Мероприятия по повышению эффективности работы электрической сети

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Грицай М.А., Институт Энергетики АНМ

Аннотация. Выполнен ретроспективный анализ потерь энергии в сети

электроснабжения ряда учреждений Академии Наук Молдовы. По данным электропотребления за 2010г. рассчитаны потери во всех элементах сети. В результате выявлено: (1) установленная мощность трансформаторов избыточна относительно уровня электропотребления, (2) трансформаторы нагружены в среднем на 17%, (3) в структуре потерь основную долю (97%) составляют потери в стали трансформаторов. Предложена новая конфигурация сети, в которой (i) шесть (6) трансформаторов отключены от сети, (ii) на стороне 0.4 кВ установлены дополнительные электрические связи между отключенными и работающими трансформаторами, (iii) нагрузка отключенных трансформаторов переведена на рабочие трансформаторы, (iv) сохранен прежний уровень надёжности электроснабжения. В предложенной схеме потери

электроэнергии снижены на 55000 кВтч, что дает экономию около 100 000 леев в год. Ключевые слова: схема электрической сети, режим работы, потери электрической энергии.

MASURI DE EFICIENTIZARE A FUNCJTONARII REJELEI ELECTRICE

Grijai M.A.,

Institutul de Energetica al Academiei de §tiinje a Moldovei

Rezumat. S-a efectuat o analiza retrospectiva a pierderilor de energie in reteaua electrica a unor institutii ale Academiei de §tiinte a Moldovei. Pe baza datelor de consum a energiei electrice in anul 2010 au fost estimate pierderile in toate elementele retelei. Calculul a aratat: (1) puterea instalata a transformatoarelor este surplusa fata de nivelul consumului de energie, (2) transformatoarele sunt incarcate la o medie de 17%, (3) in structura pierderilor cea mai mare parte (97%) constitue pierderile de fier a transformatoarelor.

S-a propus o noua configurate a retelei in care: (i) §ase transformatoare sunt deconectate de la retea, (ii) din partea de 0,4 kV vor fi instalate conexiuni suplimentare electrice intre transformatoarele deconectate §i cele care lucreaza, (iii) sarcina transformatoarelor deconectate va fi transferata la alte transformatoare ( iv) fiabilitatea de alimentare electrica va fi mentinuta la acela§i nivel. in sistemul propus pierderile de energie vor fi reduse cu 55 000 kWh, ce constituie o economie de 100 000 de lei pe an.

Cuvinte-cheie: schema retelei electrica, regim de lucru, pierdere de energie electrica.

ACTIONS REGARDING INCREASING OF EFFICENCY OF ELECTRIC NETWORK

Gritai M.A.,

Institute of Power Engineering of Academy of Sciences of Moldova

Abstract. The retrospective analysis of losses of energy in the electrical network of several institutions of the Academy of Sciences of Moldova is executed. On the basis of the data of the power consumption for year 2010 losses of energy in all elements of the network are calculated. As a result of calculation is revealed: (1) the established capacity of transformers is superfluous concerning level of the power consumption, (2) transformers are loaded on the average on 17 % f, (3) in structure of losses the basic share (97 %) is made with losses in steel of transformers. The new configuration of a network is offered in which: (i) six (6) transformers are disconnected from a network, (ii) on the side 0.4 kV are established additional electric connections between the disconnected and working transformers, (iii) loading of the disconnected transformers is moved to the working transformers, (iv) the former level of reliability of electricity supply is kept. In the offered network of losses are reduced on 55000 kWh, that gives economy about 100000 MDL in year.

Keywords: circuit of an electric network, operating mode, losses of electric energy.

Введение

Существующая система электроснабжения академических учреждений в районе телецентра с самого начала не создавалась как единый объект. Начиная с 60-х годов, система постепенно расширялась, вместе с вводом новых корпусов вводились новые

трансформаторные подстанции. Наиболее существенные изменения системы электроснабжения произошли в то время, когда Молдова была в составе бывшего Советского Союза. К началу 90-х годов система электроснабжения приобрела практически тот вид, какой она имеет сегодня.

