Экономика электроснабжения

МИНИСТЕРСТВОВЫСШЕГО И

СРЕДНЕГОСПЕЦИАЛЬНОГООБРАЗОВАНИЯРУз.

ТАШКЕНТСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТим. Беруний.

Контрольнаяработа по предмету

''Задачисбереженияэлектроэнергии''

Выполнил: студент 5^гокурса

заочногоотделения

энергетическогофакультета

Огай Василия

Шифр: 1950402

Ташкент2000.

Экономияэлектроэнергиипо отраслямнародногохозяйства.

Машиностроение.

Неравномерноераспределениеэлектрическойнагрузки втечение сутокхарактернодля всегомашиностроения.Максимальноепотреблениеэлектроэнергииприходитсяна часы пиковойнагрузкиэнергосистем.В связи с этимчисло часовиспользованиямаксимумаактивной нагрузкипо предприятиямза год колеблетсяот 3100 до 4550, коэффициентнеравномерностиграфика нагрузкисоставляет0,178-0,525. Подавляющеебольшинствопредприятийимеет утренниймаксимум поабсолютнойвеличине большевечернего.Графики нагрузкипредприятийпо качествупиковых и полупиковыхзон в течениисуток малоразличается,что свидетельствуето связи их порежимам электропотребления.

На базеэлектрификациипромышленностипроисходилаконцентрацияне толькоэнергетических,но и производственныхмощностейпромышленности.О степениконцентрациипромышленностиможно судитьпо тому, чточисло крупныхпромышленныхпредприятийс годовымпотреблениемэлектроэнергиисвыше 20 млн. кВтчсоставляет14 % от общего числапредприятий,а потребляютони 68 % электроэнергии,в то же времяпредприятиес годовымпотреблениемдо 2 млн. кВтчсоставляют26 % от общего числапредприятий,а потребляютони всего 3%электроэнергии.

Доля участияэлектроэнергиив производственныхпроцессахотрасли характеризуетсяследующим:электрификациясиловых процессовк завершению(99,5%); лишь небольшаячасть внутризаводскоготранспортаработает надизельномтопливе. Нарядус использованиемэлектроэнергиидля силовыхпроцессовширокое распространениеполучаетэлектротехнология– применениеэлектроэнергиив процессахтепловой ихимическойобработкиматериалов.Увеличиваетсяиспользованиев технологическихпроцессах токоввысокой частоты.Начали широконовые технологическиепроцессы сиспользованиемультразвука,плазмы, лазерноголуча, сильногоэлектрическогополя. В увеличениидоли технологическогоиспользованияэлектроэнергиинаглядно проявляютсятакие преимуществаэлектроэнергии,как лёгкаярегулируемость процесса,точность поддержаниярежима, воспроизводимостьрезультатовобработки,возможностьзащитить нагреваемыематериалы отвредных воздействийсреды, гигиеничностьи безопасностьобслуживанияи как следствиеэтого – повышениекачества продукции,обусловленноеулучшениемсвойств термообработанныхдеталей. Наиболееперспективнысовременныеэлектротехнологическиепроцессы набазе порошковойметаллургии.Приведём основныенаправленияразвитияэлектрификациив машиностроении:

Созданиеболее производительногооборудования;

Улучшениеструктурыоборудования,за счёт внедренияоборудования,резко повышающегокоэффициентиспользованияметалла;
Механизмвспомогательныхручных работ,занимающийбольшой удельныйвес в отрасли;
Широкоевнедрениеметодов электроплавки,электронагреваи термообработкиматериалов,обеспечивающихэкономию металла,повышениекачества продукции,автоматизациюпроизводстваи улучшениюусловия трудаработающих;
Освоениеи внедрениепринципиальноновых физическихи химическихприёмов обработкиматериалов,особенно сверхтвёрдых и сосложной конфигурацией.

Первые тринаправлениябудут определятьв основномдальнейшуюдинамику потребленияэлектроэнергиина силовыенужды в станкоинструментальнойпромышленности;остальныенаправлениямасштабы иструктуруиспользованияэлектроэнергиина технологическиенужды. Потреблениеэлектроэнергиина силовые итехнологическиенужды на предприятияхнаходят расчётнымпутём из-заотсутствиясоответствующихприборов учётаэлектроэнергии.Имеющиеся набольшинствепредприятийсчётчикиэлектроэнергииучитывают наобщее потреблениеэлектроэнергиипо заводу, цеху,участку и, какисключение,по отдельнойтехнологическойустановке.Сложностьраздельногоучёта потребленияэлектроэнергиисостоит в том,что, во-первых,невозможноустановитьсчётчик электроэнергииу каждойэлектропотребляющейустановки, иво-вторых, иногдадаже одинэлектротехнологическийобъект являетсяпотребителеми силовойтехнологическойэлектроэнергии.Поэтому распределениеобщего производственногоэлектропотребленияна силовые итехнологическиепроизводствапропорциональномощности установоки числу часових фактическойработы, что неисключаетнекоторогоотклонениярасчётныхданных отфактическогорасхода повидам потребляемойэлектроэнергии.

Основнымипричинами,обуславливающимималое числочасов использованияустановленныхэнергетическихмощностей,является снижениекоэффициентасменностиработы оборудования;превышениеустановленныхэнергетическихмощностей вряде случаевнад необходимымипо технологическимусловиям; малоечисло использованиячасти вновьвводимыхэлектротехнологическихустановок.

Уровень потерьэнергии вмашиностроенииопределяетсядвумя группамифакторов. Кпервой группефакторов относятсяконструктивныеособенностинаходящегосяв эксплуатацииоборудования,правильныйразбор по мощности,производительности,типу; уровеньпотерь здесьзависит в основномот того, насколькооборудованиеотвечает современнымтребованиями правильноли оно выбрано.Ко второй группеотносятсяорганизационныефакторы процессовпроизводстваи потреблениеразличных видовэнергии, загрузкаоборудования.

Повышениепроизводительноститруда и внедрениеновых технологическихпроцессов иоборудованияв большой мерезависят отобеспеченияпроизводстваэнергией, правильноговыбора энергоносителей,степени ихиспользования.

