Целесообразность выбора мероприятий по экономии электроэнергии

УДК 621.311

Целесообразность выбора мероприятий по экономии электроэнергии

В. М. Дашков,

Самарский государственный технический университет, кандидат технических наук, доцент Я. В. Макаров,

Самарский государственный технический университет, инженер В. Е. Семин,

Самарский государственный технический университет, лаборант

В работе рассматриваются и анализируются некоторые распространённые методы энергосбережения применительно к объектам бюджетной сферы. Анализ результатов расчётов показывает нецелесообразность использования одних методов из-за малого экономического эффекта, а применение других эффективно при соблюдении определённых условий и ограничений.

Ключевые слова: трансформатор, коэффициент загрузки, компенсация, реактивная мощность, стабилизатор напряжения.

Основным документом, который выдаётся по результатам энергоаудита, является энергопаспорт, где должны указываться мероприятия по энергосбережению для обследуемого объекта. Опыт показывает, что в зависимости от типа объекта некоторые рекомендуемые мероприятия могут оказаться неэффективными. На основе анализа результатов обследований электрической части в рамках энергетических обследований ряда предприятий и объектов бюджетной сферы можно сформулировать некоторые особенности и проблемы выбора мероприятий по экономии электроэнергии для них.

Во многих директивных документах, научной литературе и перечне типовых мероприятий по экономии электроэнергии рекомендуется в характерных точках систем электроснабжения поддерживать напряжение близким к номинальному [1-3]. Указанное мероприятие в сетях 0,4 кВ большинства объектов бюджетной сферы (школа, высшие учебные заведения и т. п.) не приводит к существенной экономии электроэнергии. Об этом свидетельствует анализ суточных графиков потребления электроэнергии. На рис. 1 приведён график нагрузки, а на рис. 2 - график отклонения напряжения для рабочего дня одного из учебных корпусов вуза г. Самары.

Основными потребителями электроэнергии на рассматриваемом объекте являются персональные компьютеры, лабораторное оборудование, осветительные приборы, бытовые холодильники, приборы, работающие в ждущем режиме. Применение стабилизаторов и ограничителей напряжения в электрических сетях 0,4 кВ таких характерных объектов не всегда технически возможно, так как сети системы освещения и силовой нагрузки подключены к одному защитному аппарату (автоматический выключатель или предохранитель). Даже если приобрести и установить стабилизатор напряжения, то его эффектив-

ность окажется низкой из-за очень малой величины нагрузки в периоды 0.00-7.00 часов и 17.0024.00 часов, когда фактическое напряжение на зажимах источников света выше номинального.

Поддержание величины напряжения на уровне номинального напряжения за счёт изменения коэф-

Р, кВт; О, кВАр

120,0

100,0 80,0 60,0 40,0 20,0

И

,р

\

Время

Рис. 1. Активная и реактивная нагрузки учебного корпуса А

А11, %

Время

Рис. 2. Отклонение напряжения у потребителей учебного корпуса А

3

0,0

ЭНЕРГОБЕЗОПАСНОСТЬ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / www.fndf.rn № 5(53) 2013, еентябрь-октябрь

шнЕРШвштурснтБЕШШЕтишшэнЕРШявФФЕШШВЮшшЬ 19

фициента трансформации силового трансформатора 6-10/0,4 кВ, то есть за счёт переключения устройств ПБВ, также не всегда возможно, так как во многих случаях от одной трансформаторной подстанции получают электроэнергию потребители, находящиеся в разной удалённости от неё.

В [1, 2] указывается ещё один способ экономии электроэнергии - замена недогруженных трансформаторов трансформаторами меньшей мощности. Действительно, фактический коэффициент загрузки трансформаторов, находящихся на балансе объектов бюджетной сферы, ниже рекомендуемого ПУЭ и другими нормативными документами. Это ведёт к увеличению потерь электроэнергии. Например, на одной из трансформаторных подстанций университета города Самары коэффициент загрузки составляет 0,2-0,3.

Расчёты показывают, что при замене трансформатора мощностью 1000 кВА на трансформатор мощностью 630 кВА потери электроэнергии в трансформаторе малой мощности могут превышать потери в недогруженном трансформаторе. На рис. 3 приведены данные расчётов по определению целесообразности замены трансформаторов 1000 кВА на трансформатор 630 кВА для различных значений времени максимальных потерь т. Видно, что экономия электроэнергии при замене недогруженных силовых трансформаторов 6-10/0,4 кВ за счёт снижения потерь электроэнергии значительно уменьшается при увеличении времени максимальных потерь. Наиболее эффективным будет вариант замены недогруженного трансформатора при коэффициенте загрузки Кз < 0,3 и при времени максимальных потерь т < 3000 ч.

Другим мероприятием, рекомендуемым многими авторами и нормативными документами, является применение компенсирующих устройств (КУ) [4]. В [1] отмечается, что наиболее целесообразно устанавливать компенсирующие устройства в сетях до 1000 В.

Таблица

Показатели Тип трансформатора

ТМЗ 400-10/0,4 ТМЗ 1600-10/0,4

до установки КУ после установки КУ до установки КУ после установки КУ

Полная мощность нагрузки S, кВА 250 179,72 960 717,092

cos 0,68 0,946 0,69 0,948

Реактивная мощность нагрузки Q, кВАр 183,303 58,303 677 277

Потери активной мощности в СТ Ртр, кВт 2,148 1,11 6,48 3,616

Потери реактивной мощности в СТ фтр, кВАр 7,031 3,634 31,68 17,676

Полная мощность, передаваемая по кабелю £кл, кВА 263,88 186,61 1019,65 744,43

Потери активной мощности в силовом кабеле plш, кВт 0,2 0,099 1,014 0,544

Рис. 3. Зависимость изменения величины потерь электроэнергии SAW в силовых трансформаторах от коэффициента загрузки Кз при замене недогруженного трансформатора мощностью 1000 кВА трансформатором мощностью 630 кВА при времени максимальных потерь,т: 1 - 3000 ч; 2 - 3500 ч;

3 - 5000 ч; 4 - 6000 ч; 5 - 7000 ч; 6 - 7500 ч

В таблице приведены результаты расчётов для системы электроснабжения цеха, состоящей из трансформатора ТМЗ 400-10/0,4 и кабеля ААБ-3х120 протяжённостью 1,1 км, питающего этот трансформатор, а также для системы, состоящей из трансформатора ТМЗ 1600-10/0,4 и кабеля питающего этот трансформатор, протяжённостью 500 м, до и после установки компенсирующих устройств при одинаковых коэффициентах загрузки Кз=0,6. Расчёты выполнены с использованием аналитических выражений, приведённых в [4], для определения потерь мощности и электроэнергии в силовых кабелях и силовых трансформаторах.

Анализ данных таблицы показывает, что наиболее целесообразно для экономии электроэнергии

№ 5(53) 2013, сентябрь-октябрь

redaktor@endf.ru

Продолжение табл.

Показатели Тип трансформатора

ТМЗ 400-10/0,4 ТМЗ 1600-10/0,4

до установки КУ после установки КУ до установки КУ после установки КУ

Потери электроэнергии в силовом кабеле за год Д^дд, кВт-ч 539,7 275,7 2737 1459

Потери электроэнергии в СТ за год ДWTр, кВт-ч 10340 5283 60580 32290

Суммарные потери электроэнергии в системе ДW, кВт-ч 23580 18260 92220 62660

Экономия электроэнергии Wэ, кВт-ч 5322 29570

Стоимость сэкономленной электроэнергии Сэ, руб. 26608 147850

Стоимость КУ, руб. 80800 242400

Окупаемость мероприятия, год 2,963 1,64

применять компенсирующие устройства в системах с трансформаторами большей мощности.

Таким образом, на объектах бюджетной сферы при решении вопроса о замене недогруженных трансформаторов трансформатором меньшей мощности необхо-

дим обязательный учёт времени максимальных потерь для конкретного объекта. Установка компенсирующих устройств в сетях с напряжением до 1000 В считается экономически оправданной при больших значениях потребляемой реактивной мощности.

Литература

1. Гольдштейн В. Г., Кубарьков Ю. П., Молочников Е. А., Халилов Ф. Х. Снижение потерь электроэнергии в системах электроснабжения в свете пересмотра нормативов инструкций методик по их расчёту и обоснованию // Электроэнергетика глазами молодежи: Научные труды третьей международной научно-технической конференции: Сб. ст. Т. 2. - Екатеринбург: УрФУ, 2012. - С. 373-378.

2. Примерный перечень мероприятий в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности, который может быть использован в целях разработки региональных, муниципальных программ в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности (утверждён приказом Министерства экономического развития Российской Федерации от 17 февраля 2010 г. № 61).

3. Кунгс Я. А. Автоматизация управления электрическим освещением. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 112 с.

4. Железко Ю. С., Артемьев А. В., Савченко О. В. Расчёт, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005. - 280 с.

The reasonability of energy saving activities choosing V. M. Dashkov,

Samara State Technical University, PhD Ya. V. Makarov,

Samara State Technical University, Engineer V. E. Semin,

Samara State Technical University, Lab Employee

In this paper we review and analyze some of common methods of energy saving applied to budget area objects. The analysis of calculations results shows that use of certain methods is unreasonable due to a low economic effect. Some of other methods work with definite conditions and restrictions.

Keywords: transformer, loading coefficient, compensation, reactive power, voltage stabilizer.

ЭНЕРГОБЕЗОПАСНОСТЪ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ I wmv.endi.ru

№ 5(53) 2013, сентябрь-октябрь