30 Определение потерь мощности и годовых потерь электрической
энергии в электротехнических устройствах (ЭТУ)
Современное электрооборудование представляет собой сложные по конструкции устройства, оснащённые вспомогательными механизмами и снабжённые средствами контроля, измерений, релейной защиты и автоматики.
Трансформаторы. Экономически
целесообразный режим работы трансформаторов
определяет в зависимости от суммарной
нагрузки число параллельных включенных
трансформаторов, обеспечивающих минимум
потерь электроэнергии в этих трансформаторах
:
где n – число включенных трансформаторов одинаковой мощности.
В условиях эксплуатации оптимальным коэффициентом загрузки трансформатора считают такой, который обеспечивает максимальный приведённый КПД, т.е.
Однако в условиях эксплуатации не всегда возможно регулировать нагрузку трансформатора для получения оптимального коэффициента загрузки, поскольку нагрузка зависит от условий технологического процесса производства.
При выборе оптимальной мощности трансформаторов, необходимо использовать основной экономический критерий, а именно минимум приведённых годовых затрат.
Применение этого критерия позволяет, учитывая эффективность капиталовложений в трансформаторы, с одной стороны избежать излишних потерь электроэнергии, а с другой – омертвления материальных ценностей и трудовых затрат. При этом условия эксплуатации наилучшим образом сочетаются с параметрами трансформаторов.
Оптимальный kз, соответствующий минимуму приведённых затрат
Кабельные сети. Экономия электроэнергии в сети при переводе её на более высокое напряжение, кВт·ч, определяется как
где lc – длина участка сети, на котором производится повышение номинального напряжения, м;
I1 и I2 – средние значения токов в каждом проводе сети соответственно при НН и ВН, А;
s1 и s2 – сечения проводов сети при НН и ВН, мм2 (при проведении мероприятий без замены проводов s1 = s2);
tр – расчётный период времени, ч.
При проведении реконструкции сетей (замене сечения проводов, их материала, сокращения длины без изменения напряжения) экономия электроэнергии, кВт·ч, составит
где I – среднеквадратичное значение тока нагрузки одной фазы, А;
l1, ρ1, s1 и l2, ρ2, s2 – длина, м, удельное сопротивление материала, Ом·мм2/м, сечение, мм2, данного участка сети до и после реконструкции соответственно.
Электродвигатели. При нагрузке электродвигателя в пределах 45...70 % номинальной мощности целесообразность его замены двигателем меньшей мощности должна быть обоснована. С этой целью определяют суммарные потери активной мощности в системе электроснабжения и в электродвигателе до замены ΔPΣ1 и после замены ΔPΣ2 электродвигателя. Если окажется, что ΔPΣ2 < ΔPΣ1, то такая замена целесообразна
Проблемы, связанные с заменой малозагруженных электродвигателей электродвигателями меньшей мощности, возникают в условиях эксплуатации на промышленных предприятиях при выборе рационального режима работы агрегатов и установок (например, насосов водоснабжения и канализации) и создании систем регулирования с целью экономии электроэнергии при резко изменяющемся графике нагрузки. В таких случаях появляется необходимость замены: например, вместо двух электродвигателей одинаковой большой номинальной мощности установить один электродвигатель большой, а второй – малой номинальной мощности и варьировать этими мощностями в зависимости от графика нагрузки. Целесообразность такой замены следует подтвердить технико-экономическими расчётами.
Стоимость сэкономленной электроэнергии равна
где Ц – цена 1 кВт·ч электроэнергии.
Экономический годовой эффект составит
где З – затраты на приобретение оборудования, выполнение строительно-монтажных работ и наладок оборудования.
Срок окупаемости
Повышение напряжения в кабельных сетях, т.е. перевод сетей, например, с 6000 на 10000 В, с одной стороны, приводит к существенному снижению потерь электроэнергии, а с другой – требует особого внимания к уровню и качеству изоляции.
В действующих цеховых сетях при их реконструкции при наличии значительной плотности нагрузки целесообразно применение напряжения 660 В вместо 380 В, так как оно имеет преимущества: