Централизованная компенсация на стороне низшего напряжения.

1. разгружаются от Qр сеть и трансформаторы;

Но: - требуется больше конденсаторов;

- выше стоимость 1 кВАр;

- не разгружается сеть напряжением0,4 кВ.

11. Расчет величины оплаты за реактивную энергию

и экономия от применения компенсирующих устройств.

Расчет выполним на основе предприятия с исходными данными, приведенными в таблице 11. Расчет стоимости оплаты за сверхнормативную реактивную энергию приведен в таблице 12, а расчет эффективности компенсации сверхнормативной реактивной энергии приведен в таблице 13.

Таблица 11

Параметры	Обозначение	Един. изм.	Значение
Напряжение	U	кВ
Потребление активной электроэнергии месячное	Wмес	млн. кВт*ч
Коэффициент мощности естественный	Tgφест	отн.ед	0,7
Коэффициент мощности нормированный	Tgφнорм	отн.ед	0,5
Тариф на оплату за активную электроэнергию	b	руб/кВт*ч	1,36

Таблица 12

Параметры	Обозначение	Един. изм.	Формула	Результат
Составляющая повышения тарифа	Пб	отн.ед	0,2*(Tgφест-Tgφнорм)	0,04
Стоимость оплаты за активную электроэнергию	Сакт	млн.руб	Wмес*b
Стоимость оплаты за реактивную электроэнергию	Среакт	млн.руб	Сакт*Пб	21,76

Таблица 13

Потребление реактивной электроэнергии месячное	Vмес	млн. квар*ч	Wмес* Tgφест
Нормативное потребление реактивной электроэнергии	Vнорм	млн. квар*ч	Wмес* Tgφнорм
Объем месячной компенсации реактивной энергии	Vкомп	млн. квар*ч	Vмес-Vнорм
Суммарная мощность компенсирующих устройств	∑Qкомп	Мвар	Vкомп*1000/Тмес	107,5
Мощность одной конденсаторной батареи	Qкб	Мвар	Выбор
Количество конденсаторных батарей	Nкб	шт	∑Qкомп/Qкб
Стоимость одной КБ	Скб	млн. руб	Прайс-лист	1,84
Суммарная стоимость КБ	∑Скб	млн. руб	Скб*Nкб	19,8
Затраты на компенсацию	Зкомп	млн. руб	∑Скб*1,5	29,68
Срок окупаемости	Ток	мес.	Зкомп/Среакт	1,36

Расчет, выполненный по проектной методике, показывает, что применение компенсирующего устройства в виде батареи статических конденсаторов (БСК) весьма эффективно. Кроме того, распределение БСК в сети, непосредственно у потребителей реактивной энергии снизит загрузку сетей и оборудования, а значит позволить снизить потери активной энергии и их оплату. Выбор БСК осуществлен из [10, 11]

12. Оптимизация графика потребления с целью снижения затрат предприятия

при выборе дифференцированного тарифа за электроэнергию.

Известно, что Региональной энергетической комиссией на регулируемый год устанавливаются три вида тарифов за электрическую энергию: ОДНОСТАВОЧНЫЙ тариф; ДВУХСТАВОЧНЫЙ и ЗОННЫЙ по времени суток (дифференцированный). Потребитель имеет право выбора любого тарифа. Исследуем экономическую выгоду применения дифференцированного тарифа на примере предприятия, производственный цикл которого допускает изменение графика потребления смещением максимума на ночное время. Тепличный комбинат может пойти на такие изменения.

В настоящее время осуществляется плавный переход с регулируемых тарифов на свободные. Рост цены за электрическую энергию делает задачу особенно актуальной. В таблице 14 приведены тарифы 2008 года, которые применим для решения задачи.

Таблица 14

Величина тарифа по напряжениям, руб/кВт*ч	0,4 кВ	6÷10 кВ	35 кВ	110 кВ
	Ночной	2,4583	1,8684	1,7278	0,8878
	Утренний пиковый	3,575	2,9851	2,8445	2,0045
	Вечерний пиковый	3,575	2,9851	2,8445	2,0045
	Полупиковый	2,9218	2,3319	2,1913	1,3513
	Одноставочный тариф	2,9979	2,408	2,2674	1,4927

Годовое применение пиковых и полупиковых зон по месяцам года приведено в таблице 15. В таблице 16 рассчитан оптимальный переход с одноставочного тарифа на зонный с соблюдением допустимого снижения нагрузки в пиковые и полупиковые зоны. Предприятие оплачивает электроэнергию на 2 среднем напряжении, В столбце 3 определены потребляемая за сутки электроэнергия, в 4 столбце – величина оплаты по одноставочному тарифу. В столбце 8 показано, что без разумного изменения графика переход на зонный тариф ничего не дает.

Распределение дифференцированного тарифа по часам суток и месяцам года

Таблица 15

Часы суток	январь	февраль	март	апрель	май	июнь	июль	август	сентябрь	октябрь	ноябрь	декабрь
00 - 01
01 - 02
02 - 03
03 - 04
04 - 05
05 - 06
06 - 07
07 - 08
08 - 09
09 - 10
10 - 11
11 - 12
12 - 13
13 - 14
14 - 15
15 - 16
16 - 17
17 - 18
18 - 19
19 - 20
20 - 21
21 - 22
22 - 23
23 - 00

При переходе на оптимальный график (столбец 9) годовая экономия может составить 2,8 млн. рублей, или снижение издержек на 5,5 %. На рис 6 приведен естественный и оптимизированный по дифференцированному тарифу график потребления Тепличного комбината.

Снижение затрат на оплату электроэнергии за счет оптимизация графика под дифференцированный тариф

Таблица 16

Часы суток	График относит.	Мощность, кВт*ч	Оплата по 1ст.тарифу	Дифференцированный по зонам суток тариф, руб/кВт*ч	Оплата без изменения графика	Оптимальный график нагрузки с учетом ограничений потребления	Часовая оплата по тарифу	Экономия оплаты
ночной	полупиковый	пиковый
	2,408				Руб
00 - 01	0,5	1776,0	4276,6	1,8684			3318,3	3131,6	5851,2	-1574,5
01 - 02	0,55	1953,6	4704,3	1,8684			3650,1	3131,6	5851,2	-1146,9
02 - 03	0,45	1598,4	3848,9	1,8684			2986,5	3131,6	5851,2	-2002,2
03 - 04	0,47	1669,4	4020,0	1,8684			3119,2	3131,6	5851,2	-1831,1
04 - 05	0,28	994,6	2394,9	1,8684			1858,2	3131,6	5851,2	-3456,3
05 - 06	0,47	1669,4	4020,0	1,8684			3119,2	3131,6	5851,2	-1831,1
06 - 07	0,56	1989,1	4789,8	1,8684			3716,5	3131,6	5851,2	-1061,4
07 - 08	0,84	2983,7	7184,7		2,3319		6957,6		5246,8	1937,9
08 - 09	0,76	2699,5	6500,4			2,9851	8058,3		6268,7	231,7
09 - 10	0,9	3196,8	7697,9			2,9851	9542,8		6268,7	1429,2
10 - 11	0,88	3125,8	7526,8			2,9851	9330,7		6268,7	1258,1
11 - 12	0,65	2308,8	5559,6			2,9851	6892,0		6268,7	-709,1
12 - 13	0,79	2806,1	6757,0		2,3319		6543,5		5246,8	1510,3
13 - 14	0,87	3090,2	7441,3		2,3319		7206,1		5246,8	2194,5
14 - 15	0,9	3196,8	7697,9		2,3319		7454,6		5246,8	2451,1
15 - 16	0,73	2593,0	6243,8		2,3319		6046,5		5246,8	997,1
16 - 17	0,95	3374,4	8125,6		2,3319		7868,8		5246,8	2878,8
17 - 18	0,85	3019,2	7270,2		2,3319		7040,5		5246,8	2023,5
18 - 19	0,89	3161,3	7612,4		2,3319		7371,8		5246,8	2365,6
19 - 20		3552,0	8553,2			2,9851	10603,1		6268,7	2284,5
20 - 21	0,845	3001,4	7227,5			2,9851	8959,6		6268,7	958,8
21 - 22	0,8	2841,6	6842,6		2,3319		6626,3		5246,8	1595,8
22 - 23	0,55	1953,6	4704,3		2,3319		4555,6		5246,8	-542,5
23 - 00	0,45	1598,4	3848,9	1,8684			2986,5	3131,6	5851,2	-2002,2
Потребление суточное	60153,1	144848,7				145812,2	60153,1	136889,3	7959,5
		кВт*ч	Руб				Руб	кВт*ч	Экономия в месяц	238 784
									Экономия в год	2 865 403
									Эффект	5,5

Рис. 6

13. Расчет эффекта от регулирования скорости вращения электропривода насоса.

Цель: регулирование производительности

Классификация	Насосные установки
По назначению	Водопроводные	Канализационные	Теплофикационные	Мелиоративные	Нефтеперекачивающие
По способу	Центробежные	Осевые	Поршневые	Вакуумные	Другие

Мощность двигателя насоса определяется по формуле:

Р_н.д.= К_зап * G_н*(Н_с + ∆Н) * γ/ (367200 * η_н * η_д ), кВт (29)

Где: Рн.д – номинальная мощность двигателя насоса;

Кзап – коэффициент запаса (Gн≥ 100 м3/ч, Кзап =1,2÷1,3 Gн≤ 100 м3/ч, Кзап =1,1÷1,5);

Gн - производительность (подача) насоса, м3/ч;

Нс – статический напор, м. водяного столба;

∆Н –потеря напора в трубопроводах;

γ – плотность жидкости, кг/ м3;

ηн – КПД насоса;

ηд - КПД двигателя;

На практике неизменных режимов водоснабжения и теплоснабжения не бывает. На рис 7 приведен график распределения среднесуточной температуры в течение года по Европе и России, который свидетельствует На рис. 8 приведен суточный график отпуска воды со 2-го подъема водопроводной станции, который свидетельствует о необходимости регулирования подачи воды в системы водоснабжения.

Рис. 7

Рис. 8

В таблице 17 приведено сравнение способов регулирования подачи насосов.

Таблица 17

Принцип регулирования	Достоинства	Недостатки
Напорной или приемной задвижкой	1. Регулирование подачи	1. Уменьшается КПД насоса
ωуд =0,00272*Н/ ηнас*ηдв		2. Быстро растет удельный расход электроэнергии
Изменением числа параллельно работающих насосов	1. Регулирование подачи	1. Низкий коэффициент использования насосов
		2. Ступенчатое регулирование подачи
		3. Увеличение стоимости системы
Частотное регулирование	1. Плавное регулирование подачи	1. Приобретение и установка преобразователя частоты
Подача зависит от G=G0*n/n0	2. Снижение удельного расхода электроэнергии
Напор зависит от Н = Н0*(n/n0)^2	3. Автоматическое поддержание давления в трубопроводе
Мощность двигателя зависит от Р = G*H	4. Снижение потерь воды за счет уменьшения давления
Мощность двигателя зависит от Р = G0*H0 = P0 * (n/n0)^3	5. Увеличение срока службы насосов
	6. Увеличение срока службы трубопроводов

Задача. Технико-экономическое обоснование применения преобразователя частоты (ПЧ) для регулирования скорости вращения насоса районной отопительной установки (котельной).

1. Расчет экономии электроэнергии при регулировании скорости вращения насоса

Таблица 18

Подача	График работы	Регулирование задвижкой	Регулирование скоростью вращения
G	Время	Мощность	Эл. энергия	Мощность	Эл. энергия
м^3/ч	%	Час	кВт	кВт*ч	кВт	кВт*ч
			42,5		42,5
			38,5
					18,5
			31,5
					6,5
					3,5
Сумма

1. Расчет экономии электроэнергии от уменьшения потерь электроэнергии Таблица 19

Подача	Время работы	Регулирование задвижкой	Регулирование скоростью с ПЧ
G	Р	η	ΔР	ΔW	Р	η	ΔР	ΔW
м^3/ч	Час	кВт	%	кВт	кВт*ч	кВт	%	кВт	кВт*ч
		42,5		4,7	2058,6	42,5		6,9	3022,2
		38,5		4,3	5650,2			5,1	6701,4
				3,9	6832,8	18,5		3,5
		31,5		3,5				2,7	4730,4
				3,1	5431,2	6,5		2,3	4029,6
				2,6	4555,2	3,5		1,5
Сумма									27243,6

Годовая экономия электроэнергии может составить:

W = 275064 -125925 +30660 - 27243,6 = 152555,4 кВт*ч, или 49,9 %

В денежном выражении при одноставочном тарифе (2008 год) 2,408 руб/кВт*ч годовая экономия может составить:

Э = W*b = 152555,4 *2,408 = 367353,4 руб.

1. Выбор преобразователя частоты по мощности из условия: Р_пч =(1,1÷1,2)Р_н

Р_пч = 1,2 *42,5 = 51 кВт

Выбираем преобразователь частоты фирмы Danfoss VLT 6000 HVAC IP-20, мощностью 55 кВт, стоимостью 300 тыс. руб.

Срок окупаемости проекта с учетом проектных работ и СМР составит Т_ок = К/Э;

Т_ок = (1,5 * 300000) / 367353,4 = 1,225 года

На рис. 19 и 20 приведены графики изменения напора и мощности двигателя при регулировании подачи задвижкой или скоростью вращения двигателя.

Рис. 9

Рис. 10

14. Экономия применения более совершенных технологий в освещении и электросварке.

14.1. Экономия электроэнергии в электросварке

Мероприятия по снижению расхода электроэнергии в производстве
1. Технологические	2. Энергетические
70÷80 % экономии	20÷30 % экономии

Рассматривая вопрос по снижению расхода электроэнергии в сварке, используют, как правило, 4 мероприятия, изложенные ниже в табличной форме

Таблица 20

1. Оптимальный выбор способа сварки (замена способа сварки)
№ п.п	Существующий способ	Оптимальный способ	Экономия
1.1	Ручная дуговая сварка переменного тока	Автоматическая под слоем флюса	5÷7 %
1.2	Ручная дуговая сварка переменного тока	Шовная контактная	15 %
1.3	Ручная дуговая сварка переменного тока	Точечная контактная	2÷2,5 раза
1.4	Ручная дуговая сварка постоянного тока	Ручная дуговая сварка переменного тока	2÷3 раза
1.5	Ручная дуговая сварка постоянного тока	Полуавтоматическая в среде СО2	2÷2,5 раза
Из контактной сварки наиболее экономична точечная сварка
2. Совершенствование технологии сварки
2.1	Использование электродов с покрытием	8÷12 %
2.2	Использование присадок в виде металла во флюсе	30÷40 %
2.3	Применение электрошлаковой сварки при сварке металлов большой толщины	20÷25 %
2.4	Ведение контактной сварки на жестких режимах (см. таблицу 18)	1,5÷4 раза

3. Снижение электрических потерь
	Выбор оптимальный коэффициент загрузки:	Кзагр.опт
3.1	Точечные подвесные	0,5÷0,8
3.2	Многоточечные	0,65÷1,5
3.3	Шовные	0,7÷0,8
4. Внедрение ограничителей холостого хода	15÷20 %

Таблица 21

Толщина свариваемого металла, мм	Мягкий режим	Жесткий режим	Относительное снижение расхода электроэнергии
Ток сварки, кА	Время сварки, с	I^2*T	Ток сварки, кА	Время сварки, с	I^2*T
1,0*1,0	7,5	0,4	22,5	10,5	0,08	8,82	2,55
2,0*2,0					0,25	20,25	4,84
2,5*2,5					0,4	57,6	2,81

Кроме перечисленных мероприятий существует возможность использовать более совершенные способы преобразования энергии, используя, например, комбинированные преобразователи.

Комбинированные преобразователи (КП) – это сложные устройства. Примером может служить преобразователь для сварки металлов, структура которого представлена на рис. 11. По сравнению с традиционной структурой сварочного преобразователя (рис. 12) увеличение частоты позволяет уменьшить размеры трансформатора за счет сокращения площади сечения магнитопровода и проводникового материала обмоток. Сравнительная характеристика сварочных преобразователей обоих типов приведена в таблице 19.

Рис. 11. Структурная схема сварочного преобразователя инверторного типа

Рис. 12. Структурная схема сварочного преобразователя выпрямительного типа

Сравнительные технические характеристики сварочных преобразователей постоянного тока

Таблица 22

Параметр	Тип преобразователя	Соотношение параметров
ВД-306Д выпрямитель	ФОРА-250ПР инверторного типа
Диапазон регулирования сварочного тока, А	1ст. 45÷150, 2 ст.130÷315	70÷250	1,26
Процент загрузки при максимальном токе			1,5
Потребляемая мощность при сварке максимальным током			2,5
Электропитание	~3^х фазная сеть	~3^х фазная сеть
Диаметр электродов, мм	2÷6	2,5÷5	1,2
Габариты (ДхШхВ), мм	615х400х600	410х180х290
Масса, кг		12,6
Структурная схема, рис

Анализ таблицы 20 свидетельствует о несомненных преимуществах преобразователей комбинированного типа:

- экономия электроэнергии не менее, чем в 2,5 раза;

- снижение габаритов в 7 раз;

- снижение веса в 11 раз;

- возможность получения новых характеристик сварки путем использования наложения переменного тока на постоянный ток.

14.1. Экономия электроэнергии в освещении

На освещение в Российской федерации расходуется около 13 % всей вырабатываемой электроэнергии. Номинальная мощность осветительных установок на промышленных предприятиях составляет 1÷20 %

14.1.1. Системы и виды производственного освещения

Комбинированное

Комбинированное

Естественное

Эвакуационное Е_мин=0,2÷0,5 лк

Охранное Е_мин=0,5 лк

Сигнальное

Бактерицидное (УФИ)

Эритемное (Кварц)

Верхнее

Боковое

Общее

Местное

Искусственное

Рис. 13.

14.1.1. Оптимизация светотехнической части установок

Нормирование производственного освещения должно соответствовать СНИП-23-05-95. Оптимизация светотехнической части установок включает в себя следующие мероприятия:

1. Правильный выбор систем освещения (таблица 21) и источников света (таблица 22)

Таблица 23

Разряд зрительных работ	Комбинир. система освещения	Общая система освещения	Экономия эл.энергии, %
I, II а,б	Рекомендуется	Не рекомендуется
II в,г	Рекомендуется при F≥3	Рекомендуется при F≤3	До 60
III	Рекомендуется при F≥5	Рекомендуется при F≤5	До 25
IV а,б	Рекомендуется при F≥10	Рекомендуется при F≤10	15÷20
IV в,г	Не рекомендуется	Рекомендуется

Где F – средняя площадь, м² на одного работающего

Таблица 24

Тип источника света	Маркировка	Эффективность, лм/Вт	Реальная эффективность, лм/Вт	Наработка, час
Лампы накаливания	ЛН	8÷13	6÷10
Галогенные лампы	КГ	16÷22	12÷20
Светодидные	7090 XR			≥50000
Компактные люминесцентные	КЛ	50÷70	35÷50
Металлогалогенные	ДРИ	60÷100	≤40	6000÷15000
Светодидные	7090 XR-Е			≥50000
люминесцентные	ЛБ	60÷100	55÷70
Натриевые высокого давления	ДНаТ	90÷130	≤50
Натриевые низкого давления	ДНаО	120÷180	80÷120

Дата добавления: 2015-11-26