Особенности энергосберегающих технологий в системах электроснабжения действующих промышленных предприятий - Статья

ОВЧАРЕНКО, старший преподаватель кафедры «Электроэнергетика» Украинская инженерно-педагогическая академия, г. В статье рассмотрены особенности разных энергосберегающих технологий, которые можно применить в системах электроснабжения промышленных предприятий. Проведены расчеты, подтверждающие целесообразность замены недозагруженных асинхронных двигателей на двигатели меньшей мощности.Причинойэтомуявляется устаревшее оборудование, неудовлетворительное состояние и несоответствие современным стандартам методов учета и регулирования энергопотреблением, отставания, касающиеся внедрения автоматизированных систем учета и контроля энергопотребления. Современное состояние действующих СЭС свидетельствует о нарушении технологии потребления ЭЭ, недостоверности и неточности оценки потерь ЭЭ во внутрицеховых сетях и наглядно отображает проблемы, требующие реконструкции и технического переоснащения внутрицеховых сетей, совершенствования методов их эксплуатации. Поскольку мероприятия по снижению потерь достаточно дорогие, поэтому, планируя их к внедрению, обоснуем (в каждом конкретном случае) их целесообразность и эффективность. Основными причинами значительных технологических потерь ЭЭ являются: - вынужденная работа в неоптимальных режимах, связанная с интенсивным электропотреблением в часы максимальных нагрузок; потери, вызванные перетоками реактивной мощности (РМ);Целесообразность замены недогруженных асинхронных двигателей на двигатели меньшей мощности должна быть обоснована сравнением величины суммарных потерь активной мощности у заменяемых двигателях.

Системы электроснабжения (СЭС) действующих промышленных предприятий (ПП) Украиныотносятсякчислуобъектовсповышеннымуровнем потерь. Причинойэтомуявляется устаревшее оборудование, неудовлетворительное состояние и несоответствие современным стандартам методов учета и регулирования энергопотреблением, отставания, касающиеся внедрения автоматизированных систем учета и контроля энергопотребления.

Несмотря на то, что уровень потерь электроэнергии (ЭЭ) за последние 5-7 лет снизился до 12,72 % [1], это все еще существенно превышает экономически обоснованный уровень потерь. Современное состояние действующих СЭС свидетельствует о нарушении технологии потребления ЭЭ, недостоверности и неточности оценки потерь ЭЭ во внутрицеховых сетях и наглядно отображает проблемы, требующие реконструкции и технического переоснащения внутрицеховых сетей, совершенствования методов их эксплуатации.

Поскольку мероприятия по снижению потерь достаточно дорогие, поэтому, планируя их к внедрению, обоснуем (в каждом конкретном случае) их целесообразность и эффективность. Критерием эффективности мероприятий по снижению потерь ЭЭ является надежное, качественное и экономичное электроснабжение потребителей.

Основная часть

Уровень технологических потерь ЭЭ в электрических сетях является одной из основных характеристик эффективности работы СЭС.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕПОТЕРИНЫНЕДЕЙСТВУЮЩИХПППРЕВЫШАЮТЭКОНОМИЧЕСКИОБОСНОВАННЫЙ уровень.

Основными причинами значительных технологических потерь ЭЭ являются: - вынужденная работа в неоптимальных режимах, связанная с интенсивным электропотреблением в часы максимальных нагрузок;

- ухудшение технологического состояния электрических сетей вследствие снижения объемов капитальных ремонтов, реконструкции и замены изношенного оборудования;

- потери, вызванные перетоками реактивной мощности (РМ);

- потерихолостогохода (х.х.), связанныеснеотключаемымицеховымитрансформаторами при спаде нагрузки;

26 №3 (121) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ энергетика

- потери от неуправляемых компенсирующих устройств (КУ); - отклонения реальной топологии схемы от рациональной;

- несинусоидальность и пофазная несимметрия нагрузки линий; - погрешность измерительных приборов.

Вцеховойсетинапряжениемдо 1 КВМЕТРОЛОГИЧЕСКОЕОБЕСПЕЧЕНИЕОСНОВНЫХРАДИАЛЬНЫХ линий отдельных электроприемников (ЭП) практически отсутствует.

В типовых схемах цеховых трансформаторных подстанциях (ТП) (рис. 1) ток трансформатора со стороны низшего напряжения (НН) 0,4 КВ контролируется. Активная энергия, пропущенная через трансформатор, учитывается счетчиком, установленным со стороны высшего напряжения (ВН) или со стороны НН.

???.1. ??????? ????? ????????????? ???? ??????????? ?? 1 ?? ?? ?????? ???????????????? ?????? ? ????????????????? ???? ?? ?? ?????????????? ????????? ??????? ??????? ???????? ???? ? ????????? ?? ?????????, ? ?????????????, ?????????? ?????? ???????? ???????? ? ?????? ???????? ??????????????? ????. ???????, ?????? ?? ????????? ???????? ??????????, ????? ??????? ?????? ????? ?????? ? ????????? ?????? ???? 0,4 ??. ?? ???????? ?????????? ?? ?????????:

????=3 ?2?·?2?? R?? (1 0,18· ?2?? / ?2 ??.max), ??? ??? - ??????? ???????? ???? ???????? ?????????????? ?? ???, ???????: ??? =W? / 3 ·(U?·??·cos???),

(1) ?????????????? ??

(2)

??? cos??? - ???????????????? ???????? ???????????? ???????? ?? ?????? ??? ? ??, ?????????? ??????????? ???????;

?? - ??????????? ????? ??????? ??????????? ???????? ??????? ?????????????? ??????? ??, ?????????????? ?? ???????:

, (3)

№3 (121) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ 27 энергетика ??? n - ?????????? ??????? ?? ????????? ??????;

?? - ??????? ???????? ????????, ???????????? ?? ?????????? ???????? ?? ?????;

R?? - ????????????? ????????????? ???? ?????, ????????? ?? ??? ?? ?? ??????? 0,4 ??;

???????? ????????????? ????? ?????? ??????? (???. 1) ? ????? ?????? ???????????? ?? ?????????: R1(i)=r1(i) R?2(i), (4) ??? r1(i) - ????????????? i-????? ?????? ???????;

R?2(i) - ????????????? ????????????? ?? ?????? ??????? ,???????????? ????? ??? ? i-? ????? ?????? ???????. ????????????? ????????????? ???? ???? ??, ?????????? ? ????? ??, ???????????? ?? ?????????:

, (5) ??? ?Y1(i) - ????? ????????????? ???? ????? ???? ?? 1 ??. ? ??.?a? - ?????????????? ???????????? ?????????? ??? ???? ????? ?????? ???????, ?.?. ?????, ????????? ?? ??? ??. ?? ???????????? ?? ?????????:

, (6) ??? ??a?(i) - ??????????? ?????????? ??? ??? ??????? i-? ????? ?????? ???????. ?????? ???????? ???????? ? ?????????????? ??????? ??????????????? ????????????? ?? ?????????: ???= ???? ?2? ???? ??·[ S ?.??.·( ??? ?2?·U??) /100 ], (7) ??? ???? , ???? , ??? %, U?? %; S?.??. - ?????????? ?????? ??????????????; ?? - ??????????? ???????? ??????????????, ?? = ??? / ????.??;

?? - ????????????? ?????????? ?????????? ????????. ??? ??????? ??????????????? ???? ?? ????????? 400-2500 ??? ??? ?? ???????????? ???????? ?? = 0,7 ????????????? ?????????? ?????????? ???????? ??????????? ?? = (7,7-4,7) ???/????. ?????????? ??????????? ??? ??????? ?????? ? ????????? ????????????? ???? ????????? ??? ?????? ?????? ? ????????????????? ??-?? ?????????? ???????? ?????????? ? ??????????.

??? ?????? ?????? ???????? ? ??????????? ?????????? (??) ? ?????????? ?????????? (??) ??????????? 6-10 ?? ???????????? ?????????: ????= ????. · [?1(?2?.??.- 1) 1]· (1-??)/?? , (8) ??? ???? , ?? - ?????????????? ??????????? ???????? ???????? ? ??? ????????? (?????????? ??????);

??.??.- ????????????? ??????????? ???????? ????????? ?? ???????? ????????, ??.??. = ??? /????.

