ВВЕДЕНИЕ 4
1. ИЗУЧЕНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ... 8
1.1. Нормативно-правовые документы по электроэнергетической системе и
энергоэффективности в Российской Федерации 8
1.2. Анализ состояния решаемых задач компенсации реактивной мощности
электроэнергетических систем 14
1.3. Компенсация реактивной мощности 19
1.4. Влияние значения коэффициента реактивной мощности на тариф на услуги
по передаче электроэнергии 23
Выводы к 1 главе 24
2. ИЗУЧЕНИЕ ГЛУБОКОЙ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ С ЦЕЛЬЮ УМЕНЬШЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ
ЕЕ ПЕРЕДАЧЕ 25
2.1. Постановка задачи по компенсации реактивной мощности 25
2.2. Основные потребители реактивной мощности предприятия 26
2.3Схема электроснабжения промышленного предприятия 30
2.4. Разработка модели ЩСН-распределительной сети предприятия 36
2.5. Влияние компенсации реактивной мощности на устойчивость узлов
нагрузки с асинхронными двигателями 39
2.6. Результаты решаемой задачи влияния компенсации реактивной мощности на
устойчивость узлов 46
Выводы к 2 главе 51
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ГЛУБОКОЙ КОМПЕНСАЦИИРЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ С ЦЕЛЬЮ УМЕНЬШЕНИЯ ЗАТРАТ НА КАБЕЛЬНУЮ ПРОДУКЦИЮ 52
3.1. Постановка задачи для снижения затрат на кабельную продукцию 52
3.2. Разработка математической модели по минимизации затрат на кабельную
продукцию 53
3.3. Результаты решения задачи влияние длины кабеля при глубокой
компенсации реактивной мощности 55
3.4. Влияние длины кабеля на срок окупаемости при глубокой компенсации
реактивной мощности 59
3.5 Экономическая оценка глубокой компенсации реактивной мощности .... 63
3.6. Экономическая эффективность глубокой компенсации реактивной
мощности предприятия 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 70
Список сокращений 71
Список литературы 72
ПРИЛОЖЕНИЕ
Актуальность темы. Проблема энергоэффективности
электроэнергетических систем промышленных предприятий, неотъемлемо связана с вопросом снижения потерь электроэнергии и, следовательно, с уменьшением воздействия топливоэнергетического комплекса на окружающую среду.
Начиная с 1892 г., когда была решена проблема передачи электроэнергии на расстояние трехфазным током (первая линия электропередачи трехфазного переменного тока, созданная русским инженером М.О.Доливо- Добровольским), разработаны промышленные типы трансформаторов и асинхронных двигателей, создались условия для широкого развития электрофикации. Это время определено [1] как начало четвертого этапа в развитии электротехники, который продолжается до настоящего времени.
Электроприемники, работа которых основана на использовании переменного электромагнитного поля, являются потребителями как активной мощности (Р), так и реактивной мощности (Q). Основными системами и установками для любых производственных процессов служат электродвигатели технологического оборудования, электронагревательные установки, преобразователи, трансформаторы, системы вентиляции и кондиционирования, сварочное оборудование, системы освещения.
Установлено, что электроэнергетических систем промышленных предприятий потребление реактивной мощности распределяется следующим образом [2]:
- асинхронные двигатели - около 60%;
- трансформаторы - 20%;
-прочие электроприемники (вентильные преобразователи, установки электрического освещения, электротехнологические установки и другие) -20%.
Для решения вопросов повышения энергетической эффективности и внедрения энергосберегающих технологий в 2009 году был принят Федеральный Закон № 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» [3].
Потребление активной и реактивной мощностей сопровождается потерями. Выработка активной мощности осуществляется генераторами электрических станций, ветроустановками, солнечными батареями и другими возобновляемыми источниками. Реактивная мощность, в отличие от активной мощности, может генерироваться компенсирующими устройствами (КУ) - конденсаторными батареями, синхронными компенсаторами, статическими источниками реактивной мощности. Передача реактивной мощности от генераторов станций к месту потребления нецелесообразна, т. к. имеет следующие негативные аспекты:
-дополнительно загружаются реактивным током линии электропередачи и трансформаторы;
-увеличиваются потери активной и реактивной мощности;
-увеличивается падение напряжения в электрических сетях, что снижает уровень напряжения у электроприемников.
Таким образом, необходимо со всей серьезностью подойти к анализу энергопотребления и выбору методов компенсации реактивной мощности (КРМ).
Уровень компенсации реактивной мощности в нашей стране регулируется приказом Минэнерго России от 23 июня 2015 г. №380 «Порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии» [4].
В настоящей работе вводится термин и приведено обоснование «глубокой компенсации» реактивной мощности, под которой понимается новое представление о снижении рекомендуемого tg9 до значения 0-0,1 вблизи электроприемников.
Поэтому необходимо проведение полноценного комплексного исследования глубокой компенсации реактивной мощности, финансовой обоснованности и определения области применения в электрических сетях 10(6)- 0,4 кВ и проектирование электроэнергетической системы предприятий ООО «Славица», что определяет актуальность темы данной диссертационной работы.
Цель работы - изучение и проектирование глубокой оптимальной компенсации реактивной мощности в электроэнергетических системах на ООО «Славица».
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие научные задачи:
- проведение объективного анализа соотношения потребляемой активной и реактивной мощности электроприемниками предприятием;
-исследовать вопросы повышения энергоэффективности режимов на основе глубокой компенсации за счет изменения нормативных требований;
-сокращение расходов потери активной мощности за счет глубокой компенсации реактивной мощности
Методы изучения - оптимизационные алгоритмы на основе методов моделирования и воспроизведения с помощью ЭВМ.
Новизна работы заключается в следующем:
1. Компенсация реактивной мощности от значения tg9=0,35 до значения tg9 =0,1-0,15 позволяет снизить потери активной мощности в сети на 39% для предприятия, где средняя протяженность питающих кабельных линий 150-300 м, и на 8% для предприятия, где она составляет 50-150 м. Таким образом, снижается технологический расход электроэнергии, связанный ее передачей.
2. Показано, что, при глубокой компенсации, возможна экономия алюминия на 7,4% и меди почти на 4%, что приводит к улучшению технико-экономических показателей, электроэнергетической системы предприятия.
Достоверность результатов научных исследований подтверждается тем, что они основаны на теоретических законах электротехники, теории электрических систем, электрических машин и других дисциплин, которые хорошо апробированы и подтверждены практикой, а также на корректном использовании методов развитие и улучшения.
Основные решения по глубокой компенсации реактивной мощности экспериментально подтверждены на предприятии ООО «Славица».
Объем и структура работы.
Проведенные исследования позволили получить следующие результаты:
1. Разработана актуальная задача глубокой компенсации реактивной мощности на предприятии ООО «Славица», повышающая энергоэффективность и качество функционирования их электроэнергетических систем. В ее рамках предложены и обоснованы новые значения коэффициентов реактивной мощности у электроприемников равные 0-0,1.
2. В работе исследована и обоснована методика глубокой компенсации реактивной мощности у электроприемника до значения tg9= 0 - 0,10, вместо рекомендованного нормативным документом tg9= 0,35 - 0,4. Доказано, что это позволит достичь лучшей энергоэффективности в электроэнергетической системе ООО «Славица».
3. Определено на конкретных существующих электроэнергетических системах предприятия, что выбранные проектные сечения питающих линий являются увеличенными, так как рассчитаны на протекание дополнительного индуктивного тока.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
