вход Вход Регистрация



5.1. Оценка экономических убытков при сниженному качеству электрической энергии

Экономические характеристики электрического оборудования, характеризуются количеством и качеством выпускаемой продукции, которая существенно зависят от качества электроэнергии в системах электроснабжения промпредприятий.

При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения предприятий для верного выбора методов и средств улучшения качества электроэнергии может стать необходимым рассчитать экономические убытки, вызванные некачественной электроэнергией. Необходимость определения убытков возникает также для обоснования допустимых значений показателей качества электроэнергии (ПКЕ) при коррекции существующих и разработке новых стандартов на КЕ.

Экономические убытки, обусловленные снижениям качества напряжения, имеют две составных: электромагнитную и технологическую.

Электромагнитная составляющая определяется в основном изменением потерь активной мощности и соответствующим изменением срока службы изоляции электрооборудования. При этом убытки, связанные с несинусоидальностью, несимметрией и колебаниями напряжения, будут уровне нулю при синусоидальности и симметрии системы линейных напряжений и отсутствия колебаний напряжения в сети; при отклонениях напряжения убытки принимаются равными нулю при напряжению, которое равняется оптимальной.

Технологическая составляющая убытков вызывается влиянием качества напряжения на производительность технологических установок и себестоимость выпускаемой продукции.

В общем виде значения экономических убытков при отсутствия колебаний напряжения выражаются беспрерывными и диференцирующим функциями соответствующих ПКЕ по напряжению.. При отсутствия взаимной связи между отдельными ПКЕ убыток, обусловленный каждым из них, может быть изображен степенным полиномом относительно соответствующего показателя:

 

В= sk(есть)+ sk(т)]Vk+ bsp(есть)+bsp(т)] 2p+ Cs (есть) +Cs (т) ]U 2},

 

где sk(есть,т), bsp(есть,т), сs (есть,т) -коэффициенты, которые определяются электромагнитными (есть) и технологическими (т) параметрами электрооборудования s-го вида или участки технологического потока или производства; V, 2U ,-значение отклонения напряжения, коэффициенту обратной последовательности напряжения и гармоничной составляющей в относительных единицах.

Остановимся подробнее на убытках, обусловленных несимметрией и несинусоидальностью напряжения.

Электромагнитная составляющая при несимметрии напряжения определяется увеличением потерь активной мощности и потребления активной и реактивной мощностей, интенсификацией процесса старения изоляции электрооборудования, недовиробкою конденсаторным оборудованием и синхронными машинами реактивной мощности, необходимостью увеличения номинальных мощностей электродвигателей и трансформаторов, перерезов кабелей и проводов, снижением освещения рабочих поверхностей и сокращением срока службы светильников.

Технологическая составляющая возникает в основном в результате снижения производительности однофазных электротермических установок, включенных на сниженную ( по сравнению с номинальной) фазную (линейного) напряжения.

Значение технологической составляющей в электротермических установках зависит от вида потребителя и, как правило, определяется с учетом особенностей конкретного производства.

Данные, которые характеризуют работу однофазных печей сопротивления, печей электрошлакового переплава и др., свидетельствуют о том, что производительность однофазных электротехнических установок связанная с уровнем полезного напряжения ступенчатой зависимостью может ли быть представлена ступенчатым полиномом с сохранением членов раскладки к второму порядку включительно.

Рассчитал параметрами, которые характеризуют несимметрию напряжения, значение отклонений напряжения от оптимальной для данного вида установок напряжения, возможно определить технологическую составляющую убытков, связаны со снижением производительности установок. Найдено, что связь между параметрами, которые характеризуют работу рудно-термической печи, и коэффициентом обратной последовательности напряжения 2 подается полиномом второй степени:

Gп= 22+b 2+c; Wуд=d 2+e 2+g,

где Gп и Wуд- значение производительности, т/день, удельной затраты электроэнергии, т/(кВт ч); , b, c, d, e, g-коэффициенты, которые зависят от типа печи и марки продукции, которая выпускается.

В основу расчетов электромагнитной составляющей убытков, которые обусловлены несимметрией напряжения, положено определения дополнительных потерь мощности и сокращение срока службы изоляции электрооборудования. За расчетами убытков, которые обусловлены дополнительным тепловым старением изоляции, относительное сокращение срока службы изоляции подается соответствующим относительным увеличением отчислений на реновацию электрооборудования.

Для отдельных видов электрооборудования получении функциональные зависимости электромагнитной составляющей убытков от коэффициенту обратной последовательности напряжения [3].

При расчетов потерь активной мощности в кабельных воздушных линиях DРл2 и трансформаторах DРт2 в несимметричных режимах приблизительно принималось, что эти потери определяются только током обратной последовательности I2:

л2=3I22 rл2;

л2=3I22 rт2,

где rл2, rт 2-активные сопротивления обратной последовательности линии и трансформатора.

 

В осветительных сетях напряжения на отдельных фазах при несимметрии в сети 6 – 10кВ могут быть как выше , так и ниже номинального значения. Связь относительных значений отклонений фазных напряжений от номинального ΔUф с коэффициентом обратной последовательности напряжений определяется соотношением:

 

Где угол принимает значение /6 для напряжений Uа и Uв; для Uc; -угол между векторами напряжений прямой и обратной последовательностей

 

Таблица 5.1. Зависимости суммарных убытков в осветительных сетях от отклонений напряжения

Тип ламп Выражение для определения суммарного убытка

 

В , грн./тыс., при откаланении напряжения

-0,1≤V<0 0≤V≤0,1
ГС=500 836 V2-190 62 V
ГС=1000 785 V2-181 63 V
УЗ=500 757 V2-178 63,5 V
ГСР=700 1800 V2-224 113 V
ОДР 2Х40 с индуктивным балластом 1200 V2-252 99 V
ОДР 2Х40 по схеме с защимленной фазой 500 V2-178 66 V

 

В табл.5.1. представленные зависимости суммарных убытков в осветительных сетях от отклонений напряжения. При составлении функций убытков учитывалось сокращение срока службы ламп, увеличение потребления активной и реактивной мощностей, увеличение потерь мощности в осветительных сетях при увеличенному напряжению относительно номинальной. При сниженному напряжению казалась экономия от увеличения срока службы ламп, от снижения потребления активной и реактивной мощностей, от уменьшения потерь потуги в осветительных сетях. Мерой экономических убытков, которые обусловленные снижениям производительности работы при уменьшении освещения рабочих поверхностей есть затраты, которые необходимые для поддержки освещения на заданному уровне и которые зависят от отклонений напряжения.

При проектировании систем электроснабжения предприятий принадлежности несимметрии напряжений вызывает необходимость делать выбор элементов сети по наиболее загруженной фазе, которая повод к некоторому увеличению расчетных значений мощностей трансформаторов, перерезов проводов ПЛ и кабелей. Однако при реально наблюденных значениях коэффициенту несимметрии с учетом дискретности шкал номинальных мощностей трансформаторов и перерезов кабелей такое увеличение практически не требуется.

При несинусоидальности напряжения электромагнитная составляющая определяется:

а) увеличением потерь активной мощности;

б) увеличением потребления активной и реактивной мощностей;

в) ускорением старения изоляции электрооборудования;

г) ограничением области применения конденсаторных батарей для увеличения коэффициенту мощности.

Технологическая составляющая возникает в результате:

а) увеличение себестоимости продукции за счет увеличенной затраты электроэнергии при невозможности применения конденсаторных установок для увеличения коэффициенту мощности;

б) снижение надежности работы элементов сети из-за увеличения вероятности возникновения однофазных замыканий на землю в сетях 6-10кВ и перехода их в многофазные короткие замыкания на землю;

в) збои в роботе систем импульсно-фазового управления тиристорными преобразователями поводов технологических установок. В табл. 5.2 представленные выражения для оценки убытков, которые обусловлены дополнительными потерями мощности и сокращением срока службы изоляции электрооборудования.

Как уже было обозначено, при установке конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности в сетях 0,4; 6 или 10кВ в случае несинусоидального напряжения возникает резонанс тока в цепи батареи конденсаторов-сеть на частотах высших гармоничных; это практически во всех случаях приводит к перегрузке конденсаторов по току и мощности и выходу из порядка. В результате этих явлений окажется невозможной нормальная эксплуатация конденсаторных установок без принятия специальных мер, нацеленных на устранение перегрузки конденсаторов. При этих условиях возможные два случая: конденсаторные установки отключены; конденсаторные установки защищены специальными установленными реакторами для предотвращения возникновения резонансных режимов на высших гармоничных частотах.

Таблица 5.2. Оценка убытков, обусловленных потерями мощности и сокращение срока службы изоляции

Вид электрооборудования Ежегодный убыток при USD/кВт.ч и работе на протяжении Т, тыс. ч/год, USD/год
АД

 

а) кВт

 

б) 10 < кВт

 

в) > 100 кВт

 

СД

а) кВт

 

б) > 100 кВт

 

Трансформаторы связи

с ЕС

а) =35/6 - 10 кВт

 

б) =110 – 220/6 -

- 10 кВт

 

в) =110 – 220/6 -

- 10 кВт

Цеховые трансформаторы

=6 - 10/0,4 кВ

а) < 630 кВ*А

б) 630 кВ*А

 

Силовые кабели, U=6-10кВ

При протяжности LK, км

БК

а) =0,4 кВт

 

б) =6 - 10 кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В первом случае убытки определяются ежегодным штрафом, который платится предприятием енергопоставляющей организации за низкий коэффициент мощности. Во второму случая значения убытков равняется ежегодным затратам на установку и эксплуатацию защитных реакторов.

При расчетах увеличения вероятности возникновение однофазных замыканий на землю и перехода их в многофазные короткие замыкания на землю принимают, что при =5 – 7% число однофазных замыканий на 100 км кабельной сети в год увеличивается на 6 – 20%, а вероятность перехода в короткое замыкание увеличивается на 15%.

При колебаниях напряжения основной составляющей убытков есть социальная, обусловленная влиянием миганий ламп, миганием телевизионных экранов на большие группы людей, которые находятся на отдыхе, а также, что работают. Эта составляющая убытков не может быть представлена в денежном выражении.

Электромагнитная составляющая измеряется преимущественно увеличением потерь мощности и энергии; технологическая составляющая оценивается в конкретных случаях на основе прогнозирования особенностей влияния на электрооборудование.

В приведенные следующие выражения для электромагнитных составляющих экономического убытка, связанные с несимметрией и несинусоидальностью.

1. Убыток, обусловленный дополнительными потерями активной энергии

где Зе - стоимость 1 кВт*ч потерь ЕЕ; - дополнительные потери активной мощности в и-ой группе однородных элементов; - количество часов работы в году i-ой группы однородных элементов, ч/год; п - количество данных групп однородных элементов.

2. Убыток, обусловленный уменьшениям срока службы электрооборудования

где - приведенные затраты для и-ой группы; - кратность снижения срока службы для и-ой группы; - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; - номинальный срок службы для и-ой группы.

3. Убыток, связанный с неиспольованием передающих элементов

где - дополнительные приведенные затраты на усиление и-го передающего элемента; т - количество передающих элементов в СЕП.

Убыток, связанный с несимметрией и несиносоидальностью напряжений и токов

Результирующее значение электромагнитной составляющей убытка

где - убыток, обусловленный ВН.

Как правило, ~ (0,3...0,4)У.

Как уже подчеркивалось, технологическая составляющая убытка, связанного с низким КЕ, оценивается по характеристикам конкретных производств. Так, рассмотрение електропотребителей разных технологических участков целлюлозно-бумажных предприятий показывает, что «сверхточные» к ВН есть только часть технологических механизмов со всего потока производства. В беспрерывном потоке производства целлюлозы такими механизмами являются насосы высокой концентрации. При ВН возникает технологическая составляющая убытка, тыс. USD.

где В - коэффициент, который зависит от концентрации и степени загустения массы целлюлозы; - кратность снижения напряжения на зажимах двигателя насоса; - синхронная частота обращения, об/мин; - коэффициент загрузки; - скольжение; - себестоимость целлюлозы; - время работы потока; - передающее число редуктора насоса.

Для уменьшения технологической составляющей убытка при производстве целлюлозы необходимо поддерживать напряжение на зажимах электродвигателя в пределах номинального; ВН должно быть не больше ±2,5 % .

Технологическая составляющая убытка при ВН на электроприводах напряжения бумагоперерабатывающей машины, которая работает со скоростью 500 м/мин и больше, с достаточной степенью точности определяется из выражения, тыс. USD:

Ут.бы= -0,3-0,2

Зависимость В( ) определяет так называемую экономическую характеристику электрифицированного производства или его участки. Функция В( ) имеет минимум, соответствующий оптимальному значению : это значения во всех случаях находится в пределах, регламентированных ГОСТ 13109-97.

В целом самым большим оказывается убыток, обусловленный ВН. Убыток, который вызывается несинусоидальностью и несимметрией напряжения, в среднем в 2-2, 5 раза меньше. Близко половины убытка, связанного с ВН приходится на металлургические и машиностроительные заводы, 10 % - на химические предприятия. Убыток, связанный с несимметрией напряжения, также в самой большой мере оказывается на металлургических (35 %), машиностроительных (30 %) и химических (30 %) заводах. 50 % общего убытка от действия ВГ имеет место в химической промышленности, 25 % - в черной и цветной металлургии.

Основную часть убытка, который вызывается ВН и несимметрией напряжения, представляет технологическая составляющая (90-92%). Электромагнитная составляющая убытка, обусловленного наличием несимметрии, несинусоидальности и КН, параметры которых не превышают НДС, небольшая для крупных металлургических и химических заводов сумма ежегодного убытка не превосходит нескольких десятков тысяч долларов. Резкое увеличение убытка происходит при превышении допустимых значений ПКЕ

На заводах искусственного волокна, автомобильных и др. кроме влияния «традиционных» ПКЕ весьма существенным образом обозначается влияние провалов напряжения (ПН), особенно при питании их по ПЛ.

