Оценка эффективности использования и распределения электрической энергии в системе электроснабжения промышленного предприятия

УДК 621.833

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

П.Ю. Каратеев

Рассмотрена оценка эффективности использования и распределения электрической энергии в системе электроснабжения промышленного предприятия на основании проведенного энергетического обследования.

Ключевые слова: распределение электроэнергии, система электроснабжения, энергоэффективность.

Структура системы электрообеспечения промышленного предприятия включает в себя внутризаводские электросети высокого напряжения, понижающие цеховые трансформаторы, внутрицеховые электросети низкого напряжения, приемники электроэнергии. Основными потребителями электроэнергии являются: электропривод (70% потребляемой электроэнергии), электротермические установки (до 20%) и освещение (10%).

Система электроснабжения является подсистемой, как питающей энергосистемы, так и технологической системы. Следовательно, система электроснабжения промышленного предприятия оказывается на стыке этих двух систем, и ее режимы влияют и на первую, и на вторую. В свою очередь, питающая энергосистема и технологическая система предъявляют требования к параметрам режимов системы электроснабжения [1].

Технологическая система обязывает систему электроснабжения обеспечивать подачу электроэнергии в необходимом количестве и требуемого качества. То есть технология производства, во-первых, задает уровень электропотребления при номинальном напряжении на электроприемниках, а во-вторых, ограничивает допустимые пределы отклонения напряжения от номинального. Кроме того, предприятие заинтересовано в уменьшении платы за электроэнергию, то есть в уменьшении активной нагрузки системы электроснабжения.

С точки зрения питающей энергосистемы одним из основных показателей режимов работы системы электроснабжения является активная мощность, потребляемая в максимум нагрузки. Величина этой мощности определяется активной нагрузкой приемников и потерями мощности на передачу по элементам электросетей и цеховым трансформаторам. Снижение потребления активной мощности актуально как в период максимума, так и в остальные интервалы времени. Система электроснабжения должна также выполнять требования питающей энергосистемы к потреблению реактивной мощности.

Таким образом, эффективное электропотребление при эксплуатации системы электроснабжения Промышленного предприятия является насущной необходимостью.

До настоящего времени предлагались следующие способы регулирования потребления активной мощности предприятием: отключение части электропотребителей при возникновении дефицита мощности в энергосистеме, изменение времени начала работы потребителей-регуляторов с целью выравнивания графика нагрузки, уменьшение потерь мощности на передачу в электросетях и трансформаторах система электроснабжения, повышение эффективности использования электроэнергии в приемниках [2].

Эффективное распределение и потребление электрической энергии в системе электроснабжения» может быть достигнуто за счет эффективного потребления и интеллектуальным контролем за распределением активной мощности без нарушения установившегося технологического процесса и при соблюдении у каждого приемника электроэнергии допустимых отклонений напряжения.

Система электроснабжения должна рассматривается как единый комплекс, включающий в себя внутризаводские и цеховые электрические сети, конденсаторы и приемники электроэнергии. При этом, оптимизация режимов в системе электроснабжения осуществляется не только с учетом потерь мощности на передачу по электрической сети, но и с учетом изменения мощности приемников электроэнергии и конденсаторов при отклонении напряжения от номинального. Мощности приемников электроэнергии и конденсаторов при реальных величинах напряжения возможно определять в соответствии с их статическими характеристиками по напряжению.

Проблему эффективного электропотребления можно решить путем сравнения параметров режимов при разных вариантах сочетаний уровней напряжений и мощностей батарей конденсаторов. Такой путь достаточно трудоемок из-за большой размерности задачи. Задача оптимального управления режимом распределения потока электроэнергии в сетях системы электроснабжения формулируется следующим образом: обеспечить средствами регулирования напряжения, оперативного автоматического переключения, диспетчеризации и компенсации реактивной мощности, минимальный отпуск активной мощности от шин источников питания при соблюдении у всей массы приемников электроэнергии требуемых показателей электрической энергии [3].

В ходе проведения энергообследования ОАО «Трансмаш» было выявлено, что основной причиной нерационального расхода электроэнергии является физический износ электрического и технологического оборудования, перепады напряжения, а также несимметричность нагрузок по фазам (рис.1).

Ток, фаза А

Ток, фаза В

Ток, фаза С

Рис. 1. Осциллограмма токов на одном из вводов

В настоящее время в условиях снижения производства и снижения уровня электропотребления повсеместно наблюдается недогрузка оборудования. Поэтому в качестве общего мероприятия может быть рекомендовано: за счет внутреннего перераспределения электротехнического оборудования с Кз = 0,2...0,5 на оборудований меньшей номинальной мощности, чтобы добиться увеличения коэффициента загрузки. Для асинхронных двигателей эффективно применение автоматического частотнорегулируемого электропривода, дающего экономию электроэнергии не ниже 50...60%, что позволяет в среднем обеспечить срок окупаемости такой установки 1...2 года. Особенно эффективны такие частотнорегулируемые приводы для вентиляторов и насосов.

Повышение эффективности использования и распределения электрической энергии может быть также реализована путем установки дополнительных компенсаторов реактивной мощности, проведения футеровки закалочных печей, рекуперацией электрической энергии и установка системы комплексного учета и контроля за потреблением электрической энергии, обеспечивающей эффективное использование и распределение электроэнергии в электропитающих сетях.

Список литературы

1. Сотсков Б. С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. М.: Высшая школа, 1970. 270 с.

2. Эффективное использование электроэнергии / под ред. К. Сми-та; пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1981. 400 с.

3. Кацман М. М. Электрические машины: учебник для студентов. 3е изд., испр. М.: Издательский центр «Академия», 2000. 463 с.

Каратеев Павел Юрьевич, асп., karat.tulgu@ya.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ENTERPRIZE POWER SUPPLY SYSTEM ELECTRICAL ENERGY EFFICIENT DISTRIBUTION AND UTILIZING ASSESSMENT

P. Y.Karateev

Enterprize power supply system electrical energy efficient distribution and utilizing assessment with reference to energy inspection.

Key words: electrical energy distribution, power supply system, power supply efficiency.

Karateev Pavel Yuryevich, postgraduate, karat.tulgu@ya.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.833

КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ

В.М. Степанов, В.С. Косырихин, И.М. Базыль, П.Ю. Каратеев

Рассмотрена структура, функционально связывающая электротехнические устройства, обеспечивающие эффективное использование, распределение и снижение потерь электроэнергии в электропитающих системах.

Ключевые слова: качество электрической энергии, эффективное использование электроэнергии, потери электрической энергии.

Использование электрической энергии определяется не только показателями качества электроэнергии питающей сети, но и заданным потреблением электроэнергии электротехническим оборудованием объектов нагрузки, а также их влиянием на качество электроэнергии (гармонические