На многихпредприятияхещё практикуетсяразработкатехнологическихрежимов, неучитывающихальтернативныеварианты сменьшими расходамиэнергоресурсов.Значительнуюэкономию энергииможно получитьв промышленностипутём небольшогоусовершенствованиятехнологиии прежде всегона основерациональныхметодов и режимовэксплуатациитехнологическогооборудования.По экспертнымоценкам, такаяэкономия практическибез капитальныхзатрат можетсоставить около15 % от стоимостипотребляемойэнергии.

Эффективноеиспользованиеэнергии донастоящеговремени невходило в числоглавных факторовпри выбореосновноготехнологическогооборудования.Например станкивыбирали, какправило, исходяиз условийобработкидеталей наибольшихразмеров. Этоприводило кнедогрузкестаночногопарка, повышениюудельного весапотерь холостогохода и перерасходуэнергии. Приведениемощности приводатехнологическогооборудованияв соответствиес его фактическойзагрузкойосвобождаетбольшие резервыэкономии энергии.

Эффективностьиспользованияэнергии напредприятиизависит отуровня механизациии автоматизациипроизводственныхпроцессов.Актуальнойзадачей в областиэкономии энергиина предприятииявляетсяосуществлениекомплексноймеханизациии автоматизациипроизводства,созданиеавтоматическихлиний, участкови автоматизированныхпредприятий.

Снижениеудельных расходовэнергии напредприятиидостигаетсяпереворотомряда процессоввысокотемпературногонагрева за счётэлектроэнергии,улучшениемтехнико-экономическихпоказателейагрегатов,потребляющихразличные видыэнергии и топлива,за счёт укрупненияих единственныхмощностей,интенсификациипроцессовнагрева и горения,изменениеструктурыпотреблениятоплива втехнологическихаппаратах иизменениятехнологиипроизводства.

Одной изпостоянновозникающихзадач при этомявляется определениеэкономическойэффективностизамены устаревшегоэнергетическогооборудования.Анализ показал,что наиболееэффективнымиявляются такиевиды энергетическогооборудования,которые окупаютсяв нормативныйсрок за счётэкономии энергиии топлива,обеспечиваютвысокую надёжностьэнергосбереженияи приводят кснижениюсебестоимости.

С энергетическойточки зренияжелательно,чтобы числопреобразованияэнергии напредприятиибыло минимальным,т.т. всякоепреобразованиеэнергии связанос её потерями.Чем меньшепреобразованийпретерпеваетэнергия напредприятии,тем выше общийКПД энергоиспользованияпредприятия.

В современныхусловиях всёвозрастающийэффект экономиитопливно-энергетическихресурсов достигаетсяпутём проведенияразличныхэкономико-организационныхмероприятийна предприятиях.

Рассмотримосновные направленияэкономииэлектроэнергиина предприятияхмашиностроения:

Совершенствованиеи рационализациятехнологическихпроцессов.Потери электроэнергии,вызванныенерациональнойтехнологиейи организациейпроизводства,в ряде случаевмогут превышатьпотери энергетическихпроцессов идаже полезныйрасход энергии.Так, применениена машиностроительныхпредприятияхиндукционногоспособа термообработкидеталей и закалкиих токами высокойчастоты вместотермообработкив печах сопротивленияпозволяет в2-3 раза сократитьрасход электроэнергии.
Внедрениепрогрессивныхтехнологическихрежимов и методовработы оборудования.Сюда следуетотнести повышениескорости резанияна станочномоборудовании,сокращениечисла припусковпри прокате,введение оптимальныхтемпературныхрежимов приэлектронагреве,термообработкеметаллов.Исследованияпоказывают,что увеличениескорости резанияна станках с50 до 200 м/мин снижаетрасход электроэнергиина 17 %, а применениескоростныхплавок приоптимальномрежиме в сочетаниис организационнымимероприятиямина 20-30 % сокращаетудельный расходэлектроэнергии.
Улучшениекачественныххарактеристикиспользуемогооборудования.Анализ энергобалансовэлектротермическихпечей, которыеявляются самымиэнергоёмкимиэлектроустановкамипоказывает,что потеритеплоты черезповерхностьсоставляютоколо 48 % от всейпотребляемойэлектроэнергии.Соответственнорезервы экономииздесь чрезвычайновелики.
Совершенствованиеконструкцийпромышленныхзданий и сооружений.Опыт зарубежнойэнергетикипоказывает,что только засчёт применениятаких очевидныхмероприятий,как усилениетеплоизоляциизданий, устройствоуплотняющихокон и дверей,рациональноесокращениеплощади окони т.д., можнозначительноснизить (до50%) потреблениеэнергии наотопление икондинцированияпромышленныхзданий и сооружений.
Внедрениепрямого технологическогоиспользованияэлектроэнергии..Наибольшийэффект от примененияэлектроэнергиидостигаетсяв том случае,когда электроэнергияиспользуетсянепосредственнона выполнениетехнологическойоперации.
Уменьшениеобъёма металла,спиленногопри обработке.В результатезамены механическойобработкиковкой и штамповкой,а также точнымлитьём за счётуменьшенияобработкирезанием удельныйрасход электроэнергиисокращаетсяна 15-20%.

Согласованиямощности двигателейстанков толькопо их номинальнымнагрузкамнедостаточно.При согласованиинеобходимоучитывать режимработы и характеристикидвигателя ипривода.приуменьшениянагрузки снижаетсяКПД электродвигателяи рабочей машиныи увеличиваетсярасход электроэнергии.

Замена асинхронныхдвигателейсинхронными.Это мероприятиеможет осуществлятьсябез предварительныхтехнико-экономическихрасчётов. Основнымидостоинствамисинхронныхдвигателей,кроме выдачив сеть реактивноймощности, являютсяболее высокийКПД (по сравнениюс асинхронными)– на 1-3% выше именьшая чувствительностьк изменениюнапряженияв сети.
Установкаограничителейхолостого ходана станкахвсегда оправданаэкономиейэлектроэнергии,если по технологическойоперации времясоставляет10 с и более.
Рационализацияструктурырежимов иэксплуатацииосветительныхустановок.Замена лампнакаливаниялюминесцентнымии ртутными,содержаниесветильниковв чистоте,автоматизациявключения иотключенияосвещениямогут принестиощутимую экономиюэлектроэнергии,расходуемойна освещение,составляетна машиностроительномпредприятиидо 10%.

Практическаяреализацияперечисленныхнаправленийэкономииэлектроэнергиина предприятияхмашиностроениявозможна наоснове полноговнутриотраслевогохозрасчёта,способствующеголичной заинтересованноститехнологов,экономистов,энергетикови организаторовпроизводствав их внедрении.

