Перова М.Б. Качество сельского электроснабжения: комплексный подход - файл n1.doc

Перова М.Б. Качество сельского электроснабжения: комплексный подход
скачать (1520.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1521kb.19.11.2012 12:48скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9

2.4 Анализ экономичности передачи электроэнергии



Затраты на передачу и распределение электроэнергии в распределительных сетях складываются из ежегодных отчислений на амортизацию и расходов по текущему ремонту и обслуживанию сети и затрат на технологический расход электроэнергии.

В электрических сетях различают технологический расход энергии фактический и отчетный, а также коммерческую составляющую, представляющую собой разность этих величин. Фактический расход определяют расчетным путем, а отчетный - как разность между отчетным количеством энергии, поступившей в электрические сети, и количеством энергии, оплаченной потребителями. В коммерческой составляющей значительную часть представляет безучетный отпуск (прямые потери) электроэнергии.

Отчетный технологический расход на практике существенно искажается по причинам объективного и субъективного характера. К объективным причинам относятся погрешности электросчетчиков и измерительных трансформаторов, отсутствие учета для некоторых потребителей, несовпадение точек установки измерительной аппаратуры с точками разграничения балансовой принадлежности оборудования и эксплуатационной ответственности персонала, различие интервалов и сроков оплаты электроэнергии мелкими потребителями и др.

Субъективными причинами являются такие, как искажение величины обмена энергией между подразделениями электрических сетей, неучтенный отпуск электроэнергии, несоблюдение сроков снятия показаний счетчиков и др.

Существует необходимый технологический расход на передачу электроэнергии по сетям, соответствующий оптимальным параметрам и режимам сети, т.е. минимально необходимый ее расход при передаче и распределении энергии по сетям данных параметров. Превышение технологического расхода энергии над этой оптимальной величиной собственно можно считать потерями. Поэтому задача состоит в снижении расхода мощности, превышающего этот оптимальный уровень.

Применение проводов малых сечений в протяженных радиальных сельских сетях и трансформаторов небольшой мощности приводит к увеличенному относительному расходу энергии в сетях. По данным ВИЭСХ примерно 45% суммарных расчетных затрат на производство и передачу электроэнергии для сельских потребителей приходится на передачу электроэнергии по сетям 0,38 кВ [12]. По сведениям Косоухова Ф.Д. технологический расход электроэнергии в сетях сельскохозяйственного назначения достигает 13-18% от ее количества, отпускаемого потребителям. Расход электроэнергии в сетях 10 кВ составляет 39...46%, а в сетях 0,38 кВ - 31...33% от общего расхода по всем сетям. Следовательно, технологический расход электроэнергии в сетях 0,38-10 кВ составляет более половины суммарного расхода. Только в трансформаторах потребительских подстанций напряжением 10/0,4 кВ расход электроэнергии на трансформацию составляет 23...27% от общего расхода [10]. Поэтому вопрос снижения технологического расхода энергии в сетях 0,38-10 кВ является важной экономической задачей.

На величину технологического расхода электроэнергии в электрических сетях заметное влияние оказывает степень загрузки трансформаторов потребительских подстанций. Исследования, проведенные в разных регионах страны, показывают, что в большинстве случаев она не соответствует оптимальной. На молочно-товарных фермах только 5% трансформаторов имеют номинальную загрузку, а у остальных коэффициент загрузки не превышает 0,5 [22]. В Кировской области коэффициенты загрузки силовых трансформаторов, выявленные на свинокомплексе и молочно-товарных фермах в осенне-зимний период, не превышают 0,4, а в весенне-летний - 0,16 [8]. Во многих случаях они работают в режиме, близком к режиму холостого хода.

В сельских распределительных сетях Вологодской области проведен анализ загруженности 130 трансформаторных подстанций в Вологодском, Череповецком и Сокольском районах с мощностью трансформаторов до 630 кВА по данным их среднемесячной загрузки за 2 года. Как выяснилось, среднемесячный коэффициент загрузки в 86% случаев не превышает 0,2. Учитывая сезонность сельскохозяйственных производств, выделены отдельно максимальные в году среднемесячные коэффициенты загрузки, которые в 67% случаев не превышают 0,2 и в 89% - 0,3. Обобщенные графики загрузки по всем трансформаторам показаны на рис.3.



Рис.3

Загруженность трансформаторов по отдельным рассматриваемым хозяйствам отличается незначительно, среднемесячная загрузка трансформаторов хозяйства в среднем не превышает 0,15. Числовые статистические характеристики загруженности трансформаторов по хозяйствам приведены в таблице 13.

