🗊Презентация Методы уменьшения потерь мощности в питающих сетях

Методы уменьшения потерь мощности в питающих сетях Выполнил: Коновалов И.В.

Оптимизация режима питающей сети по реактивной мощности, напряжению и коэффициентам трансформации является одним из основных организационных мероприятий по снижению потерь электроэнергии. Задача оптимизации состоит в определении установившегося режима электрической сети, при котором были бы выдержаны технические ограничения и потери активной мощности в сети были бы минимальными. При решении этой задачи считаются заданными активные мощности электрических станций , за исключением станции в узле баланса, а также активные и реактивные мощности узлов нагрузки Учитываются ограничения-равенства в виде уравнений установившегося режима и ограничения-неравенства на контролируемые величины. Целевой функцией являются потери активной мощности в сети ∆Р. Оптимизация режима питающей сети по реактивной мощности, напряжению и коэффициентам трансформации является одним из основных организационных мероприятий по снижению потерь электроэнергии. Задача оптимизации состоит в определении установившегося режима электрической сети, при котором были бы выдержаны технические ограничения и потери активной мощности в сети были бы минимальными. При решении этой задачи считаются заданными активные мощности электрических станций , за исключением станции в узле баланса, а также активные и реактивные мощности узлов нагрузки Учитываются ограничения-равенства в виде уравнений установившегося режима и ограничения-неравенства на контролируемые величины. Целевой функцией являются потери активной мощности в сети ∆Р. При оптимизации учитываются ограничения по напряжениям во всех узлах, в том числе и в узлах нагрузки, не имеющих средств регулирования, по реактивным мощностям генерирующих источников и по коэффициентам трансформации трансформаторов, а также по токам в контролируемых линиях.

Задача оптимизации режима сети по U, Q, n, т.е. задача уменьшения потерь, часто не может решаться в полном объеме из-за отсутствия соответствующих средств регулирования и управления режимом. В ряде случаев нет резервов по Q, отсутствуют или имеются в недостаточном количестве средства регулирования напряжения, автоматические регуляторы напряжения (АРН) на трансформаторах с РПН иногда работают ненадежно, и в эксплуатационной практике их стараются не использовать при автоматическом управлении режимом. Надо вести оптимизацию режима сети с учетом имеющихся средств управления и регулирования U и Q. Задача оптимизации режима сети по U, Q, n, т.е. задача уменьшения потерь, часто не может решаться в полном объеме из-за отсутствия соответствующих средств регулирования и управления режимом. В ряде случаев нет резервов по Q, отсутствуют или имеются в недостаточном количестве средства регулирования напряжения, автоматические регуляторы напряжения (АРН) на трансформаторах с РПН иногда работают ненадежно, и в эксплуатационной практике их стараются не использовать при автоматическом управлении режимом. Надо вести оптимизацию режима сети с учетом имеющихся средств управления и регулирования U и Q. Поэтому в инженерной практике большое значение имеют частные задачи оптимизации режима сети по U, Q, n. Эти частные задачи могут и должны в автоматизированной системе диспетчерского управления (АСДУ) на различных уровнях временной и территориальной иерархии ДУ. Решение каждой из рассмотренных в данном параграфе частных задач оптимизации режима сети по U, Q, n приводит к относительному минимуму потерь мощности, но является важным и целесообразным в соответствующих случаях.

Задача оптимизации сети может быть разделена по ступеням диспетчерской иерархии на следующие частные задачи: Задача оптимизации сети может быть разделена по ступеням диспетчерской иерархии на следующие частные задачи: 1)регулирование уровня напряжения по сети в целом или отдельным ее участкам; 2) снижение влияния неоднородности сети за счет регулирования комплексных коэффициентов трансформации, т.е. регулирование потоков мощности в неоднородных замкнутых контурах сети; 3) размыкание сетей; 4) оптимальное распределение реактивной мощности между ее источниками. Результаты решения этих задач оптимизации режима сети можно объединять и корректировать по имеющимся ограничениям. При современном развитии ЭВМ и АСДУ, как правило, такое сведение и корректировка частных задач менее эффективны, чем оптимизация режима сети по U, Q, n. Каждая из рассмотренных четырех частных задач оптимизации режима может оказаться эффективной при использовании мини- или микро-ЭВМ. Целесообразность такого использования должна быть в каждом конкретном случае обоснована расчетным анализом величины погрешности, которая возникает из-за решения частной задачи вместо оптимизации режима.