Цветнаяметаллургия.

Цветнаяметаллургия– одна из ведущихотраслей тяжёлойпромышленности,характеризующаясязначительнымизатратамиэнергетическихресурсов. Внастоящее времяцветная металлургияпотребляетоколо 15% от всейэлектроэнергии,расходуемойв промышленности.Причём 93% электроэнергиипоступает отэнергетическихсистем , а 7% отсобственныхисточников.

Особенноэнергоёмкимиявляется производствоаммония, магния,меди, никеляи цинка. На получениеэтих металловрасходуется85% всех энергоресурсов,потребляемыхцветной металлургией.Постоянныйрост электропотреблениясвязан с заменойпроцессов,основанныхна прямомиспользованиитоплива,электротехнологическими,дальнейшейэлектрофикациейи автоматизациейпроизводственныхпроцессов.Возрастаетодиночнаямощность агрегатовпитанияэлектротехнологическихустановок.Создан опытно-промышленныйполупроводниковыйагрегат питаниясерий электролизеровдля алюминиятипа ДВ1 навыпрямленныйток 63 кассовыйаппарат и напряжение850 кВ, т.е. выходноймощностью 53000кВт.

Для полученияцветных металловнаиболеераспространёнэлектролизерныйспособ, которыйтребует расходабольшего количестваэлектроэнергиина единицупродукции. Такпри полученииалюминия, удельныйрасход электроэнергииколеблетсяот 15000 до 20000 кВтч/т,в зависимостиот прогрессивностипринятой технологии.

Проведённаяв 60-ых годахмодернизацияпреобразовательныхподстанцийсерий электролизеров,за счёт заменыртутных,электромеханическихи электромагнитныхпреобразователейполупроводниковымиагрегатамипитания позволилаувеличить КПД,уменьшитьзначительнозатраты наобслуживаниеи улучшитьусловия труда.Экономическийэффект составилот 2 до 10 руб. на1 кВт установленноймощностиполупроводниковоговыпрямительногоагрегата. Созданиев дальнейшемавтоматизированныхсистем позволилоприменить нестационарныережимы работысерий электролизеров,а следовательно,оптимизироватьрежим технологииполученияцветных металлов.

Однако внедрениеполупроводниковыхагрегатовпитания иавтоматизированныхтиристорныхсистем требуетнового подходак проектированиюи эксплуатациисистем энергоснабжения.Без этого существенноснижаютсяпоказателикачестваэлектроэнергии(наблюдаютсяотклонения,колебания,несимметрияи искажениеформы напряженияв сетях 6-10 кВ). Этоведёт к увеличениюпотерь электроэнергиив системахэлектроснабжения,уменьшениюнадёжностиэлектрооборудованияи кабельныхлиний в основномза счёт содержаниянедопустимогоусловия гармоническихсоставляющихнапряжения.Несинусоидальностьформы кривойнапряжения6-10 кВ имеютсяво всех системахэлектроснабженияпредприятийцветной металлургиис электролизернымпроизводством,экспериментальныеисследованияи теоретическиерасчёты показывают,что в существующихсистемахэлектроснабженияна шинах переменноготока преобразовательныхподстанцийзначение коэффициентанесинусоидальностинапряженияпревышаетдопустимоев 1,5-2 раза. Полупроводниковыеагрегаты питаниямощных серийэлектролизеровалюминия влияютна форму в сетяхнапряжением110-220 кВ внешнихсистем электроснабжения.

Следует такжеотметить, чтокроме тех неприятныхявлений, о которыхговорилосьранее, несинусоидальностькривой напряжениявызывает увеличениев 2-3 раза токакз в системахэлектроснабженияв изолированнойнейтралью, посравнению срасчётным токомсинусоидальномнапряжении,что резко понижаетнадёжностьработы кабельныхлиний 6-10 кВ.

Экономияэнергии в цветныхметаллах путёмэлектролизаможно достичькак за счётповышение КПДтехнологическогопроцесса, таки за счёт совершенствованиясистем электросбережениясерий электролизеров.Это возможноза счёт примененияследующихспособов:

Заменыпреобразовательныхагрегатов на подстанцияхна современные;
Использованиеэлектрическихсхем преобразователей и системэлектроснабжения,обеспечивающихминимальноеискажениеформы кривойнапряжения.
Применениеметодов регулирования,обеспечивающихвысокий коэффициентмощности.

Эти способыдолжны учитыватьсякак при проектированиисистемы электроснабжения,так и в процессеих эксплуатации.

Ряд отечественныхпредприятийцветной металлургииподтвердилтехнико-экономическуюцелесообразностьвнедрения САЛАПдля электролизацветных металлов.При электролиземеди и цинкаэкономическийэффект на одинагрегат в годсоставляет200-400 тыс. руб., а приэлектролизекадмия – 200 тыс.руб.

Применениедля электролизапостоянноготока требуетиспользованиясредств выпрямленияи регулирования.Современныевыпрямители,особенно приусловии регулированиявыходногонапряжения,обладает относительнонизким коэффициентоммощности. Дляего увеличениеи следовательноуменьшениякотлов ЭЭ применяютстатическиекомпенсирующиеустройстваи батареиконденсаторов.Последниевесьма чувствительнык наличию иамплитудывысших гармоническихв кривой напряжения.Могут возникатьопасные резонансныеявления наотдельныхгармоническихсоставляющих,которые приводятк выходу изстроя конденсаторов,т.т. прекращаетсякомпенсацияреактивноймощности.

Если принять,что на выходевыпрямителяимеется идеальныйток, т.е. в цепьпостоянноготока включенреактор с бесконечнобольшой индуктивностью,то первичныйток выпрямителябудет предоставленв виде кривой,имеющий ступенчатуюпрямоугольнуюформу. Это токможно предоставитьв виде в видесуммы гармонических,в которые входитпервая основнаягармоническая,имеющая ту жечастоту, чтои напряжение,и внешниегармоническиеимеющие частоты,кратные основной.

В действительностиимеется процесскоммутациивентилей, фазноерегулированиенапряженияна входе выпрямителя,а симметрияпитающегонапряжения,а так же всяасимметрияпитающих проводов,поэтому в кривойпервичноготока могутиметь местои другие гармоническиесоставляющие.

