Тема: Повышение энергетической эффективности распределительных сетей 35-10(6) кВ северо-западного района г, Тольятти

Электроэнергетика - обширная наука, включающая в себя множества различных направлений. Большая часть науки занимается вопросом по энергосбережению и повышению энергоэффективности.
Энергосбережение - включает в себя ряд мероприятий, направленных на сокращения потребления энергии, ее бережного использования, без ущерба эффекта от использования энергии.
Энергетическая эффективность - понятие в электроэнергетике, характеризующая полезный эффект использования энергии к затратам создания самой энергии.
Энергосбережение и энергетическая эффективность являются ключевым звеном для окружающей среды и ее безопасности. Так как электроэнергия генерируется за счет потребления природных ресурсов, в наше время потребление энергии выросло в сотни раз по сравнению с прошлым веком, а природные ресурсы сократились, окружающая среда загрязнилась. На сегодняшний день повышении энергоэффективности занимает одно из лидирующих мест в вопросе о заботе природы и сохранении нашей планеты для будущих поколений.
«Электроустановки, служащие для передачи и распределении электрической энергии между потребителями, называется распределительная электрическая сеть. Сеть состоит из различного электрооборудования, таких как различные трансформаторы, распредустройства, системы релейной защиты, воздушные и кабельные линии» [1].
Россия имеет богатые природные ресурсы, в прошлом про энергоэффективность люди не задумывались, но в нашем современном мире, люди поняли, что природа не вечна и встал вопрос об создании нового энергосберегающего оборудования. Энергосберегающие лампы, обогреватели, двигатели и многое другое, в том числе энергоэффективные электрические станции и подстанции, распределительных сети, линии электропередачи и другое силовое оборудование.
«По всей стране, учитывая мнения специалистов, в настоящее время состояния электрических сетей различного класса напряжения оценивается как неудовлетворительно. От 50 до 90 % аварийных отключений происходит на воздушных линиях 10 и 0,4 кВ, от 30 до 60 % на воздушных линиях 6 кВ, от 10 до 20 % на воздушных линиях 35 кВ, реже на линиях 110 кВ и более.
Высокий процент аварийных отключений на классе напряжения 10 кВ и 0,4 кВ обуславливается не только большим количеством самих воздушных линий, но и их низкой надежностью и качеством, а также самыми большими потерями электроэнергии. Под качеством электрической энергии понимается: «Степень соответствия характеристик электрической энергии в определенной точке электросистемы совокупности нормированных показателей качества электрической энергии».
Причиной низкого качества электроэнергии служит протяженность воздушных линий. Нормальной протяженностью для воздушных линий 10 кВ является 8-12 км. Но практика показывает, что протяженность 30% линий данного класса напряжения составляется более 20-25 км.
Потеря напряжения на воздушных линиях электропередачи напрямую зависит от длины линии, и приводят к изменению режима нагрузки, что в свою очередь сказывается на отклонении напряжения в сети» [2].
«Повышенные потери напряжения в электрической сети можно отнести и физический износ элементов оборудования сети. Более 30 % оборудования городской электрической сети работает на стадии эксплуатационного срока, и не может обеспечить современных стандарт качества электрической сети, а также требования к энергосбережению и энергоэффективности.
Современное оборудование и процесс его изготовления пережил множество изменений, касающихся вопроса энергосбережения и энергоэффективности, технологии, использованные 30 лет назад и более в настоящее время уже считаются устаревшими и достаточно энергозатратными.
Энергосбережение и энергоэффективность напрямую связаны с потерями напряжения в сети, повышение энергоэффективности достаточно сложный процесс, включающий в себя множество нюансов.
Виды потерь в распределительных сетях подразделятся на несколько категорий, а именно: нагрузочные, климатические, условно-постоянные. В работе будут изучены нагрузочные потери в городской распределительной
Величина нагрузочных потерь зависит от множества факторов, таких как потери в силовых трансформаторах, в проводах воздушных и кабельных линиях, в арматуре воздушной линии, в токоограничивающих реакторах, в соединительных проводах и шинах распределительных устройств, в трансформаторах тока и напряжения.
Наибольшие нагрузочные потери приходятся на потери в силовых трансформаторах и проводах воздушных и кабельных линиях. Именно поэтому модернизацию и оптимизацию нужно начинать с силового оборудования и линий электропередач. Модернизировав звено, имеющее самые большие потери электроэнергии, можно добиться значительного повышения энергоэффективности и энергосбережения.
Актуальность данной работы обуславливается необходимостью уменьшения потерь электрической энергии в городской распорядительной сети 35-10(6) кВ» [3].
В силовом оборудовании сократить потери электроэнергии и мощности можно за счет сокращения действия вихревых токов, токов Фуко. Так как токи Фуко вызывает повышения температуры на магнитопроводе силовых трансформаторов, для сокращения токов используется шихтование сердечника. Шихтованием называют разделение проводника на отдельные изолированные пластины, так же шихтование помогает лучше отводить тепло и уменьшает сопротивление магнит провода.
Всем распределительным сетям присущи характерные особенности, каждая сеть индивидуальна, к особенностям можно отнести длину линии, нагрузочную характеристику, различное силовое оборудование, на некоторых участках сети уже стоит современное оборудование, их замена не даст большого результата, все эти факты необходимо учитывать при составлении технико-экономического расчета. Данный расчет и полученный эффект от модернизации и оптимизации распределительной сети для различных потребителей сети может отличаться. Только после подробного расчета конкретного оборудования, которое будет установлено на данных подстанциях, можно будет говорить об большом эффекте от модернизации городской распределительной сети.
«Данные факты определяют, проблему данной работы, а именно поиск решений по сокращению потерь электрической энергии в городской распределительной сети 35-10(6) кВ. Объектом исследования служит распределительная электрическая сеть города Тольятти.
Цель работы - повышение энергоэффективности городской распределительной сети 35-10(6) кВ города Тольятти» [4].

Купить

Выполнив расчет и произведя анализ по повышению энергоэффективности городской распределительной сети города Тольятти, было предложено модернизировать силовое оборудование и часть воздушной линии сети.
Модернизация силового оборудования в виде замены понижающих силовых трансформаторов типа ТДТН 110/35/6 кВ номинальной мощностью 40000 кВА и ТДТН 110/35/6 кВ мощностью 25000 кВА но новые, обладающие лучшими характеристиками, такими как пониженные потери мощности.
Модернизация части воздушной линии распределительной сети в виде замены сталеалюминевого провода, обладающим рядом недостатков на самонесущий изолированный провод, имеющий ряд преимуществ, таких как легкость в монтаже, меньшие потери на плавку льда, меньшие потери напряжения, значительное сокращение аварийных отключений, ввиду наличия изоляции.
«Повышенная энергоэффективность после модернизации
распределительной сети подтверждается расчетами в данной работе. В силовом оборудовании сокращение потерь активной и реактивной мощности, снижение годовых потерь электроэнергии при расчетах сократились в 3 раза, также сократятся аварийные отключения в виду установки нового оборудования, потери электроэнергии на воздушных линиях электропередачи так же сократятся в 3 раза, уменьшаться аварийные отключения, происходящие из-за перехлеста фазных проводов во время сильных ветров»[21].
Помимо повышения энергоэффективности, данная модернизация имеет коммерческую выгоду.
При замене силового оборудования выгода составит 2938773 рублей в год, срок окупаемость составит три года. Выгода от замены воздушной линии составит 71560 рублей в год. Выгода от замены обеспечивается значительным сокращение потерь электроэнергии, а также уменьшением случаев аварийный отключений по вине оборудования или погодных условий.
После анализа информации и проведения расчетов была составлена математическая модель, для оценки качества и надежности электроэнергии. Модель составлялась на базе программы MATLAB с использование библиотек виртуальных электрических систем. Были подобраны виртуальные элементы сети имеющие идентичные параметры что и реальная распределительная сеть, а именно силовые трансформаторы и линии электропередач.
Математическая модель дала возможность оценить показатели качества электроэнергии, отклонение напряжения от нормальных показателей в разных режимах работы.
Цель по повышению энергоэффективности городской
распределительной сети города Тольятти за счет оптимизации и модернизации силового оборудования и части воздушной линий электропередач выполнена.

Купить