Глава 3. Экономия электрической

ЭНЕРГИИ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

3.1. Общие положения

Экономия электроэнергии означает, прежде всего, уменьшение потерь электроэнергии во всех звеньях системы электроснабжения и в самих электроприемниках. Основными путями снижения потерь электроэнергии являются следующие:

• рациональное построение системы электроснабжения при её проектировании и реконструкции, включающее в себя применение рациональных напряжений; мощности и числа трансформаторов на трансформаторных подстанциях; общего числа трансформаций; места размещения подстанций; схемы электроснабжения; компенсации реактивной мощности и др.;

• снижение потерь электроэнергии в действующих системах электроснабжения;

• нормирование электропотребления, разработка научно обоснованных норм удельных расходов электроэнергии на единицу продукции; для нормирования электропотребления необходимо иметь на предприятиях современные системы учета и контроля расхода электроэнергии;

• организационно-технические мероприятия, которые разрабатываются конкретно на каждом предприятии с учетом его специфики.

Снижение потерь электроэнергии в действующих системах электроснабжения осуществляется следующими способами:

• управление режимами электропотребления;

• регулирование напряжения;

• ограничение холостого хода электроприемников;

• модернизация существующего и применение нового, более экономичного и надежного технологического и электрического оборудования;

• повышение качества электроэнергии;

• применение экономически целесообразного режима работы силовых трансформаторов;

• замена асинхронных двигателей (АД) на синхронные (СД), где это возможно; автоматическое управление освещением в течение суток;

• применение рациональных способов регулирования режимами работы насосных и вентиляционных установок и др.

Известно, что при передаче электроэнергии от шин подстанции к приемнику теряется 10…15 % электроэнергии.

Далее рассмотрены более подробно некоторые пути экономии электроэнергии.

3.2 Экономия электроэнергии в силовых трансформаторах

При загрузке силового трансформатора на 30% нагрузочные потери примерно равны потерям холостого хода. В среднем на каждой трансформации теряется до 7% передаваемой мощности. Работа трансформатора в режиме холостого хода или близком к нему вызывает излишние потери электроэнергии не только в самом трансформаторе, но и по всей системе электроснабжения (от источника питания до самого трансформатора) из-за низкого коэффициента мощности.

В целях экономии электроэнергии целесообразно отключать мало загруженные трансформаторы при сезонном снижении нагрузки.

Потери активной мощности в двухобмоточных трансформаторах определяют по выражению

где - активные потери холостого хода при номинальном напряжении;

- активные нагрузочные потери (активные потери к.з) при номинальной нагрузке;

- коэффициент загрузки трансформатора;

S_тр.ф - фактическая нагрузка трансформатора;

- номинальная мощность трансформатора;

- параметры трансформатора.

Потери активной электроэнергии в трансформаторе

где - годовое (полное) число часов работы трансформатора;

- годовое число часов работы трансформатора с номинальной нагрузкой: при одной смене , при двух - , при трёх -

Приведенные потери активной мощности, т.е. потери с учетом потерь как в самом трансформаторе, так и в элементах системы электроснабжения (от генераторов электростанций до рассматриваемого трансформатора) в зависимости от реактивной мощности, потребляемой трансформатором, определяют по выражению

_{Входящие в состав формулы величины определяются}

где - приведенные активные потери мощности холостого хода;

- коэффициент изменения потерь или экономический эквивалент реактивной мощности, характеризующий активные потери от источника питания до трансформатора, приходящиеся на 1 квар пропускаемой реактивной мощности, кВт/квар (значения коэффициента k_ип приведены в табл. 3.1);

- реактивные потери мощности холостого хода;

- приведенные активные потери мощности к.з;

- реактивные потери мощности к.з.;

- ток холостого хода, %;

- напряжение к.з, %;

- каталожные данные трансформатора.

Таблица 3.1

Коэффициент изменения потерь в трансформаторах

Характеристика трансформатора и системы электроснабжения	kип , кВт/квар
	в часы минимума нагрузки энергосистемы	в часы максимума нагрузки энергосистемы
Трансформаторы, питающиеся непосредственно от шин электростанций	0,02	0,02
Сетевые трансформаторы, питающиеся от электростанций на генераторном напряжении	0,07	0,04
Понижающие трансформаторы 110/35/10 кВ, питающиеся от районных сетей	0,1	0,06
Понижающиеся трансформаторы 6-10/0,4 кВ, питающиеся от районных сетей	0,15	0,1

Приведенные активные потери электроэнергии

_.

Экономически целесообразный режим работы трансформаторов

Экономически целесообразный режим работы трансформаторов определяют в зависимости от суммарной нагрузки и числа параллельно включенных трансформаторов, обеспечивающих минимум потерь электроэнергии

где п – число включенных трансформаторов одинаковой мощности.

Если на подстанции работает п однотипных трансформаторов одинаковой мощности , то:

• при росте нагрузки подключение еще одного, т.е. (п+1)-го трансформатора, выгодно при

• при снижении нагрузки отключение одного трансформатора выгодно, если

где S_тпΣ  полная нагрузка подстанции;

S_тр.ном  номинальная мощность одного трансформатора.

При использовании в эксплуатации экономически целесообразного режима работы трансформаторов с целью экономии электроэнергии следует исходить из следующих положений:

• не должна снижаться надежность электроснабжения потребителей;

• трансформаторы должны снабжаться устройством АВР;

• целесообразно автоматизировать операции отключения и включения трансформаторов, однако, для сокращения числа оперативных переключений рекомендуется отключать трансформаторы не более трех раз в сутки.

Для подстанций с двумя трансформаторами одинаковой мощности, когда работает один трансформатор (из двух), коэффициент загрузки

а когда работают оба трансформатора, коэффициент загрузки каждого из них

В условиях эксплуатации оптимальным коэффициентом загрузки считают такой, который обеспечивает максимальный приведенный коэффициент загрузки, 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.