Качество сельского электроснабжения: комплексный подход (стр. 5 )

Рис.4

На комплексе по откорму 10 тыс. голов крупного рогатого скота загрузка трансформаторов в течение года находится в пределах 0,3...0,5. На молочном комплексе на 1800 голов в летний период загрузка трансформаторов на ТП 2х400 в течение суток колеблется от 0,17 до 0,24. Даже учитывая суточное колебание нагрузки, загрузка трансформатора недостаточна для обеспечения оптимального технологического расхода энергии на трансформацию мощности.

Загруженность силовых трансформаторов потребительских подстанций сельскохозяйственных потребителей требует самого пристального внимания. Завышенные мощности трансформаторов потребительских подстанций увеличивают удельный расход на трансформацию, т. е. величину потерь мощности в трансформаторе на единицу передаваемой мощности. Понижение нагрузки масляного трехфазного трансформатора с 0,7 до 0,1 увеличивает удельный расход электроэнергии на трансформацию 1 кВА мощности в 1,8...2,1 раза в зависимости от мощности трансформатора, т. е. имеет место перерасход электроэнергии (прямые потери энергии).

Перерасход энергии (в кВт×ч в год) на трансформацию 1 кВА потребляемой мощности относительно оптимальной загрузки трансформаторов, равной 0,7, показан на рис. 5. При снижении нагрузки с 0,7 до 0,3 имеет место экономия электроэнергии; дальнейшее снижение коэффициента загрузки вызывает резкое увеличение удельного расхода электроэнергии на трансформацию относительно оптимального технологического расхода. В трансформаторах мощностью ТМ 25 кВА уменьшение коэффициента загрузки с оптимального до среднего фактического значения вызывает удельный перерасход электроэнергии в 1,5 раза больший, чем в трансформаторах мощностью ТМ 160 кВА и в 1,8 раза, чем в трансформаторах ТМ 630 кВА.

Рис.5

Низкая загруженность трансформаторов вызывает рост реактивной мощности, расходуемой на трансформацию 1 кВА потребляемой мощности (рис.6), увеличиваются перетоки реактивной мощности по линии электропередачи. Особенно резко увеличивается потребление реактивной мощности при коэффициенте загрузки, меньшем 0,3, причем темпы роста потребления реактивной мощности в небольших трансформаторах выше, чем в крупных. В трансформаторах мощностью ТМ 25 кВА при снижении коэффициента загрузки до среднего фактического уровня темп роста потребляемой реактивной мощности в 1,8 раза выше, чем в трансформаторах мощностью ТМ 630 кВА.

Рис.6

Таким образом, при снижении коэффициента загрузки трансформаторов увеличивается потребление активной и реактивной мощности, причем нарастание потребления трансформатором реактивной мощности происходит более быстрыми темпами, чем активной: коэффициент реактивной мощности увеличивается для трансформаторов ТМ 630...25 кВА в 1,5...2,1 раза (рис.7).

Технологический расход мощности в линиях квадратично зависит от величины передаваемой мощности. Низкая загруженность трансформаторов делает соизмеримыми мощность нагрузки и мощность, потребляемую самим трансформатором, возрастает доля собственно потерь мощности в линиях. Средний фактический коэффициент загрузки трансформаторов, равный 0,12, вызовет дополнительный расход мощности в линиях в размере от 6% (при мощности трансформатора 630 кВА) до 10% (25 кВА) на 1 кВА передаваемой мощности.

Рис.7

Кроме всего прочего, работа трансформаторов потребительских подстанций в режиме недогрузки приводит к замораживанию капиталовложений, удорожению сетей, к увеличению годовой суммы амортизационных отчислений и, тем самым, к дополнительному увеличению себестоимости передачи электроэнергии. Исследованиями Низамутдинова Р. Г. установлено, что снижение загрузки трансформаторов с 65 до 8% повышает себестоимость передачи электроэнергии в 16 раз [14].

Рост количества асинхронных двигателей, увеличение использования электроприборов и оборудования в быту и фермерских хозяйствах изменяют характер электрических нагрузок сельских электрических сетей, растет доля реактивных нагрузок. Это также повышает технологический расход при передаче и распределении электроэнергии в сельских сетях.

