Тема: Модернизация системы электроснабжения нефтеперекачивающей станции

Известно, что недостаточная компенсация реактивной мощности приводит к снижению пропускной способности сетей, дополнительному перегреву оборудования, и, как следствие, значительному повышению потерь активной электроэнергии.
Потребляя реактивную мощность вследствие своей технической природы, электрооборудование с индуктивной и активно-индуктивной нагрузкой систем электроснабжения вносит значительный дисбаланс во всю энергосистему [11].
Таким образом, данная проблематика является актуальной не только для определённого предприятия, а и для всей энергосистемы в целом.
С внедрением инновационных мероприятий в системах электроснабжения различных типов, связанных с автоматизацией работы энергетических систем, вопрос снижения реактивной составляющей стал одним из актуальнейших на данный момент.
В связи с этим, за последние десятилетия разработаны современные автоматизированные устройства компенсации реактивной мощности, позволяющие поддерживать её минимальный уровень на шинах подстанций предприятий, не позволяя ей возвращаться в общую энергосистему [10].
С другой стороны, в законодательной базе по данной проблеме также произошёл существенный сдвиг. Устаревшая методика не учитывала распространение реактивной мощности в энергосистеме, перекладывая решение данной проблемы на энергосбытовые организации.
Сейчас к данной проблеме применяется совершенно иной подход. Разработанная и утверждённая законодательная база чётко устанавливает предельную составляющую потребляемой реактивной мощности для каждого объекта, таким образом, позволяя локализовать узлы с высокой реактивной составляющей [11].
Исходя из этого, единственным путём решения проблемы компенсации реактивной мощности для потребителя является установка в своих сетях устройств компенсации реактивной мощности. В противном случае потребителю придётся оплатить значительный штраф.
Такой подход заставляет активизироваться потребителя в вопросе участия в процессе компенсации реактивной мощности [8].
Основной целью диссертационной работы является «снижение потерь электрической энергии в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции путём повышения эффективности компенсации реактивной мощности» [16].
«Объектом исследования в диссертационной работе является система электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть- Балтика» [16].
Предметом исследования в диссертационной работе являются влияние степени компенсации реактивной мощности на потери электроэнергии в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть - Балтика, а также на аналогичных объектах.
Актуальность исследования обусловлена необходимостью
минимизации потерь электроэнергии в электрических сетях предприятий до нормативных значений согласно требованиям [8].
В данном направлении в работе детально исследованы работы следующих отечественных и зарубежных авторов, занимающихся подобными исследованиями: Готман В. И., Евстифеев И.В., Кузнецов А.В., Булатов И. С., Жежеленко И. В., Саенко Ю. Л., Гуськова Н.Д., Ульянкин О.В., Железко Ю.В., Климова Г.Н., Воротницкий В.В., Макаров Е. Ф., Войтов О. Н., J. Anthony, E. Mills и других.
«При этом также известно, что минимизация потерь электроэнергии является одной из важнейших задач энергосбережения отечественной электроэнергетики» [2].
Внедрение мероприятий по минимизации потерь электроэнергии способствует уменьшению перерасхода электроэнергии, отсутствия чрезмерной оплаты, уменьшения расходов на ремонт электрооборудования вследствие его выхода из строя по причине искажения параметров сети и превышения минимально допустимых значений вследствие перетоков потерь мощности, а также увеличение полученной прибыли по причине снижения затрат и материальных ресурсов.
Гипотеза исследования состоит в том, что применение устройств автоматической компенсации реактивной мощности в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика позволит:
- значительно снизить потери активной электроэнергии в системе электроснабжения объекта исследования;
- полностью устранить перетоки реактивных мощностей в узлах системы электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика;
- повысить технико-экономические показатели работы всей системы электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть - Балтика;
- добиться значительной экономии финансовых средств за счёт значительного уменьшения оплаты за штраф вследствие недостаточной компенсации реактивной мощности в сетях объекта исследования.
