Перова М.Б., Санько В.М. Управление качеством сельского электроснабжения - файл n1.doc

Перова М.Б., Санько В.М. Управление качеством сельского электроснабжения
скачать (4325 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc4325kb.02.11.2012 08:13скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

2.2.2 Методика расчета убытков от снижения качества электроэнергии



Качество электроэнергии, прежде всего отклонение напряжения, влияет на работу электроприемников. Значительные отклонения напряжения от номинального уровня на зажимах электроприемников приводят к изменению выходных параметров и потребляемой мощности, к нарушению нормальной работы технологических установок. Сельскохозяйственный потребитель несет убытки, связанные с недополучением продукции и увеличением расхода кормов. Характер влияния качества напряжения на технико-экономические показатели электроприемников зависит от типа электроприемника, его загрузки и производственно-технологической схемы использования. Отклонения напряжения от номинального уровня вызывают дополнительные затраты на оплату перерасхода электроэнергии и издержки, связанные с сокращением срока службы электрооборудования. Уровень напряжения является величиной вероятностной. Следовательно, математическое ожидание убытка от отклонений показателей качества напряжения от номинальных для сельскохозяйственного производственного потребителя можно вычислить из выражения



где МУэт - математическое ожидание электротехнической составляющей убытка, руб.; МУтех - математическое ожидание технологической составляющей убытка, руб.

Ввиду существенных различий в подходах рассмотрим отдельно электротехническую и технологическую составляющие убытка.
Электротехническая составляющая убытка
Математическое ожидание электротехнической составляющей убытка



где V - отклонение напряжения (середина интервала), о.е.; рV - вероятность отклонения напряжения V, отн. ед.; УЭV - убыток от изменения расхода электроэнергии в электроприемниках при отклонении напряжения V, руб.; УСV - убыток от изменения срока службы электроприемников при отклонении напряжения V, руб.

Отдельные группы электрооборудования по-разному реагируют на отклонения напряжения. Например, снижение напряжения ниже номинального приводит к перерасходу электроэнергии и снижению срока службы нормально загруженных асинхронных электродвигателей, повышение напряжения - к снижению срока службы осветительных и облучательных установок. К дополнительным затратам приводят как отрицательные, так и положительные отклонения напряжения и величина этих затрат зависит от фактического качества напряжения и соотношения на предприятии отдельных групп электрооборудования. Блок-схема расчета убытка сельскохозяйственного предприятия от отклонений напряжения показана на рис.2.4, где прямоугольники со скругленными углами означают исходную информацию, а с острыми - расчетную.
Убыток от перерасхода электроэнергии

Для каждого диапазона отклонений напряжения увеличение затрат на оплату электроэнергии от отклонений напряжения можно определить двумя способами. Первый подход предполагает вычисление зависимости убытка в виде суммы нормативного электропотребления отдельными группами электроприемников.

или



где j=(1...J) - отдельные группы электроприемников; i = (1...I) - подгруппы электроприемников, отличающиеся по мощности и длительности наработки в год; bэ - тарифная ставка для производственных сельскохозяйственных потребителей, руб./кВтч; WV - перерасход энергии электроприемниками при отклонении напряжения V, кВтч; PijV - перерасход активной мощности

электроприемниками i-й подгруппы в j-й группе при отклонении напряжения V, отн. ед.; P*jV - удельный перерасход активной мощности в j-м электроприемнике на 1 кВт его номинальной мощности при отклонении напряжения V, отн. ед.; Рijtij - нормативное потребление энергии, электроприемниками i-й подгруппы в j-й группе электроприемников при номинальном напряжении, кВтч; Рij - расчетная мощность электроприемников i-й подгруппы в j-й группе с учетом их коэффициентов загрузки на отдельных технологических процессах, кВт; tij - длительность наработки за год электроприемниками i-й подгруппы в j-й группе, ч.

Этот подход справедлив при полной, нормативной загруженности предприятия. Вычисление убытка через удельный показатель перерасхода активной мощности позволяет сократить трудоемкость расчетов. В условиях переходного периода и спада производства в сельском хозяйстве производственные мощности сельскохозяйственных предприятий загружены не полностью. В таких условиях рациональнее сначала определить удельный



убыток от перерасхода электроэнергии, который зависит от системы электромеханизации и применяемого оборудования на предприятии, что снижает погрешность при неполной загруженности предприятия. В результате получим универсальный показатель, который не зависит от экономической ситуации и может быть принят в качестве константы для данного типа предприятия и принятой технологии. Затем по фактическому электропотреблению с учетом гистограммы отклонений напряжения вычисляется стоимость перерасхода электроэнергии, т.е. убыток в абсолютном выражении. Убыток от перерасхода электроэнергии, принимая во внимание изменения тарифов на электроэнергию, определяется для конкретного предприятия и времени учета показателей качества. Удельный убыток может быть той основой, которая позволяет достаточно просто определять убытки потребителя.



где - удельный убыток от перерасхода электроэнергии при отклонении напряжения V, руб./кВтч; W - количество потребленной электроэнергии за анализируемый период, кВтч; dэj - доля электроприемников j-й группы в суммарном электропотреблении, о.е.

Дискретные значения перерасхода энергии электроприемниками в каждом конкретном диапазоне отклонения напряжения (РV) не связаны с фактическим уровнем качества напряжения и величиной тарифной ставки, а зависят лишь от структуры применяемого на предприятии электрооборудования. Коэффициенты загрузки электроприемников и длительность их наработки за год принимаются на уровне нормативных. Дополнительные потери активной мощности, вызванные отклонением напряжения на зажимах электроприемника:



где Рн, РV - потери мощности в электроприемнике при номинальном напряжении и напряжении, отличном от номинального, кВт.

Удельные дополнительные потери активной мощности в электроприемнике определяются в расчете на 1 кВт его номинальной мощности.

,

где Рн - номинальная мощность электроприемника, кВт.
Таблица 2.3

Зависимости удельных дополнительных потерь

активной мощности в электродвигателях


Мощность двигателя, кВт


Зависимости , о.е.


R


1,1


Р*(V,m) = (0,0400 + 0,1984 m - 0,6820 m2) V +

+ (-0,0838 - 0,4155 m + 1,4282 m2) V2+

+ (0,1059 + 0,5252 m - 1,8052 m2) V3


1,0


2,2


Р*(V,m) = (0,0309 + 0,1582 m - 0,5309 m2) V +

+ (-0,0644 - 0,3296 m + 1,1060 m2) V2+

+ (0,0826 + 0,4225 m - 1,4175 m2) V3


1,0


3,0


Р*(V,m) = (0,0265 + 0,1513 m - 0,4424 m2) V +

+ (-0,0579 - 0,3299 m + 0,9648 m2) V2+

+ (0,0731 + 0,4171 m - 1,2198 m2) V3


1,0


4,0


Р*(V,m) = (0,0246 + 0,1467 m - 0,3999 m2) V +

+ (- 0,0549 - 0,3281 m + 0,8943 m2) V2+

+ (0,0671 + 0,4010 m - 1,0930 m2) V3


1,0


5,5


Р*(V,m) = (0,0210 + 0,1313 m - 0,3499 m2) V +

+ (-0,0476 - 0,2977 m + 0,7932 m2) V2+

+ (0,0586 + 0,3661 m - 0,9756 m2) V3


1,0


7,5


Р*(V,m) = (0,0163 + 0,1033 m - 0,2619 m2) V +

+ (-0,0376 - 0,2385 m + 0,6047 m2) V2+

+ (0,0460 + 0,2918 m - 0,7399 m2) V3


1,0


11,0


Р*(V,m) = (0,0160 + 0,1021 m - 0,2575 m2) V +

+ (-0,0372 - 0,2373 m + 0,5984 m2) V2+

+ (0,0466 + 0,2970 m - 0,7490 m2) V3


1,0


15,0


Р*(V,m) = (0,0147 + 0,0956 m - 0,2371 m2) V +

+ (-0,0343 - 0,2223 m + 0,5514 m2) V2+

+ (0,0410 + 0,2662 m - 0,6603 m2) V3


1,0


18,5


Р*(V,m) = (0,0135 + 0,0995 m - 0,2238 m2) V +

+ (-0,0328 - 0,2421 m + 0,5449 m2) V2+

+ (0,0387 + 0,2853 m - 0,6420 m2) V3


1,0


22,0


Р*(V,m) = (0,0114 + 0,0848 m -0,1862 m2) V +

+ (-0,0282 - 0,2118 m + 0,4647 m2) V2+

+ (0,0363+0,2698m - 0,5919m2) V3


1,0


30,0


Р*(V,m) = (0,0099 + 0,0915 m - 0,1749 m2) V +

+ (-0,0269 - 0,249 m + 004762 m2) V2+

+ (0,0338 + 0,3133 m - 0,5990 m2) V3


1,0

1.Электродвигатели

Основную группу электроприемников составляют электродвигатели (на предприятиях по промышленному откорму животных - до 90%). Величина убытка от перерасхода электроэнергии в асинхронных электродвигателях существенно зависит не только от величины и знака отклонения напряжения, но и загрузки двигателя.