Увеличение коэффициента реактивной мощности приводит к нелинейному росту технологического расхода при передаче мощности по линиям электропередач: повышение коэффициента реактивной мощности с 0 до 0,75 вызывает рост расхода энергии на передачу на 56%, а до 1,0 - в два раза. Поэтому вопрос снижения коэффициента реактивной мощности актуален как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации.

На животноводческом
комплексе по откорму 10 тыс. голов крупного рогатого скота потребление реактивной мощности соизмеримо с потреблением активной мощности. На ТП-1, где основную мощность потребителей составляют крупные асинхронные двигатели мощностью более 20 кВт, потребляемая активная мощность несколько преобладает над реактивной. На ТП-2, нагрузкой которой являются в основном двигатели мощностью до 5 кВт, преобладает реактивная мощность. Свинокомплекс на 24 тыс. голов также потребляет значительное количество реактивной мощности, коэффициент реактивной мощности может достигать 1,54. На молочном комплексе на 1800 голов коэффициент реактивной мощности летом в течение суток варьирует по фазам от 0,36 до 0,83, причем максимальные значения коэффициентов реактивной мощности приходятся на часы дойки. Все это свидетельствует о необходимости ее компенсации в системе электроснабжения комплексов. Однако компенсация реактивной мощности в сельских сетях Вологодской области, как впрочем и в целом по стране, не нашла широкого распространения.

Расход электроэнергии в сетях возрастает при несимметричной нагрузке. Несимметрия нагрузки может вызывать увеличение расхода электроэнергии в сельских сетях в 1,5 раза по сравнению с симметричной нагрузкой [9]. Снижение несимметрии токов позволит уменьшить расход электроэнергии в линиях 0,38 кВ и на потребительских подстанциях.

Несмотря на рост тарифов на электроэнергию большинством хозяйств не разрабатываются мероприятия по электросбережению и требуются решительные шаги как энергоснабжающих организаций, так и потребителей по рациональному и экономному расходованию электроэнергии при передаче и распределении ее по сельским сетям.

.

3.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ

3.1 Обеспечение надежного электроснабжения потребителей

Повышению надежности электроснабжения способствует проведение организационно-технических мероприятий. Среди технических мероприятий можно выделить такие, как сооружение дополнительных подстанций, сокращающих радиус действия сетей 10 кВ; улучшение технического состояния сетей; внедрение в сети средств комплексной автоматики и мероприятий по повышению уровня надежности; замена воздушных сетей кабельными; создание систем автономного электроснабжения потребителей.

Организационные мероприятия, такие как создание аварийных запасов оборудования и материалов, рациональная организация текущих ремонтов, противоаварийные мероприятия, организация режимов работы технологических установок, обеспечивающая уплотнение и выравнивание графиков нагрузки, ремонт под напряжением воздушных линий 10-35 кВ, учет времени простоя в ремонте, повышают надежность электроснабжения потребителей. Для правильной организации эксплуатации линий в электрических сетях необходим ежегодный анализ работы действующих линий, включающий анализ результатов всех профилактических осмотров, ревизий и замеров, проводимых в линиях, анализ причин всех автоматических отключений и повреждений в линиях.

Организация эксплуатации сельских электрических сетей обеспечивается районными службами электрических сетей. Регулярно проводимые по графику ППР ремонты, ревизии и осмотры позволяют резко снизить аварийность. Для этой цели успешно применяются выездные оперативные бригады. Повышению производительности труда способствует оснащение ремонтно-эксплуатационных бригад районных электрических сетей специальным оборудованием и машинами, средствами малой механизации, приборами, монтерскими принадлежностями и инструментом.

Передовые методы ремонта и технического обслуживания сельских электрических сетей, применяемые в ряде энергосистем, предполагают комплексный подход, в основу которого положен принцип совмещения работ по месту и времени. Такой комплексный подход к ремонту и техническому обслуживанию позволяет повысить качество работ, эффективность использования машин и механизмов. Исключение многократно повторяющихся непроизводительных затрат рабочего времени на подготовку и завершение каждого вида работ повышает производительность труда.