Графики нагрузок сельскохозяйственных потребителей характеризуются выраженной суточной и сезонной неравномерностью. Однако производство продукции животноводства является непрерывным, среднемесячные значения потребления электроэнергии на животноводческих предприятиях фактически характеризуют среднесуточное потребление, а, следовательно, и среднесуточный коэффициент загрузки.

Замеры, выполненные на трансформаторных подстанциях молочного комплекса на 1800 голов в суточном разрезе, позволили установить, что в часы дойки загрузка трансформаторов составляет 132% от среднесуточной, а в часы минимума нагрузки - 83%. На свинокомплексе в течение суток нагрузка варьирует от 70% среднесуточной нагрузки в ночные часы до 140% - в утренние часы. Суточный график нагрузки молочного комплекса в процентах от максимальной нагрузки приведен на рис.4.

Таблица 13

Статистические характеристики

коэффициентов загрузки силовых трансформаторов





Районы


Показатели


Вологодский

Черепо-вецкий

Соколь-ский




Хозяйства




Красная Звезда

Новлен-ское

Полит-отделец


Новое

Количество подстанций

49

42

21

18

Среднемесячные коэффициенты загрузки:













-среднее значение по подстанциям хозяйства

0,134

0,108

0,105

0,128

в т.ч. осенне-зимний период

0,142

0,106

0,114

0,132

весенне-летний период

0,126

0,110

0,092

0,128

-среднее квадратическое отклонение

0,226

0,074

0,160

0,133

Максимальные в году среднемесячные коэффициенты загрузки:

-среднее значение по подстанциям хозяйства



0,26



0,205



0,213



0,256

-среднее квадратическое отклонение

0,160

0,181

0,165

0,094


На современных животноводческих комплексах загрузка трансформаторов значительно выше, чем в среднем по хозяйству. На свинокомплексе на 24 тыс. голов в зимний период загрузка двухтрансформаторной подстанции находится в пределах оптимального значения, однако она может резко отличаться на двух трансформаторах, например, 0,48 и 0,9. С наступлением тепла потребление электроэнергии снижается, уменьшается и загрузка трансформаторов: ТП-1 - 0,4; ТП-2 - 0,26; ТП-3 - 0,84. Несмотря на низкую загруженность подстанции 2, оба трансформатора находятся в работе. Выведение одного из трансформаторов в холодный резерв повышает коэффициент загрузки оставшегося в работе трансформатора до значения 0,52. В этом случае потери электроэнергии в трансформаторах этой подстанции за весенне-летний период снижаются на 4,6 тыс. кВтч.



Рис.4
На комплексе по откорму 10 тыс. голов крупного рогатого скота загрузка трансформаторов в течение года находится в пределах 0,3...0,5. На молочном комплексе на 1800 голов в летний период загрузка трансформаторов на ТП 2х400 в течение суток колеблется от 0,17 до 0,24. Даже учитывая суточное колебание нагрузки, загрузка трансформатора недостаточна для обеспечения оптимального технологического расхода энергии на трансформацию мощности.

Загруженность силовых трансформаторов потребительских подстанций сельскохозяйственных потребителей требует самого пристального внимания. Завышенные мощности трансформаторов потребительских подстанций увеличивают удельный расход на трансформацию, т.е. величину потерь мощности в трансформаторе на единицу передаваемой мощности. Понижение нагрузки масляного трехфазного трансформатора с 0,7 до 0,1 увеличивает удельный расход электроэнергии на трансформацию 1 кВА мощности в 1,8...2,1 раза в зависимости от мощности трансформатора, т.е. имеет место перерасход электроэнергии (прямые потери энергии).

Перерасход энергии (в кВтч в год) на трансформацию 1 кВА потребляемой мощности относительно оптимальной загрузки трансформаторов, равной 0,7, показан на рис. 5. При снижении нагрузки с 0,7 до 0,3 имеет место экономия электроэнергии; дальнейшее снижение коэффициента загрузки вызывает резкое увеличение удельного расхода электроэнергии на трансформацию относительно оптимального технологического расхода. В трансформаторах мощностью ТМ 25 кВА уменьшение коэффициента загрузки с оптимального до среднего фактического значения вызывает удельный перерасход электроэнергии в 1,5 раза больший, чем в трансформаторах мощностью ТМ 160 кВА и в 1,8 раза, чем в трансформаторах ТМ 630 кВА.



Рис.5

Низкая загруженность трансформаторов вызывает рост реактивной мощности, расходуемой на трансформацию 1 кВА потребляемой мощности (рис.6), увеличиваются перетоки реактивной мощности по линии электропередачи. Особенно резко увеличивается потребление реактивной мощности при коэффициенте загрузки, меньшем 0,3, причем темпы роста потребления реактивной мощности в небольших трансформаторах выше, чем в крупных. В трансформаторах мощностью ТМ 25 кВА при снижении коэффициента загрузки до среднего фактического уровня темп роста потребляемой реактивной мощности в 1,8 раза выше, чем в трансформаторах мощностью ТМ 630 кВА.

Рис.6

Таким образом, при снижении коэффициента загрузки трансформаторов увеличивается потребление активной и реактивной мощности, причем нарастание потребления трансформатором реактивной мощности происходит более быстрыми темпами, чем активной: коэффициент реактивной мощности увеличивается для трансформаторов ТМ 630...25 кВА в 1,5...2,1 раза (рис.7).

Технологический расход мощности в линиях квадратично зависит от величины передаваемой мощности. Низкая загруженность трансформаторов делает соизмеримыми мощность нагрузки и мощность, потребляемую самим трансформатором, возрастает доля собственно потерь мощности в линиях. Средний фактический коэффициент загрузки трансформаторов, равный 0,12, вызовет дополнительный расход мощности в линиях в размере от 6% (при мощности трансформатора 630 кВА) до 10% (25 кВА) на 1 кВА передаваемой мощности.

Рис.7

Кроме всего прочего, работа трансформаторов потребительских подстанций в режиме недогрузки приводит к замораживанию капиталовложений, удорожению сетей, к увеличению годовой суммы амортизационных отчислений и, тем самым, к дополнительному увеличению себестоимости передачи электроэнергии. Исследованиями Низамутдинова Р.Г. установлено, что снижение загрузки трансформаторов с 65 до 8% повышает себестоимость передачи электроэнергии в 16 раз [14].

Рост количества асинхронных двигателей, увеличение использования электроприборов и оборудования в быту и фермерских хозяйствах изменяют характер электрических нагрузок сельских электрических сетей, растет доля реактивных нагрузок. Это также повышает технологический расход при передаче и распределении электроэнергии в сельских сетях.

Увеличение коэффициента реактивной мощности приводит к нелинейному росту технологического расхода при передаче мощности по линиям электропередач: повышение коэффициента реактивной мощности с 0 до 0,75 вызывает рост расхода энергии на передачу на 56%, а до 1,0 - в два раза. Поэтому вопрос снижения коэффициента реактивной мощности актуален как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации.

На животноводческом комплексе по откорму 10 тыс. голов крупного рогатого скота потребление реактивной мощности соизмеримо с потреблением активной мощности. На ТП-1, где основную мощность потребителей составляют крупные асинхронные двигатели мощностью более 20 кВт, потребляемая активная мощность несколько преобладает над реактивной. На ТП-2, нагрузкой которой являются в основном двигатели мощностью до 5 кВт, преобладает реактивная мощность. Свинокомплекс на 24 тыс. голов также потребляет значительное количество реактивной мощности, коэффициент реактивной мощности может достигать 1,54. На молочном комплексе на 1800 голов коэффициент реактивной мощности летом в течение суток варьирует по фазам от 0,36 до 0,83, причем максимальные значения коэффициентов реактивной мощности приходятся на часы дойки. Все это свидетельствует о необходимости ее компенсации в системе электроснабжения комплексов. Однако компенсация реактивной мощности в сельских сетях Вологодской области, как впрочем и в целом по стране, не нашла широкого распространения.

Расход электроэнергии в сетях возрастает при несимметричной нагрузке. Несимметрия нагрузки может вызывать увеличение расхода электроэнергии в сельских сетях в 1,5 раза по сравнению с симметричной нагрузкой [9]. Снижение несимметрии токов позволит уменьшить расход электроэнергии в линиях 0,38 кВ и на потребительских подстанциях.

Несмотря на рост тарифов на электроэнергию большинством хозяйств не разрабатываются мероприятия по электросбережению и требуются решительные шаги как энергоснабжающих организаций, так и потребителей по рациональному и экономному расходованию электроэнергии при передаче и распределении ее по сельским сетям.

.

1   2   3   4   5   6   7   8   9


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации