12. Энергосбережение в системах электроснабжения городов

12.1. Общие положения

Задачи рационального построения системы электроснабжения городов должна решаться совместно с принципами энергоэффективности и энергосбережения в рамках действующего законодательства [22].

Основными показателями энергоэффективности систем электроснабжения городов являются – минимальные капитальные затраты и эксплуатационные издержки, экономия электропотребления и минимальные потери электроэнергии во всех элементах системы электроснабжения.

Основными путями снижения потерь электроэнергии в системе электроснабжения городов являются [23]:

Рациональное построение системы электроснабжения;

- выбор оптимальной схемы системы электроснабжения;

- выбор оптимальных уровней напряжения сетей;

- определение оптимального числа и мощности трансформаторов;

- рациональное расположение подстанций;

- применение самонесущих изолированных и защищенных проводов;

- применение комплексных систем автоматики и телемеханики;

- применение коммутационных аппаратов нового поколения;

- применение современных средств автоматики для определения мест повреждения в электрических сетях.

Снижение потерь электроэнергии в действующих сетях;

- выравнивание нагрузок по фазам сети;

- поддержание оптимального режима работы трансформаторов;

- автоматическое управление освещением городов в течение суток;

- поддержание оптимального режима работы насосных и вентиляционных установок и др.

Нормирование электропотребления можно осуществить при наличии систем учета и контроля электропотребления на всех городских объектах.

12.2. Равномерность загрузки по фазам сети

В системах электроснабжения городов значительную долю составляют сети напряжением до 1 кВ. Характерной особенностью режима работы таких электрических сетей является неравномерность загрузки фаз, что приводит к увеличению потерь мощности и энергии. Степень неравномерности нагрузки фаз оценивается коэффициентом несимметрии

, (12.1)

где ,,- фазные токи головного участка -й распределительной линии, А;- их среднее значение, А.

Величина потерь мощности при неравномерной нагрузке фаз Р_н может быть выражена

, (12.2)

где Р_с - потери мощности при симметричной нагрузке фаз, кВт;

К_д.п - коэффициент дополнительных потерь при неравномерной нагрузке.

С увеличением коэффициента неравномерности нагрузки фаз потери мощности растут (рис. 12.1).

Рис. 12.1 – Зависимость коэффициента дополнительных потерь

мощности в сетях до 1 кВ от коэффициента неравномерности нагрузки фаз линий.

1 – четырёхпроводной с нейтральным проводом ; 2 - четырёхпроводной с нейтральным проводом ; 3 - трёхпроводной без нейтрального провода.

Различают вероятностную несимметрию, имеющую перемежающийся характер с большой загрузкой то одной, то другой фазы, и систематическую несимметрию, при которой неодинаковы средние значения нагрузок. Первый вид несимметрии может быть устранен лишь специальными устройствами с тиристорным управлением, переключающими часть нагрузок с перегруженной на недогруженную фазу. Систематическая несимметрия может быть снижена путем периодического (1-2 раза в года) перераспределения нагрузок между фазами. Выравнивание нагрузок производится переключением нагрузки с более загруженной фазы на менее загруженные. Отрицательное влияние несимметрии, которую нельзя устранить выравниванием нагрузок по фазам, можно уменьшить:

- заменой силовых трансформаторов со схемой соединения обмоток "звезда-звезда" на трансформаторы со схемой "звезда-зигзаг" или "треугольник-звезда", которые менее чувствительны к несимметрии нагрузок;

- увеличением сечения нулевого провода в линии 0,4 кВ до сечения фазного провода.

Пример расчета эффективности выравнивания нагрузки фаз в сетях до 1 кВ представлен в таблице 12.1.

Таблица 12.1

Результаты расчета эффективности выравнивания нагрузки фаз в сетях

Ток фаз А			Средний ток, , А	Число часов максимальн. потерь, τ, ч.	Коэффиц. несимметр.	Коэфф. дополн. потерь,	Потери в линии, , кВт·ч
До выравнивания нагрузки фаз
1	8	0	16,3	5650	1,042	1,105	323
6	5	6	45,7	5650	1,022	1,088	2 085
0	0	0	50	2650	1,080	1,2	1 460
0	3	0	31	4550	1,684	4,56	17 887
Итого 21755
После выравнивания нагрузки фаз
6	8	5	16,3	5650	1,002	1,005	218
0	1	6	45,7	5650	1,002	1,008	1 932
0	0	0	50	2650	1,000	1	11 71
1	8	4	31	4550	1,022	1,11	4 354
Итого: 7675