Рассмотрим основные факторы, которые обусловливают появление обеих составляющих убытка.

Во-первых, потери от недокомпенсации РМ. Наличие несинусоидальности в ряде случаев ограничивает применение БК и вызывает или снижение коэффициента мощности, полученного при работе установленных БК, или требует установки дополнительных БК для получения необходимого значения коэффициента мощности. Эту составляющую убытка можно представить в виде [3].

,

где - удельный коэффициент потерь, вызванных снижением коэффициента мощности при несинусоидном напряжении, - оптимальное значение коэффициента мощности; Т - количество часов работы в году; k0- коэффициент, который учитывает несоответствие максимумов гармоник.

Во-вторых, потери, связанные с потреблением активной и реактивной мощностей, необходимых для компенсации недостатка Ук.бы при остановках технологического оборудования, вызванных отказами препятствия чувствительных элементов при действия ПН. Потери зависят от количества оборудования, которое остановилось, причем зависимость имеет нелинейный характер. Это объясняется тем, что при внезапной остановке технологического процесса необходимые существенные трудорасходы на его восстановление. При постоянном и ограниченном численном составе персонала рабочего изменения время полного повторного пуска в работу агрегатов зависит от количества оборудования, которое остановилось. Через особенности технологии производства химволокно во время простоя оборудования недеформированный полимер, который находится в расплавленном состоянии, начинает интенсивно терять свои свойства. Если в результате ПН остановилось лишь небольшое количество оборудования, которая может быть включено персоналом в срок до 20 мин, то количество недостатка будет относительно небольшим. Если процесс восстановления затянется, то в недостаток пойдет наработка нескольких послеаварийных циклов.

В табл.5.3 приведенные дани по времени простоя (к полному запуску) оборудование, количество недостатка в зависимости от процента отказов оборудования при ПН и времени полного восстановления технологического процесса.

 

Таблица 5.3. Статистические дани по времени простоя оборудования, количества недостатка

Отказы оборудования при единичному ПН, Время пуска остановило-

 

шогося оборудование,

Количество недостатка от тонажу технологического

 

цикла,

Время полного восстановления технологического

 

процесса

% год % год
10 0,25 2,2 0,33
20 1 25 1
50 6 600 8
70 12 750 24
100 24 800 72

 

Кроме убытка от компенсации недостатка через специфику технологического процесса возникают дополнительные потери ЕЕ, связанные с тем, что во время аварийного простоя электроприводов продолжают работать системы обогрева, системы кондиционирования, освещение, вентиляция и т.д.

Эта составляющая убытка зависит от фактической мощности перечисленных установок и времени пуска оборудования, которое остановилось.

Для компенсации недостатка и вынужденного простоя во время пусков оборудования после действия ПН необходимо вводить в работу дополнительное оборудование, которое определяет еще одну составляющую убытка, связанную с необходимостью увеличения заявленной мощности в часы максимума энергосистемы Уув.г..

Таким образом, электромагнитная составляющая убытка при наличии ПН возрастает на величину Уе, равную

К количеству технологических составляющих относятся повышения себестоимости продукции за счет увеличения удельной затраты ЕЕ при невозможности применения БК, снижение надежности элементов сети через увеличение достоверности возникновения однофазных замыканий на землю в сетях 6-10 кВ и их перехода в двухфазные.

При использовании программированного электронного оборудования ПН могут вызвать недостаток продукции не только за счет остановки оборудования, но и за счет сбоя в программе, которая в некоторых случаях приносит больший убыток, чем остановка, поскольку недостаток возможно найти лишь в самом конце технологического процесса или уже в потребителя, который перерабатывает продукцию.

Технологическую составляющую убытка можно получить аналогично электромагнитным составляющим. Эта составляющая составляется из следующих компонентов:

- убытка от получаемого недостатка (отходов) Уотх ;

- убытка от недовыпуска продукции, представленного в виде недополученной прибыли Уприб;

- убытка от дополнительной затраты сырье, заработного жалованья, вспомогательных материалов и всех видов энергоресурсов, кроме электроэнергии Удоп .

Технологическая составляющая убытка для предприятий химволокна

Случайная статья

2.3 Пример расчетов шихты основной мартеновской плавки скрап-рудным процессом

Исходные дани для расчетов. Для данного расчетов плавки, составленной с 65% чугуна и 35% скрапа, нужно получить в 500-тонн мартеновской печи сталь с содержанием углерода в пределах 0,14-0,22%. Состав...
© 2017
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру