Учебное пособие 800577

–по рассмотренной ПС следует отметить наличие запаса для снижения потерь в сети (при величине потерь порядка 12 – 20%, что следует из оценки среднего коэффициента мощности);

–величина БСК ПС «Южная» 220 кВ является «избыточной»

сточки зрения возможностей по компенсации величины реактивной мощности, (касательно режима максимума величины активной нагрузки), однако наблюдается недостаточная компенсация величины реактивной мощности, что можно связать с комплексной неполнотой как аппаратных, так и алгоритмических средств.

В качестве первостепенных мер по повышению энергоэффективности ПС могут быть рассмотрены:

–установка статических управляемых компенсаторов (вместо БСК-1,2) с увеличенными мощностями относительно имеющегося оборудования (около 100 МВАр);

–модернизация АТ-РПН, АТ-РПН-ВДТ с применением ТРН, позволяющих осуществлять плавное регулирование величины напряжения выходного (потребительского) присоединения.;

–реализация алгоритмических принципов оптимального регулирования в составе систем прогнозирования и оперативного управления подстанцией[2].

Литература

1.ФЗ РФ от 23.11.09 г. № 261 – «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

2.Крысанов В.Н., Гамбург К.С., Руцков А.Л. Вопросы концептуального развития Smart Gird в электроэнергетике с применением принципов искусственных нейронных(ИНС) и нейронечётких сетей(ННС) //Электротехнические комплексы и системы управления №1, 2014.– С.7 – 15.

3.Романов А.В., Чеботарев А.С. Способы повышения энергосбережения работы компрессорного оборудования на высокотехнологичных производствах // Электроэнергетика и электромеханика: сборник научно-технических трудов международной научной конференции – Воронеж: НОУ ВПО «МИКТ», 2014.- С. 133 – 137.

Воронежский государственный технический университет

71

УДК 611.328.4(024)

В.С. Попов, П.С. Попов, В.А. Сергеев

ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ УЗЛОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Оценивается эффективность теплоотдачи при использовании регулируемых тепловых узлов зданий промышленного назначения

Как уже отмечалось ранее в /1,2/ автоматизация средств и систем управления потоками теплоносителя в системах отопления является приоритетной задачей при создании современных энергоэффективных зданий.

Возможности автоматизации не ограничиваются использованием регулируемых электроприводов, а также применением циркуляционных насосов взамен традиционных сетевых насосов с эжекторами /3/.

Как показывает практика использования регулируемых тепловых узлов в промышленных зданиях без постоянного пребывания персонала в течение 2/3 суток, возможно снижение отопительной нагрузки здания при использовании термобаков - аккумуляторов тепла.

Принципиальная схема теплового узла промышленного здания представлена на рис. 1.

Функционально данный узел предназначен для зависимого присоединения системы отопления к наружной тепловой сети. Подающий трубопровод Т1 и обратный трубопровод Т2 связаны в ночное время через термобак - аккумулятор тепла 18.

Особенность узла состоит в применении кроме бакатеплоаккумулятора двух отдельных циркуляционных насосов 20 вместо одного сдвоенного (как в тепловых узлах крупных жилых зданий). Имеется один ввод с приборами учета тепловой энергии. До смешения потоков подающего и обратного трубопроводов установлена отключающая арматура, двухходовой клапан с электроприводом 7, 23 для регулирования расхода теплоносителя из тепловой сети. Во вторичном контуре здания установлена отключающая арматура 14, 19, 22 , два циркуляционных насоса для подачи теплоносителя в систему отопления 20 (1 рабочий / 1 резервный). Предусмотрена установка контроллера 5. В

72

зависимости от температуры наружного воздуха погодный регулятор 13, с помощью двухходового клапана 4 в первичном контуре поддерживает температуру теплоносителя, подаваемого в систему отопления в соответствии с выбранным графиком температур окружающего воздуха.

Также возможен приоритет поддержания температуры теплоносителя в обратном трубопроводе.

Рис. 1. Тепловой узел промышленного здания

В данной системе легко осуществима циркуляция теплоносителя в функции поддержания постоянства температуры в обратном трубопроводе.

