Cинхронные электродвигатели для компенсации реактивных нагрузок.
На большинстве промышленных предприятий компенсация реактивных нагрузок может осуществляться за счет перевозбуждения имеющихся синхронных электродвигателей (СД) напряжением 6-10 кВ или путем размещения в сети конденсаторных установок высокого (ВКБ) и низкого (НКБ) напряжения.
Зависимость стоимости годовых потерь электроэнергии в СД Зс, вызванных генерацией ими РМ Qс, является квадратичной функцией:
ЗС = З1с * Q с + З2с * Q с2, грн./кВт.год, (4.1)
где З1с и З2с - коэффициенты, определяемые параметрами СД и стоимостью электроэнергии.
Потери электроэнергии в СД, обусловленные генерацией ими РМ, минимальны при работе двигателей с небольшим потреблением РМ. Рост выработки РМ сопровождается резким ростом потерь электроэнергии, греющих прежде всего ротор СД. Исследования показывают, что использование низковольтных СД любой мощности, а также высоковольтных СД мощностью ниже 1600 кВт неэкономично. Следует заметить, что даже при избыточной РМ мощных высоковольтных СД и генераторов собственных станций, позволяющей соблюсти договорные параметры с поставщиком электроэнергии, предприятие не застраховано от неоправданных потерь последней. Замечание характерно для нефтехимических предприятий, обладающих протяженными сетями напряжением 6 кВ и большим числом маломощных понижающих трансформаторов 6/0,4 кВ.
Конденсаторные установки для компенсации реактивных нагрузок.
Конденсаторные установки - более распространенный источник РМ. Мощность конденсатора пропорциональна его емкости и квадрату напряжения, поэтому удельная стоимость ВКБ оказывается примерно вдвое меньшей, чем НКБ. Однако постоянная составляющая затрат для ВКБ оказывается выше за счет большей стоимости подключения к сети. Это обуславливает наличие экономических интервалов применения ВКБ и НКБ.
Рис.1 - Эффективность использования конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности
Затраты на генерацию РМ Q с помощью ВКБ ЗВ и НКБ ЗН являются линейной функцией мощности:
ЗВ = З0В + З1В * QВ;ЗН = З0Н + З1Н * QН,
где З0В и З0Н - постоянные составляющие затрат, зависящие от стоимости подключения КБ и устройств регулирования мощности, руб./год;
З1В и З1Н - удельные затраты на КБ, зависящие от стоимости КБ, потерь активной мощности в них и от напряжения в узле подключения, грн./квар*год.
Из рис.1 следует, что при необходимости компенсации РМ величиной до QВН следует отдавать предпочтение НКБ, при больших значениях - ВКБ.
В варианте с ВКБ необходимо учитывать затраты, обусловленные дополнительными потерями электроэнергии, вызванными передачей РМ QВ через трансформатор и линию. Функция данных затрат имеет квадратичный характер и зависит от активных сопротивлений трансформатора и линии. Дополнительные затраты увеличивают стоимость варианта с ВКБ (пунктир на рис. 1) и соответственно значение QВН.
Рис. 2 - Подключение конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности
В целом задача выбора оптимального варианта размещения ИРМ в сети промышленного предприятия достаточно сложна, и результат ее решения определяется конкретным набором технико-экономических параметров сети и ИРМ, а также стоимостью электроэнергии.
. Экономия электроэнергии
конденсаторный реактивный мощность электроэнергия
Экономию электроэнергии и срок окупаемости при применении конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности можно рассчитать.
Приближенную оценку значений годовой экономии электроэнергии ΔЭ от установки ИРМ мощностью QКУ и срока его окупаемости ТОК можно получить, используя так называемый экономический эквивалент РМ К, который ориентировочно равен 0,02 при питании генераторным напряжением, а также 0,05, 0,08 или 0,12 при питании через одну, две или три ступени трансформации, соответственно:
ΔЭ = К * QКУ * T, кВт*ч/год, (5.1)
ТОК = ККУ /(Сср * ΔЭ), лет, (5.2)
Где ККУ - стоимость конденсаторной установки в грн.;
Сср - для одноставочного тарифа принимается равным c.
Более точные значения ΔЭ и ТОК можно получить при наличии параметров сети выше точки подключения ИРМ и суточных графиков реактивных нагрузок.
Срок окупаемости, полученный по выражениям (5.1) и (5.2), можно считать оптимистичным. Применение регулируемых ИРМ не только снижает неоправданные потери электроэнергии за счет устранения перекомпенсации реактивных нагрузок в сети, но и способствует экономичному режиму работы электроприемников.
Местное регулирование напряжения с помощью ИРМ оказывается эффективным только для НКБ, включаемых за большим индуктивным сопротивлением понижающих трансформаторов. Так, для изменения напряжения на один процент от номинального значения необходимо за трансформатором 1000 кВ·А изменить РМ на 180 квар, за трансформатором 1600 кВ·А - 240 квар, за кабельной линией 0,38 кВ длиной 100 м - 240 квар, за кабельной линией 10 кВ длиной 1000 м - 12500 квар.
Параметры регулируемой НКБ - количество и мощность ступеней регулирования, мощность нерегулируемой части - определяются суточным графиком потребления РМ.
Таким образом, приведенные инженерные методики помогут энергетикам предприятий оценить в первом приближении эффективность одного из самых распространенных энергосберегающих мероприятий - компенсации реактивной мощности.
Заключение
Компенсация реактивной мощности - самый эффективный способ энергосбережения на промышленных предприятиях. Срок окупаемости конденсаторных установок от 6 месяцев до двух лет. Применение конденсаторных установок производства снижает потребление активной энергии в среднем на 10% и исключает платежи за реактивную энергию. Правильный выбор мощности конденсаторных установок и их характеристик обеспечивает благоприятный режим эксплуатации электроустановок предприятия:
· Токовая нагрузка на токоведущие части и коммутационную аппаратуру (выключатели автоматические, контакторы) снижается на 20-60%
· Снижаются потери на проводниках за счет уменьшения их нагрева.
· Увеличивается срок службы проводов и кабелей
· Высвобождается трансформаторная мощность, увеличивается срок службы трансформаторного масла
· Возрастает качество напряжения у электроприемников, как следствие улучшается освещенность на рабочих местах, увеличивается производительность оборудования, улучшается качество изделий
· Уменьшается уровень гармоник в сети
Список использованной литературы
1) Рогалёв Н.Д. Энергетический бизнес: учебное пособие/ М.: "Дело",2006. 600 с.
) Самсонов В.С., Вяткин М.А. Экономика предприятий энергетического комплекса: Учеб. для вузов / М.: Высш. шк., 2001. 416
3) Экономика промышленности: Учеб. пособие для вузов. В 3-х т. Т. 2. Экономика и управление энергообъектами. Кн. 1. Общие вопросы экономики и управления / А.И. Барановский, Н.Н. Кожевников, Н.В. Пирадова и др.; Под ред. А.И. Барановского, Н.Н. Кожевникова, Н.В. Пирадовой. М.: Издательство МЭИ, 1998. 296 с.
4) Энергетика в России и в мире: Проблемы и перспективы. М.: МЛИК "Наука / Интерпериодика", 2001. 136 с.
5) https://www.me-press.kiev.ua/- Ценообразование на электрическую и тепловую энергию
6) Коршунова Л. А., Кузьмина Н. Г. Экономика энергетических предприятий: учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006.
) https://kurs.ido.tpu.ru/courses/man_in_energy/module_6.htm- Виды себестоимости и классификция производственных затрат
) www.matic.ru - Матик электро
) electricalschool.info- Школа для электрика
) Л.Д.гительман - Энергетический бизнес, М., изд. Дело, 2006