147073 (Исследование системы электроснабжения с экранирующим и усиливающим проводами), страница 3

Как упоминалось выше участок Тернополь - Красне является двухпутным участком с узловой схемой питания. Поэтому расчет потерь энергии для данного участка можно выполнить по следующей формуле:

, (2.16)

где Т – расчетный период, Т =24 часа;

U_ном – номинальное напряжение на токоприемнике поезда,

U_ном = 25 кВ;

t,t_H - время движения поезда по межподстанционной зоне в четном, нечетном направлении соответственно, ч;

J- минимальный межпоезоной интервал, J = 8/60 = 0,133ч;

N, N_H - средне суточное число поездов в четном, нечетном направлении соответственно, N = 24, N_H = 23;

W_T - потери электроэнергии на движение поезда по межподстанционной зоне за период Т, кВт *ч.

При однотипных поездах, а это действительно так поскольку на участке в основном находятся пассажирские поезда, W_T можно определить по формуле:

(2.17)

где W,W_н – потери электроэнергии на движение поезда в четном, нечетном направлении соответственно, кВт * ч

Потери электроэнергии на движение поезда в четном и нечетном направлении примем равными, поскольку тип подвески в четном и нечетном направлении одинаков, а ток поезда будем изменять в пределах I_п = 80-210 А с шагом 10А Таким образом

, (2.18)

где r - активное сопротивление тяговой сети , Ом / км

г == 0.149 Ом I км - активное сопротивление тяговой сети без ЭУП, а r = 0.086 См / км — активное сопротивление тяговой сети с ЭУП в соответствии с [ ] и [ ];

l - длина межподстанционной зоны, l = 89,5 км.

Также примем что t = t_н = l / V_уч. = 89,5 / 68 = 1,31 ч. (V_уч = 68 км/ч – участковая скорость поезда).

Подставив данные в формулы (2.16) - (2.18) получим потери энергии за месяц на заданном участке. Для определения значений потерь энергии была использована программа tan.exe, текст которой приведен в приложении 1, а результаты ниже.

По полученным результат построим график, отражающий зависимость потерь энергии от величины тока, потребляемой поездом для тяговой сети с и без ЭУП

Степень снижения потерь энергии при использовании тяговой сети с ЭУП характеризуется коэффициентом

К = r/r_эуп , К = 0,149/0,086 = 1,73.

Таким образом использование системы тягового электроснабжения с ЭУП позволяет обеспечить снижение потерь активной энергии до 1,73 раз.

3. ОПЛАТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПО ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫМ И ОДНОСТАВОЧНЫМ ТАРИФАМ.

Существующая ныне система учета и контроля расхода электрической энергии на железнодорожном транспорте основана на сложившейся в предыдущие годы системе, рассчитанной на низкую цену одного киловатт-часа.

При резком повышении тарифов на электроэнергию выявились условия, которые не позволяют с достаточной точностью и эффективностью вести денежные расчеты с энергосистемами и железнодорожными потребителями. К ним относятся:

- низкий класс точности счетчиков;

• высокий уровень коммерческих потерь;

• отсутствие автоматизированных систем учета электрической энергии.

Увеличение числа нетяговых потребителей, подключенных за 30-40 лет работы подстанций к их распредустройствам 10-35 кВ, изменило порядок расчетов за электрическую энергию на тягу поездов. Сейчас она вычисляется по разности сумм показаний счетчиков на вводах подстанций и показаний счетчиков нетяговых потребителей. При этом все неточности расчета относятся на тягу поездов.

При расчетах погрешностей энергии, учитываемой несколькими счетчиками на фидерах подстанции, используется известное выражение для дисперсий

, (3.1.)

где - дисперсия суммарных расходов энергии по фидеру с номером i,

W_i – расход энергии по фидеру с номером i,

n - число фидеров.

Относительная погрешность равна

, (3.2)

Погрешности, вычисленные по этим формулам для W в реальных условиях, не превышают ± 2 % при классе точности счетчиков 2.

Погрешность вычислений энергии, расходуемой на тягу поездов, определяется по разности показаний по формуле

, (3.3)

где W - энергия вычисленная по счетчикам вводов подстанций;

- сумма энергий для n нетяговых фидеров с номерами 1 ,2,.....i.....n;

- дисперсия разности, полученная по счетчикам вводов и счетчикам отходящих фидеров.

Дисперсия

, (3.4)

Среднеквадратическое отклонение, вычисленное для существующих схем учета энергии, не должно превышать ± 4 % от W при классе точности счетчиков 2:

, (3.5)

Погрешность Y может изменяться в больших пределах - от 1-2 %,

когда стремится к нулю и W = W_т (W_т - энергия тяги, равная энергии, учитываемой на вводах подстанции).

Когда , то Y стремится к бесконечности, однако в реальных условиях она не превышает 10% от .

Из-за механических причин индукционные счетчики во многих случаях недоучитывают энергию, поэтому при вычислениях «по разности показаний» значения энергии, расходуемой на тягу поездов, получаются завышенными.

В тоже время энергосистемы предъявляют повышенные требования к потребителям электрической энергии: устанавливаются пределы электропотребления активной и реактивной энергий, максимальные значения мощности в часы наибольшей загрузки энергосистемы, вводятся штрафные тарифы за нарушение накладываемых ограничений, устанавливаются пределы генерирования реактивной энергии.