Эта погрешность связана с тем, что в некоторых случаях минимум частной задачи может приводить к увеличению потерь мощности во всей системе, т.е. условия минимумов частной и общей задач оптимизации режима сети могут быть противоречивы. В условиях АСДУ применение любой из указанных выше частных задач должно проводиться после расчетного обоснования ее непротиворечивости и согласованности с общей задачей оптимизации режима сети по U, Q, n. Эта погрешность связана с тем, что в некоторых случаях минимум частной задачи может приводить к увеличению потерь мощности во всей системе, т.е. условия минимумов частной и общей задач оптимизации режима сети могут быть противоречивы. В условиях АСДУ применение любой из указанных выше частных задач должно проводиться после расчетного обоснования ее непротиворечивости и согласованности с общей задачей оптимизации режима сети по U, Q, n. Уровень напряжения в питающей сети - это некоторое среднее его значение для сети данной ступени трансформации в целом или какой-то ее части. Представление об уровне напряжения является тем более целесообразным , что его регулирование есть одна из наиболее эффективных мер снижения потерь активной мощности питающей сети. Повышение уровня рабочего напряжения приводит к уменьшению потерь мощности в сети. Примем, что нагрузочные потери в исходном режиме в относительных единицах . Нагрузочные потери при повышении всех напряжений на можно оценить следующим образом:

После простых преобразований нагрузочные потери можно записать так: После простых преобразований нагрузочные потери можно записать так: (1) Относительные потери холостого хода при одновременном увеличении всех напряжений на ∆U на основании выражения для потерь в поперечной индуктивности, определяются так: (2) Из выражения (1) следует, что одновременное увели­чение всех напряжений на ∆U приводит к снижению нагрузочных потерь в данной части сети приблизительно на 2∆U. Таким образом, нагрузочные потери с ростом напряжения уменьшаются. При увеличении всех напряжений на ∆U потери холостого хода в трансформаторах в соответствии с (2) увеличиваются приблизительно на 2∆U. Отметим, что потери холостого хода в трансформаторах зави­сят от подводимого напряжения к их ответвлениям, а не от уровня напряжения в сети. Регулируя ответвления трансформаторов, можно снижать в них потери холостого хода. Рассмотренные выше закономерности практически пол­ностью характеризуют положение в электрических сетях с номинальным напряжением до 220 кВ, для которых наи­выгоднейшим является наивысший допустимый уровень напряжения.

При этом ограничивающими являются допустимые уровни напряжения по условиям работы изоляции и по условиям регулирования напряжения в распредели­тельных сетях. При повышении уровня напряжения в та­ких сетях улучшаются и другие показатели работы сети. Снижаются потери Q (их относительная величина умень­шается приблизительно на 2∆U и увеличивается генерация Q емкостью сети. При этом ограничивающими являются допустимые уровни напряжения по условиям работы изоляции и по условиям регулирования напряжения в распредели­тельных сетях. При повышении уровня напряжения в та­ких сетях улучшаются и другие показатели работы сети. Снижаются потери Q (их относительная величина умень­шается приблизительно на 2∆U и увеличивается генерация Q емкостью сети. Если сеть имеет сравнительно не­ большую протяженность, то это может привести к сниже­нию необходимой суммарной мощности компенсирующих устройств. Во многих случаях это одновременно приводит к некоторому увеличению пропуск­ной способности линий (ее относительная величина вырас­тает приблизительно на ∆U). В сетях, а также на отдельных линиях сверхвысоких напряжений положительный эффект от регулирования уровня напряжения может получиться еще более значи­тельным. При повышении рабочего напряжения могут не­сколько расти потери на корону в воздушных линиях. Од­нако потери на корону в линиях 110-220 кВ незначитель­ны. Они составляют заметную величину лишь в линиях 330 кВ и выше. Регулирование уровня напряжения принципиально воз­можно только при наличии регулирующих устройств на границах рассматриваемого участка сети. При этом важ­ной является одновременность действия всех этих уст­ройств.

Таким образом, поддержание рабочего напряжения в сети на предельно допустимом высшем уровне рацио­нально с точки зрения снижения потерь мощности и элек­троэнергии. Для этого необходимо располагать достаточ­ным арсеналом регулирующих устройств и обеспечить по­ложительный баланс реактивной мощности в основных узлах сети. С точки зрения обеспечения требований к ка­честву напряжения у потребителей на вторичных шинах понижающих трансформаторов необходимо добиться напряжения 1,05 - 1,1 номинального для режимов максималь­ных и номинального - для режимов минимальных нагру­зок. Таким образом, поддержание рабочего напряжения в сети на предельно допустимом высшем уровне рацио­нально с точки зрения снижения потерь мощности и элек­троэнергии. Для этого необходимо располагать достаточ­ным арсеналом регулирующих устройств и обеспечить по­ложительный баланс реактивной мощности в основных узлах сети. С точки зрения обеспечения требований к ка­честву напряжения у потребителей на вторичных шинах понижающих трансформаторов необходимо добиться напряжения 1,05 - 1,1 номинального для режимов максималь­ных и номинального - для режимов минимальных нагру­зок. Снижение влияния неоднородности замкнутых сетей - эффективное мероприятие, уменьшающее потери мощности и электроэнергии. Применение замкнутых сетей было вы­звано главным образом соображениями повышения надеж­ности электроснабжения потребителей. Предполагалось также снижение потерь мощности по сравнению с разом­кнутыми схемами. Однако последнее всегда реализуется только для однородных сетей. Для этих сетей справедливо отношение: (3)

где - показатель неоднородности ветви i . В неоднородной сети отношения активных и реактивных сопротивлений (или проводимостей) для различных ветвей различны. «Естественное» распределение активных и ре­активных мощностей определяется по полной схеме заме­щения, т. е. по схеме c r u x. Распределение мощности в сети, соответствующее минимуму потерь, на­зывают «экономическим». Можно показать, что минимуму потерь активной мощ­ности в сети с r u x соответствует такое распределение мощностей Р и Q, которое имеет место в сети только с ак­тивными сопротивлениями r. где - показатель неоднородности ветви i . В неоднородной сети отношения активных и реактивных сопротивлений (или проводимостей) для различных ветвей различны. «Естественное» распределение активных и ре­активных мощностей определяется по полной схеме заме­щения, т. е. по схеме c r u x. Распределение мощности в сети, соответствующее минимуму потерь, на­зывают «экономическим». Можно показать, что минимуму потерь активной мощ­ности в сети с r u x соответствует такое распределение мощностей Р и Q, которое имеет место в сети только с ак­тивными сопротивлениями r. Рассмотрим одноконтурную сеть на рис. 12.6, а. Естест­венное распределение токов в ветвях 1 и 2 определяется следующими выражениями: ; (4) Где и - комплексные сопротивления ветвей. Экономическое распределение токов определяется так: ; (5) Где и - токи экономического режима;

- активные сопротивления ветвей 1 и 2. - активные сопротивления ветвей 1 и 2. В однородной сети естественное распределение токов или мощностей совпадает с экономическим, при выполнении условия (3), выражения (4) и (5) совпада­ют. В неоднородной сети естественное и экономическое рас­пределение токов или мощностей не совпадают. Если предположить, что в контуре на рис. 12.6, а про­текает контурный уравнительный ток , вызванный неоднородностью сети (рис. 12.6,в), то естественные и эко­номические токи связаны следующим выражением: ;

При естественном распределении ток создает дополнительные потери в сравнении с их наименьшим зна­чением при экономическом распределении. Неоднородность сети не является исчерпывающей характеристикой увеличения потерь мощности. Может быть сильная неоднородность параметров сети, но неболь­шое увеличение потерь мощности и наоборот. Это объяс­няется тем, что дополнительные потери мощности зависят как от параметров сети, так и от параметров режима, оп­ределяющих , хотя в случае однородности и дополнительные потери равны нулю. Снижение влияния неоднородности сводится или к сни­жению неоднородности параметров сети, или к компенса­ции контурных уравнительных токов. Первое достигается изменением сечений проводов, применением устройств про­дольной компенсации (УПК). Для контуров из неоднород­ных линий одного напряжения рекомендуется «настраи­вать» сеть с помощью УПК так, чтобы сделать сеть одно­родной и получить в ней в результате такой настройки экономическое распределение потоков мощности. Это кар­динальное решение требует значительных капиталовложе­ний. С той же целью в неоднородных замкнутых сетях воз­можно включение в рассечку линий реактора продольного включения. Однако в практике эксплуатации это применя­ется редко. При естественном распределении ток создает дополнительные потери в сравнении с их наименьшим зна­чением при экономическом распределении. Неоднородность сети не является исчерпывающей характеристикой увеличения потерь мощности. Может быть сильная неоднородность параметров сети, но неболь­шое увеличение потерь мощности и наоборот. Это объяс­няется тем, что дополнительные потери мощности зависят как от параметров сети, так и от параметров режима, оп­ределяющих , хотя в случае однородности и дополнительные потери равны нулю. Снижение влияния неоднородности сводится или к сни­жению неоднородности параметров сети, или к компенса­ции контурных уравнительных токов. Первое достигается изменением сечений проводов, применением устройств про­дольной компенсации (УПК). Для контуров из неоднород­ных линий одного напряжения рекомендуется «настраи­вать» сеть с помощью УПК так, чтобы сделать сеть одно­родной и получить в ней в результате такой настройки экономическое распределение потоков мощности. Это кар­динальное решение требует значительных капиталовложе­ний. С той же целью в неоднородных замкнутых сетях воз­можно включение в рассечку линий реактора продольного включения. Однако в практике эксплуатации это применя­ется редко.

Компенсация контурных уравнительных токов может быть выполнена двумя путями: Компенсация контурных уравнительных токов может быть выполнена двумя путями: 1) созданием компенсирующих уравнительных токов , что соответствует регулированию потоков мощности в кон­туре; 2) размыканием пути протекания уравнительных токов, т.е. размыканием контуров сети (рис. 12.6,г). Для создания (регулирования Р и Q в контуре) надо вводить в неоднородные контуры добавочные ЭДС либо за счет линейных регуляторов, т. е. продольно-попе­речного регулирования напряжения, либо за счет неуравновешенных коэффициентов трансформации. Управлять потоками Р и Q в контурах или ветвях, из­ меняя комплексные коэффициенты трансформации линей­ных регуляторов (последовательных регулировочных трансформаторов), эффективно, если последние включены в контуры, образованные линиями разных напряжений. Здесь прежде всего имеются в виду те участки, на которых линии разных номинальных напряжений оказываются включенными на параллельную работу (через трансфор­маторы или автотрансформаторы) при значительных транзитах мощности (рис 12.6,д).

