Экономия электроэнергии на промышленных предприятиях

9. Экономия электроэнергии на промышленных предприятиях. 9.1 Мероприятия по снижению потерь мощности и электроэнергии.

         Основной экономический показатель при оценке потерь - стоимость ЭЭ. Потери ЭЭ отрицательно влияют на технико-экономические показатели сети, так как их стоимость включается в приведенные затраты и в годовые эксплуатационные расходы.

         Все мероприятия по снижению потерь ЭЭ делятся на две группы: организационные и технические.

Организационные мероприятия не требуют существенных дополнительных затрат труда, материалов или денежных средств. Они бесспорны по своей целесообразности и требуют дополнительных обоснований.

· Повышение уровня напряжения путём его регулирования существующими средствами { гл. 10 [1]};

· Сокращение сроков и повышения качества ремонта оборудования энергосистемы;

· Отключение на предприятиях в ночное время и праздничные дни большинства силовых трансформаторов;

· Отключение малонагруженных (менее 60%)трансформаторов.

· Выравнивание годовых и суточных графиков нагрузки  при том же электропотреблении. Упорядочение технологических процессов производства, повышения ритмичности существенно снижает потери активной мощности и ЭЭ, уменьшается суммарный максимум энергосистемы и потребная мощность электростанций.

Рекомендуемые материалы

Технические мероприятия требуют существенных дополнительных затрат. Их перечень вытекает из основной формулы расчёта потерь (1.4).

S²                  P² +  Q²                     P²                Q²

∆P =           * R =                   * R =                       * R +             * R =

          U²н                       U²_H                          U²_H                      U²_H              

= ∆P_A + ∆P_P  :                                                             

· Перевод сети на более высокое напряжение  Uном;

· Применение проводов большого сечения (снижение сопротивления R );

· Замена перегруженных трансформаторов на более мощные (снижение сопротивления R);

· Компенсация реактивной мощности.

Целесообразность технических мероприятий должна обосновываться экономическими расчётами.

9.2. Экономия электроэнергии в системах  промышленного электроснабжения

9.2.1. Общие положения

Бережное, рациональное расходование всех видов ресурсов - важный принцип любой системы хозяйствования.

Работа по экономии электроэнергии должна быть постоянной работой энергетиков, технологов, производственников  предприятия.

9.2.2.Экономия электроэнергии в трансформаторах, линиях, шинах, распределительных сетях напряжением до 1кв.

При передаче ЭЭ от источника питания до приёмника теряется 10 - 15% ЭЭ. Уменьшение потерь на транспорт ЭЭ актуален. На ПП трансформаторы устанавливают на главных понизительных подстанциях, цеховых подстанциях, специальных подстанциях (преобразовательные, печные, сварочные и т.д.

Уменьшение потерь ЭЭ в трансформаторах достигается:

· Путём правильного выбора числа трансформаторов (карта оперативных переключений трансформаторов в зависимости от технологического режима)

· Исключения холостого хода трансформаторов для сварочных аппаратов, механизмов с приводом с помощью асинхронных двигателей;

· Изменением числа работающих трансформаторов на предприятиях с одно или двухсменной работой;

· Наличие резервных связей между трансформаторными подстанциями на стороне 0,4 кВ для питания ночного, охранного или дежурного освещения с помощью одного или  двух трансформаторов разных точек заводской сети.

Работа трансформаторов в режиме ХХ или близкого к нему вызывает лишние потери в самом трансформаторе (потери ХХ в магнитопроводе)  и в системе электроснабжения из-за реактивного электропотребления (низкий коэффициент мощности cosj,  tgj). Определяют потери мощности для различного числа включённых трансформаторов при известных коэффициентах загрузки b и составляют для дежурного персонала оперативную карту переключений трансформаторов в зависимости от технологического режима работы цеха . При автоматизированной системе управления электроснабжением возможно автоматическое переключение при снижении нагрузки.

Эффективность отключения одного или группы трансформаторов цеховой сети определяют по формуле

S DР = n * (DPx + kип * DQx) + 1/n (DPк + kип * DQк) *b² ,

 где n - число включённых трансформаторов; DPx, DPк - активные потери ХХ и КЗ трансформатора, кВт (потери в стали и  меди); DQx = Sн * Ixx / 100 , DQк =

= Sн * u_к/100 - реактивные потери ХХ и КЗ трансформатора, кВАр; Ixx - ток ХХ трансформатора, %; u_к - напряжение КЗ трансформатора, %; kип - коэффициент изменения потерь; b - Sср/Sнт - коэффициент загрузки трансформатора; Sср - средняя нагрузка трансформатора, кВА.

Уменьшение потерь ЭЭ в питающих линиях:

1. Уменьшение тока в линии.

· Использование резервных и параллельно работающих линий;

· Повышение напряжения в распределительных сетях .

2. Применение шинопроводов в цехах (большая надёжность, большая перегрузочная способность, упрощение и удешевление схемы электроснабжения).

При расчёте потерь ЭЭ в шинопроводах необходимо учитывать неравномерность распределения тока по сечению шин ( увеличение потерь), индуктивный перенос активной мощности из одной фазы в другую( неравенство активных сопротивлений фаз  при несимметричном их расположении), потери мощности в ближайших к шинопроводу металлических частях . Уменьшить потери ЭЭ в шинопроводах можно изменением местоположения шин в пакете ( расположение шин в пакете АВСАВСАВС вместо ААА ВВВ ССС.

3. Симметрирование токов по фазам трёхфазной системы.

      Равномерность загрузки фаз обеспечивают в первую очередь за счёт правильного распределения однофазных и трёхфазных нагрузок по фазам, применение нейтралеров  на вводах и заземление оболочек кабеля. Мероприятия по выравниванию нагрузок фаз целесообразно проводить в трансформаторах, загруженных более чем на 30% номинальной мощности. В трансформаторах с загрузкой менее 30% номинальной мощности неравномерностью нагрузки можно пренебречь, так как нагрузочные потери незначительно превышают потери ХХ.

4. Установка понижающих трансформаторов с высшим напряжением 110,35,10,6 кВ вблизи приёмников ЭЭ и сокращение длины цеховых сетей 0,4 кВ.

5. Разукрупнение  подстанций: с мощностью 1000 кВА с вторичным напряжением  400 В и с мощностью 1600 - 2500 кВА с вторичным напряжением 660 В.

6. Применение  глубокого ввода напряжения 35 кВ.

Применение распределительных сетей 6 и 10 кВ ставит технический предел их использования в связи с ростом электрических нагрузок.

     Система электроснабжения 35 кВ позволяет выполнить сети с более дешёвыми воздушными ЛЭП  и значительно уменьшить потери ЭЭ в распределительных сетях, сократить число трансформаторов за счёт укрупнения трансформаторных подстанций.

9.3 Экономия электроэнергии за счёт специальных средств и улучшения           проектирования систем электроснабжения

1.Исключение или уменьшение числа дополнительных устройств  в системах электроснабжения для повышения качества электроэнергии позволяет экономить значительное количество электроэнергии:

· Использование трансформатора со схемой соединения обмоток "звезда-зигзаг" вместо трансформатора "звезда-звезда" позволяет значительно уменьшить несимметрию тока и напряжения в трёхфазной системе электроснабжения без применения специальных симметрирующих устройств (СУ);

· Использование выпрямительных устройств по 12, 24-фазной схемам выпрямления позволяет значительно уменьшить несинусоидальность тока и напряжения без применения специальных фильтрокомпенсирующих устройств (ФКУ).

2.Установление рационального шага номинальных мощностей.

При шаге, равном 1,35 шкала мощностей равна 100,135, 180, 240, 320, 560, 750, 1000 кВА и т.д. Наличие такого ряда мощностей обеспечивает при проектировании или реконструкции систем электроснабжения  выбор трансформатора без значительного завышения номинальной мощности. При существующем шаге номинальных мощностей 1,6 ( мощность равна 100,160, 250, 400, 630, 1000 кВА и т. д. увеличивает их установленную мощность и снижает коэффициент их использования.

Низкая эффективность использования установленной трансформаторной мощности определяется также завышением на стадии проектирования расчётных электрических нагрузок. Завышение расчётных электрических нагрузок  вызвано следующими причинами:

· Изменились показатели электрических нагрузок в связи с использованием нового оборудования и технологий, применением автоматизированных систем управления технологическим процессом;

· Электрические нагрузки, рассчитанные по принятой методике упорядоченных диаграмм, завышает действительную нагрузку на 20-200%.

3.Проектирование систем электроснабжения с учётом особенностей технологического  процесса уменьшает количество трансформаторов и повышает их коэффициент использования

 9.4. Экономия электроэнергии при эксплуатации цехового электрооборудования

1. Эксплуатация электрического и механического оборудования в соответствии с техническими требованиями, обеспечивающая первоначальный КПД.

2. Планово предупредительный ремонт электрооборудования с обязательным выполнением работ, уменьшающих потери ЭЭ:

· Смазка подшипников электродвигателей для уменьшения потери на трение и нагрев материалов;

· Очистка воздушных фильтров системы подачи воздуха принудительного охлаждения двигателей, очистка вентиляционных каналов от пыли. Это уменьшает нагрев электродвигателей и потери ЭЭ;

·  Проверка болтовых соединений шинопроводов 0,4 - 10 кВ и контроль переходного сопротивления. Это уменьшает потери ЭЭ;

· Измерение сопротивления и других характеристик изоляции электрических машин, трансформаторов, аппаратов управления, кабелей и проводов. Поддержание сопротивления изоляции на высоком уровне ( не менее 1 кОм на 1 В рабочего напряжения)- важное средство надёжности электрооборудования;

· Очистка ламп, осветительной аппаратуры, светильников и стёкол оконных проёмов. Это позволяет экономить 10 - 15 % ЭЭ на освещение;

· Применение ограничителей ХХ  на оборудовании, имеющим межоперационное время ( время ХХ ) 10 с и более. Это приводит к экономии электроэнергии.      

Эффективность применения ограничителей ХХ определяется с помощью диаграммы рис. 25.4 [2]. Для пользования диаграммой необходимо иметь среднюю мощность ХХ  Рхх, кВт, определяемую замером нагрузки привода на ХХ;  номинальную мощность привода Рном, кВт; количество циклов в час n, цикл/час, время ХХ tx, c. По этим данным определяют параметры диаграммы: а = Рх/Рном, b = 1/ (4tx). По параметрам a и b     находят показатель эффективности e. С его помощью определяют часовую экономию ЭЭ системой электропривода, кВт.ч: DЭ = n * Pном *  tx / 3600.

· Замена ненагруженных электродвигателей электродвигателями меньшей мощности.

"Лекция 6" - тут тоже много полезного для Вас.

При коэффициенте использования электродвигателя 0,45 (если нет технологической необходимости) замена всегда целесообразна. Замена электродвигателя при коэффициенте использования 0,45 ¸0,7 решают на основании технико-экономических расчётов. Критерием эффективности замены служит разность суммарных потерь активной мощности в двигателях при установившейся нагрузке DP = Pсум₁- P сум_2.

Суммарные потери электроэнергии в электродвигателях определяют по формуле

Pсум = [ Qx * (1 - k²иа) + k²иа  * Qном] * kип + DPx + k²иа * DРном,

где Qx = √ 3 * Uном * Ix - реактивная мощность ХХ, кВАр; Ix - ток ХХ, А; Uном - номинальное напряжение, В; kиа = Рср/Рном - коэффициент использования по активной мощности; Рср - средняя нагрузка электродвигателя, кВт; Рном - номинальная мощность, кВт; Qном = Рном * tgφном / η_д - реактивная мощность при номинальной нагрузке, кВАр; η_д -  номинальный КПД; tgφном - номинальный коэффициент реактивной мощности двигателя; kип - коэффициент  изменения потерь; ∆Рх = Рном * { (1- η_Д) / η_Д}* { γ / ( 1 - γ ) }- потери активной мощности при ХХ, кВт; ∆Рном * { (1- η_Д) / η_Д}* { γ / ( 1 + γ ) }- потери активной мощности при 100 % - ой загрузке, кВт; γ - ∆Рх / ∆Рном - расчётный коэффициент, зависящий от конструкции двигателя, определяют по формуле  

γ = ∆Рх% / (1- η_Д,%) - ∆Рх%.

         Вопрос о замене электродвигателя решают с учётом технологического процесса и перспективой увеличения производства.