Как достигается уменьшение потерь

Передача электрической энергии от источников питания к потре­бителям связана с потерей части мощности и энергии в системе элект­роснабжения (трансформаторах, линиях, реакторах). Эти потери опре­деляются током (мощностью), протекающим по линии, и величиной напряжения.

Применение повышенного напряжения в электрических сетях, например 10 кВ (вместо б кВ), 380 В и 1,73*380 В = 657 В, а также глубокого ввода напряжением 35 кВ и выше значительно снижает потери мощности и электроэнергии. Этому также способствует повышение коэффициента мощности, что сопровождается снижением по­требления реактивной мощности Qи, следовательно, снижением потерь мощности, при передаче через трансформаторы и линии электри­ческой энергии к потребителям:

Δ p = (P _{в кв.+}Q _{в кв}.)/U _{в кв} *R

Следует подчеркнуть, что потери в трансформаторах определяются также числом часов их работы. Поэтому одним из условии, обеспечи­вающих экономию электроэнергии в трансформаторах, является их отключение при малых загрузках. Это возможно осуществить, если в ночное (не рабочее) время питать электроустановки, предназначен­ные для ремонтных работ, дежурного освещения и др., от одного тран­сформатора. Питание указанных потребителей при этом обеспечи­вается наличием перемычек на низшем напряжении между цеховыми подстанциями. Другим условием экономии электроэнергии в трансфор­маторах является установление рационального режима работы вклю­ченных трансформаторов, что обеспечивается установлением оптималь­ного коэффициента загрузки, который зависит от соотношения между активными и реактивными составляющими потерь трансформаторов.

Потери электрической энергии в трансформаторах составляют зна­чительную величину и должны быть доведены до возможного минимума путем правильного выбора мощности и числа трансформаторов, рацио­нального режима их работы, исключением холостых ходов при малых загрузках.

Число одновременно работающих трансформаторов определяет де­журный персонал в зависимости от нагрузки из условий минимальных потерь электрической энергии в трансформаторах.

Потери электрической энергии в линии зависят от сопротивления линии, квадрата тока и времени потерь; поэтому кроме снижения тока для уменьшения потерь следует снижать величину сопротивления ли­нии, для чего при наличии парных линии их включают параллельно.

Применение повышенных напряжений 20 кВ и 660 В для сетей промышленных предприятий также значительно сокращает потери электроэнергии в питающих и распределительных сетях промышлен­ных предприятий.

При выборе схем внешнего и внутреннего электроснабжения сле­дует сравнивать варианты, при которых на линиях отсутствуют реак­торы, или варианты, при которых потери в установленных реакторах минимальны.

Потери в линиях.

Потери активной мощности и электроэнергии в линиях:

Потери реактивной мощности и реактивной энергии:

где R- активное сопротивление, Х – индуктивное или емкостное сопротивление воздушной или кабельной линии.

Потери мощности и электроэнергии в трансформаторах.

Потери мощности в трансформаторах слагаются из потерь активной мощности и реактивной мощности.

Потери активной мощности слагаются в свою очередь из потерь на нагревание обмоток трансформатора, зависящих от тока на­грузки, и потерь на нагревание стали, не зависящих от тока на­грузки. Потери мощности на нагревание обмоток трансформатора:

Тогда полные активные потери:

где Rт – активное сопротивление обмоток трансформатора, определяемое по величине потерь в меди Pм и мощности трансформатора Sном, напряжению Uном:

Потери реактивной мощности также слагаются из двух составляю­щих: потерь Q, вызванных рассеянием магнитного потока в тран­сформаторе, зависящих от квадрата тока нагрузки, и потерь на на­магничивание трансформатора Qм, не зависящих от тока нагрузки и определяемых током холостого хода I_{Х х}.

Потери мощности, вызванные рассеянием:

тогда полные реактивные потери:

где Хт – реактивное сопротивление обмоток трансформатора, определяемое напряжением Uк.з. и сопротивлением Rт;

Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности могут быть разделены на три группы: 1) не требующие применения компенсирующих устройств; 2) связанные с применением компенсиру­ющих устройств; 3) допускаемые в виде исключения.

Последние две группы мероприятий должны обосновываться тех­нико-экономическими расчетами и применяются при согласовании с энергосистемой.

Мероприятия, не требующие применения ком­пенсирующих устройств:

1) упорядочение технологического процесса, ведущее к улучше­нию энергетического режима оборудования, а следовательно, и к повы­шению коэффициента мощности;

2) переключение статорных обмоток асинхронных двигателей напряжением до 1000 В с треугольника на звезду, если их загрузка составляет менее 40%;

3) устранение режима работы асинхронных двигателей без на­грузки (холостого хода) путем установки ограничителей холостого хода, когда продолжительность межоперационного периода превышает 10 мин;

4) замена, перестановка и отключение трансформаторов, загружаемых в среднем менее чем на 30% от их номинальной мощности;

5) замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности при условии, что изъятие избыточной мощности влечет за собой уменьшение суммарных потерь активной энергии в энерго­системе и двигателе;

6) замена асинхронных двигателей синхронными двигателями той же мощности, где это возможно по технико-экономическим сообра­жениям;

7) применение синхронных двигателей для всех новых установок электропривода, где это приемлемо по технико-экономическим сообра­жениям;

8) регулирование напряжения, подводимого к электродвигателю при тиристорном управлении;

9) повышение качества ремонта двигателей с сохранением их номинальных данных.