Амплитудыгармоническихсоставляющихв сети питаниязависят какот амплитудыгармоническихпервичноготока, так и отсхемы электроснабжения.

Широкораспространенныйспособ обеспечения12-фазного режимавыпрямления– соединенияфазной вентильнойобмотки, каждогопреобразованиятрансформаторав звезду, а другиеколбвины втреугольник.При таком исполнениитрансформаторыпреобразователи,установившийсяна подстанциях,унифицированы.Для достижениячисла фаз схемывыпрямленияболее 12, следуетприменятьфазоповоротныетрансформаторыи различныесочетаниясетевых линий,вентильныхобмоток преобразовательныхтрансформаторов.Однако все этирешения изменённойконструкциитрансформаторногооборудования и влияет ноего технико-экономическиепоказатели,т.е. увеличиваетсястоимостьтрансформатора,а следовательнои потери энергиив нём. Поэтому,как показываютрасчёты минимумыприведённыхгодовых затратдостигаютсяпри 6-ти фазнойсхемы выпрямления.С учётом работыстатическихкомпенсаторовцелесообразнымявляетсяиспользование12-ти и 24-ёх фазныхсхем выпрямления.

Коэффициентмощностиполупроводниковыхпреобразовательныхагрегатовэлектролизеровуменьшаетсяза счёт нарушенияработы системыуправленияреактораминасыщения. Впроцессе работыпроисходитперераспределениенагрузки междувыпрямительнымимостами одногои того же агрегата,причём отдельныевыпрямительныемосты перегружаютсяза 70% и более. Эторезко увеличиваетугол коммутации,в результатечего cos уменьшаетсяна 0,65-0,80.

Уменьшениеcos определяетсяслучайнымипроцессамипроисходящимив процессеработы агрегата.Проведённыеисследованияпоказывают,что в случаечастичногорегулированияагрегатовполучаем следующуювероятностьсостоянияработы агрегатас К_м0,09-13%времени, с 0,91>К_м>0,7-68% временим. с К_м

Поэтомурекомендуетсярегулярно (неменее одногораза в три года)проводитьполную проверкуоборудованияи систем автоматическогорегулирования.В этом случаеполучим следующуювероятностьсоставленияработы агрегатовс К_м 91-18% времени, с0,91>К_м>0,7-81% времени и с К_м

Проведениетакой частипроверок агрегатовнецелесообразно,так как онитребуют остановкиагрегата, чтозначительноснижает эффективностьих использования.

Внедрениеполной принудительнойпроверки агрегатов,управляемыхреактораминасыщения,повышаетсредневзвешенныйК_м на 0,14, а врасчёте обратноготока по 0,11. Наиболеесовершеннымявляется совмещенияпреобразователяи силовоготрансформатора.Такие агрегатытипа РЕК ТИФОМЕРвсё шире применяетсяза рубежом приэлектролизецветных металлов.

Потери энергиив системе питанияэлектролизеровможно уменьшить,если питатьих сглаженнымвыпрямленнымтоком.

Текстильнаяпромышленность.

Характернымиособенностямитехнологическогопроцесса текстильногопроизводстваявляется: егомногоступенчатость,различнаяэнергоёмкостьтехнологическогооборудования,большое количествофакторов, влияющихна него, широтаассортиментасырья, полуфабрикатови 8готовой продукции.Поэтому удельноеэнергопотреблениена каждом данномпроизводстве,являясь сложнойфункцией многихпеременных,может резкоизменятьсяпри одних и техже значенияхобщего объёмавыпускаемойпродукции. Этифакторы усложняютнормированиеи учёт расходаэлектроэнергии,что приводитк завышениюнорм расходапо сравнениюс достигнутымуровнем, истинныхзатрат электроэнергиина 1 продукцию,бесконтрольногорасходованияэлектроэнергии.Следует иметьввиду, чтонормированиенеобходимоосуществлятьв натуральномвыражении.

Анализ структурыэлектропотребленияв текстильнойпромышленностипоказывает,что основнаяего доля приходитсяна производствохлопчатобумажныхтканей.

Прядильноеи ткацкоепроизводствоиспользуютв основномасинхронныедвигатели.Правильноспроектированныйи эксплуатируемыйэлектроприводкоренным образомизменяет условияработы повышаяпроизводительностьтруда, улучшаякачество продукциии облегчая трудрабочего.

Современнопрядильноепроизводствохарактеризуетсяпереходом кавтоматизациипроизводствапрядей. Техническоеперевооружениетекстильнойпромышленностиосуществляетсяна базе широкоговнедрениявысокопроизводительныхпневмомеханическихмашин (ППМ) ибесчелночныхткацких станков.

Краткиевыводы.

Нормированиеэлектропотреблениявысчитанноена базе научно-обоснованногоэлектробалансаявляется важнейшимфактором,планированияноминальногорасхода, выборасредств и способаэкономии, атакже организацииконтроля запотребляемойэлектроэнергией.

Регулированиенапряжениячастей на выводахпромышленныхустановокосуществляемоена основе современныхтиристорныхрегуляторовпозволяетнаиболее экономичнымспособомавтоматизироватьуправлениетехнологическимипроцессамипромышленныхпроизводств.

Экономическаяэффективностьиспользованиясинхронныхдвигателейв значительноймере определяетсясистемой возбуждения.Использованиесовременныхтиристорныхи бесщёточныхвозбудительныхустройствпозволяет нетолько повыситьКПД двигателя,но и автоматизироватьуправлениесистемы возбуждениякак в режименормальноговозбуждения,так и режимахфорсированноговозбужденияи гашения поля.

Технологическиепроцессы непрерывныхпроизводствдолжны обладатьустойчивостьюпо отношениюк кратковременнымперерывамэлектроснабжения,обусловленнымработой релейнойзащиты и автоматикисистемы электроснабжения.Устойчивостьтехнологическихпроцессовобеспечиваетсяреализациейсамозапускаэлектродвигателейтехнологическихмеханизмов.Выборы средстви способовуспешногосамозапускаэлектродвигателейпредотвращаютсрывы технологическихпроцессовпроизводстви исключаетрежимы нерациональногопотребления,вызванные этимисрывами.

ПовышениеКПД и cjs асинхронныхдвигателейс фазным роторомможно достигнутьпереводом ихв синхронныережимы.

Наибольшейэкономическойэффективностьюобладает схемасинхронизациипри последовательномвозбуждениироторной обмоткиот обмоткистатора.

Резервыэкономииэлектроэнергиина отраслевомуровне народногохозяйства могутбыть реализованына основе полноговнутриотраслевогохозрасчёта,способствующеголичной заинтересованноститехнологов,экономистов,энергетикови организаторовпроизводствав их использовании.

Для того,чтобы экономитьэлектроэнергиюнеобходимопрежде всегознать, на какиецели и в какомколичествеона расходуется.Определениестатей расходаэлектроэнергиии являетсяосновной задачейсоставленияэлектробалансапромышленногопредприятия.

Ежегодноесоставлениеэлектробалансапозволяетнаблюдать зарезультатамимероприятийпо рационализацииэлектрохозяйствапромышленогопредприятия.Так, например,анализируюизменениеобщего и удельногорасходовэлектроэнергиина производствосжатого воздуха,можно сделатьвыбор о рационализациимероприятий,проводимыхв компрессорныхустановкахс целью уменьшениярасходовэлектроэнергии.

Электробаланспромышленногопредприятиядолжен состоятьиз приходнойи расходнойчастей (активнойи реактивноймощностей). Вприходную частьвключаетсяэлектроэнергияполученнаяот энергосистемыили от сетейдругих потребителей,а также выработаннаяэлектрическимиустановкамипредприятия(генераторыпромышленныхТЭС и ГЭС, СК иконденсаторы). Приходную ирасходную частьсоставляютпо показаниямсчётчиковактивной иреактивнойэнергии. Приходнаячасть электробалансасоставляетсядля активнойэнергии (попромышленномупредприятию,по цехам предприятия,по отдельнымэнергёмкимагрегатам, поособому указаниюглавного энергетикапредприятияили инспекцииэнергосбыта)и для реактивнойэнергии (попромышленномупредприятию,по цехам предприятия,по отдельнымэнергёмкимагрегатам, поособому указаниюглавного энергетикапредприятияили инспекцииэнергосбыта).

Расходнаячасть электробалансаактивнойэлектроэнергиидолжна бытьразделена наследующиестатьи расхода:

Прямые затратыэлектроэнергиина основнуютехнологическуюпродукцию свыделениемполезногорасхода электроэнергиина выпуск продукциибез учёта потерьв различныхзвеньях энергоёмкоготехнологическогооборудования(электрическиепечи, компрессорныеи насосныеустановки,прокатныестаны и другиекрупные потребителиэлектроэнергии).
косвенныезатраты электроэнергиина основнойтехнологическийпроцесс в следствииего несовершенстваили нарушениятехнологическихформ (влажнаяшихта, недогревслитков припрокате и т.п.).
затратыэлектроэнергиина вспомогательныенужды (вентиляцияпомещенийцехов, цеховойтранспорт,освещение ит.п.).
потериэлектроэнергиив элементахсистем электроснабжения(линиях, трансформаторах,реакторах,компенсирующихустройствахи двигателях).
Отпускэлектроэнергиистороннимпотребителям(столовые, клубы,посёлки, городскойэлектрическийтранспортт.п.)

Наличие всехпяти статейрасхода электроэнергиипри составленииэлектробалансане являетсяобязательным.

Когда существующаясхема учётарасхода электроэнергиине позволяетвыделить отдельныхпотребителей(например, питаниеот общих цеховыхшин электрокранови технологическогооборудования),необходимосделать соответствующеепримечаниев общих замечанияхпо электробалансу.Удельный расходэлектроэнергиив электробаланседолжен бытьотнесён наединицу продукции,сопоставляемуюс соответствующимипоказателямидругих цехови заводов.

МИНИСТЕРСТВОВЫСШЕГО И

СРЕДНЕГОСПЕЦИАЛЬНОГООБРАЗОВАНИЯРУз.

ТАШКЕНТСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙТЕХНИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТим. Беруний.

Реферат№ 1

по предмету

''Задачисбереженияэлектроэнергии''

Выполнил: студент5^го курса

заочногоотделения

энергетическогофакультета

Огай Василий

Шифр: 1950402

Экономияэлектрическойэнергии в системах

промышленногоэлектроснабжения.

Общиеположения.

Около 70% электроэнергии,вырабатываемойэлектростанциямиСоветскогоСоюза, расходуетсяна промышленныхпредприятиях.Из этого можнозаключить,какое огромноезначение имеютвопросы экономииэлектроэнергиив промышленныхустановках.Решения XXVIсъезда КПССпо экономииэлектроэнергииотносятся,прежде всего,к промышленнымпредприятиям.Уменьшениепотребленияэлектроэнергиипутём рациональногоеё использованияпозволит расширитьпроизводствонеобходимойстране продукции,даст возможностьшире применятьэлектроэнергиюв быту советскихлюдей. Экономияэлектропередачина промышленныхпредприятияхможет бытьполучена засчёт уменьшенияпотребленияеё приемниками(электродвигатели,электропечи,электросветильникии пр.) и уменьшениепотерь электроэнергиив различныхэлементахсистемы электроснабжения(трансформаторы,реакторы, линиии т.д.)

При передачеэлектроэнергииот источниковпитания доприёмниковтеряется 10-15%электроэнергии,отпущеннойс шин электростанций;остальная часть(85-90 % электроэнергии)расходуетсяприёмниками.Поэтому задачаэкономииэлектроэнергиина промышленныхпредприятияхдолжна решатьсятехнологамии энергетикамипутём рациональногоеё использования.

Экономия только1 % электроэнергиина каждом предприятииможет в совокупностиосвободитьогромные мощностив энергосистемах.Ниже приведеныметоды и способыэкономииэлектроэнергиив элементахсистемы электроснабжения.

Экономияэлектроэнергиив трансформаторах.

На промышленномпредприятиисиловые трансформаторыустанавливаютна главныхпонизительных,на цеховых ина специальныхподстанциях.Преобразовательныхэлектропечных,сварочных идр. Потериэлектроэнергиив трансформаторахявляются неизбежными,однако размерих должен бытьдоведён довозможногоминимума путёмправильноговыбора мощностии числа силовыхтрансформаторов,а также рациональногорежима их работы.Кроме того,следует стремитьсяк уменьшениюпотерь электроэнергиипутём исключенияхолостого ходатрансформаторовпри малых загрузках.Это мероприятиеимеет особоезначение приэксплуатациицеховых трансформаторовпредприятий,работающихв одну или двесмены, а такжев выходные дни.

Обычно напредприятияхв свободноеот работы времяили в выходныедни ведутсяремонтныеработы, испытанияоборудованияи т.д.. Для производстватаких работтакже требуетсяэлектроэнергия,но в значительнов меньшем количестве,чем в рабочиедни. Включениевсех цеховыхтрансформатороввызывает большиенерациональныепотери за счётпотерь холостогохода трансформаторов.Для устранениятаких потерьрекомендуетсяпроектироватьновые схемыэлектроснабженияпредусматриваярезервные связи(перемычки) настороне низкогонапряженияцеховых трансформаторов.При этом целесообразнопитать установкидля ремонтныхработ, ночного,охранного идежурногоосвещения повсей территориипредприятияи т.п., включаяработу только1, 2-ух трансформаторовв разных точкахсети.

В условияхдействующихпромышленныхпредприятийпри отсутствиизапроектированнойсхемы такогопитания можнопутём незначительнойреконструкциисети обеспечитьцелесообразныйрежим работысиловых трансформаторов. Ограничениехолостого ходаимеет большоезначение такжедля таких установок,сварочные иэлектропечныеаппараты.

Следует отметить,что работатрансформаторовв режиме холостогохода или близкомк нему вызываетизменениепотерь не тольков самом трансформаторе,но и во всейсистеме питанияиз-за низкогокоэффициентамощности прихолостом ходетрансформатора

Экономияэлектроэнергиив линиях.

Потери электроэнергиив линиях зависятот значениясопротивленийи тока, пропускаемогочерез линии.Сопротивлениедействующихлиний можетсчитатьсяпрактическипостоянным.Отсюда следует,что для уменьшенияпотерь электроэнергиивозможен одинпуть – уменьшениепротекающегочерез них тока.Уменьшитьзначение токаможно напримериспользованиемв работе значительногоколичестварезервныхлиний. При наличиипараллельныхлиний желательноиз соображенийэкономииэлектроэнергиидержать ихвключеннымипараллельно.При проектированиисистемы электроснабженияпредприятиянеобходимовыбирать вариант,при которомотсутствуютреакторы, иливариант сминимальнымипотерями вреакторах. Сэтой точкизрения рассматриваемыеварианты должныобязательносопоставлятьсяпо технико-экономическимпоказателям.Так напримерсистема электроснабженияпредприятияна напряжение6 кВ с реакторамидолжна сравниватьсяс системойэлектроснабженияна напряжение20 кВ без реакторов.

Экономияэлектроэнергиив шинах.

При питаниимощных приёмниковэлектроэнергии(электрическиепечи и пр.), какправило, применяютмногополюсныешинопроводы.Если применятьрасположениешин, как указанона рис. 14.1 а, топотери электроэнергиив таком шинопроводебудут значительнобольше, чем прирасположениипоказанномна рис. 14.1 б. Этообъясняетсятем, что прирасположениишин, показанномна 14.1 а сильносказывается''эффект близости'',при которомрезко возрастаетиндуктивноесопротивлениешин и соответственноувеличиваетсяреактивнаясоставляющаятока, что в конечномсчёте приводитк увеличениюобщего токаи соответственнопотерь мощностии энергии.

При расположениишин, приведённомна рис. 14.1 б,взаимодействиемагнитных полейтаково, что ихдействия взаимноуничтожаютсяи увеличениереактивноготока незначительно.Потери мощностии электроэнергиив этом случаеуменьшаютсяпочти вдвоепо сравнениюс расположениемна рис. 14.1 а.

А В С А В С А В С А В С

а)б)

Рис. 14.1 Шихтовкаполос шин ишинопроводов.

а) Неправильная,имеющая повышенныепотери электроэнергии;

б) правильная.

Экономияэлектроэнергиив трёхфазныхсетях напряжениемдо 1000 В с несимметричнойнагрузкой.

При неравномерномраспределениинагрузок пофазам трёхфазнойсистемы, потериэлектроэнергиибольше, чем присимметричнойнагрузке.Равномерностьзагрузки фаздолжна бытьобеспеченав первую очередьза счёт правильногораспределенияоднофазныхи двухфазныхнагрузок пофазам. Вторыммероприятиемдля уменьшенияасимметриив сетях напряжениемдо 1000 В являетсяустановканейтраллеровна вводах заземлениесвинцовойоболочки кабеля.Экономическаяцелесообразностьвторого мероприятияопределяетсясоотношениеммежду затратамина установкунейтраллерови стоимостьюсэкономленнойэлектроэнергиив результатеустраненияасимметриинагрузки.

Мероприятияпо выравниваниюнагрузки фазцелесообразнопроводить втрансформаторах,загруженныхболее чем на30 % номинальноймощности,неравномерностьюнагрузки можнопренебречь,так как нагрузочныепотери незначительнопревышаютпотери холостогохода.

Экономияэлектроэнергииза счёт примененияповышенныхнапряжений.

Установкапонижающихтрансформаторовс высшим напряжением110, 32, 10 и 6 кВ вблизиприёмниковэлектростанциии сокращениедлины цеховыхсетей напряжением0,69-0,23 кВ дают значительнуюэкономиюэлектроэнергии.Однако, чемвыше напряжениепитающих сетей,тем дорожеэлектрооборудование(кабельные ивоздушныелинии, выключателии т.д.). Рекомендованныев своё времядля глубокоговвода напряжение35 кВ не нашлоширокого примененияв системахпромышленногоэлектроснабжения,так как оказаласьслишком высокойдля большинствапромышленныхпредприятий.Эксплуатациясистем промышленногоэлектроснабженияпоказала, цеховыхподстанцийцелесообразноограничиватьмощность (принципразукруженияподстанций)используемыхтрансформаторов1000 кВА с вторичнымнапряжением4000 В и 1800-2500 кВА свторичнымнапряжением35 кВ требуетсяток равный

I_p=

=30 А

При такихнезначительныхтоках для питанияцеховых подстанцийцелесообразнобыло бы применятьвоздушные линиисо стальнымипроводами, таккак кабели смедными жиламина напряжение35 кВ имеют минимальнодопустимоесечение 370мм² с пропускнойспособностью11800 кВА, а кабелис алюминиевымижилами – 350мм² с пропускнойспособностью8000 кВА.

Однако прокладкапо территориипромышленныхпредприятийвоздушных линийнапряжением35 кВ с П-образнымии АП-образнымиопорами практическиисключена.Кабелей состальнымижилами напряжениемна 35 кВ промышленностьне изготовляет.Эти обстоятельствав основном ипослужилипричиной того,что напряжение35 кВ не получилиширокого применениядля распределительныхвнутреннихсетей. Дляосуществленияглубокого вводана промышленныхпредприятияхрациональноприменятьнапряжениене 35 кВ, а 20 или 18кВ (10,5

= 18 кВ).

Напряжение20 кВ, как показалапрактика эксплуатациисистем электроснабженияв СССР и за рубежом,позволяетсооружать линиис простыми,дешёвымисвечеобразнымиопорами (подобноопорам линий6 и 10 кВ) небольшихгабаритов, чтоважно в условияхпромышленногопредприятия,территориякоторого, какправило, заполненаразличнымисооружениямии коммуникациями.

В этом случаедля питаниятрансформаторовмощностью 1800кВА потребуетсяток, равный

I_р =

58 А

Минимальныесечения алюминиевогопровода 16-25 мм²,выбранные поусловиям механическойпрочности иэкономическойцелесообразности,будут близкик наименьшимсечениям подопустимойплотности тока.Стоимостьотключающихаппаратов нанапряжение230 кВ значительнониже, чем нанапряжение35 кВ.

Применениенапряжение20 кВ для сетейпромышленныхпредприятийпозволяетвыполнит решениеруководящихорганов о сокращениирасходовэлектроэнергиина потери вэлектрическихсетях промышленныхпредприятий.

Применениенапряжения66 В в цеховыхсетях такжезначительносокращаетпотери электроэнергиии расход цветовогометалла. Опытэксплуатациицеховых сетейнапряжением660 В в ряде отраслейпромышленностидоказал бесспорныепреимуществаэтого напряжения.

Однако в настоящеевремя в СССРдля распределительныхсетей, которыеявляются наиболеепротяжёнными,в основном применяютсянапряжения6 и 10, реже 35 кВ.

Напряжение6 кВ с точки зренияэкономииэлектроэнергиине являетсяперспективным,но занимаетзначительноеместо в системахэлектроснабжения(СЭС) всех категорий.Например вМособлэнергооно составляетоколо 80 %, а в г.Саратове –около 70 % и т.д.Поэтому анализсетей напряжением6 кВ нами ведётсядля того, чтобыпоказать возможностиэкономииэлектроэнергиив распределительныхсетях при переходена напряжение10 кВ.

Современныйбыстрый ростэлектрическихнагрузок приводитнередко ктехническомупределу использованиясуществующихСЭС. Для улучшениякачества напряжения(например всистеме Мособлэнергоотклонениянапряжениясоставляют15-20 %) применяютрегулированиенапряженияу силовыхтрансформаторов,а для обеспеченияпитания новыхпотребителейсооружаютпараллельнопрокладываемыелинии. Однакоэти меры нерешают проблемыобеспеченияпромышленныхпредприятийи городовэлектроэнергиейтребуемогоколичестваи качества.

Использованиев этих случаяхнапряжения20 кВ в распределительныхсетях позволяетне только значительноуменьшитьпотери электроэнергиив линиях, но исущественносократить числотрансформацийза счёт укрупнениятрансформаторныхподстанций.В 1975 году былоуказание перевестираспределительныесети с напряжения6 кВ на напряжение10 кВ. Это решение,хотя и являетсяправильным,недостаточно,так как требуетзначительныхзатрат нареконструкциюсетей, к моментузавершениякоторой, в связис постояннымростом нагрузокможет потребоватьсядальнейшееповышениенапряжения.

По анализупереводаэлектрическихсетей с напряжения6 кВ на 20 кВ выполненомного научно-исследовательскихработ. Проведённыерасчёты приисследованиисистем электроснабженияМособлэнерго,полученныев МЭИ, позволилисделать заключениео том, что призаменен напряжение6 кВ на 20 кВ экономияэлектроэнергиисоставит19,35 млн.руб.

За срок амортизации(около 25 лет) сучётом динамикироста нагрузокобщая экономияв результатесокращениясоставит примерно2 млрд.руб.

Для реконструкцииСЭС проектныеорганизациинередко принимаютбесперспективныерешения. Так,например впроекте реконструкциисистем электроснабженияг. Саратоварекомендованпереход нанапряжение10 кВ. Однако сетинапряжением6 кВ в этот периодсоставлялив СЭС г. Саратова80 % и только 20 % сетейбыло выполненона напряжение10 кВ.

Перевод сетейгорода на напряжение10 кВ займёт неменее 10 лет, имощность потребляемаягородом к окончаниюего переводана напряжение10 кВ, потребуетдальнейшегоповышениянапряжения.Расчёты (напримере частигорода) показали,что переводсетей г. Саратована напряжение20 кВ был бы значительноэкономичнее,затраты на СЭС20 кВ были бырациональнымина протяжении25-30 лет.

Основные возраженияэлектроснабжающихорганизацийи ведомств,производящихи употребляющихэлектроэнергию,заключаетсяв следующем:в СССР не выпускаюттрансформаторы,кабели и аппаратуруна 20 кВ (трансформаторытока и напряжения,разъединители,изоляторы,реакторы,предохранителии пр.). На этивозраженияможно ответитьследующимобразом:

Трансформаторынапряжением220/110/35 кВ выпускаемыеМинистерствомэлектротехническойпромышленности,можно за несколькочасов переключитьсо звезды натреугольники получитьтрансформаторынапряжением220-110/20 кВ.
Затрудненийпо выпускукабелей 20 кВнет. В настоящеевремя кабелина напряжение20 кВ у нас выпускаются,но цена ихзавышена..
Измерительныетрансформаторынапряженияна 20 кВ в СССРвыпускаютсясерийно.
Измерительныетрансформаторытока на 20 кВ вСССР такжевыпускаютсясерийно. Невыпускаютсяна эти напряжениялишь трансформаторытока на малыетоки (50/5, 100/5 и т.д.),однако производствоих на базевыпускаемыхне вызоветособых затруднений.
При производствекомплектныхраспределительныхустройствразъединителине требуются.Для другихслучаев стоимостьна напряжение20 кВ и процессего производствасовершенноне изменитьсяпо сравнениюс разъединителямина напряжение10 кВ, так каквысота изолятораизменяетсямало, а массафарфора возрастаетвсего на 2 %.
Изоляторы нанапряжение20 кВ могут выпускатьсяв любом необходимомколичестве,при этом уменьшитсячисло выпускаемыхизоляторовна напряжение6 кВ.
Выпуск выключателейна напряжение20 кВ и токи 400-2000 Адействительнопотребуется.Выключателина токи выше2000 А в СССР серийноне изготовляются.На небольшойпериод времени(2-3 года) можновоспользоватьсявыключателямина токи менее2000 А, производимымисерийно всоцстранах,например вБолгарии. Применениевыключателейна напряжение20 кВ приведётк резкому уменьшениюколичествавыключателейв СЭС. При этомони будутобеспечиватьзначительнобольшую пропускнуюспособность.Схемы электроснабжениястанут прощеи надёжнее.Затраты цветногометалла уменьшаться.
Реакторов нанапряжение20 кВ может и непотребоваться,если исследоватьустановку двухпоследовательновключенныхреакторовнапряжением6-10 кВ, выпускаемыхнашей промышленностью.
Положение сплавкимипредохранителямианалогичноположению свыключателями,но значительнопроще в решении.Удорожаниепредохранителейсоставляетне более 1 %.

Сокращениеили исключениедополнительныхустройств вСЭС, которыерасходуютзначительноеколичествоэлектроэнергии.

В настоящеевремя присимметрированиитрёхфазнойсистемы применяютсимметрирующиеустройства(СУ). В этом междуцеховым трансформатороми приёмникамив СУ теряетсядополнительноне менее 10 %электроэнергиии требуетсяустановка(будем говоритьупрощённо) ещёодного устройствапо мощности,равного мощностипитающеготрансформатора.Исключить СУможно с заменойпитающеготрансформаторасо схемой соединенияобмоток звезда–звездатрансформаторомсо схемой соединенияобмоток звезда–зигзаг.При этом потерии стоимостьтрансформаторавозрастут на2-3 %. Но за счётисключенияСУ сокращаютсяпотери электроэнергиина 5-8 % и отпадаетнеобходимостьв производствесимметрирующегооборудования.

Аналогичноеположение имеетместо при установкидополнительныхфильтрокомпенсирующихустройств (ФКУ)при несинусоидальностиформы кривойтока и напряжения.Устанавливаявыпрямительныеустройствапо 12-24 фазнойсхеме, можнозначительносократитьнесинусоидальностьи обойтись безФКУ.

Внесениеизменений втарифную системуоплаты заэлектроэнергиюпотребителями,питающимисяот энергосистем.

Не только шагстандартныхноминальныхмощностейтрансформаторов,но проводимаятарифная политикаспособствуетзавышениюустанавливаемыхмощностейтрансформаторов.В настоящеевремя потребительштрафуетсяв десятикратномразмере заперерасходэлектроэнергии(даже кратковременный),а при её недоиспользованиивзимается штрафв полном размеренеупотребляемойэлектроэнергии.

На основанииприведённыхнами научно-исследовательскихработ можноутверждать,что и штрафыи сокращённаяшкала номинальныхмощностейтрансформаторовприводят книзкому коэффициентуиспользованиятрансформаторноймощности.

Влияниекачестваэлектроэнергиина её перерасход.

Всякое ухудшениекачестваэлектроэнергиивлечёт за собойеё перерасход.Такое положениесправедливои для тех случаев,когда это ухудшениележит в пределахнормы и соответствуетГОСТ. При перерасчётах,связанных спроектированиеми эксплуатациейСЭС, не учитываютпотери, возникающиев устройствах,применяемыхдля поддержаниянапряженияна допустимомуровне. Так,например, длятрансформаторовс устройствамиРПН это потерив регулирующихустройствах.

На основаниибольшого количестваисследований,проведённыхв МЭИ, можноутверждать,что установкарегулирующихустройствлюбого типа(за исключениемтехнологических)обусловленавыбором нерациональногономинальногонапряжениядля СЭС. Поэтомупри проектированиии эксплуатацииСЭС следуетпо возможностине применятьрегулирующиеустройства(симметрирующие,фильтрокомпенсирующиеи т.д.), так какони приводятк дополнительнымкапиталовложениям,загружаютзаводы и министерстваэлектротехническойпромышленностиненужнымизаказами, увеличиваютрасход чёрныхи цветных металлов,изоляции исамое главное,вызывают большиепотери электроэнергии.

В последнеевремя обращаютвнимание и натакой показателькачества, какотклонениечастоты напряженияот номинальныхзначений, которыйтакже приводятк потерямэлектроэнергии.Производственныезатраты обусловленныенекачественнойэлектроэнергиейне оцениваютсяи не учитываются,что на наш взгляд,делать необходимо.Для этогоцелесообразноразработатьприборы, которыена каждомпроизводстведавали бы возможностьсопоставлятьколичествои качествопродукциипредприятия,как функциюот качестваэлектроэнергии.

Существующиев настоящеевремя санкции,направленныена повышениекачестваэлектроэнергии,являются, какправило, односторонними,например, штрафованиепотребителейза перерасходили недоиспользованиезаявленнойэлектроэнергии,в то время, какпитающиеэнергосистемыне несут никакойматериальнойответственностиза плохое качествоотпускаемойэлектроэнергии.

Влияниеэлектробалансапромышленногопредприятияна экономиюэлектроэнергии.

Длятого чтобысэкономитьэлектроэнергию,необходимопрежде всегознать, на какиецели и в какомколичествеона расходуется.Определениестатей расходаэлектроэнергиии являетсяосновной задачейсоставленияэлектробалансапромышленныхпредприятий.

Ежегодноесоставлениеэлектробалансапозволяетнаблюдать зарезультатамимероприятийпо рационализацииэлектрохозяйствапромышленногопредприятия.Так например,анализируяизменениеобщего и удельногорасходовэлектроэнергиина производствосжатого воздуха,можно сделатьвывод о рациональностимероприятий,проводимыхв компрессорныхустановкахс целью уменьшениярасхода электроэнергии.

ЛИТЕРАТУРА.

А.А.Фёдоров,В.В.Каменева''Основы электроснабженияпромышленныхпредприятий''Москва, Энергоиздат,1984 г.