Дополнительная экономия энергии достигается применением зависимого контура циркуляции теплоносителя внутри здания. В отличие от «традиционных» схем с использованием пластинчатого теплообменника на вводе в здание или эжектора, объем воды, перемещаемый циркуляционным насосом в единицу времени существенно меньше. В наших экспериментах использовались циркуляционный и сетевой насосы с одинаковыми расходами воды, а напоры в рабочей точке гидросистемы отличались в 12 раз. Таким образом, достигалась экономия электрической и тепловой энергии относительно нерегулируемого теплового ввода

73

в здание до 55-65%, в то время, как использование частотно регулируемого электропривода дает экономию электрической и тепловой энергии не более 40%.

На Рис. 2 показаны графики изменения температуры воды в обоих трубопроводах при двух вариантах циркуляции теплоносителя: от циркуляционного насоса (рисунок б) и при одновременном использовании циркуляционного насоса и бакатеплоаккумулятора (рисунок а).

В основу подхода положено предположение о независимости «внутреннего» (внутри здания) и «наружного» (вне здания вдоль тепломагистрали) контуров регулирования теплоносителя в нерабочий период суток.

а) б)

Рис. 2. Изменение температуры воды в прямом и обратном трубопроводах регулируемого теплового узла здания.

Процесс охлаждения воды в трубопроводах при использовании теплового аккумулятора протекает в три раза медленнее. Объясняется этот эффект наличием внутреннего трения воды о стенки труб при наличии циркуляции теплоносителя, а также теплоизоляцией части объема теплоносителя в тепловом аккумуляторе.

Постоянная времени охлаждения Тохл служит своеобразным критерием эффективности процессовтеплопереноса:

где: с- удельная теплоемкость воды; α- коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности

трубопровода;

74

ρ- плотность воды при известной температуре; D- диаметр трубопровода.

Числитель в (1) соответствует процессу теплопроводности вдоль трубы, знаменатель - теплоотдаче с наружной поверхности, т.е. тепловым потерям в помещении. Умножив числитель и знаменатель (1) на ΔΘ - перепад температур между прямым и обратным трубопроводами получим:

где: Qтплколичество тепла, получаемого жидкостью из бака за цикл прокачки;

Qтодколичество теплоты , теряемой жидкостью за цикл прокачки.

Таким образом, при хорошей теплоизоляции современных гидробаков можно достичь теплового равновесия с окружающей средой, когда температура теплоносителя в течение нерабочих периодов суток остается постоянной.

Отмеченные в настоящей статье принципы организации тепловых узлов нашли применение на практике. В течение 20122015 гг. были реализованы тепловые узлы на двух производственных зданиях промышленных предприятий г.Воронежа.

Литература

1.Халеев А.В., Подтынников Н.А., Сергеев В.А., Видулин П.П. Физическая модель и функциональные возможности комплекса «Тепловодоснабжение» - в сб. «Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи ХХI века», Воронеж, ВГТУ, 2014- с. 43-46.

2.Подтынников Н.А., Халеев А.В., Сергеев В.А., Видулин П.П. Характеристики регулирования современных индивидуальных тепловых пунктов – там же с. 60-65.

3.Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика М.: Машиностроение, 1971672с.

Воронежский государственный технический университет

75

УДК 621.316.98

С.В. Кузьмина, Л.Н. Титова

МЕТОДЫ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ В КОММУНАЛЬНО-БЫТОВЫХ УСЛОВИЯХ

Проводится анализ способов рационального использования энергетических ресурсов в коммунально-бытовых условиях

Энергетика, которая охватывает процессы производства (добычи), переработки, транспортировки топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), является сложной эколого-экономичной и производственно-техничной системой, которая активно влияет на окружающую среду. Характерная особенность – комплексность этого влияния (отчуждение территорий, нарушение ландшафтов, механические, химические и радиоактивные загрязнения, тепловые, радиационные, акустические и другие физические влияния). Эти негативные последствия проявляются не только в локальном и региональном, а так же и в глобальном масштабе.