Согласно основной цели диссертационного исследования, в работе решаются следующие основные задачи:
- в первом разделе проводится анализ литературных источников по исследуемой проблеме, включающий детальную проработку следующих вопросов: основные сведения о «потерях
электроэнергии в сетях энергосистемы и потребителей, мероприятия по снижению потерь электроэнергии» [14], основные сведения о компенсации реактивной мощности как одном из наиболее эффективных мероприятий по снижению потерь электроэнергии;
- «во втором разделе осуществляется разработка мероприятий по снижению потерь электроэнергии в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции, для чего приводятся общие сведения» [14] о нефтеперекачивающей станции, описывается характеристика системы электроснабжения нефтеперекачивающей станции. Для решения поставленных задач проводится: описание нормативно - правовое регулирование процесса компенсации реактивной мощности, технический анализ текущего состояния «компенсации реактивной мощности в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции, технический расчёт и выбор компенсирующих устройств в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции» [14]. На основании полученных результатов, проводится разработка и обоснование мероприятий по снижению потерь электроэнергии в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции;
- третий раздел посвящён непосредственному анализу и расчёту
компенсации реактивной мощности в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции с целью снижения потерь электроэнергии. Технико-экономическое обоснование мероприятий по повышению энергоэффективности в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика
включает: техническое обоснование мероприятий по повышению энергоэффективности в системе электроснабжения объекта исследования, внедрение инновационных кабелей в питающей сети 10 кВ нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть -Балтика, а также внедрение компенсирующих устройств в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО
Транснефть-Балтика. «Также проводится экономическое
обоснование мероприятий по повышению энергоэффективности в системе электроснабжения» [17] нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика, в результате чего обоснована экономическая целесообразность принятых в работе решений.
Расчётным путём в работе показывается целесообразность и эффективность внедрения принятых «мероприятий по повышению энергоэффективности на объекте исследования» [12].
«В работе применены следующие методы исследования: аналитический метод, методы расчета электрических цепей, методы расчёта и исследования потерь электроэнергии, методы расчёта компенсации реактивной мощности, теории математической статистики, теории погрешностей, методы нечеткой логики, методы аналогии, методы теории подобия и математического моделирования» [14].
«Экспериментальные исследования выполняются с применением методов обработки данных» [14].
«Для проверки достоверности полученных результатов применяется метод планирования эксперимента» [14].
Научная новизна работы состоит в следующем:
- показано, что компенсация реактивной мощности до сверхнормативных значений существенно минимизирует потери электроэнергии в системах электроснабжения промышленных предприятий с наличием мощной активно - индуктивной двигательной нагрузки и может использоваться с целью энергосбережения;
- показано, что компенсация реактивной мощности до сверхнормативных значений, эффективна экономически и приводит к существенной экономии денежных средств на промышленных предприятиях за счёт значительного уменьшения оплаты за реактивную мощность, а также штрафов в виду низкого уровня коэффициента активной мощности.
Диссертационная работа выполняется согласно утверждённого плана с использованием рекомендованной нормативно - технической научной и справочной литературы.
Теоретическая значимость работы заключается в применении основных теоретических положений и результатов разработанного комплекса мероприятий по применению автоматических компенсирующих устройств реактивной мощности, в системах электроснабжения аналогичных объектов.
Практическая значимость работы заключается в непосредственном применении полученных результатов в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика с целью снижения потерь электроэнергии путём компенсации реактивной мощности.
Представленная работа состоит из введения, трёх разделов, заключения, списка использованной литературы, включающего тридцать основных источников. Для наглядности визуализации и систематизации информации, в работе использовано двадцать рисунков и тринадцать таблиц. Основной текст представленной работы изложен на восьмидесяти пяти печатных страницах.
Личное участие автора в организации и проведении исследования заключается в подготовке исходного технического и теоретического материала, анализе исходных данных и источников литературы, получении и обработке результатов проведённых анализов, выполнении необходимых расчётов и проверок, а также систематизации и оформлении полученных результатов.

Купить

В результате выполнения магистерской диссертации на тему «Снижение потерь электрической энергии в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции путём повышения эффективности компенсации реактивной мощности», разработан комплекс мероприятий, позволяющий значительно повысить как технические, так и экономические показатели в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика.
В работе, на основании анализа технической литературы по данной тематике, рассмотрены и проанализированы следующие вопросы:
- основные сведения о потерях электроэнергии в сетях энергосистемы и потребителей;
- основные технические и организационные мероприятия по снижению потерь электроэнергии;
- основные сведения о компенсации реактивной мощности как одном из наиболее эффективных мероприятий по снижению потерь электроэнергии.
В результате проведения анализа нормативно-технической учебной и справочной литературы, в работе сделаны следующие выводы:
- установлено, что проблема минимизации потерь электроэнергии в системах электроснабжения современных предприятий являются актуальной задачей, требующей для решения комплексного подхода с учётом инновационных разработок моделей и новейших методов, а также, в некоторых случаях, применения нестандартных решений ;
- установлено, что компенсация реактивной мощности оказывает существенное влияние на величину потерь электроэнергии в сети и электрооборудовании предприятий. Показано, что проведения исследований в данном направлении является актуальным и перспективным направлением, имеющим важное народно-хозяйственное значение;
- на основе приведённого анализа литературных источников, учитывая схемные, технические и экономические аспекты данного предприятия, с целью уменьшения потерь электроэнергии, для проведения дальнейшего исследования, показана эффективность мероприятий по компенсации реактивной мощности в системе электроснабжения объекта исследования;
- при проведении дальнейших исследований, в работе особое внимание следует уделить исследованию «глубокой» компенсации реактивной мощности в силовых трансформаторах и мощных электродвигателях насосных установок предприятия. Таким образом, планируется решить проблему перетоков реактивной мощности в системе электроснабжения и компенсацию реактивной составляющей потерь электроэнергии.
В результате проведения анализа при исследовании системы электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика, были сделаны следующие выводы:
- установлено, что система электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика предусматривает ГПП-110/10 кВ и три цеховых ТП (все - с использованием двух силовых трансформаторов), что соответствует требованиям основных нормативных документов по качеству и надёжности электроснабжения;
- показано, основные потребители электрической энергии
нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть -Балтика -
трёхфазные асинхронные электродвигатели напряжением 0,38 кВ и 10 кВ, имеющие значительную реактивную составляющую нагрузки, которая приводит к значительному увеличению потерь
электроэнергии не только в системе электроснабжения объекта, а и на участке питающей энергосистемы в целом, что является негативным фактором, требующего незамедлительного
качественного технического решения;
- установлено, что в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика отсутствует компенсация реактивной мощности (КРМ), что является существенным недостатком. Поэтому данное практическое мероприятие в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть - Балтика необходимо детально исследовать в работе далее;
- исходя из графиков, полученных экспериментальным путём, можно сделать вывод, что степень компенсации реактивной мощности в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика оказывает существенное позитивное влияние на основные параметры системы электроснабжения объекта (величины полной мощности, реактивной составляющей нагрузки, величины рабочего тока и потерь активной электроэнергии);
- обосновано, что в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика также для дальнейшего исследования принимается направление, направленное на снижение потерь электроэнергии в системе электроснабжения, осуществляемое путём модернизации сетей, которые износились и требуют немедленной замены. Данное практическое мероприятие также детально исследуется в работе далее.
В работе проведено технико-экономическое обоснование мероприятий по повышению энергоэффективности в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика.
К данным мероприятиям относятся мероприятие по реконструкции питающих кабельных линий 10 кВ, а также внедрение компенсации реактивной мощности на объекте исследования.
В виду их важности, данные мероприятия рассмотрены в работе детально со следующими полученными выводами:
- в результате замены кабелей в кабельных линиях сети 10 кВ,
питающих ТП1-ТП3 и РП-1 от ГПП, получен технический эффект, который состоит в уменьшении потерь электроэнергии в данных кабельных линиях на величину, равную 23259,2 кВт-ч за год. В виду полученных результатов можно сделать вывод, что замена кабельных линий в сети 10 кВ предприятия на инновационные кабели марки АПвБВнг(Л)-Ь8 с изоляцией из сшитого полиэтилена технически обоснована и выгодна. Учитывая срок окупаемости внедрённого мероприятия по замене кабельных линий в сети 10 кВ, который составил 5,56 лет, можно сделать вывод, что данное мероприятие эффективно экономически, следовательно, оно может быть рекомендовано к применению в системе электроснабжения предприятия (в долгосрочной перспективе). Кроме того, если дополнительно будет учтено повышение надёжности при
эксплуатации новых кабельных линий (период безотказной работы от завода-изготовителя составляет 30 лет), а также уменьшение затрат на обслуживание и ремонт, можно предположить, что срок окупаемости данного мероприятия снизится ещё как минимум на 15 - 30%;
- «исходя из полученных результатов расчёта компенсации реактивной мощности установлено, что на ГПП в результате установки компенсирующих устройств в виде двух конденсаторных установок марки УКРМ-6,3 (10,5)-300 с суммарной реактивной мощностью 600 квар, за год реактивная электроэнергия компенсируется в количестве, равном 148200 квар, что характеризует данное мероприятие технически обоснованным и выгодным. Учитывая срок окупаемости внедрённого мероприятия по компенсации реактивной мощности в системе электроснабжения предприятия, который составил 1,85 лет, можно сделать вывод, что данное мероприятие эффективно экономически, следовательно, оно может быть рекомендовано к применению в системе электроснабжения предприятия в краткосрочной перспективе» [26].
Рассчитанный срок окупаемости инвестиций во внедрение предложенных технических мероприятий по энергоэффективности в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика считается приемлемым, из чего можно сделать вывод об экономической целесообразности разработанных и предложенных мероприятий, а также принятых в работе решений в целом.
Следовательно, предложенные мероприятия по минимизации потерь электроэнергии в системе электроснабжения нефтеперекачивающей станции ООО Транснефть-Балтика, эффективны и могут быть приняты для практического внедрения.
Таким образом, на основании полученных результатов работы, можно сделать вывод, что все поставленные основные задачи в работе были достигнуты, а все необходимые вопросы рассмотрены, проанализированы и решены в полном объёме.

Купить