При оптимизации режима по U, Q и п вы­бирают, в частности, и оптимальные значения комплекс­ных коэффициентов трансформации. В инженерной практике решают задачи выбора наивыгоднейших п при продольно- поперечном регулировании напряжения. Это задача соот­ветствует решению частной задачи оптимизации режима сети только по п, т. е. определению режима сети с наимень­шими потерями при изменении только п. Размыкание контуров сети - наиболее распространен­ный способ уменьшения потерь за счет снижения влияния неоднородности сетей. Задача состоит в определении таких точек размыкания в сети, при которых достигается минимум целевой функции потерь мощности (или потерь элект­роэнергии). В питающих сетях для определения точек размыкания можно использовать программы оптимизации режима сети по U, Q и п. Строго говоря, оптимизировать точки размыкания контуров надо с учетом дискретности переменных задачи оптимизации, однако в питающих сетях приближенно можно решать эту задачу без учета дискретности, например используя оптимизацию по п. При оптимизации режима по U, Q и п вы­бирают, в частности, и оптимальные значения комплекс­ных коэффициентов трансформации. В инженерной практике решают задачи выбора наивыгоднейших п при продольно- поперечном регулировании напряжения. Это задача соот­ветствует решению частной задачи оптимизации режима сети только по п, т. е. определению режима сети с наимень­шими потерями при изменении только п. Размыкание контуров сети - наиболее распространен­ный способ уменьшения потерь за счет снижения влияния неоднородности сетей. Задача состоит в определении таких точек размыкания в сети, при которых достигается минимум целевой функции потерь мощности (или потерь элект­роэнергии). В питающих сетях для определения точек размыкания можно использовать программы оптимизации режима сети по U, Q и п. Строго говоря, оптимизировать точки размыкания контуров надо с учетом дискретности переменных задачи оптимизации, однако в питающих сетях приближенно можно решать эту задачу без учета дискретности, например используя оптимизацию по п.

В контур, где возможно размыкание, включается фиктивный регули­ровочный трансформатор с комплексным коэффициен­том трансформации. Возможность оптимизации комплекс­ных коэффициентов трансформации, заложенная, например, в программах оптимизации режима сети по U, Q и п, позво­ляет моделировать влияние добавочных ЭДС, фиктивно включенных в контуры, в которых возможно размыкание, и определять оптимальные точки разрыва в неоднородной сети. При этом размыкание сети надо проводить в точках токораздела, полученных при расчете оптимального по п режима сети. Опыт применения программ оптимизации по U, Q, п показал их высокую эффективность для выбора то­чек размыкания. Оптимальное распределение реактивной мощности меж­ду ее источниками из рассмотренных в данном параграфе четырех частных задач оптимизации режима сети менее всего влияет на уменьшение потерь, поскольку в режимах больших нагрузок (когда можно ожидать наибольшего эф­фекта) возможности изменения распределения реактивных нагрузок оказываются весьма малыми. В контур, где возможно размыкание, включается фиктивный регули­ровочный трансформатор с комплексным коэффициен­том трансформации. Возможность оптимизации комплекс­ных коэффициентов трансформации, заложенная, например, в программах оптимизации режима сети по U, Q и п, позво­ляет моделировать влияние добавочных ЭДС, фиктивно включенных в контуры, в которых возможно размыкание, и определять оптимальные точки разрыва в неоднородной сети. При этом размыкание сети надо проводить в точках токораздела, полученных при расчете оптимального по п режима сети. Опыт применения программ оптимизации по U, Q, п показал их высокую эффективность для выбора то­чек размыкания. Оптимальное распределение реактивной мощности меж­ду ее источниками из рассмотренных в данном параграфе четырех частных задач оптимизации режима сети менее всего влияет на уменьшение потерь, поскольку в режимах больших нагрузок (когда можно ожидать наибольшего эф­фекта) возможности изменения распределения реактивных нагрузок оказываются весьма малыми. В режимах малых нагрузок из-за малых потерь значительного эффекта не получается. Малое влияние данного мероприятия обусловлено несколькими причинами.

Во-первых, в режимах боль­ших нагрузок резервы реактивной мощности оказываются сравнительно небольшими. Во-вторых, передача реактив­ной мощности по сети связана с заметным увеличением потерь напряжения и часто ограничивается режимом на­пряжений. Кроме того, передача реактивной мощности связана с увеличением потерь активной и реактивной мощ­ностей. Поэтому задача распределения реактивной мощ­ности по существу сводится к наиболее полному исполь­зованию ближайших к месту потребления компенсирую­щих устройств, т. е. к уменьшению загрузки линий, особенно большой длины. Во-первых, в режимах боль­ших нагрузок резервы реактивной мощности оказываются сравнительно небольшими. Во-вторых, передача реактив­ной мощности по сети связана с заметным увеличением потерь напряжения и часто ограничивается режимом на­пряжений. Кроме того, передача реактивной мощности связана с увеличением потерь активной и реактивной мощ­ностей. Поэтому задача распределения реактивной мощ­ности по существу сводится к наиболее полному исполь­зованию ближайших к месту потребления компенсирую­щих устройств, т. е. к уменьшению загрузки линий, особенно большой длины. Другие организационные мероприятия в питающих се­тях. Целесообразность использования генераторов электро­станций в режиме синхронного компенсатора (СК) опреде­ляется для генераторов, которые на определенное время отключаются от сети. Как правило, это либо малоэкономичные агрегаты, выводимые из работы на период сезон­ного снижения нагрузки, либо генераторы, работающие на дефицитном топливе. При использовании их в качест­ве СК из сети потребляется небольшая активная мощ­ность, но генерируется реактивная, что снижает потери мощности.

Сокращение продолжительности технического обслу­живания и ремонта основного оборудования электростан­ций и сетей - эффективное мероприятие для снижения по­терь. Особенно это касается ремонта транзитных линий передач и автотрансформаторов связи. Сокращение време­ни ремонта достигается улучшением организации работ, совмещением ремонтов последовательно включенных эле­ментов сети, проведением их по оптимальному графику, выполнением пофазных ремонтов, ремонтов без снятия на­пряжения и т. д. Снижение расхода электроэнергии на собственные нуж­ды подстанций достигается за счет обеспечения рациональ­ных режимов работы оборудования собственных нужд, например автоматизации обогрева подстанций, замены ламп накаливания на люминесцентные и т.д. Сокращение продолжительности технического обслу­живания и ремонта основного оборудования электростан­ций и сетей - эффективное мероприятие для снижения по­терь. Особенно это касается ремонта транзитных линий передач и автотрансформаторов связи. Сокращение време­ни ремонта достигается улучшением организации работ, совмещением ремонтов последовательно включенных эле­ментов сети, проведением их по оптимальному графику, выполнением пофазных ремонтов, ремонтов без снятия на­пряжения и т. д. Снижение расхода электроэнергии на собственные нуж­ды подстанций достигается за счет обеспечения рациональ­ных режимов работы оборудования собственных нужд, например автоматизации обогрева подстанций, замены ламп накаливания на люминесцентные и т.д. Технические мероприятия в питающих сетях включают в себя установку компенсирующих устройств. Для энерго­систем, имеющих дефицит реактивной мощности, компен­сирующие устройства рассматриваются как средства регу­лирования напряжения. Однако даже при удовлетвори­ тельных уровнях напряжения установка компенсирующих устройств может оказаться целесообразной, так как они снижают потери мощности в сети. Наиболее эффективной является установка батарей конденсаторов (БК).

Синхронные компенсаторы в энергосистемах устанав­ливаются главным образом по условиям работы линий электропередачи сверхвысоких напряжений, а также в уз­лах сети, где пропускная способность питающих линий не находится в соответствии с их загрузкой, особенно в послеаварийных режимах. Потери мощности в СК составля­ют до 2 % номинальной и даже выше. Поэтому установка СК как средство снижения потерь менее эффективна. Установка на эксплуатируемых подстанциях дополни­ тельных и замена перегруженных силовых трансформато­ров выполняется в основном с целью разгрузки находящих­ся в эксплуатации перегруженных трансформаторов. Снижение потерь электроэнергии при этом является, как правило, сопутствующим. Однако в отдельных случаях замена или установка дополнительного трансформатора дает и непосредственный эффект при снижении потерь. При этом происходит снижение нагрузочных потерь и уве­личение потерь холостого хода. Замена недогруженных трансформаторов выполняется с целью снижения потерь электроэнергии в трансформаторах: при этом нагрузочные потери увеличиваются, а потери холостого хода уменьша­ются. Ввод в работу трансформаторов с РПН, линейных ре­гуляторов напряжения, установка устройств автоматичес­кого регулирования коэффициента трансформации прово­дится в основном с целью обеспечения требуемого качест­ва напряжения у потребителей. Снижение потерь при этом является, как правило, сопутствующим эффектом. Синхронные компенсаторы в энергосистемах устанав­ливаются главным образом по условиям работы линий электропередачи сверхвысоких напряжений, а также в уз­лах сети, где пропускная способность питающих линий не находится в соответствии с их загрузкой, особенно в послеаварийных режимах. Потери мощности в СК составля­ют до 2 % номинальной и даже выше. Поэтому установка СК как средство снижения потерь менее эффективна. Установка на эксплуатируемых подстанциях дополни­ тельных и замена перегруженных силовых трансформато­ров выполняется в основном с целью разгрузки находящих­ся в эксплуатации перегруженных трансформаторов. Снижение потерь электроэнергии при этом является, как правило, сопутствующим. Однако в отдельных случаях замена или установка дополнительного трансформатора дает и непосредственный эффект при снижении потерь. При этом происходит снижение нагрузочных потерь и уве­личение потерь холостого хода. Замена недогруженных трансформаторов выполняется с целью снижения потерь электроэнергии в трансформаторах: при этом нагрузочные потери увеличиваются, а потери холостого хода уменьша­ются. Ввод в работу трансформаторов с РПН, линейных ре­гуляторов напряжения, установка устройств автоматичес­кого регулирования коэффициента трансформации прово­дится в основном с целью обеспечения требуемого качест­ва напряжения у потребителей. Снижение потерь при этом является, как правило, сопутствующим эффектом.

Уменьшение потерь мощности и электроэнергии в распределительных сетях и системах электроснабжения

Компенсация реактивной мощности (увеличение относится к важнейшим мероприятиям по уменьшению по­терь в распределительных сетях. Как известно, потери ак­тивной мощности в линии равны: Компенсация реактивной мощности (увеличение относится к важнейшим мероприятиям по уменьшению по­терь в распределительных сетях. Как известно, потери ак­тивной мощности в линии равны: После установки в конце линии у потребителя компен­сирующих устройств (КУ) линия разгружается по реак­тивной мощности, увеличивается и уменьшаются потери в линии: где - мощность компенсирующих устройств. Из векторной диаграммы на рис. 12.7,6 видно, что с компенсацией реактивной мощности уменьшается и со­ответственно увеличивается ; с увеличением уменьшаются потери мощности и электроэнергии:

До недавнего времени был основным норматив­ным показателем, характеризующим реактивную мощность. Следует отметить, что выбор в качестве нормативного не дает четкого представления о динамике изменения реального значения реактивной мощности. Например, при уменьшении коэффициента мощности с 0,95 до 0,94 реактивная мощность изменяется на 10%, а при уменьше­нии этого же коэффициента с 0,99 до 0,98 на 42 %. При расчетах удобнее оперировать коэффициентом реактивной мощности . До недавнего времени был основным норматив­ным показателем, характеризующим реактивную мощность. Следует отметить, что выбор в качестве нормативного не дает четкого представления о динамике изменения реального значения реактивной мощности. Например, при уменьшении коэффициента мощности с 0,95 до 0,94 реактивная мощность изменяется на 10%, а при уменьше­нии этого же коэффициента с 0,99 до 0,98 на 42 %. При расчетах удобнее оперировать коэффициентом реактивной мощности . Для понижения рекомендуется в первую очередь применять организационные мероприятия, не требующие установки компенсирующих устройств. Таким мероприяти­ем является повышение загрузки оборудования. Например, для асинхронного двигателя мощностью более 100 кВ при переходе от режима холостого хода к номинальной на­грузке меняется от 0,009 до 0,9. На холостом ходу , а при номинальной нагрузке . Из рис. 12.8 видно, что с уменьшением загрузки двигателя увеличивается, растет и потери увеличиваются. По­этому загрузка двигателя должна быть возможно ближе к номинальной.

При этом необходимо учитывать, что потери активной мощности СД в режиме перевозбуждения существенно увеличиваются по сравнению с потерями в режиме недовозбуждения или при работе с коэффициентом мощности, равным единице. По этой причине установка БК в ряде случаев может оказаться более экономичной (по приведен­ным затратам), чем использование СД для генерации ре­активной мощности. Для генерации реактивной мощности в нормальных режимах невыгодно использовать тихоход­ные СД и СД малой мощности. Автоматическое регулирование мощности АРМ БК мо­жет положительно повлиять на снижение потерь мощнос­ти. Суммарный эффект от выполнения мероприятия состо­ит в снижении потерь мощности в отдельные часы суток одновременной оптимизации уровней напряжения в узлах сети. При этом не всегда регулирование БК действует на эти показатели в одном направлении. Бывают случаи, ко­гда при улучшении режима напряжения потери электро­энергии в сети возрастают. Для определения более экономичной компенсации с помощью БК применяют методы оптимизации. При этом необходимо учитывать, что потери активной мощности СД в режиме перевозбуждения существенно увеличиваются по сравнению с потерями в режиме недовозбуждения или при работе с коэффициентом мощности, равным единице. По этой причине установка БК в ряде случаев может оказаться более экономичной (по приведен­ным затратам), чем использование СД для генерации ре­активной мощности. Для генерации реактивной мощности в нормальных режимах невыгодно использовать тихоход­ные СД и СД малой мощности. Автоматическое регулирование мощности АРМ БК мо­жет положительно повлиять на снижение потерь мощнос­ти. Суммарный эффект от выполнения мероприятия состо­ит в снижении потерь мощности в отдельные часы суток одновременной оптимизации уровней напряжения в узлах сети. При этом не всегда регулирование БК действует на эти показатели в одном направлении. Бывают случаи, ко­гда при улучшении режима напряжения потери электро­энергии в сети возрастают. Для определения более экономичной компенсации с помощью БК применяют методы оптимизации. Снижение норм расхода электроэнергии на единицу вы­пускаемой продукции или на другой показатель производ­ства (выполняемый объем работ, валовой выпуск продук­ции) в первую очередь характеризует эффективность ис­пользования электроэнергии. При этом необходимо, чтобы нормы были оптимальными, установленными на основе технико-экономических расчетов.

Здесь важно подчерк­нуть, что под оптимальной нормой понимается объективно необходимый расход электроэнергии на производство еди­ницы продукции или объема работы при данных условиях производства, обусловленный организацией и технологией производства, техническим уровнем применяемого техноло­гического и энергетического оборудования, техническим состоянием и режимом работы производственного обору­дования. Как уже отмечалось, нормы должны обосновываться технико-экономическим расчетом. Структура норм должна соответствовать технологии и организации производства и охватывать все статьи расхода электроэнергии на норми­рованный вид продукции или работ. Нормы должны учи­тывать также планируемые к осуществлению мероприятия по экономии электроэнергии. Нормы подлежат своевре­менной корректировке при изменении условий производ­ства. Здесь важно подчерк­нуть, что под оптимальной нормой понимается объективно необходимый расход электроэнергии на производство еди­ницы продукции или объема работы при данных условиях производства, обусловленный организацией и технологией производства, техническим уровнем применяемого техноло­гического и энергетического оборудования, техническим состоянием и режимом работы производственного обору­дования. Как уже отмечалось, нормы должны обосновываться технико-экономическим расчетом. Структура норм должна соответствовать технологии и организации производства и охватывать все статьи расхода электроэнергии на норми­рованный вид продукции или работ. Нормы должны учи­тывать также планируемые к осуществлению мероприятия по экономии электроэнергии. Нормы подлежат своевре­менной корректировке при изменении условий производ­ства. Регулирование суточного графика нагрузки и снижение пиков в часы максимума энергосистемы также позволяют снизить потери электроэнергии. Регулирование суточных графиков нагрузки может осуществляться несколькими способами. В первую очередь необходимо выравнивать график за счет перевода наиболее энергоемкого оборудо­вания, работающего периодически, с часов максимума на другие часы суток. Таким оборудованием могут считаться, например, отдельные виды крупных станков, сварочные машины, компрессоры, насосы артезианских скважин, ис­пытательные и зарядные станции, холодильные установки, мельницы, установки токов высокой частоты, отдельные виды электротермического оборудования, пилорамы и др. С этой же целью целесообразно в часы максимумов нагрузок энергосистемы провести на предприятиях текущие и профилактические ремонты технологического и энергетического оборудования, техническим состоянием и режимом работы производственного обору­дования,

упорядочить работу вспомогатель­ных цехов для снижения их электрических нагрузок в ука­занные часы, установить твердый график работы вентиля­ционных установок и т.д. При выполнении мероприятий по отключению в часы максимумов соответствующего обору­дования следует учитывать влияние выключения данного оборудования на другие производственные процессы и на работу предприятия в целом. Снижение нагрузки может достигаться путем рассредо­точения по времени пусков крупных электроприемников, создания запасов полуфабриката за счет интенсификации их производства вне часов максимума. К мероприятиям по выравниванию суточных графиков относятся также смещение времени начала и окончания различных смен с целью совмещения с часами максимума нагрузки межсменных и обеденных перерывов на пред­приятиях; введением третьей (ночной) смены для энерго­емкого оборудования; введение разных выходных дней для предприятий. Мероприятия по изменению режима работы связаны с изменением условий труда работников предприя­тий, поэтому их осуществление может быть допущено только в крайних случаях. Одним из путей снижения пиков нагрузки является ис­пользование на промышленных предприятиях потребите­лей-регуляторов, т.е. такого электротехнологического оборудования, которое может работать в режиме регулирова­ния в соответствии с потребностями энергосистемы. При этом получаемая в энергосистеме экономия средств может превышать дополнительные затраты потребителя-регуля­тора. упорядочить работу вспомогатель­ных цехов для снижения их электрических нагрузок в ука­занные часы, установить твердый график работы вентиля­ционных установок и т.д. При выполнении мероприятий по отключению в часы максимумов соответствующего обору­дования следует учитывать влияние выключения данного оборудования на другие производственные процессы и на работу предприятия в целом. Снижение нагрузки может достигаться путем рассредо­точения по времени пусков крупных электроприемников, создания запасов полуфабриката за счет интенсификации их производства вне часов максимума. К мероприятиям по выравниванию суточных графиков относятся также смещение времени начала и окончания различных смен с целью совмещения с часами максимума нагрузки межсменных и обеденных перерывов на пред­приятиях; введением третьей (ночной) смены для энерго­емкого оборудования; введение разных выходных дней для предприятий. Мероприятия по изменению режима работы связаны с изменением условий труда работников предприя­тий, поэтому их осуществление может быть допущено только в крайних случаях. Одним из путей снижения пиков нагрузки является ис­пользование на промышленных предприятиях потребите­лей-регуляторов, т.е. такого электротехнологического оборудования, которое может работать в режиме регулирова­ния в соответствии с потребностями энергосистемы. При этом получаемая в энергосистеме экономия средств может превышать дополнительные затраты потребителя-регуля­тора.

