рівні.

Приклад 6. Оцінити потенціал енергоощадності заходу, який полягає у симетруванні навантажень фаз ПЛ 0,38 кВ Л4 сільськогосподарського підприємства з виробництва молока, що розглядалось у попередніх прикладах (див. приклади 1, 2). В розрахунках вважати, що, внаслідок проведення заходів із симетрування, коефіцієнт нерівномірності розподілення навантажень за фазами для даної лінії прийняв значення k _нер2=1.

Втрати енергії та коефіцієнт нерівномірності розподілення навантажень за фазами для лінії Л4 до симетрування отримані в прикладі 2 (див. табл. 4) і складають DW ₁ =25,91 тис. кВт·год, k _нер1 =1,14. Зниження втрат електроенергії за рахунок проведення заходів із симетрування навантажень за формулою (21)

Захід дозволить зменшити втрати енергії на 2,32 %, що відповідає щорічній економії коштів 3,22 тис. грн.