Наблюдаемый в последние годы рост цен в энергетике и в том числе тарифа на электроэнергию вынуждает обратить особое внимание на экономичность работы системы электроснабжения. Из-за снижения суммарного электропотребления учреждениями Академгородка силовые трансформаторы оказались слабо загруженными, средний коэффициент нагрузки трансформаторов составляет всего 17%. Соответственно изменилась и структура потерь: потери в стали трансформаторов (постоянные потери) стали превышать на порядок потери в обмотках трансформаторов (переменные потери). Естественно предположить, что установленная мощность трансформаторов избыточна по отношению к нынешнему уровню электропотребления, поэтому следует критически пересмотреть существующую конфигурацию системы и найти более рациональную схему с целью снижения потерь электрической энергии.

В связи с этим Институту энергетики было дано поручение выполнить анализ существующей схемы электроснабжения академических учреждений в районе Телецентра и дать предложения по его улучшению, обратив при этом особое внимание на снижение потерь электроэнергии.

Современное состояние системы электроснабжения

Электроснабжение осуществляется от подстанции 110/10 кВ (в Долине Роз) по двум кабельным линиям напряжением 10кВ до Распределительной Подстанции РП-61 на территории Академгородка с последующей кабельной разводкой к трансформаторным подстанциям (ТП) с общей установленной мощностью 9 640 кВА Ниже в таблице перечислены все подстанции с указанием количества и установленной мощности трансформаторов на каждой подстанции и подключенными потребителями

ТП- 310

ТП- 480

(3 X 630 кВА, 1 X 400 кВА, 1 X 250 кВА) Институт зоологии Институт химии

Институт прикладной физики Институт математики Институт энергетики Центральная библиотека

ТП- 772

Институт Электронной Инженерии и Нанотехнологий им. Д. Гицу Институт геологии и сейсмологии

(2 X 400 кВА) Опытный завод “ASELTECH”

ТП- 620

ТП- 809

ТП- 325

Столовая “Хризантема”

Университет АНМ и Управление по ремонту и строительству

Лицей АНМ Автобаза

Центральный склад АНМ

Институт санокреатологии Жилой фонд

физиологии

Отдел обслуживания инженерных сетей

Система учета электроэнергии

Первичной информацией в системе учета являются показания счетчиков активной электрической энергии. На подстанциях ТП-310, ТП-480, ТП-620 счетчики установлены на стороне 0.4 кВ трансформаторов. На подстанциях ТП-325, ТП-772, ТП-809 счетчики стоят у конечных потребителей, питающихся от этих подстанций.

Реактивная мощность на стороне 0.4 кВ не измеряется, поэтому согласно приведенной в Инструкции классификации потребители Академгородка относятся к группе C, которая характеризуется следующим образом [2]:

(Известно только количество активной (Wa) энергии, переданной через

элементы сети в течение расчетного периода и зарегистрированное средством учета. Средство учета не имеет возможности регистрировать параметры режима потребления, необходимые для расчета технических потерь электрической энергии в элементах сети.)

Однако реактивная мощность все же измеряется - на стороне 10 кВ питающей подстанции 110/10 кВ. Эти измерения важны для оценки режима электропотребления в целом. По информации за 2010 год можно сделать вывод, что интегральный коэффициент мощности (cos^) для всех потребителей Академгородка практически равен единице. В связи с этим вызывает сомнение обоснованность принятого значения cos^ = 0.75, которое указано в контрактах на поставку электроэнергии.

Итоговая величина потребленной электроэнергии Wtotal, которая выставляется каждому потребителю для оплаты, состоит из трёх частей Wnetto, Wtr и Wpdt

1. Wnetto — потребленная за месяц электроэнергия есть разность показаний счетчиков за текущий и предыдущий месяцы,

2. Wtr — потери в трансформаторах (постоянные и переменные). Для каждой

подстанции заранее рассчитываются потери по средней нагрузке установленных в ней трансформаторов. Эти потери принимаются постоянными на весь расчетный период (год). Поскольку от подстанции обычно питаются несколько потребителей, потери подстанции распределяются в долевом отношении между всеми присоединениями этой подстанции. Вопрос корректности распределения выходит за рамки поставленной задачи и далее не рассматривается.

3. Wpdt — технические потери в размере 5.8% от объема потребления; эта величина

также устанавливается заранее и принимается неизменной на весь расчетный период.

В результате оплате подлежит Wtotal — сумма трех составляющих

W = W + W + W

total netto tr pdt

По второй составляющей Wtr = W0 + Wvar имеются существенные замечания, которые

касаются расчета потерь, приведенном в документе [1].

Постоянные потери Wo трансформатора, или потери холостого хода (ХХ) определяются заводом-изготовителем и указываются в паспорте трансформатора. Эти данные характеризуют энергетические характеристики конкретного трансформатора. К сожалению, паспорта силовых трансформаторов, находящихся на балансе Высшего

Совета, вероятно, утеряны, поскольку в официальном документе [3] потери рассчитаны по справочным данным.

Переменные (или нагрузочные) потери Wvaг в трансформаторах рассчитываются

по утвержденной Инструкции [2], и приведены в [1] для трёх номинальных мощностей трансформаторов (630, 400 и 250 кВА), однако некоторые допущения являются спорными. В частности, переменные потери вычисляются по среднемесячной нагрузке трансформатора и принимаются постоянными в течение всего расчетного периода, независимо от фактического режима нагрузки. Например, для каждого трансформатора мощностью 630 кВА среднемесячная нагрузка принята Wa = 45106 кВт*ч. При этом

средний коэффициент нагрузки трансформатора ^г (один из важнейших параметров режима работы) оказывается на уровне 13%. Принимая соб^ = 0.75, получим

Кг=---------W-------- = 45106 = 0.13

тг х SНОМ X соб^ 720 X 830 х 0.75

Если принять более реалистичные параметры ^ = 730, соб^ = 1., то Кг = 9,8%

На самом деле коэффициент нагрузки трансформатора 630 кВА подстанции ТП-480 лежит в интервале 0.35-0.65. Поэтому принимать для всех трансформаторов одной номинальной мощности единое значение Wa не обосновано.

Технические потери Wpdt как и потери в трансформаторах не рассчитываются в

реальном времени, а установлены постоянным в размере 5.8% от потребленной активной энергии. В отличие от потерь в трансформаторах, технические потери вообще не имеют никакого обоснования. В директивном документе [1] этот параметр вообще не упоминается, однако он указывается в каждом договоре между Главным Потребителем и отдельным институтом.

Величина 5.8% установлена, вероятно, директивно. Строго говоря, разделять потери на потери в трансформаторах и так называемые технические потери не вполне корректно. К техническим потерям относятся вообще все потери: постоянные и переменные потери в трансформаторах, а также потери в линиях.

Относительно существующей системы учета активной электроэнергии можно сделать следующие замечания:

1. Представленный в официальном документе [1] расчет потерь в трансформаторах неубедителен с методической точки зрения, а в некоторых местах содержит ошибки:

• при расчете переменных потерь в трансформаторах в качестве исходной информации принято среднемесячное потребление:

45106 кВтч для трансформаторов номинальной мощности 630 кВА;

8400 кВтч для трансформаторов номинальной мощности 400 кВА 4080 кВтч для трансформаторов номинальной мощности 250 кВА В документе [1] не указано, за какой период было рассчитано среднемесячное потребление, На основании указанных величин нетрудно оценить среднемесячное потребление электроэнергии всего Академгородка:

6 х 45106 = 270636 - электропотребление всех трансформаторов 630 кВА

3 х 8400 = 25200 - электропотребление всех трансформаторов 400 кВА 1 х 4080 = 4080 - электропотребление всех трансформатора 250 кВА Всего 270636 + 25200+ 4080 = 299916

К этой величине следует добавить потери в трансформаторных подстанциях [1]:

4255 + 2102 + 3857 + 1408 + 2102 + 2102 = 15826

и технические потери (5.8%):

299916. х 0.058 = 17395.

В результате получим среднемесячное потребление электроэнергии всего Академгородка:

299916. + 15826. + 17395. = 333137.

Согласно фактурам энергоснабжающей компании Gaz Natural Fenosa Moldova (GNFM) максимальное потребление было отмечено в декабре 2010г. и составило 272 000 кВтч, то есть среднемесячное потребление Академгородка завышено на 22,5%.

• среднемесячное электропотребление каждого трансформатора различно, оно зависит от режима работы конкретных потребителей. Поэтому неправомерно ставить все трансформаторы одной номинальной мощности в одинаковые условия.

• в расчете [1] неявно предполагается, что средняя нагрузка трансформатора определяет его средние потери. Это неверно. На самом деле средняя нагрузка не определяет средние потери из-за того, что потери являются квадратичной функцией от нагрузки. Поэтому средние потери за период всегда больше потерь от средней нагрузки за тот же период.

• расчет переменных потерь для трансформатора 630 кВА выполнен неверно, а именно: выбор величин TM и т противоречит Инструкции [2]. Вместо ошибочных значений TM = т = 720 (h) следует выбрать TM = 167(h) и т = 77(h) и соответственно скорректировать переменные потери трансформатора.

• вызывает сомнение правомерность принятого значения коэффициента мощности cos^= 0.75. Это значение не обосновано, хотя формально соответствует условиям группы C [2]. Как уже было отмечено, измеренные значения реактивной мощности на питающей подстанции в течение 2010 г. показывают, что œs9 близок к единице. С позиции поставщика электроэнергии Академгородок в целом потребляет только активную электроэнергию. Поэтому исходя из фактических замеров реактивной мощности, реальное значение коэффициента мощности œs9 по крайней мере больше 0.9.

Заниженное значение cos^= 0.75 ведет к увеличению кажущейся мощности, передаваемой через трансформатор, и к завышению расчетных значений нагрузочных потерь.

• для продолжительности расчетного периода Tf следует принять более

точное значение 730 час, которое следует из соотношения (365 х 24) /12.

2. Расчет потерь в трансформаторах не выполняется в режиме реального времени с учетом фактических нагрузок. Вместо этого применяется упрощенный подход к расчету потерь: каждому трансформатору приписывается некоторая величина потерь, принимаемая постоянной на весь расчетный период, независимо от режима нагрузки трансформатора и места его нахождения. С определенными оговорками такой подход был, вероятно, приемлем в прошлом, когда цена электроэнергии была достаточно мала, что избавляло от необходимости использовать более точные методы. Однако из-за существенного возрастания стоимости энергоресурсов ситуация в электроэнергетике сегодня иная. Новые экономические условия требуют более ясной и прозрачной системы учета потребляемой электроэнергии. Оставаясь в рамках прежней упрощенной методологии, невозможно выполнить возросшие требования к учету электрической энергии. Справедливости ради нужно отметить, что решать эту задачу в реальном времени, (то есть выполнять ежемесячно расчеты вручную) в принципе возможно, хотя абсолютно нерационально при наличии современной вычислительной техники

Математическая модель электропотребления и результаты расчета

Для решения поставленной задачи оптимизации схемы электроснабжения необходим более эффективный инструмент анализа режима сети. В первую очередь необходимо выяснить структуру потерь в существующей схеме электроснабжения. Для этого следует выполнить расчеты потерь для каждого месяца 2010 года.

Для решения этой задачи была разработана программа расчета на языке БоЛгап. Алгоритм расчета полностью соответствует действующей Инструкции [2]. По программе были проведены расчеты потерь в трансформаторах и кабельных линиях существующей сети для каждого месяца 2010 года. Первичной информацией были объемы электропотребления, зафиксированные счетчиками электроэнергии, установленными на стороне 0,4 кВ.

Структура существующей схемы энергоснабжения :

10 рабочих трансформаторов: 6х630 кВА, 3х400 кВА, 1х250 кВА 6 резервных трансформаторов 5х630 кВА, 1х400 кВА

На следующих трех страницах представлена существующая схема электроснабжения, исходная информация, а также итоговый баланс потребленной электроэнергии в виде таблицы, в которой для каждого месяца 2010 года представлены все наиболее значимые результаты расчета, а именно:

• Суммарное потребление (кВтч) за каждый месяц учреждениями АНМ

• Потери холостого хода всех трансформаторов W0

• Потери во внутренних кабельных линиях WCAB

• Потери во внешних кабельных линиях WCAB

• Полные потери во всех элементах сети

• Расчетное суммарное потребление, подлежащее плате

• Потребление согласно показаниям счетчикам компании GNFM

• Абсолютная разность между показаниями счетчиков компании GNFM и расчетным потреблением, подлежащее плате

• Относительная разность тех же величин

Таким образом, основные показатели электропотребления в 2010 году выглядят следующим образом.

1) Потребление всего Академгородка представлено в колонке 2. Эти же данные были представлены раньше в таб.1, колонка 11 )

2) Суммарные потери в трансформаторах составляют в среднем 8.9% от величины потребления и отличаются устойчивым постоянством в течение года. Это объясняется преобладающим весом потерь холостого хода в общих потерях.

