СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ЕЕ РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Повышение экономичности электроснабжения сельского хозяйства — большая комплексная задача. С ней тесно связаны задачи улучшения качества электроэнергии и надежности электроснабжения. В результате проведения ранее рассмотренных мероприятий в большинстве случаев одновременно растет экономичность электроснабжения. Весьма важны мероприятия по снижению потерь электроэнергии и ее рациональному использованию.

Все электроустановки, составляющие систему электроснабжения, в том числе электрические линии и трансформаторы, характеризуются активными сопротивлениями. Поэтому при передаче, распределении и преобразовании электрической энергии происходят ее потери.

Подавляющая часть потерь энергии в сельских сетях приходится на электрические линии и трансформаторы, и обычно в практических расчетах учитывают потери только в этих элементах сетей. Потери энергии в проводах, кабелях и обмотках трансформаторов пропорциональны квадрату протекающего по ним тока нагрузки, и поэтому их называют нагрузочными потерями. Ток нагрузки, как правило, изменяется во времени, и нагрузочные потери часто называют переменными.

По мере роста нагрузок и присоединения к электрической сети новых потребителей в ней возрастают потери электрической энергии. На предприятиях электрических сетей систематически рассчитывают потери мощности и энергии, и на основе этих расчетов в необходимых случаях проводят мероприятия по снижению потерь.

Различают организационные мероприятия по снижению потерь, совершенствованию систем учета электроэнергии, а также технические.

К основным организационным мероприятиям относят:

• выбор оптимальных мест размыкания воздушных линий (ВЛ) напряжением 10...35 кВ с двухсторонним питанием;
• поддержание оптимальных уровней напряжения на шинах 10 кВ
• районных трансформаторных подстанций (РТП) 110...35/10 кВ и на шинах 0,38 кВ трансформаторных подстанций или пунктов (ТП) 10/0,4 кВ;
• отключение одного из трансформаторов в режимах малых нагрузок на двухтрансформаторных подстанциях, а также трансформаторов на подстанциях с сезонной нагрузкой;
• выравнивание нагрузок фаз в сетях напряжением 0,38 кВ;
• сокращение сроков ремонта и технического обслуживания (ТО) линий, трансформаторов и распределительных устройств;
• снижение расхода энергии на собственные нужды подстанций.

Организационные мероприятия, а также мероприятия по совершенствованию систем учета электроэнергии, как правило, не требуют значительных первоначальных затрат, и поэтому их проводить всегда целесообразно.

Иначе обстоит дело с техническими мероприятиями, связанными с дополнительными капитальными вложениями.

К основным техническим мероприятиям относят:

• установку в сетях статических конденсаторов, в том числе батарей с автоматическим регулированием мощности;
• установку на РТП 110...35/10 кВ трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН);
• замену недогруженных и перегруженных трансформаторов на потребительских ТП;
• повышение пропускной способности сетей путем строительства новых линий и подстанций;
• замену проводов на перегруженных линиях, в том числе ответвлений от ВЛ напряжением 0,38 кВ к зданиям;
• перевод электрических сетей на более высокое номинальное напряжение.

Наиболее эффективное из этих мероприятий — компенсация реактивной мощности с помощью статических конденсаторов. Принцип такой компенсации параллельно включаемыми конденсаторами заключается в следующем.

Часть мощности, передаваемой по линии, а именно реактивной, не расходуется на теплоту или механическую работу, а является лишь мерой энергии, которой обмениваются магнитные поля источника и приемника. Однако ток, соответствующий реактивной мощности, протекая по линии передачи, вызывает в ней потери мощности и напряжения.

Для обеспечения наивысшей экономической эффективности мощность конденсаторных батарей в сетях напряжением 0,38 кВ нужно выбирать такой, чтобы в часы максимума реактивной нагрузки коэффициент мощности у потребителей был не менее 0,95. При этом коэффициент реактивной мощности не должен превышать 0,33.

Установка на подстанциях 110...35/10 кВ трансформаторов с РПН необходима не только для снижения потерь энергии, но и для соблюдения у потребителей нормированных отклонений напряжения. Из-за несовпадения фактических и расчетных нагрузок некоторые трансформаторы эксплуатируемой сети могут быть недогружены , причем в дальнейшем рост нагрузки части этих трансформаторов маловероятен. В этом случае целесообразно заменить трансформатор на аппарат меньшей мощности. При этом снижаются потери холостого хода, но увеличиваются потери в обмотках трансформатора. С учетом такого обстоятельства можно определить предельную загрузку установленного трансформатора, при которой целесообразна замена на трансформатор меньшей мощности.

Пропускную способность сетей повышают путем строительства новых линий и подстанций, а также замены проводов на перегруженных линиях в процессе развития сети по специальным проектам. Перевод сельских электрических сетей на более высокое номинальное напряжение заключается лишь в переводе сохранившихся в отдельных районах сетей напряжением 6 кВ на напряжение 10 кВ. При рациональном использовании электроэнергии предполагают прежде всего улучшение работы ее приемников. Технико-экономические расчеты нужно выполнять для всей системы электроснабжения, т. е. ее производства, распределения и применения. Экономический эффект должен быть определен в масштабе всей энергосистемы, но не отдельного хозяйства.

Важное значение имеет нормирование расхода электроэнергии, т. е. установление норм удельного расхода. При наличии научно обоснованных, прогрессивных норм и соответствующей системы материального вознаграждения за их выполнение и перевыполнение обеспечивается существенная экономия электроэнергии.

По мере изменения технологического процесса, повышения квалификации персонала, установки более совершенного оборудования нормы необходимо систематически пересматривать; это входит в обязанности работников электротехнической службы.

Удельные нормы расхода электроэнергии, полученные при расчете, обязательно должны быть проверены для данного объекта путем замера расхода электроэнергии в нем в течение определенного срока (год, сезон работы) и при условии нормальной эксплуатации объекта.

Нормирование возможно только при налаженном учете расхода электроэнергии в данном хозяйстве.

Для рационального использования электроэнергии важно регулировать графики нагрузки. Пропускная способность электрических сетей (проводов, трансформаторов и т. д.) определяется максимальной расчетной нагрузкой: чем больше будет передаваться электроэнергии по этим сетям в течение суток или года, тем больше они будут использованы и тем выше будет экономичность электроснабжения.

В действительности реальный график нагрузки всегда отличается от идеального тем, что большую часть времени нагрузка меньше расчетной.

Для улучшения положения нужно, с одной стороны, как можно меньше электроприемников включать в часы максимума нагрузки, а с другой — по возможности загружать установку в ночные часы. Очень хорошими электроприемниками, выравнивающими график в ночные часы, считают различные электронагревательные устройства с аккумулированием теплоты (электрические котлы, печи, обогреваемые полы и пр.). В ночные часы они запасают тепловую энергию, которую затем расходуют днем.

Необходимо принимать все возможные меры для повышения коэффициента мощности во всех звеньях сельской электрической установки. Правильный выбор электродвигателей по мощности — одно из внутрихозяйственных мероприятий. Коэффициент мощности недогруженного асинхронного электродвигателя значительно ниже номинального. Поэтому при проектировании установки нельзя принимать повышенные запасы мощности, а также применять двигатели закрытого типа там, где можно использовать открытые.

У многих потребителей продолжительность работы на холостом ходу составляет 50...60 % всего времени эксплуатации. Электродвигатели таких потребителей целесообразно снабжать ограничителями холостого хода.

При наличии однофазных нагрузок важное значение играет их равномерное распределение по фазам, особенно при максимуме нагрузки. Нарушение симметрии приводит к дополнительным потерям энергии и потере напряжения.

Наибольшая экономия электроэнергии может быть получена при внедрении энергосберегающих технологий. Расчеты показывают, что дополнительные затраты в 2...3 раза меньше затрат на дополнительный расход электроэнергии. Кроме того, сохраняются невозобновляемые энергоресурсы — уголь, газ, жидкое топливо, уран.

Проводят исследования по разработке энергосберегающих технологий во всех отраслях народного хозяйства, в том числе в сельском хозяйстве.

Очень важно использовать возобновляемые и вторичные энергетические ресурсы для снижения расхода электроэнергии. Так, нужно использовать энергию солнца для тепловых целей. Даже в центральной и северной частях России могут быть получены хорошие результаты.

Топливно-энергетические ресурсы в этих случаях представляют собой отходы низкопотенциальной теплоты на различных промышленных предприятиях, тепловых электростанциях (в том числе атомных), металлургических, химических и других заводах, в вентиляционных выбросах производственных и бытовых объектов. Они составляют значительную долю от первичных энергоисточников и примерно равны общему объему полезно используемой тепловой энергии. Особенно перспективно использовать тепловые отходы газокомпрессорных станций магистральных газопроводов, число которых быстро увеличивается.

Контрольные вопросы и задания. 1. Каковы задачи сельского электроснабжения? 2. В каких случаях снижается частота переменного тока в энергосистеме? 3. Назовите мероприятия и технические средства, с помощью которых обеспечиваются допустимые отклонения напряжения у потребителей. 4. Укажите, как уменьшить влияние несимметрии напряжений на качество напряжения. 5. Назовите сельскохозяйственные потребители I категории по надежности и поясните, как обеспечивается их электроснабжение. 6. Перечислите мероприятия, снижающие потери электрической энергии в электрических сетях.

И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. И. Сукманов, Электроснабжение сельского хозяйства, М., Колос, 2000