Работы под напряжением составляют важный резерв повышения надежности электроснабжения. На продолжительность отключения питания потребителей оказывает влияние не только продолжительность аварийных отключений, но и длительность плановых ремонтов, выполняемых при отключенном напряжении. Отключение линии электропередач для проведения на ней необходимых работ приводит к перерыву в электроснабжении потребителя, если он получает питание по радиальной линии, и к увеличению расхода электроэнергии, если есть возможность резервирования.

Большинство сетей 6-10 кВ и практически все линии 0,38 кВ являются радиальными, и их отключение для аварийных или плановых ремонтов вызывает обесточивание потребителей. Ограничения длительности отключений вызывают поспешность при выполнении ремонтных работ, накапливаются дефекты, которые повышают вероятность аварийных отключений.

Эксплуатация линий электропередачи без их отключения в настоящее время получила широкое распространение, причиной тому являются преимущества, связанные с сохранением нормального режима работы электрической сети, а также существенное снижение электротравматизма и более равномерная загрузка эксплуатационного персонала. Разработаны типовые ремонтные операции, которые при соответствующем оснащении и специальной технологии можно выполнять без отключения поврежденного элемента. Ремонты под напряжением позволяют ликвидировать предаварийные режимы и проводить аварийно-восстановительные работы. Разработана технология и выпускаются приспособления для ремонта под напряжением.

На воздушных линиях 0,38 кВ выполняются такие работы под напряжением как присоединение и отсоединение ответвлений от линии, ремонт вводов в здания, замена изоляторов и крюков, наложение бандажей на поврежденный провод, замена стоек опор, ремонт заземляющих спусков и др.; на линиях 6-10 кВ производится замена штыревых изоляторов, крючьев, штырей, мелкий ремонт провода, подтяжка болтовых зажимов и др.

Сельские потребители получают питание по протяженным воздушным линиям электропередач, что является одной из основных причин их высокой аварийности, поэтому большое внимание следует уделять повышению надежности воздушных линий электропередач. Необходимо планировать и осуществлять мероприятия по повышению механической прочности действующих линий: применять усиленные конструкции железобетонных опор, подвесной изоляции на подвесных, угловых, анкерных и переходных опорах. При строительстве воздушных линий 0,38-10 кВ предпочтение надлежит отдавать железобетонным опорам и полностью перейти на применение сталеалюминевых и более прогрессивных видов проводов.

Применение кабельных линий значительно снижает аварийность, и высвобождает сельскохозяйственные угодья, занятые линиями электропередач. В настоящее время технически невозможен массовый переход к кабельным линиям, однако значительный эффект дает переход в распределительных сетях низкого и среднего напряжения к воздушно-кабельным линиям, соединяющим лучшие свойства воздушных и кабельных линий. Специальный воздушный кабель монтируется на облегченных опорах при помощи особой арматуры. Воздушный кабель представляет собой скрученные токоведущие изолированные жилы в общей оболочке или без нее, с несущим тросом, или без троса, если используются усиленные самонесущие токоведущие жилы.

Воздушно-кабельные линии обладают повышенной эксплуатационной надежностью вследствие исключения факторов механического воздействия, характерных для воздушных линий обычного исполнения (загрязнение, набросы, перекрытие воздушных промежутков птицами, ветками деревьев и т. п.). Повышение механической прочности конструкции воздушного кабеля по сравнению с проводами обычного исполнения повышает электробезопасность при эксплуатации за счет снижения числа однофазных замыканий на землю, обрывов проводов и невозможности непосредственного контакта с токоведущими частями линии электропередачи. При гололедно-ветровых нагрузках использование для крепления воздушного кабеля специальных выпускающих зажимов исключает крутящие моменты на опорах в аварийных режимах и обеспечивает в течение некоторого времени бесперебойное электроснабжение потребителей и в послеаварийном режиме, когда кабель лежит на земле. Облегчается конструктивное выполнение многоцепных линий. Имеется возможность использования несущих тросов воздушного кабеля в качестве проводных каналов связи для создания информационной сети.

Надежность сельской сети в значительной степени зависит от ее конфигурации. Основным требованием по условию надежности является обеспечение максимальной степени резервирования при минимальной общей длине линий, а также количестве резервных связей и оборудования. Поскольку стремление к сокращению протяженности распределительных сетей обусловило формирование их как разветвленных радиальных, то повышению резервирования служит организация кольцующих перемычек по магистральным линиям 10 кВ. Наличие двустороннего питания позволяет выделить и отключить поврежденный участок без отключения других потребителей, подключенных к неповрежденным участкам сети. Это заметно снижает убытки потребителей от перерывов в электроснабжении.

Однако сетевое резервирование не исключает вероятность одновременного повреждения основной и резервной воздушных линий электропередачи при гололеде, грозе, сильном ветре; не устраняются отключения из-за повреждения на подстанциях. При массовых авариях даже потребители первой категории, имеющие резервное питание, не гарантированы от перерывов в электроснабжении. В таких случаях обеспечить питанием наиболее ответственные электроприемники позволит организация в качестве автономных источников резервного электропитания стационарных и передвижных дизельных электроагрегатов или резервных источников питания с приводом от трактора. Использование автономных источников питания исключает перерывы, вызванные аварийными и плановыми отключениями в электрических сетях, и дает экономический эффект даже при наличии сетевого резерва.

Резервные дизельные электроагрегаты работают только при перерывах в системе централизованного электроснабжения и обеспечивают питание наиболее ответственных электроприемников, отключение которых приводит к значительным убыткам, поэтому мощность их находится в пределах 10-15% от общей мощности потребителя. Промышленность выпускает дизельные электроагрегаты мощностью до 6300 кВт с автоматическим включением в работу при перерывах в централизованном электроснабжении и остановкой работающих агрегатов при появлении напряжения в сети. На сельскохозяйственных предприятиях в качестве резервных электростанций наиболее часто используются комплектные дизельные или бензиновые агрегаты мощностью от 2 до 100 кВт. С увеличением мощности станции удельные затраты на выработку 1 кВт×ч электроэнергии снижаются. Особенно перспективны автоматизированные агрегаты с комбинированной выработкой электрической и тепловой энергии.

Значительную часть стоимости как стационарных, так и передвижных электростанций составляют двигатели внутреннего сгорания. Иногда экономически целесообразно использование источника резервного электроснабжения на основе синхронного генератора с приводом от двигателей сельскохозяйственных тракторов.

Эффективным средством повышения надежности электроснабжения является комплексная автоматизация. Под комплексной автоматизацией распределительных сетей понимается оснащение сетей комплексом распределительно-коммутационной аппаратуры, устройствами релейной защиты и автоматики, устройствами определения мест повреждения и телемеханики. Использование средств автоматизации позволяет не только сократить длительность перерыва, но и снизить трудозатраты при обслуживании сетей, и тем самым повысить экономичность передачи электроэнергии.

C помощью автоматического повторного включения выключателей, когда сеть по истечении непродолжительного (3...5 с) перерыва автоматически включается под напряжение, можно предотвратить значительное количество отключений потребителей, особенно при грозовых и других кратковременных отключениях. При питании потребителя по двум линиям восстановить электроснабжение на поврежденных участках сети в течение нескольких секунд позволяет автоматическое включение резерва, обеспечивая включение резервной линии.

Усовершенствованные виды релейной защиты и автоматической коммутационной аппаратуры позволяют локализовать поврежденные участки секционированием сетей 10 кВ. Автоматическое секционирование делит линии на несколько участков с помощью выключателей, отделителей и разъединителей, работающих автоматически; при коротком замыкании за пунктом секционирования сохраняется питание остальных потребителей, присоединенных до секционирующего пункта. Автоматическое резервирование особенно эффективно при наличии сетевого резерва, когда участок линии, лишившийся основного питания, подключается к другой неповрежденной линии.

Быстрое установление места и вида аварийного отключения в разветвленных сетях 10 кВ обеспечивает сокращение длительности перерыва. Применение устройств дистанционного измерения расстояния до мест повреждений, сетевых визуальных указателей направления поиска короткого замыкания, защит от однофазных замыканий на землю содействует решению этой задачи. Предотвратить повреждения линий, вызванные гололедообразованием, позволяет внедрение автоматизированной плавки гололеда и специальных устройств предупреждения о гололедообразовании. Сокращает длительность перерывов в электроснабжении использование систем телесигнализации и телеуправления.

Поскольку внедрение средств автоматизации в сельские распределительные сети требует значительных капитальных вложений, то обоснование уровня автоматизации выполняется с учетом величины убытка потребителей.

Таким образом, выполнение всего комплекса работ по повышению надежности электроснабжения позволит значительно снизить вероятность аварийных ситуаций, сократить длительность перерывов в электроснабжении сельских потребителей, а также решить проблему повышения производительности труда эксплуатационного персонала.

3.2 Улучшение качества электроэнергии на селе

Увеличенные потери напряжения в протяженных сельских сетях, существенные колебания нагрузки, использование в большинстве случаев на потребительских подстанциях трансформаторов без РПН делают задачу регулирования напряжения в сельских сетях более сложной, чем в городских. По результатам анализа режимов напряжения и электропотребления для обеспечения требуемого режима напряжения на зажимах потребителей могут быть использованы следующие способы:

- регулирование напряжения на шинах центра питания;

- изменение сопротивления отдельных элементов сети;

- изменение величины реактивной мощности, протекающей по отдельным участкам сети;

- изменение коэффициента трансформации регулируемых под нагрузкой (с устройствами РПН) и нерегулируемых (с ПБВ) трансформаторов, автотрансформаторов и линейных регуляторов (вольтодобавочных трансформаторов) на участке центр питания - электроприемник [7].

Уменьшение сопротивления отдельных элементов сети может быть достигнуто увеличением сечения проводов и жил кабелей, объединением на параллельную работу силовых трансформаторов, применением установок продольной емкостной компенсации (УПК). Увеличение сечения жил проводов и кабелей требует больших капитальных вложений и практически осуществимо лишь при реконструкции системы электроснабжения.

Включение на параллельную работу силовых трансформаторов ведет к повышению токов короткого замыкания, вследствие чего необходимо усложнение системы коммутационной аппаратуры, что также связано с большими дополнительными капитальными затратами, в настоящее время трудно осуществимо из-за ограничений коммутационной способности установленных аппаратов.

Снижение потерь напряжения в сети может быть получено путем уменьшения суммарного индуктивного сопротивления, достигаемого включением последовательно с сопротивлением нагрузки емкостного сопротивления - продольной емкостной компенсации. УПК создает переменную добавку напряжения, пропорционально зависящую от модуля и аргумента тока нагрузки, т. е. обладает параметрическим способом регулирования напряжения. Это определяет эффективность применения УПК при резких колебаниях нагрузки, частых включениях мощных двигателей с большими пусковыми токами (например, двигатели АВМ, пневмотранспортеров). Экономически более эффективны установки продольной емкостной компенсации при cosj£0,85 [12,15].

Вместе с тем, последовательное включение в сеть конденсаторов в определенных режимах может приводить к возникновению в системе электроснабжения нежелательных резонансных явлений: самовозбуждение и самораскачивание электродвигателей, особенно в пусковых режимах, субгармонические и феррорезонансные колебания. Уменьшение суммарного реактивного сопротивления цепи питания, достигаемого вводом УПК, полезное в рабочих режимах, в аварийных режимах приводит к резкому увеличению токов короткого замыкания, при этом напряжение на конденсаторных батареях значительно повышается и может существенно снизить срок службы конденсаторов. Обычные искровые разрядники, применяемые для их защиты, оказываются малоэффективными, а разработанные в последнее время тиристорные схемы защиты требуют значительных капитальных затрат. Поэтому вопрос о применении продольной компенсации в системе электроснабжения хозяйств требует детальной проработки.

Для практического выполнения мероприятий по регулированию напряжения на питающих подстанциях и отдельных сельскохозяйственных объектах более приемлемы установки поперечной емкостной компенсации, которые позволяют уменьшить величину реактивной мощности, протекающей по отдельным участкам сети, и тем самым снизить в них падение напряжения.

Централизованная и групповая компенсация на стороне 0,4 кВ рекомендована руководящими материалами, удовлетворяет требованиям сельскохозяйственных предприятий и дает технико-экономический эффект. Групповая компенсация эффективна для помещений, потребляющих более 30 кВт мощности и удаленных от подстанции на расстояние более 0,1 км [8]. Индивидуальная компенсация затруднена из-за тяжелых условий среды на объектах и экономически целесообразна для двигателей мощностью не менее 14 кВт.

Изменение коэффициента трансформации в системе электроснабжения хозяйств может производиться устройствами РПН и ПБВ силовых трансформаторов и вольтодобавочными трансформаторами. Регулирование напряжения осуществляется встречно, т. е. величина и знак надбавки напряжения изменяются в соответствии с режимом нагрузки сети. В этом случае возникает проблема выбора допустимых диапазонов встречного регулирования для обеспечения нормируемых значений отклонений напряжения у характерных (близлежащих и удаленных) электроприемников. При значительных отклонениях напряжения, имеющих место в сельских сетях (до 20% и более), трансформаторы с РПН на районных подстанциях целесообразно сочетать с групповым или местным регулированием.

В случае резкого несовпадения режимов нагрузок отдельных линий, на шинах подстанции или непосредственно у потребителя устанавливаются вольтодобавочные трансформаторы различных конструкций. Диапазоны регулирования вольтодобавочных трансформаторов выбираются с учетом регулирования в центре питания и режимов работы сети.

В качестве местных средств регулирования напряжения для наиболее ответственных потребителей целесообразно использовать вольтодобавочные трансформаторы, у которых обмотка возбуждения может быть включена по схеме «встречный зигзаг». Такое устройство помимо регулирования напряжения, дополнительно обеспечит понижение коэффициентов несимметрии и нулевой последовательности, а также уровня 3-й и кратной ей гармоник благодаря уменьшению сопротивлений нулевой и обратной последовательностей цепи [4].

Если регулирование напряжения в центре питания производится в широких пределах, то установка трансформаторов с РПН и вольтодобавочных трансформаторов должна быть экономически обоснована. Эффективность трансформаторов с РПН тем выше, чем лучшее качество напряжения они обеспечивают. Удельные затраты на регулирующее устройство для небольших трансформаторов выше, чем для крупных. Применение небольших трансформаторов с РПН дает экономию на сооружении сети в том случае, если размер компенсированной потери напряжения не меньше 3...5%.

В практике эксплуатации самым распространенным способом регулирования напряжения является сезонное переключение регулировочных отпаек трансформаторов с учетом реально сложившихся графиков напряжения и режима потребления электроэнергии.

При определении оптимальной отпайки распространенных в сельских сетях 10/0,4 кВ трансформаторов с ПБВ мощностью 25...630 кВА, необходимо учитывать изменения потерь в элементах сети как при изменении питающего напряжения, так и при переключении регулировочных отпаек трансформатора и характера нагрузки.

При решении вопроса о целесообразном размещении конденсаторных установок предпочтение следует отдавать централизованным нерегулируемым конденсаторным батареям напряжением 380 В с подключением их, в первую очередь, на шины низкого напряжения трансформаторных подстанций.

С включением на шины низкого напряжения компенсирующего устройства изменяются режимы работы как элементов системы электроснабжения, так и самих электроприемников. При включении конденсаторной батареи напряжение на шинах низкого напряжения трансформатора будет повышаться. Изменение мощности, протекающей через трансформатор, вызывает изменение активной и реактивной составляющих потерь мощности короткого замыкания трансформатора. Возрастание вторичного напряжения потребует переключения отпаек регулировочной обмотки трансформатора, в связи с чем снова изменятся режимы работы электроприемников и элементов сети питания. Определить изменения этих режимов можно по выражениям, приведенным в статье [5].

Результаты исследования несимметрии напряжений показали, что в сельских распределительных сетях коэффициент несимметрии практически повсеместно превышает допустимые значения и достигает 8%. Включение компенсирующих устройств позволит несколько снизить остроту этой проблемы за счет уменьшения перетоков реактивной мощности в сети. Однако в основном несимметрия вызвана нерациональным подключением однофазных потребителей к трехфазной сети. Выравнивание загрузки отдельных фаз позволит улучшить режимы напряжения в сети и снизить в ней потери электроэнергии.