3) Расчетный объем электропотребления, подлежащий безусловной оплате (колонка 8 таблицы), имеет вполне надежное обоснование: электропотребление на основе показаний счетчиков электроэнергии плюс расчетные потери во всех элементах сети, полученные в соответствии с Инструкцией. Нет причин сомневаться в надежности такого обоснования. Тем не менее, различие между расчетным потреблением и фактурами GNFM (столбец 9) является существенным и не может быть оставлено без внимания. Это различие составляет 172902 кВтч или 8.4%. Это расхождение не может быть объяснено за счет погрешностей измерительных приборов, не одновременностью снятия показаний счетчиков и прочими второстепенными причинами.

На наш взгляд, следует рассмотреть две гипотезы, объясняющие различие

а) несанкционированный отбор, то есть хищение, электроэнергии в сети 10кВ. В этом случае счетчики на стороне 0.4 кВ трансформаторов, не смогут регистрировать несанкционированный отбор энергии, который, однако, будет фиксироваться счетчиками на головной подстанции компании GNFM.

б) старение силовых трансформаторов. Старение любого энергетического оборудования приводит, как правило, к ухудшению энергетических характеристик. Старение изоляции приводит к увеличению потерь в стали магнитопровода трансформатора. Это наиболее вероятная причина выявленных расхождений. В пользу такого предположения говорят результаты измерений потерь холостого хода, выполненные в Российской Федерации [3]. Проведенные исследования показали, что потери холостого хода (ХХ) силовых трансформаторов с увеличением срока службы возрастают. На одной из электростанций (г. Йошкар-Ола), были проведены испытания силовых трансформаторов 10/0,4 кВ мощностью 250, 400 и 630 кВ-А марки ТМ, находящихся в эксплуатации с различными сроками службы. Измерения проводились в условиях эксплуатации с помощью передвижной установки со стороны низкого напряжения (0,4 кВ). Методика измерения потерь ХХ была согласована с заводом-изготовителем “Тольяттинский трансформатор”. Выборочные результаты измерений приведены ниже в таблицах.

ТМ-630/6

Год выпуска. 1975 1977 1990 1990 1990 1990 1992 1992 1994 1995 1998 2004

Потери в стали, Вт В год выпуска 1420 1420 1420 1420 1420 1420 1237 1237 1387 1320 1420 1420

в2010г 20 100 20 600 1790 1570 30 000 32 000 1340 1350 1460 1410 1660 1890

ТМ-400/6

Год выпуска. 1970 1970 1978 1978 1982 1982 1986 1988 1991 1993 1999 2002

Потери в стали, Вт В год выпуска 1080 1080 1080 1120 1080 1000 1080 1080 1012 950 1040 960

в2010г 1650 20600 17500 1470 16600 1130 23000 16300 1040 975 1120 986

ТМ-250/6

Год выпуска. 1960 1968 1971 1971 1973 1975 1976 1978 1979 1980 1981 1983

Потери в стали, Вт В год выпуска 820 820 820 800 820 820 650 820 830 820 650 704

в2010г 1160 1120 1030 870 943 877 685 896 916 958 805 797

Энергопотребление от трансформаторов (на шинах 0.4 кВ) в 2010 году

(согласно показаниям счётчиков электроэнергии), кВтч Таб. 1

ТП-310 Зоолог TM-630 ТП-310 Зоолог TM-400 ТП-310 Химии TM-630 ТП-310 Химии TM-250 ТП-480 ФизМат TM-630 ТП-480 ФизМат TM-400 ТП-772 Геолог TM-630 ТП-325 Универ TM-630 ТП-620 Завод TM-400 ТП-809 Авто-Б TM-630 АНМ Потреб /счетчик/ GNFM Поставка /счетчик Разность / абс отн.%

янв. 23800. 8940. 26400. 3960. 47240. 1360. 14035. 17562. 11050. 37938. 192285. 216000. 23715. 12.3

фев. 26840. 10950. 30160. 5280. 38960. 7080. 19386. 19386. 14160. 33166. 205368. 240000. 34632. 16.9

мар 26120. 9240. 26640. 6120. 34800. 7800. 18920. 16504. 12120. 33493. 191757. 220000. 28243. 14.7