?1 - ??????????? ?????????? ?????? ????????? (?????????? ?????????? ? ?????????? ?????? ? ?????????????????, ??????????? ???? ?????????? ?????? ? ????? ???????

28 №3 (121) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ энергетика ?????????). ? ???????????? ???????? ???????? ???????? ?1 ??????????, ????????? ???????????? ?1 = f (????.), ???. 2.

???. 2. ???? ????????? ?????????? ???????????? ?????? ?1 ??? ??????????? ? ?????????? ?????????? ? ??????????? ?? ???????? ??????????? ???????? ??????????????? ????????? ???????? ?1 ????????? ? ????, ???????????? ?????? ? ??????? ????????? ???????? 1 ? 1" (???. 2).

?????????? ???????????? ?????? ???????? ???????? ? ????????????????? ??????????? ?? 1 ??. ?????? ??????? ????????? ?????????? ???????????????? ??????????? ? ???? ????, ??? ?? ????????? ??????? ????????????? ??????????? ???????? ??????? ?????????. ??????? ? ???????????? ???????? ????????? ????????? ? ???????? ???????????? ???????? ???? ????????????? ??????????, ?????????? ?? ?????? ??????????????, ??????????? ???????? ????? ??????????????. ????? ?????? ???????? ???????? ? ?-? ?????????, ?????????? ?? ???????? ?????????????? ,?????????? ?? ?????????: ????= ??? · [?1? (?2?(?)- 1) 1]· (1-??)/?? , (9) ??? ?1? - ??????????? ?????????? ??????, ???????????? ? ??????????? ?? ??????????? ???????? ????????? ?? ???????? 2-2 (???. 2);

??(?) - ??????????? ???????? ?????????????? ,????????????: ??(?)= S??(?)/ S?.??.

??? ??? ???????? ? ???? ?? 1 ?? ??????????? ????????? (m) ?????? ?????????? ????????? ????????????? (???????????) ???????? ? ? ?????????? ???, ?? ??? ???????? ?????? ???????? ???????? ? ????????????? ?????????? ???????? ??????? ????????????? ??????? ??????????? ???????? ?????????????????, ?????????? ?? ?????? ??????????????. ???????? ?????????????? ????????? ????????????:

(10) ??? ???(?) - ????? ??????????? ????????? ?????????????????, ?????????? ?? ?????? ??????????????;

n?? - ??????????? (??????????? )????? ?????????????????, ???????????? ?? ?????????: №3 (121) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ 29 энергетика

(11) ??? ?????????? ????????????? ????????? ??????? ??????????????? ? ?????????? ????????????? ???????? ?? ?????? ???????? ???????? ????????????? ????????????: ???(?)=n·?(??) . (12) ???? ??????????? ???????? ?????????? ??????????????? ?1 ? ?2 ????? ?? ?????????? ?? ?????? ? ????? ?????????, ?? ?????? ???????? ???????? ?????????????? ?2 ????????????: ??(?2)= ??(?1) ·?2?(?2)/?2?(?1) , (13) ??? ??(?1) ? ??(?2) - ??????????? ???????? ??????????????? ?????????????? ?1 ? ?2. ????? ??????? ? ??????? ?????? ? ????????? ????????????? ???? ??????? ????????????? ? ???????? ?????? ?????? ?????????????? ? ????? ???? ???????????? ?????????????? ??????????? ? ?? ???????????? ??????. ????????? ????????????????? ??????????? ??????? ???????????? ??????. ??????? ??? ?????????? ????????? ????????? ???? ???????????, ?????????? ??????? ?? ????????????? ????????????????. ???, ??? ???????????? ???????????? ????????? ????????? ??? ?????????? ? ????? ? ?????????? ??????????? ???????????????? ????????. ??? ????????????? ?????? ?????????????????? ,??? ???????? ?????? ?? ????????????? ???? ????????????? ?????????????? ????????? (? ????????????? ???????? ? ???????? ?? 45 ?? 60%) ???????? ?? ????????? ??????? ????????, ???? ??? ????????? ?? ?????????????? ????????. ?????? ??? ???? ?????????? ???????? ? ???????????????? ????? ?????? ????? ????????? ???????? ????????? ?????? ???????? ???????? ? ?????????? ??????????. ???????? ?????? ?????? ???????????.

??????????? ????????? ????????? ?? = 125 ??? ???????? ? ????????? 70 ???

(??????????? ???????? ????????? ??? ???? ?????????? ? = 0,56). ? ???????? ???????????????? ??? ?????? ?? ????????? ????????? ??" = 75 ???. ????????? ??: ??=125 ???; U? =0,38 ??; ??=0,92;cos??=0,92; i??=71?; ????=4,4%. ???? ??????? - ??????????? ????????? ?????? ???????? ???????? ?? ??? ???????? ??? ????????.

?????????? 1 ???????. ????????? ?????? ???????? ???????? ? ?? ???????????? ?? ?????????: ??= [Q?? (1-?2?) ?2? Q?] ?? ???? ?2? ???.?. , (14) Q??= 3 · i??·U?= 3 ·71·0,38=46,7 ????;

Q?= ??·tg?/ ??=125·0,426/0,92=58 ????; ??= ????? ./ ??=70/125=0,56;

??? ???.?. - ??????? ?????? ???????? ???????? ? ?? ??? ??????????? ???????? ???.?.=??[(1-??)/??]· [1/(1 j )]=125[(1-0,92)/0,92]·[1/(1 1,22)]=4,9 ???, ??? j - ????????? ???????????, ???????????? ?? ?????????: j=????/[(100-??)- ????]= 4,4 /[(100-92) - 4,4]=1,22. ?????? ???????? ???????? ?? ???????? ???? ?? ????????? ?? ?????????: ????=??[(1-??)/??]·[j/(1 j )]=125[(1-0,92)/0,92] [1,22/(1 1,22)]=5,97 ???.

30 №3 (121) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ энергетика ??? ?? - ??????????? ????????? ?????? ??= 0,1

??????.= [46,7·(1-0,31) 0,31·58]·0,1 5,97 0,31·4,9= 12,5???

?????????? 2 ???????

?"?=75 ???. U? =0,38 ??; ?"?=0,91;cos?"=0,92; i"??=42,6?; ??"??=3,2%; ?"?=0,93. ?????????? ????????: Q"??= 3 · i??·U?= 3 ·42,6·0,38=28 ????; Q"?= ?"??·tg?/ ?"?=75·0,426/0,91=35,1 ????;

??"?.?.=?"?[(1-?"?)/?"?]· [1/(1 j )]=75[(1-0,91)/0,91] [1/(1 0,55)]=4,8 ???;

j"=??"??/[(100-?"?)- ??"??]= 3,2 /[(100-91) - 3,2]=0,55; ??"??=?"?[(1-?"?)/?"?]·[j"/(1 j")]=75[(1-0,91)/0,91]·[0,55/1,55]=2,6 ???;

"

??????.= [28·(1-0,87) 0,87·35,1]·0,1 2,6 0,87·4,8= 10,22???. ???????? ????????? ?????? ????????: ?? = ??????. ??"????. = 12,5 - 10,22 = 2,28 ???.

????? ???????, ??????? ??????????? ???????????????? ?????? ?????????. ??????? ????????, ??? ???????????? ??????? ???????? ?????????????? ???????? ? ?????????????? ???????????? ???????? ???????? ????????????? ???????? ????? ????????????? ??????????????????. ???????? ????? ??????????? ????????? ???????? ???????????? ???????? ?????? ?????????????? ? ????????? ????????????? ????. ??? ??????? ???????? ??????????? ?????????? ???????? ??????????? ? ???????? ???????? ????????? ?????????? ????? ?????????????? ??????? - ??? ????????????? ?????????????? ????????? ? ????????????? ???????? ? ?????? ??????????? ?? ? ?????????? ? ???????????? ??????????????????? ????? ??, ?????????? ??????????, ?????? ?????????????? ?????????, ?????????? ??????? ?? ???????????? ??; ??? ?? ????????????? ?? ? ??????? ?? ???????? ?? ? ?????? ??????, ? ????? ????????? ??? ????? ??????? ???????? ??? ?????????? ????????? ?? ? ???????????. ???????????, ?????? ?? ?????????? ????????????, ????????? [2], ???????? ??? ???? ?????????? ??????? ?????? ?? ? ????????? ???? ????????.