Во всех этих случаях необходимо повышение точности учета электрической энергии. Многие требования, закладываемые в договоры на оплату электрической энергии, невозможно выполнить без внедрения системы автоматического контроля и учета электрической энергии. Автоматизация особенно нужна в случае оплаты по двухставочному или дифференцированному тарифу.

При оплате по двухставочному тарифу необходимо следить за максимальной мощностью в часы наибольшей нагрузки энергосистемы и по ней определять заявленную мощность Р_з. Максимальные значения заявленной мощности и коэффициента максимума К_м, выше которых оплата по одноставочному тарифу меньше, чем по двухставочному, рассчитывается по формулам:

(3.6)

(3.7)

где С_о - одноставочный тариф за активную электрическую энергию, грн./кВт*ч;

С - плата за один киловатт заявленной мощности, грн. / кВт;

С_d - оплата за активную энергию при двухставочном тарифе,

грн./кВт*ч,

Т - интервал времени, для которого рассчитывается Р_з, ч;

W- расход энергии за время Т, кВт*ч.

Таким образом, величины К_м и Р_з зависят от значений тарифных ставок.

Плата за электроэнергию при дифференцированном тарифе буцет определятся выражением

, (3.8)

где Т_n ,Т_nn, Т_н - тарифные ставки в пиковом, полупиковом и ночном периодах нагрузки, грн. / кВт *ч;

W_n ,W_nn, W_h - потребление энергии в пиковый, полупиковый и

ночной периоды нагрузки, кВт*ч.

Тариф Т_н рассчитывается по затратам энергии на топливо, T_nn -принимается равным среднему по энергосистеме Т_ср., который расчитывается по общим затратам энергосистемы и электропотреблению за предыдущий период, а Т_n определяется вычислением и зависит как от ставок T_nn , Т_cр, Т_н, так и от соотношений электропотребления по времени суток β_н, β_nn, β_n .

Тариф Т_n может в несколько раз превышать тариф Т_н . В этом случае при измерении электропотребления по зонам суток осредненная дифференцированная тарифная ставка будет значительно изменяться. Изменение тарифной ставки удобно проследить по рис. 3.1., где рассмотрены два случая: 1)Т_n = 4Т_н, Т_cр. = 2T_н; 2) Т_n = 3 Т_н, Т_ср. = 2Т_н. В обоих случаях β_н = β_nn .

О 10 , 20 30 40 50 60 70 80 90 100

рис. 3.1.

Из рис. 3.1. видно, что потребитель электроэнергии должен регулировать электропотребление по времени суток, чтобы доля электропотребления в пиковой зоне не выходила за границы области, обозначенной на рис.3.1. β_n1 (для первого случая). При уменьшении Т_n от 4Т_н до ЗТ_н ширина этой области увеличивается до β_n2 (второй случай).

Если доля электропотребления в пиковой зоне β_n в реальных условиях превысит указанные (расчетные) границы β_n1 и β_n2 , то плата за электроэнергию возрастет. Увеличение усредненного дифференцированного тарифа по сравнению со средним одноставочным железнодорожным тарифом в этом случае будет тем выше, чем выше кратность тарифа для пиковой зоны.

Оптовая продажа энергии не исключает дифференцированной оплаты за электроэнергию по времени суток и использования двухставочных тарифов при взаиморасчетах с мощными потребителями. Приведем величину тарифных ставок:

зимние

пиковые -8⁰⁰ –10⁰⁰ , 17⁰⁰ – 20⁰⁰ - 0,008 $

полупиковый -6⁰⁰ - 8⁰⁰ , 10⁰⁰ – 17⁰⁰, 20⁰⁰ - 23⁰⁰ - 0,041$

ночной -23 ⁰⁰ - б⁰⁰ -0,009$

летние

пиковые - 8⁰⁰ – 11⁰⁰, 20⁰⁰ – 22⁰⁰ - 0,08$

полупиковый - 6⁰⁰ – 8⁰⁰, 11⁰⁰ – 20⁰⁰, 22⁰⁰ – 23⁰⁰ - 0,041$

ночной - 23⁰⁰ – 6⁰⁰ - 0,009$

Анализ электропотребления показывает; что поиск энергосберегающих технологий перевозочного процесса на электрифицированных линиях и снижение потерь энергии необходимо проводить не только в направлении совершенствования электротяговых систем и режимов их работы, но и за счет формирования упорядоченного графика движения поездов, оперативного анализа и выравнивания электропотребления автоматическими системами управления, разумного использования тарифов при оплате за электроэнергию.

Анализ данных табл.3.1. показывает, что применение дифференцированных тарифов при расчете за электроэнергию для железных дорог без корректировки графика движения поездов невыгоден. Все же имеются варианты, когда более выгоден расчет по дифференцированным тарифам.

Так при измерении суточного электропотребления в течение отчетного периода (месяца) было зафиксировано несколько вариантов, когда оплата за потребленную электроэнергию по дифференцированным тарифам была более выгодна, чем оплата по существующим тарифам. Таким образом переход на дифференцированные тарифы будет выгоден для железных дорог только в случае пересмотра графика движения поездов.

Можно также показать, что в периоды малых нагрузок (грузопоток падает, а районная нагрузка в пределах средних значений), электропотребление железных дорог более равномерно, и это дает право на продолжение использования одноставочных тарифов.

В табл.3.1. и 3.2. приведены данные, полученные для тяговых подстанций Одесской железной дороги ( Знаменка, Шевченко, Фундуклеевка и Плетеный Ташлык др.)

Оценка эффективности применения дифференцированных тарифов