апр. 19040. 8700. 20295. 5200. 29680. 8000. 14718. 14533. 7680. 22223. 150069. 180000. 29931. 19.9

май 18060. 7462. 15680. 2560. 24520. 5240. 12528. 15464. 5520. 7760. 114794. 148000. 33206. 28.9

июн. 15080. 4225. 15880. 3000. 26840. 5920. 13557. 12988. 5640. 12692. 115822. 136000. 20178. 17.4

июл. 16100. 4987. 17680. 2800. 31800. 5920. 11924. 8376. 5520. 11897. 117004. 144000. 26996. 23.0

авг. 15120. 3750. 14880. 2240. 23969. 5560. 10816. 9674. 5760. 12891. 104660. 128000. 23340. 22.3

сен. 13160. 3772. 17640. 2200. 28800. 10800. 13363. 16761. 5280. 21759. 133535. 152000. 18465. 13.8

окт. 21240. 7950. 24872. 3880. 26000. 6480. 17891. 18274. 7320. 25081. 158988. 192000. 33012. 20.8

ноя. 20400. 7980. 26000. 4200. 35364. 7328. 23636. 10507. 11040. 31286. 177741. 196000. 18259. 10.3

дек. 22520. 8070. 24560. 4320. 46560. 7800. 19547. 24976. 20280. 41538. 220171. 272000. 51829. 23.5

всего 237480. 86026. 260687. 45760. 394533. 79288. 190321. 185005. 111370. 291725. 1882194. 2224000. 341806. 18.2

Суммарное потребление электроэнергии учреждениями АНМ по данным из фактур компании GNFM за 2010 год.

Таб. 2

Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь

Wa, kWh 216 000 240 000 220 000 180 000 148 000 136 000 144 000 128 000 152 000 196 000 196 000 272 000

Wr (ind), kVA 635 1 942.4 22

Wr (cap) , kVA 2 400 1 600 2 400 8 400 4 000 1 200 5 600

cos9 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999

Wa - активная энергия, кВтч; Wr (ind) - реактивная энергия индуктивная, кВА; Wr (cap) - реактивная энергия емкостная, кВА С08ф - коэффициент мощности

T4GG

00

Ю

БАЛАНС ПОТРЕБЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ за /существующая схема сети/ 2010 год, кВтч Таб. 3

АНМ U/Fenosa

Потребл Wo Wva Wcab Wcab Потери к Поставка Разность

/счетчик/ транс транс внутр внеш всего Оплате /счетчик/ абс отн.%

ЯНВ . 192285. 13644. 352 . 60 . 247 . 14303 . 206588. 216000. 9412 . 4 . 6

фев. 205368. 13644. 345. 68 . 280 . 14337. 219705. 240000. 20295 . 9.2

мар. 191757. 13644. 300 . 60 . 246. 14250. 206007. 220000. 13993 . 6.8

апр. 150069. 13644. 181 . 39. 156. 14020. 164089. 180000. 15911 . 9.7

май 114794. 13644. 111 . 28 . 96. 13880. 128674. 148000. 19326 О LO \—1

июн. 115822 . 13644. 114 . 25. 98 . 13880. 129702. 136000. 6298 . 4 . 9

июл. 117004 . 13644. 128 . 29. 99. 13900. 130904. 144000. 13096 . 10.0

авг. 104660 . 13644. 94 . 22 . 82 . 13841 . 118501. 128000. 94 99 . 8 . 0

сен. 133535. 13644. 153 . 27 . 126. 13950. 147485. 152000. 4515 . 3.1

окт. 158988 . 13644. 202 . 42 . 174 . 14062 . 173050. 192000. 18950 . 11.0

ноя. 177741 . 13644. 269. 48 . 214 . 14175. 191916. 196000. 4084 . 2 . 1

дек. 220171. 13644. 422 . 61 . 319. 14446. 234617. 272000. 37383 . 15.9

total 1882194. 163728. 2671. 509. 2137. 169044. 2051238. 2224000. 172762. 8.4

PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE 3(17) 2011

Измерения показали, что у 15 % обследованных трансформаторов потери ХХ значительно превышают нормируемые значения. Следовательно, можно предположить, что эти трансформаторы имеют скрытый дефект и подлежат замене.

Измерения потерь ХХ в условиях эксплуатации позволит уточнить фактические потери, выявить очаги повышенных потерь и провести мероприятия по их снижению. Таким образом, эти измерения позволяют при минимальных затратах провести диагностику магнитной системы трансформатора и снизить потери электроэнергии.

Анализ существующей системы электропотребления показал, что трансформаторы существенно недогружены и как следствие, потери холостого хода составляют 97% от всех потерь. Это значит, что установленная мощность трансформаторов избыточна относительно уровня электропотребления, поэтому можно ожидать существенной экономии электроэнергии за счет снижения потерь, если отключить некоторые трансформаторы, а их потребителей подключить к остающимся в работе трансформаторам.

В результате обсуждения существующей схемы электроснабжения в проектном Институте ''FNFRGOPROIFCT'' (г. Кишинев) была предложена новая конфигурация за счет следующих изменений:

1. Объединить нагрузки биологического и химических корпусов. Нагрузку биологического корпуса следует перевести на трансформатор 630 кВА химического корпуса по сети 0.4 кВ с последующим отключением трансформатора 630 кВА биологического корпуса. Второй трансформатор 630 кВА химического корпуса можно оставить в резерве.

2. Перевод потребителей ТП-772 по сети 0.4кВ на ТП-325 с последующим отключением трансформаторов ТП-772 (2*630 кВА). Второй трансформатор 630 кВА можно оставить в резерве. После подключения к ТП-325 строящегося здания общежития, в зависимости от его нагрузки, в работу может быть включен резервный трансформатор.

3. Перевод потребителей ТП-620 по сети 0.4 кВ на ТП-809 с последующим отключением трансформаторов ТП-620 (2*400 кВА). Второй трансформатор 630 кВА можно оставить в резерве.

4. После подключения к ТП-480 второй очереди библиотеки (новое здание), расчетная нагрузка которой составляет 185кВт, целесообразно включить под нагрузку резервный трансформатор 630 кВА.

В соответствии с этими рекомендациями была разработана модифицированная расчетная схема электроснабжения и выполнен расчет потерь электроэнергии. Для корректного сопоставления результатов были использованы одна и та же исходная информация - потребление электроэнергии за 2010 год, расчеты выполнены по той же программе, а результаты расчета представлены в аналогичных таблицах.

ААБа 3x95 640м

ААШВ 3x70 200м

00

БАЛАНС ПОТРЕБЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ за 2010 год, кВтч

/модифицированная схема сети/

АНМ Потребл. /счетчик/ \Уо транс \Vvar транс \¥каб внутр \¥каб внеш Потери всего к оплате и/Еепоэа Поставка /счетчик Разность / абс отн.%

янв. 192285. 8914 . 509. 58 . 237 . 9717 . 202017. 216000. 13983. 6.9

фев. 205368. 8914 . 546. 69. 268 . 9797 . 215182. 240000. 24818 . 11 . 5

мар. 191757. 8914 . 473 . 60 . 235. 9681 . 201453. 220000. 18547. 9.2

апр. 150069. 8914 . 279. 39. 148 . 9378 . 159456. 180000 . 20544. 12 . 9

май 114794. 8914 . 176. 27 . 89. 9206. 124006. 148000. 23994. 19.3

июн. 115822. 8914 . 173 . 24 . 91 . 9202 . 125029. 136000. 10971. 8 . 8

июл. 117004. 8914 . 183 . 28 . 93. 9217 . 126227. 144000. 17773. 14 . 1

авг. 104660. 8914 . 142 . 21 . 75. 9151 . 113816. 128000. 14184 . 12 . 5

сен. 133535. 8914 . 222 . 28 . 118 . 9281 . 142822. 152000. 9178 . 6.4

окт. 158988. 8914 . 330 . 44 . 165. 9452 . 168450. 192000. 23549. 14 . 0

ноя. 177741. 8914 . 405. 49. 203 . 9571 . 187323. 196000. 8677 . 4 . 6

дек. 220171. 8914 . 637 . 62 . 307 . 9920 . 230104. 272000. 41896. 18.2

total 1882194. 106963. 4075. 509. : 2029. 113574 . 1995887. 2224000. 228113. 11.4

РЯОВЬЕМЕЬЕ ЕЫЕКСЕТК’П ЯЕСЮЫАЬЕ 3(17) 2011

Структура модифицированной схеме энергоснабжения 4 подстанции: 81-310, 81-480, 81-325, 81-809 6 рабочих трансформаторов: 2*400 кВА, 4*630 кВА