1. В практическихрасчетахпотерьвнизковольтныхдвигателяхихкоэффициентзагрузки принимается равным коэффициенту загрузки питающего их трансформатора.

2. Целесообразность замены недогруженных асинхронных двигателей на двигатели меньшей мощности должна быть обоснована сравнением величины суммарных потерь активной мощности у заменяемых двигателях.

1. Железко Ю. С. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях.Руководство для практических расчетов / Ю. С. Железко, А. В. Артербев, Савченко О. В. - М.: НЦ ЭНАС, 2003 г. С. 20-29

2. Методика обчислення плати за перетікання реактивної електроенергії між

№3 (121) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ 31 энергетика ???????????????????? ???????????? ?? ?? ??????????? (??????????? ??????? ???????????? ?????? ?? ?????????? ??????? ?19 ??? 17.01 2002) // ????????? ?????? ???????, - 2002. - ? 6. 147 ?.

3. ???????????? ???????? ?? ???????, ??????? ?????? ??????? ? ?????? ??????????? ?? ?? ???????? ? ????????????? ????? ????????????. - ????.: 2005 ?. - ?. 26-27.

4. ????????? ?. ?, ?????????? ?? ???????? ????trial?????????????? ????????. ?. ?. ?????????, ?. ?.???????? - ????.: ???????, 1985 ?. - ?. 35-37.

5. ????? ?. ?. ?????? ????? ??????????? ??????? ? ?????????????? ???? ?????? ??????? ? ?????????????? ????????? ?????????? ????? ?? ??????? // ?. ?. ?????, ???????? ?. ?. // ?????????? ?? ??????????????, ? 12, 2010. - ?. 25-26.

SPECIFICS OF ENERGY-SAVING TECHNOLOGIES IN ELECTRICAL POWER SUPPLY SYSTEMS OF OPERATING INDUSTRIAL ENTERPRISES

I. G. KIRISOV, assistent

I ISOV, assistent

. I. CHARENKO, senior teacher

T. I. OVCHARENKO, senior teacher

The paper deals with the speci?cs of different energy-saving technologies that can be applied in electrical power supply systems of industrial enterprises. The paper presents calculations that corroborate the feasibility of replacement of asynchronous motors that are not used to full load with less powerful ones.

Key words: electrical power supply systems of industrial enterprises, energy losses, asynchronous motors.

1. The Glandule Yu.S. Arterbev A.V., Savchenko O.V. (2003) The Calculation, analysis and standertization of the losses to electric powers in electric set. Manual? practical calculation,[ Raschet analiz normirovanie poter elektroenergii v elektricheskih setiah ], NC ENAS. Moscow.- P. 20-29

2. The Methods of the calculation of the charge per ???????? of the reactive electric power between electrosupplying organization and her consumer.(con?rmed by order ministry fuel and energy of the Ukraine No19 from 17.01 2002), [Metodika obchislenia platy za peritikania reaktivnoyi ele-ktroenergii mig elektroperedavalnou organazasiu ta spogevochamy ], Of?cial herald of the Ukraine, 2002. No 6. p.147.

3. The Methodical instructions on calculation, analysis of the losses to energy and choice action upon their reduction in electric set energosistem, [ Metodicheskie ukazahia po raschetu analizu poter energii i vyboru meropriiatiy po ich snigeniy v elektricheskich setyh energosistem ]. - Kiev.: 2005 P. 26-27.

4. Golistrem V. A. (1985) Guide to spare fuel-energy resource,[Spravochnik gj tkonomii ener-geticheskich resursov ], Technology, Kiev: - P. 35-37.

5.Bucio Z.Yu.(2010) The Analysis of the losses to electric energy in electric network all level voltages and power system leading foreign countries and Ukrainy, Energy and electri? cation[ Analiz vtrat elektricheskoy energii v elektromeregach usich rivnev naprugi v energosistemach providnych zarubignych krain ta Ukrainy ], No 12. P. 25-26. ????????? ? ???????? 10.02 2014 ?.

32 №3 (121) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