Потери активной мощности в электродвигателе включают потери в стали, потери в меди (электрические потери) и механические потери. Они рассчитаны для электродвигателей серии 4А сельскохозяйственного исполнения. Порядок расчета показан в приложении 3.

Двухфакторные зависимости удельных дополнительных потерь активной мощности от отклонений напряжения и коэффициента загрузки двигателя показаны в табл. 2.3. Поскольку потребитель оплачивает только потери до питающей подстанции, принимается kип=0,02.

Учитывая широкий ассортимент используемых в сельскохозяйственном производстве электродвигателей, для снижения трудоемкости расчетов получены и представлены в табл. 2.4 зависимости обобщенных удельных потерь активной мощности при отклонении напряжения по группам двигателей с учетом изменения потребления активной мощности двигателя, вызванное изменением скорости вращения двигателя и дополнительных потерь активной мощности в двигателе и элементах сети от протекания дополнительной реактивной мощности.

2. Прочие электроприемники

Удельный перерасход активной мощности в других группах электроприемников на 1 кВт его номинальной мощности в каждом диапазоне отклонений напряжения определяется исходя из предположения, что

,

где Р*j - относительное изменение потребляемой активной мощности электроприемниками j-й группы при напряжении, отличном от номинального, отн. ед.; Q*j - то же, реактивной мощности, отн. ед.

На основании выражений, приведенных в работе [194], получены зависимости удельного перерасхода активной мощности от отклонений напряжения для других электроприемников:

- для люминесцентных ламп

низкого давления (ЛЭ, ЛЭО)

высокого давления (ДРТ)

- для ламп накаливания

- для темных нагревателей

Таблица 2.4

Зависимости обобщенных удельных потерь активной мощности

по группам двигателей при отклонении напряжения


Группы двигателей по мощности


Зависимости


0,5...1,5


Р*д = V (0,2791 -0,1489 m - 0,6820 m2) +

+ V2 (0,6923 - 0,6768 m + 1,4282 m2) +

+ V3 (3,2524 - 1,9525 m - 1,8052 m2)


1,6...4,0


Р*д = V (0,2110 - 0,1218 m - 0,4424 m2) +

+ V2 (0,4941 + 0,4766 m + 0,9648 m2) +

+ V3 (2,0663 - 1,1305 m - 1,2198 m2)


5...8


Р*д = V (0,1611 - 0,0959 m - 0,2619 m2) +

+ V2 (0,4888 - 0,4357 m + 0,6047 m2) +

+ V3 (1,6156 - 0,9337 m - 0,7399 m2)


9...15


Р*д = V (0,1513 - 0,0795 m - 0,2575 m2) +

+ V2 (0,4162 - 0,4433 m + 0,5984 m2) +

+ V3 (1,1009 - 0,5324 m - 0,7490 m2)


16...25


Р*д = V (0,1376 - 0,0814 m - 0,1862 m2) +

+ V2 (0,4297 - 0,4442 m + 0,4647 m2) +

+ V3 (0,7455 - 0,2940 m - 0,5919 m2)


26...35


Р*д = V (0,1305 - 0,0625 m - 0,1749 m2) +

+ V2 (0,4442 - 0,5188 m + 0,4762 m2) +

+ V3 (0,9712 - 0,4455 m - 0,5990 m2)


Удельный перерасход активной мощности в процентах к потерям в номинальном режиме показан на рис. 2.5. Отсюда можно видеть, что прочие, кроме двигателей, электроприемники, применяемые в сельскохозяйственном производстве, реагируют на отклонения напряжения однотипно, т.е. повышение уровня питающего напряжения вызывает перерасход электроэнергии, а его снижение - экономию. В относительном выражении большее влияние отклонение напряжения оказывает на люминесцентные лампы с пускорегулирующей аппаратурой, а меньшее на лампы накаливания. Повышение уровня питающего напряжения на 10% вызывает перерасход активной мощности и электроэнергии в люминесцентных лампах ЛЭ, ЛЭО на 31,6%, а в лампах накаливания - на 16,7%.



Рис. 2.5
Убыток от снижения срока службы электрооборудования

Затраты на электрооборудование увеличиваются во столько раз, во сколько сокращается их срок службы, при этом дополнительно возрастают затраты на демонтаж и монтаж оборудования. Убыток предприятия от снижения срока службы электрооборудования при отклонении напряжения от номинального определяется для каждого V-го диапазона отклонений напряжения по удельному убытку от изменения срока службы электроприемников j-й группы при отклонении напряжения и стоимости электроприемников. Поскольку срок службы электроприемников различен, необходимо привести их стоимость к единому временному измерителю. Выразим их стоимость в расчете на час работы, умноженное на количество часов их работы в анализируемом периоде.