Россия располагает одним из самых больших в мире потенциалов повышения энергетической эффективности, и его активная реализация может способствовать существенному снижению уровня энергозатрат и улучшению экологической обстановки.

Крупным потребителем топлива и энергии является коммунально-бытовое хозяйство – около 20% ТЭР приходится на его долю. Среднегодовой темп прироста бытового электропотребления составил за период 1990–2008 годов 2,8%, за последние 8 лет – 1,2%. В 2008 году, по сравнению с 1990 годом, расход электроэнергии в быту вырос в 1,5 раза, а доля сектора увеличилась с 7,2 до 11,5% (рис.). Итак, потребность в энергии постоянно увеличивается.

Экологические проблемы сегодня затрагивают общество в целом и каждого человека в отдельности.

Именно поэтому необходимо эффективное использование энергетических ресурсов, таких как: электрическая энергия; вода; тепловая энергия и газ.

76

Расход электроэнергии в 1990-2008 годах

Правильная эксплуатация бытовых электроприборов заключает в себе большие резервы экономии электроэнергии. В целом вполне реально сократить потребление электроэнергии на 40-50% без снижения качества жизни и ущерба для привычек. Этого можно достичь за счет: замены ламп накаливания на энергосберегающие; использования датчиков движения; применения местного освещения при отсутствии необходимости в общем; применение техники класса эффективности А и А+; использование светлых тонов при оформлении стен квартиры (сокращение затрат на освещение); использования режимов энергосбережения при работе техники. Рациональная эксплуатация электрических приборов может снизить затраты почти на 25%.

Анализ существующего объема водопотребления покажет, какие мероприятия необходимо проводить в первую очередь и поможет оценивать их эффект впоследствии. Для начала необходимо привести в порядок сантехнику и оборудование водоснабжения, а также счетчики горячего и холодного водоснабжения. Для сбережения воды следует использовать бесконтактные краны с инфракрасными датчиками, водосберегающие насадки и душевые сетки, двухрежимные смывные бачки, а также экономичные распылители с меньшими отверстиями на смесителях и душевых установках. Таким образом, можно снизить потребление водных ресурсов на 20%.

Уменьшение потерь тепла можно достичь путем утепления ограждающих конструкций и конструкций, которые открываются.

77

Для утепления стен, фундаментов, потолков, чердаков, подвалов используются такие материалы как пенополистирол, экструзийный пенополистирол, минераловатные и базальтовые плиты, энергосберегающие краски. Наилучший вариант – специальные многослойные системы утепления. Окна, форточки, двери, балконы при установке следует подгонять четко по размеру, а также утеплять все стыки. Потерю тепла через открытые окна и форточки можно избежать путем установки термостатического вентиля на радиатор, который позволит контролировать температуру в помещении. Таким образом затраты на отопление можно снизить до 55%.

Экономия газа актуальна в тех случаях, когда установлены счетчики газа в квартирах, где есть индивидуальные отопительные пункты, а также в частных домах с агрегатами отопления горячего водоснабжения. Оптимальным вариантом для частных домов является газовый котел. В этом случае при работе с комнатным термостатом котлу нужно задать соответствующий автоматический режим работы "с датчиком температуры", тогда он самостоятельно будет регулировать температуру воды в системе. В таком режиме котел будет включаться реже, температуру носителя будет поддерживать более высокой (т.е. будет работать в более оптимальном по расходу газа режиме). Экономия газа происходит благодаря терморегулятору с программатором, который не только отключает котел, если температура поднялась до установленной, но и включает-отключает котел по заданной программе. Кроме того, в любой момент можно включить / отключить котел нажатием кнопки на программаторе, не подходя к самому котлу. Такая система позволяет снизить потребление газа на 25%.

Вывод: достигнуть энергоэффективности возможно без снижения качества жизни, однако в глобальном масштабе это приведет к существенной экономии ресурсов.

Литература

1.Ганжа, В.Л. Основы эффективного использования энергоресурсов: теория и практика энергосбережения / В.Л. Ганжа.

-Минск: Белорус. наука, 2007. - 451с.

2.Кораблев В. П. Экономия электроэнергии в быту. –Москва, «Энергоатомиздат», 1987

Воронежский государственный технический университет

78

УДК621.311

Ю.Н. Крахмалева, С.А. Горемыкин, Т.Л. Сазонова

СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

В работе проведен анализ необходимых мероприятий для снижения потерь в электрической сети

Потери электроэнергии в электрических сетях - важнейший показатель экономичности их работы. По мнению экспертов, относительные потери электроэнергии при ее передаче и распределении в электрических сетях можно считать удовлетворительными, если они не превышают 4-5%. Потери электроэнергии на уровне 10% можно считать максимально допустимыми с точки зрения физики передачи электроэнергии по сетям. В электрических сетях России в целом относительные потери выросли с 10,09 до 12,22%. Расчеты показали что, основной эффект в снижении технических потерь электроэнергии может быть получен за счет технического перевооружения, реконструкции, повышения пропускной способности и надежности работы электрических сетей, сбалансированности их режимов, т. е. за счет внедрения капиталоемких мероприятий. Эти мероприятия нашли отражение в концепциях развития и техперевооружения электрических сетей .Очевидно, на ближайшую и удаленную перспективу останутся актуальными оптимизация режимов электрических сетей по активной и реактивной мощности, регулирование напряжения в сетях, оптимизация загрузки трансформаторов, выполнение работ под напряжением и т. п.

Проанализировав мероприятия по снижению потерь электроэнергии, помимо включенных в инструкцию по снижению технологического снижения недопустимых или опасных уровней напряжения в узлах сетей;

строительство новых линий электропередачи и повышение пропускной способности существующих линий для выдачи активной мощности от запертых электростанций для ликвидации дефицитных узлов и завышенных транзитных перетоков;

развитие нетрадиционной и возобновляемой энергетики для выдачи малых мощностей в удаленные дефицитные узлы электрических сетей. расхода электрической энергии на передачу по электрическим сетям энергосистем и энергообъединений, для системообразующих электрических сетей 110 кВ и выше выделяем следующие:

79

налаживание серийного производства и широкое внедрение регулируемых компенсирующих устройств (управляемых шунтируемых реакторов, статических компенсаторов реактивной мощности) для оптимизации потоков реактивной мощности и

К основными мероприятиям по снижению технических потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях 0,4-35 кВ авторы относят: использование 10 кВ в качестве основного напряжения распределительной сети; увеличение доли сетей с напряжением 35 кВ; сокращение радиуса действия и строительство ВЛ (0,4 кВ) в трехфазном исполнении по всей длин; применение самонесущих изолированных и защищенных проводов для ВЛ напряжением 0,4-10 кВ; использование максимального допустимого сечения провода в электрических сетях напряжением 0,4-10 кВ , для сокращения протяженности сетей напряжением 0,4 кВ и потерь электроэнергии в них; более широкое использование устройств автоматического регулирования напряжения под нагрузкой, вольтодобавочных трансформаторов, средств местного регулирования напряжения для повышения качества электроэнергии и снижения ее потерь; применение средств дистанционного определения мест повреждения в электрических сетях для сокращения длительности неоптимальных ремонтных и послеаварийных режимов, поиска и ликвидации аварий; повышение достоверности измерений в электрических сетях на основе использования новых информационных технологий, автоматизации обработки телеметрической информации. Решающее значение при выборе мероприятий по совершенствованию учета и мест их проведения имеют расчеты и анализ допустимых и фактических небалансов электроэнергии на электростанциях, подстанциях и в электрических сетях в соответствии с Типовой инструкцией. Проблемы снижения коммерческих потерь электроэнергии позволяет получить достаточно быстрый эффект совершенствование учета электроэнергии в современных условиях.

Очень важное значение на стадии внедрения мероприятий по снижению потерь электроэнергии в сетях имеет так называемый человеческий фактор, под которым понимается: обучение и повышение квалификации персонала.

Воронежский государственный технический университет

80