Оптимизация режимов сети по U, Q, п используется в распределительных сетях с учетом специфики их работы. При этом в распределительных сетях, в которых нет ис­точников активной мощности, не требуется согласование с оптимизационным расчетом по активной мощности. Как известно, в центрах питания (ЦП) сетей 6-10 и 35 кВ широко используется регулирование напряжения. Основной задачей регулирования напряжения в ЦП явля­ется обеспечение допустимых отклонений напряжения у электроприемников, присоединенных к сетям 6-10 кВ и ниже. При этом, как правило, удается одновременно снизить и потери электроэнергии в сетях. Возможности тако­го снижения увеличиваются при наличии в ЦП всех сетей 6-10 кВ трансформаторов с РПН. В распределительных сетях повышение уровня напря­жения приводит не только к уменьшению потерь мощности, но и к росту потребляемой мощности нагрузок в соответст­вии с их статическими характеристиками по напряжению. Поэтому для определения целесообразности повышения уровня напряжения в распределительных сетях надо ана­лизировать его влияние на изменения потерь мощности в сети и потребление нагрузок. Кроме того, надо учиты­вать и ущерб потребителей от низкого качества напря­жения. Оптимизация режимов сети по U, Q, п используется в распределительных сетях с учетом специфики их работы. При этом в распределительных сетях, в которых нет ис­точников активной мощности, не требуется согласование с оптимизационным расчетом по активной мощности. Как известно, в центрах питания (ЦП) сетей 6-10 и 35 кВ широко используется регулирование напряжения. Основной задачей регулирования напряжения в ЦП явля­ется обеспечение допустимых отклонений напряжения у электроприемников, присоединенных к сетям 6-10 кВ и ниже. При этом, как правило, удается одновременно снизить и потери электроэнергии в сетях. Возможности тако­го снижения увеличиваются при наличии в ЦП всех сетей 6-10 кВ трансформаторов с РПН. В распределительных сетях повышение уровня напря­жения приводит не только к уменьшению потерь мощности, но и к росту потребляемой мощности нагрузок в соответст­вии с их статическими характеристиками по напряжению. Поэтому для определения целесообразности повышения уровня напряжения в распределительных сетях надо ана­лизировать его влияние на изменения потерь мощности в сети и потребление нагрузок. Кроме того, надо учиты­вать и ущерб потребителей от низкого качества напря­жения. Выравнивание нагрузок фаз в электрических сетях 380 В. К трехфазным сетям 380 В подключается большое количество однофазных электроприемников, присоединяе­мых к одной фазе и нулевому проводу. Их подключение производится по возможности равномерно между фазами, однако токи фаз оказываются в той или иной степени неодинаковыми. Неравномерная нагрузка фаз не только увеличивает потери электроэнергии в фазах в силу неравенства:

но и создает дополнительные потери за счет прохождения тока по нулевому проводу. Различают вероятностную несимметрию, имеющую перемежающийся характер с большей загрузкой то одной, то другой фазы, и систематическую несимметрию, при которой неодинаковы средние значения нагрузок. Первый вид не­симметрии может быть устранен лишь специальными уст­ройствами с тиристорным управлением, переключающими часть нагрузок с перегруженной на недогруженную фазу. Такие устройства разработаны, однако в настоящее время еще не выпускаются серийно. Систематическая несиммет­рия может быть снижена путем периодического (1-2 раза ,в год) перераспределения нагрузок между фазами. В распределительных сетях также остаются актуальными вопросы снижения расхода электроэнергии на собственные нужды и сокращения сроков ремонтов электрооборудования. но и создает дополнительные потери за счет прохождения тока по нулевому проводу. Различают вероятностную несимметрию, имеющую перемежающийся характер с большей загрузкой то одной, то другой фазы, и систематическую несимметрию, при которой неодинаковы средние значения нагрузок. Первый вид не­симметрии может быть устранен лишь специальными уст­ройствами с тиристорным управлением, переключающими часть нагрузок с перегруженной на недогруженную фазу. Такие устройства разработаны, однако в настоящее время еще не выпускаются серийно. Систематическая несиммет­рия может быть снижена путем периодического (1-2 раза ,в год) перераспределения нагрузок между фазами. В распределительных сетях также остаются актуальными вопросы снижения расхода электроэнергии на собственные нужды и сокращения сроков ремонтов электрооборудования. Технические мероприятия по снижению потерь в распределительных сетях - это рассмотренные выше замена перегруженных и недогруженных трансформаторов, ввод трансформаторов с РПН, автоматическое регулирование коэффициентов, ввод БК и автоматическое регулирование их мощности. Замена проводов на перегруженных линиях находит применение в основном в распределительных электрических сетях 380 В и 6-10 кВ. Мероприятие осуществля­ется преимущественно с целью повышения пропускной способности перегруженных линий, замены физически из­ ношенных проводов линий при их капитальном ремонте, замены стальных проводов на алюминиевые и сталеалюминиевые. Снижение потерь энергии при этом в боль­шинстве случаев является попутным эффектом.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!