Аннотация
В статье рассматриваются методы расчета потерь электроэнергии в распределительных сетях промышленных предприятий и методы их снижения. Представлены математические модели для оценки относительных потерь электроэнергии, включая учет неравномерности загрузки фаз и коэффициента связи потерь мощности с потерями напряжения. Рассмотрены организационные и технические мероприятия по снижению потерь, а также проанализирована проблема несимметрии токов и напряжений в сетях различных классов напряжения.
Ключевые направления исследования
Расчет потерь
Методы расчета потерь электроэнергии в распределительных сетях
Энергосбережение
Мероприятия по снижению потерь электроэнергии
Технические решения
Технические мероприятия по оптимизации работы сетей
Несимметрия
Анализ несимметрии токов и напряжений в распределительных сетях
Основные положения и методы
Методы расчета потерь электроэнергии:
Относительные потери электроэнергии в распределительных сетях могут быть рассчитаны по формуле:
Практический подход: Для оценки потерь в масштабах энергосистемы целесообразно применять метод случайной выборки с последующим распространением результатов расчета с заданной доверительной вероятностью на всю рассматриваемую сеть.
Автоматизированные системы расчета потерь:
С развитием компьютерного программного обеспечения появились автоматизированные комплексы, позволяющие производить расчет потерь в автоматическом режиме. Для работы с трехфазной несимметричной системой электроснабжения можно использовать программные продукты:
RastrWin3
Программный комплекс для расчета установившихся режимов электрических систем
Mustang Этап
Программное обеспечение для анализа и оптимизации режимов работы электрических сетей
Классификация мероприятий по снижению потерь электроэнергии:
Группа 1: Организационные мероприятия
Характеристика: Малозатратные и беззатратные мероприятия по совершенствованию эксплуатационного обслуживания
- Выбор точек оптимального деления сети 6-10 кВ
- Уменьшение времени нахождения линии в отключенном положении при ремонте
- Снижение несимметрии (неравномерности) загрузки фаз
- Рациональная загрузка силовых трансформаторов
Группа 2: Технические мероприятия
Характеристика: Среднезатратные мероприятия по реконструкции, модернизации и строительству сетей
- Сокращение радиуса действия и строительство ВЛ 0,4 кВ в трехфазном исполнении
- Применение столбовых трансформаторов малой мощности
- Использование самонесущих изолированных и защищенных проводов
- Компенсация реактивных нагрузок
Группа 3: Совершенствование учета электроэнергии
Характеристика: Мероприятия по совершенствованию систем расчетного и технического учета
- Применение приборов учета более высокого класса точности
- Предупреждение несанкционированного доступа к средствам измерений
- Внедрение автоматизированных систем учета и сбора информации
- Предупреждение безучетного потребления электроэнергии
Приоритетные технические мероприятия для сетей 10(6)-0,4 кВ:
Оптимизация конфигурации сетей
Сокращение радиуса действия и строительство ВЛ 0,4 кВ в трехфазном исполнении по всей длине
Использование маломощных трансформаторов
Применение столбовых трансформаторов (10(6)/0,4 кВ) малой мощности для сокращения протяженности сетей 0,4 кВ
Современные материалы проводов
Применение самонесущих изолированных и защищенных проводов для ВЛ напряжением 0,4-10 кВ
Оптимальное сечение проводов
Использование максимально допустимого сечения проводов для адаптации пропускной способности к росту нагрузок
Компенсация реактивной мощности
Проведение работы по компенсации реактивных нагрузок
Контроль качества электроэнергии
Поддержание значений показателей качества электроэнергии в соответствии с требованиями
Энергоэффективное оборудование
Внедрение нового экономического электрооборудования с уменьшенными потерями
Автоматизация сетей
Комплексная автоматизация электрических сетей и применение коммутационных аппаратов нового поколения
Важное замечание: Технические мероприятия могут способствовать значительному снижению потерь мощности, однако к их выбору следует подходить осторожно. Например, использование максимально допустимого сечения проводников может привести к росту нагрузки и увеличению неравномерности графика нагрузки.
Несимметрия токов и напряжений в распределительных сетях:
Несимметрия токов и напряжений – это явление в многофазной сети переменного тока, при котором амплитуды фазных напряжений (токов) и углы между ними не равны между собой.
Сети 0,38 кВ
Основная причина: Значительная часть потребителей бытового и промышленного сектора представлены однофазной нагрузкой. Количество, мощность приборов и их график работы на каждой фазе отличаются, что делает невозможным выравнивание нагрузки в каждый момент времени.
Сети 6-20 кВ
Основные причины:
- Несимметрия в сетях 0,38 кВ (наследуется от низковольтных сетей)
- Дуговые сталеплавильные печи с пофазным регулированием тока электрической дуги
- Режимы работы с изолированной нейтралью и неполнофазные режимы
- Однофазные короткие замыкания
Особенность сетей 0,38 кВ: В сетях низкого напряжения наблюдаются около 2000 событий (коммутаций) включения/выключения оборудования в сутки, что делает практически невозможным оперативное реагирование на изменения нагрузки.
Выводы и практическая значимость
Применение методов расчета потерь электроэнергии с использованием коэффициентов Kдп и Kм/н позволяет более точно оценивать потери в распределительных сетях с учетом неравномерности загрузки фаз
Комплексный подход к снижению потерь электроэнергии должен включать организационные, технические мероприятия и совершенствование систем учета
Несимметрия токов и напряжений является существенным фактором, влияющим на потери электроэнергии, особенно в сетях 0,38 кВ с преобладанием однофазной нагрузки
Использование автоматизированных программных комплексов (RastrWin3, Mustang Этап) позволяет оптимизировать расчеты потерь и выбирать наиболее эффективные мероприятия по их снижению