9. Графики электрических нагрузок компрессорных станций, определение расхода электроэнергии

Электрическая нагрузка определяет выбор всех элементов системы электроснабжения при проектировании: линий электропередачи, трансформаторов, генераторов и коммутационной аппаратуры.

Электрическую нагрузку можно определить расчетным путем или по показаниям электроизмерительных приборов. Изменения нагрузки во времени изображаются в виде ступенчатой кривой.

Равные промежутки времени, например один час, откладываются по горизонтальной оси, а расход электроэнергии, учтенный счетчиком за этот же промежуток времени, - по вертикальной (рис. а).

Кривая изменения показаний расхода электроэнергии в зависимости от времени называется графиком нагрузки.

Различаются следующие графики нагрузок: суточный активных и реактивных нагрузок (рис.а), годовой активной и реактивной нагрузок (рис.б).

Графики нагрузок компрессорного цеха или компрессорной станции дают возможность исследовать режим потребления электроэнергии в разное время суток, года, а также определить потребление активной и реактивной энергии для планирования ее выработки на электростанциях.

Компрессорные станции магистральных газопроводов относятся к предприятиям с непрерывным технологическим процессом. Графики нагрузок имеют коэффициент заполнения, близкий к единице, т. е. практически прямую линию.

Потребители с таким графиком нагрузки предпочтительны для энергосистем, так как способствуют повышению эффективности использования установленного оборудования и снижению потерь электроэнергии.

Учет расхода электроэнергии на компрессорной станции должен быть организован таким образом, чтобы можно было проанализировать техническое состояние каждого крупного потребителя, например газоперекачивающего агрегата с электроприводом. При этом необходимо вести учет только активной электроэнергии. Реактивную электроэнергию нужно учитывать по всей промышленной площадке в целом. Учет расхода электроэнергии по показаниям электрических счетчиков на вводных ячейках позволяет систематически контролировать нагрузку, достаточность компенсирующих устройств для поддержания заданного потребления реактивной энергии и принимать меры по экономии электроэнергии в случае изменений режима работы компрессорной станции.

Графики нагрузки снимаются по заданию энергоснабжающей организации (энергосбыта) два раза в год в течении суток: летом – во время минимальной загрузки энергосистемы и зимой – при максимальной загрузке.

10. Способы повышения cos φ

Коэффициент мощности cos φ =Р/S. Технико-экономическое значение коэффициента мощности cos φ заключается в том, что от его значения зависят эффективность использования электрических установок и, следовательно, капитальные и эксплуатационные расходы.

Активная мощность, развиваемая генератором при номинальном режиме:

P=Uном*Iном*cos φ (10.1.)

где: Uном - номинальное напряжение генератора; Iном – номинальный ток, который при длительном прохождении вызывает предельно допустимое нагревание генератора.

Полное использование мощности генератора происходит, когда cos φ=1. В этом случае активная мощность Р максимальна и равна номинальной полной мощности Sном:

Sном=Uном*Iном (10.2.)

Таким образом, уменьшение cos φ, значение которого определяется характером нагрузки, приводит к неполному использованию генератора. Если приемник энергии (нагрузка) работает при неизменных напряжении и мощности, то ток нагрузки генератора будет тем больше, чем меньше cos φ. Покажем это. Обозначим через ток, соответствующий значению =1. Так как мощность, согласно условию, не меняется, то U* =U*I* , откуда:

I= / cos φ (10.3.)

Увеличение тока генератора приводит к возрастанию тепловых потерь в линиях передачи энергии. Действительно, мощность тепловых потерь в линии , где R – сопротивление проводов линии передачи. Подставив в это выражение значение I, получим:

∆Р= / / (10.4.)

где: - потери в линии при =1.

Следовательно, при постоянной мощности потребителя Р уменьшение cos φ приводит к увеличению тепловых потерь в линии передачи, которые растут обратно пропорционально квадрату коэффициента мощности. Для полного использования номинальной мощности генератора и уменьшения тепловых потерь необходимо повышать cos φ приемников энергии до значений, близких к единице (0,95-1,0).

Для повышения cos φ параллельно приемнику энергии включают батареи конденсаторов. Благодаря этому источником реактивной энергии для приемника становится емкость и линия передачи разгружается от реактивного тока.

На практике к приемникам с удовлетворительным cos φ относятся наиболее распространенные в качестве промышленного привода асинхронные двигатели. Значение cos φ у них колеблется в пределах 0,1-0,3 при холостом ходе и 0,8-0,85 при номинальной нагрузке.