Средства местного и индивидуального регулирования, устанавливаемые у потребителя, необходимо сочетать с мерами по компенсации реактивной мощности, выравниванию нагрузок фаз и другими мерами, снижающими отрицательное воздействие потребителей электроэнергии на качество напряжения.

Ввиду увеличения удельного веса «искажающих» электроприемников, в перспективе ожидается ухудшение гармонического состава в распределительных сетях. Поэтому необходимо предусмотреть мероприятия и технические средства по снижению высших гармоник в кривой питающего напряжения. Поскольку искажения в большей мере «обязаны» 3 гармонике, эффективным будет применение понижающих трансформаторов 10(6)/0,4 кВ со схемой соединения обмоток «звезда-зигзаг». Такие трансформаторы одновременно обеспечивают и уменьшение несимметрии напряжений [21].

Выбор средств регулирования напряжения зависит от местных условий, и окончательное решение о выборе тех или иных средств регулирования напряжения зависит от исходной информации о нагрузках и качестве напряжения на конкретном предприятии. Рассмотрим пример предложенных мероприятий для двух животноводческих комплексов.

На животноводческом комплексе целесообразно применение компенсирующих устройств с целью снижения неоправданных перетоков реактивной мощности и снижения потерь электроэнергии. В качестве компенсирующих устройств на ТП-1 рационально использовать нерегулируемые комплектные конденсаторные установки типа ККУ-0,38-180. Для ТП-2 возможны два варианта: нерегулируемая ККУ-0,38-180 или регулируемая установка ККУ-0,38-360. Достоинством первого варианта является однотипность и меньшая стоимость оборудования, а второй позволяет компенсировать не только базисную, но и переменную составляющую графика потребляемой реактивной мощности. Указанные мероприятия обеспечивают снижение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах и линиях электропередач 10 кВ на 83 тыс. кВт×ч в год.

Для повышения качества напряжения необходимо использовать сезонные переключения регулировочных отпаек силовых трансформаторов: на ТП-2 в летний период рационально переключение устройства ПБВ на -5%. Сезонное переключение регулировочных отпаек трансформатора, не требующее дополнительных капитальных затрат, только на ТП-2 дает экономический эффект 5,7 тыс. руб. (в сопоставимых ценах 1983 г.).

Учитывая, что падение напряжения во внутрицеховых сетях может превышать 7%, для ответственных потребителей комплекса, находящихся в неблагоприятных по качеству напряжения условиях, целесообразно применять местные средства регулирования напряжения. Это, прежде всего, установки ультрафиолетового и инфракрасного облучения. Для этой цели могут быть использованы вольтодобавочные регуляторы напряжения [16] или другие средства местного регулирования напряжения.

На свинокомплексе совхоза «Красная Звезда» переключение регулировочных отпаек трансформатора на подстанции №3 из положения «0» в положение «+5%» позволяет снизить математическое ожидание фазного напряжения на шинах низкого напряжения с 243 до 224 В (зимний период). Расчетный экономический эффект составляет 18,6 тыс. руб. (в сопоставимых ценах 1983 г.). Необходимо симметрирование нагрузки по фазам корпуса №9. Применение вольтодобавочного регулятора напряжения на установках инфракрасного облучения в корпусе №2, где содержатся поросята сосуны, дает расчетный экономический эффект 1,2 тыс. руб. (в тех же ценах).

Периодически измеряя в точках присоединения наиболее ответственных потребителей токи и напряжения на каждой из фаз в периоды максимальной и минимальной загрузки, можно обеспечить присоединения на каждый фазный провод линии потребителей примерно одинаковой мощности.

3.3 Повышение экономичности передачи электроэнергии в сельских распределительных сетях

Себестоимость передачи и распределения электроэнергии включает стоимость эксплуатационного и ремонтного обслуживания сетей (заработная плата и материальные расходы), амортизационные отчисления и стоимость технологического расхода электроэнергии при передаче и распределении ее в сетях.

Стоимость эксплуатационного и ремонтного обслуживания, а также амортизационные отчисления определяются стоимостью схемы электроснабжения. Удорожение схемы электроснабжения приводит к увеличению затрат на амортизацию, обслуживание и ремонт сетей. К необоснованному увеличению стоимости схемы электроснабжения приводит завышение мощностей трансформаторов и строительной части линий электропередач. Замена трансформаторов, где это экономически целесообразно, может дать значительный эффект. Однако при затратном формировании тарифной ставки практически отсутствует стимулирующий фактор для проведения этих мероприятий.

Снизить амортизационные отчисления позволяет повторное использование оборудования и арматуры, высвободившихся в результате реконструкции, и увеличение их сроков службы; бережное и экономное использование опор, арматуры и прочих материальных ресурсов. Зачастую бывшие в употреблении, но вполне годные линейная арматура, провода и демонтированные стойки валяются, засоряя поля. Материальное стимулирование возврата списываемых материалов может дать значительный экономический эффект, снизить затраты на капитальное строительство и, тем самым, повысить экономичность передачи электроэнергии.

Как уже говорилось, технологический расход электроэнергии включает необходимый расход и собственно потери электроэнергии. Снижения потерь электроэнергии можно добиться поддержанием мощностей электрооборудования на уровне оптимальных, снижением перетоков реактивной мощности, выравниванием графиков нагрузки, проведением организационных и других мероприятий.

Для снижения потерь энергии и мощности в распределительных сетях и повышения надежности электроснабжения целесообразно сокращение радиуса сетей 10 кВ и разукрупнение подстанций напряжением 35 и 110 кВ. Сокращение протяженности линий осуществляют при реконструкции существующих сетей путем сооружения новых трансформаторных подстанций напряжением 10/0,4 и 35/10 кВ.

На вновь строящихся крупных объектах (птицефабриках, животноводческих комплексах) практикуются подстанции глубокого ввода высокого напряжения, которые значительно уменьшают протяженность распределительных сетей и потери электроэнергии. Находит применение двухступенчатая система распределения электроэнергии (110/35/0,38; 110/20/0,38; 110/10/0,38 кВ), при которой снижается потребность в трансформаторной мощности и уменьшается технологический расход энергии.

Приближение подстанции более высокого напряжения к потребителю снижает технологический расход электроэнергии на величину, равную квадрату отношения уровней напряжения, т. е. при передаче мощности к подстанции потребителя по линии на напряжении 35 кВ вместо 10 кВ снижает потери в ней в (35/10)2 раз.

Систематический расчет потокораспределения и определение точек токораздела являются основанием для проведения оптимальных размыканий в замкнутых сетях, и тем самым, для снижения расхода энергии при ее распределении между трансформаторными подстанциями.

Заметное снижение расхода энергии дает замена проводов на участках, где нагрузка превышает экономически допустимые уровни, что также целесообразно с точки зрения механической прочности. Ввиду уменьшения активного сопротивления при увеличении сечения провода, при той же передаваемой мощности расход энергии снижается, например, замена провода АС-35 на АС-70 дает снижение потерь активной мощности на 84%.

Как видно из полученных статистических данных, в сельских распределительных сетях имеется значительный резерв снижения потерь электроэнергии за счет повышения коэффициентов загрузки силовых трансформаторов. В каждом конкретном случае можно выявить возможности увеличения загрузки трансформатора. В действующих сетях увеличить загрузку одного из трансформаторов двухтрансформаторной подстанции можно, выведя в холодный резерв один из двух малозагруженных трансформаторов или заменив незагруженные трансформаторы трансформаторами меньшей мощности. Замена целесообразна при загрузке трансформаторов менее, чем установлены нормативными материалами Сельэнергопроекта наименьшие коэффициенты загрузки трансформаторов для различных типов потребителей, которые определены из условия минимума приведенных затрат на покрытие постоянных и переменных потерь мощности в трансформаторах. Систематический контроль загруженности трансформаторов потребительских подстанций и своевременная замена недогруженных или перегруженных трансформаторов позволят получить значительный экономический эффект.