4 резервных трансформатора

Следует сразу отметить, что выполненный анализ не является проектной работой в точном смысле этого понятия. Это лишь расчетная оценка экономии потерь электроэнергии, поскольку мы не рассматриваем важнейшую составляющую проекта -финансовые затраты: стоимость материалов, монтажных работ по модернизации схемы электроснабжения, срок окупаемости капитальных затрат и т.д. Эти вопросы могут быть рассмотрены и решены только в проектной организации, такой как Молдавский Институт "FNFRGOPROIFCT''. Однако мы надеемся, что если в будущем такой проект будет выполнен, результаты наших расчетов будут полезны.

Из сопоставления двух вариантов можно сделать следующие выводы

1. Потери электроэнергии снизились с 169044. до 113574. кВтчас за счет уменьшения общего числа подключенных трансформаторов

2. Переменные потери в трансформаторах увеличились в полтора раза за счет увеличения нагрузки на работающие трансформаторы. Однако трансформаторы по-прежнему недогружены. Следовательно, возможна более глубокая модификация схемы энергоснабжения

3. Потери в кабельной сети изменились незначительно, можно считать их практически постоянными. Доля потерь в кабельной сети в общих потерях в обеих вариантах составляет десятые доли процента.

Заключение

1. Существующая система учета потерь в элементах распределительной сети Академгородка не отвечает современным требованиям адекватности, открытости и прозрачности расчетов, а также не отвечает техническим возможностям, предоставляемых современной вычислительной техникой.

2. Высокая стоимость электроэнергии вынуждает применить более эффективные методы расчета потерь. Наблюдаемая в настоящее время тенденция роста тарифов на первичные энергоресурсы и электроэнергию, по-видимому, сохранится в обозримом будущем. Упрощенные методы, успешно применяемые в период относительно дешевой электроэнергии, следует заменить более совершенными. Использование упрощенных методов выглядит сегодня весьма неубедительно на фоне широкого применения вычислительной техники во всех сферах нашей жизни. Математическое моделирование режима работы электрической сети с помощью компьютера позволяет выполнять расчеты в реальном времени (ежемесячно) и по фактическим данным электропотребления вместо неких усредненных показателей.

3. Система хранения информации по электропотреблению в учреждениях Академгородка нуждается в серьёзном улучшении. Сегодня вся информация хранится на бумажных носителях, нам не удалось увидеть ни одной хотя бы простейшей базы данных с использованием персональных компьютеров для хранения информации -показаний счетчиков, объема электропотребления и т.д. Аналогичная база данных была бы полезна на любом уровне управления. Наличие такой базы позволило бы руководству Секции инженерных сетей осуществлять постоянный мониторинг состояния электропотребления.

4. Следует рассмотреть экономическую возможность измерения фактических потерь холостого хода силовых трансформаторов. Без ответа на этот вопрос преждевременно рассматривать вопрос о модернизации существующей системы электроснабжения с

целью снижения потерь электроэнергии. Здесь уместно отметить важную тенденцию в современной энергетике - переход от системы планово-предупредительных ремонтов к ремонтам по действительному техническому состоянию электрооборудования на основе его диагностики. В свете сказанного измерение потерь холостого хода является одним из таких методов диагностики, причем наиболее дешевым по финансовым затратам.

Литература

[1] “Pierderile tehnice de energie electricä activä in transformatoarele Sta^iilor de transformatoare aflate la balan^a CS§DT al A§M”. Hotärirea Biroului Consiliului Suprem Pentru Stiin^ä §i Dezvoltare Trhnologicä al Academiei de Stiin^e a Moldovei, Nr.12-6, 28-03-2011.

[1] Инструкция по расчету потерь активной и реактивной энергии в элементах сети, находящихся на балансе потребителя, официальное издание Monitorul oficial №9497 (2081-2084), от 6 июля 2007 стр.74-78.

[1] Цицорин А.Н. О потерях холостого хода силовых трансформаторов 6-10 кВ. Электрические станции, 2011, №3, стр.48-51.

Сведения об авторе: Грицай Михаил Андреевич, Институт энергетики Академии Наук Молдовы, ведущий научный сотрудник, к.т.н., Область научных интересов: математическое моделирование электрических сетей и систем E-mail mgrine@ie.asm,md