где Сj - средняя стоимость оборудования j-й группы по прейскуранту, руб.; Счj - стоимость электроприемников в расчете на час их срока службы, т.е. сумма часовой амортизации на реновацию электроприемников j-й группы, руб./ч; tj - длительность работы электроприемников j-й группы в анализируемом промежутке времени, ч; - удельный убыток от изменения срока службы электроприемников j-й группы при отклонении напряжения V, отн. ед; kп - коэффициент пересчета прейскурантных цен в цены сегодняшнего дня.

Иначе убыток предприятия от снижения срока службы электроприемников можно определить по величине удельного убытка всех электроприемников предприятия при отклонении напряжения и продолжительности анализируемого периода



где Счп Счд - сумма часовой амортизации на реновацию всего электрооборудования комплекса по прейскуранту и в действующих ценах, руб./ч; Т - продолжительность анализируемого периода, ч;  - удельный убыток от изменения срока службы всех электроприемников предприятия при отклонении напряжения V, отн. ед.

Удельные убытки от изменения срока службы электроприемников j-й группы и всех электроприемников при отклонении напряжения вычисляются





где 1,2 - коэффициент, учитывающий дополнительные затраты на монтаж и демонтаж оборудования; - относительный срок службы электроприемников j-й группы при отклонении напряжения, отн. ед.; Тjн - срок службы электроприемников j-й группы при номинальном напряжении, ч; TjV - срок службы электроприемников j-й группы при отклонении напряжения V, ч; dcj - доля часовой амортизации электроприемников j-й группы в суммарной часовой амортизации электрооборудования, о.е.; dtj - доля времени наработки в году j-й группы электроприемников, о.е.

При длительной работе двигателя на пониженном напряжении срок его службы сокращается из-за ускоренного износа изоляции. Относительное изменение срока службы двигателя, как показано в работе [171], описывается выражениями



где m - коэффициент загрузки двигателя, отн.ед.

Вместе с тем повышение напряжения сверх номинального существенно сказывается на сроке службы ламп накаливания



Срок службы люминесцентных ламп, определяемый распылением оксидного покрытия электродов, сокращается как при отрицательных, так и при положительных отклонениях напряжения. Согласно исследованиям, описанным в работе Кучера С.П. [263], относительный срок службы

люминесцентных ламп типа ЛЭ, ЛЭО ,

люминесцентных ламп типа ДРТ

темных нагревателей

где d - диаметр провода ТЭНа, мм; Тн - номинальный срок службы, ч;  - эмпирический коэффициент =34 при V0; =20 при V0.

Изменение относительного срока службы различных электроприемников от отклонений напряжения графически изображено на рис. 2.6.

Повышение напряжения сверх номинального резко снижает срок службы ламп накаливания, люминесцентные лампы менее чувствительны к отклонениям напряжения. Например, при отклонении напряжения +10% срок службы ламп накаливания снизился на 75% по сравнению со сроком службы при номинальном напряжении, люминесцентных ламп - на 24%. Понижение же напряжения на 7,5% приводит к росту срока службы ламп накаливания почти в 3,2 раза, а люминесцентных ламп - на 2,6%.

Значения удельного убытка от изменения срока службы отдельных групп электроприемников при отклонении напряжения (), с учетом дополнительных затрат на демонтаж и монтаж оборудования, изображены на рис.2.7.

Как можно видеть, при работе электроприемников на пониженном напряжении имеет место убыток от снижения срока службы электродвигателей, например, при отклонении напряжения V=-10% затраты на них увеличатся на 147%. Повышенное напряжение вызывает снижение срока службы прочих электроприемников, причем наибольший удельный убыток приходится на лампы накаливания, а наименьший - на люминесцентные лампы.



Рис.2.6



Рис.2.7

По матрице расчетных данных аппроксимированы аналитические зависимости для наиболее часто встречающихся электроприемников, которые показаны в таблице 2.5.

Таблица 2.5

Зависимости удельного убытка от снижения срока службы электроприемников


Электроприемники

Зависимость

R

Электродвигатели

У*cjV = -9,06V+56,38V2

1,0

Лампы накаливания

У*cjV = 17,22V + 159,17V2 +621,37V3

1,0

Люминесцентные лампы: ЛЭ, ЛЭО

У*cjV = 1,59V +20,34V2 + 27,10V3

1,0

ДРТ

У*cjV = 2,89V + 33,60V2 + 126,53V3 + 724,31V4

1,0
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16


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