Мероприятия, связанные с применением компенсирующих устройств:

1) установка статических конденсаторов;

2) использование синхронных двигателей в качестве компенса­торов.

Мероприятия по повышению коэффициента мощности, допу­скаемые в виде исключения:

1) использование имеющихся на предприятиях синхронных генераторов в качестве синхронных компенсаторов;

2) синхронизация асинхронных двигателей, допускаемая при на­грузке на валу не выше 70% от номинальной мощности и соответствующем технико-экономическом обосновании.

При питании постоянным током фазный ротор втягивается в син­хронизм и может работать с опережающим коэффициентом мощности; двигатель при этом приобретает свойства, сходные со свойствами синхронного двигателя, но со значительно меньшей перегрузочной способностью.

Особенности некоторых компенсирующих устройств. Синхрон­ные двигатели. Синхронные двигатели по сравнению с асин­хронными имеют следующие преимущества:

а) возможность использования их в качестве компенсирующих устройств при сравнительно небольших дополнительных первоначаль­ных затратах, поскольку при работе с опережающим коэффициентом мощности полная мощность синхронного двигателя 5_110М__ПТ, определя­ющая его стоимость, растет в гораздо меньшей степени, чем его ком­пенсирующая способность;

б) экономичность изготовления на небольшое число оборотов; при этом отпадает необходимость в промежуточных передачах между двигателем и рабочей машиной;

в) меньшая зависимость вращающего момента от колебаний напряжения: у синхронного двигателя момент пропорционален напря­жению в первой степени, у асинхронного — во второй степени;

г) более высокая производительность рабочего агрегата при син­хронном электроприводе, поскольку скорость двигателя не зависит от нагрузки;

д) меньшие потери активной мощности, так как к.п.д. синхрон­ных двигателей выше, чем к.п д. асинхронных двигателей.

Компенсирующая способность двигателя определяется нагрузкой на его валу, напряжением, подведенным к зажимам двигателя, и то­ком возбуждения. С уменьшением тока возбуждения ниже номиналь­ного компенсирующая способность двигателя снижается.

Синхронные компенсаторы. Компенсатор — это син­хронный двигатель, работающий в режиме холостого хода, т. е. без нагрузки на валу. Это позволяет специально изготовлять синхронные компенсаторы с меньшим воздушным зазором и облегченным валом по сравнению с обычными синхронными двигателями.

При перевозбуждении синхронный компенсатор генерирует опере­жающую реактивную мощность, а при недовозбужлении потребляет отстающую реактивную мощность. Это свойство синхронных компен­саторов используется как для повышения коэффициента мощности, так и для регулирования напряжения в электрических сетях.

Преимуществами синхронных компенсаторов являются возмож­ность автоматического плавного регулирования напряжения в боль­шом диапазоне, чем обеспечивается увеличение статической и динами­ческой устойчивости в энергетической системе а также достаточно высокая надежность работы.

Недостатками синхронных компенсаторов являются:

а) относительно высокая стоимость и, следовательно, высокие удельные капитальные затраты на компенсацию (порядка 12 руб/квар);

б) значительно больший удельный расход активной мощности
на компенсацию (0,027 кВт/квар) по сравнению со статическими
конденсаторами (0,003 кВт/квар);

в) большая занимаемая производственная площадь и шум при работе.

Указанные особенности синхронных компенсаторов, а также воз­можность их пуска только от источников питания большой мощ­ности ограничивают их применение на подстанциях энергетических систем.

Статические конденсаторы. Статические конденса­торы изготовляются из определенного числа секций, которые в зави­симости от рабочего напряжения и расчетной величины реактивной мощности соединяются между собой параллельно, последовательно или параллельно-последовательно.

Компенсация реактивной мощности электроустановок промыш­ленных предприятий осуществляется с помощью статических конден­саторов, включаемых обычно параллельно электроприемникам (по­перечная компенсация). В отдельных случаях при резкопеременной нагрузке сетей, например при питании дуговых печей, сварочных установок и др., может оказаться целесообразным последовательное включение конденсаторов (продольная компенсация).

Размещение конденсаторов в сетях напряжением до 1000 В и выше должно удовлетворять условию наибольшего снижения потерь активной мощности от реактивных нагрузок. При этом возможна компенсация:

1) индивидуальная — с размещением конденсаторов непосред­ственно у токоприемника. В этом случае от реактивных токов раз­гружается вся сеть системы электроснабжения (сети внешнего и внутреннего электроснабжения и распределительные сети до токоприемников). Однако недостатком такого размещения является неполнсе использование большой установленной мощности конденсато­ров, размещенных у токоприемников;

2) групповая — с размещением конденсаторов у силовых шкафов и шинопроводов в цехах. В этом случае распределительная сеть до токоприемников не разгружается от реактивных токов, но значи­тельно увеличивается время использования батареи конденсаторов
по сравнению с индивидуальной компенсацией;

3) централизованная — с подключением батареи на шины 0,38 и 6—10 кВ подстанции:

а) от реактивных токов разгружаются трансформаторы подстан­ций, но не питающая и распределительная сеть низшего напря­жения; б) от реактивных токов разгружаются только сети энергоси­стемы, а трансформаторы подстанций ре разгружаются.

 

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: