Задача 16.2.6_1

Энергосбережение и
нормирование в электрических
сетях
Ст. пр. Афанасьева
Ольга Владимировна
Виды потерь
электроэнергии
Технические потери
электроэнергии
Потери, обусловленные системами
учета ЭЭ
Коммерческие потери
Потери ээ
Условно-постоянные
от погодных условий
потери
Потери ЭЭ в
измерительных
приборах
Нагрузочные потери
Потери на корону
Потери в стали
трансформаторах
Потери ээ в линиях
Трансформаторы
тока
Потери от токов
утечки по изоляторам
воздушных линий
Потери в КУ
Потери в силовых
трансформаторах
Трансформаторы
напряжения
Расход ээ на плавку
гололеда
Счетчики
Потери ЭЭ, обусловленные
погрешностями
счетчиков, ТТ и ТН
Потери в проводах, соединяющих
измерительное оборудование
с счетчиками
Дополнительные источники
Потери ЭЭ
реактивной мощностив токоограничивающих
(КБ, СК, СД)
реакторах
Устройства продольной
компенсации
Потери в изоляции
кабелей
Своевременно
не учтенная
электроэнергия
Хищение
электроэнергии
Пути снижения потерь электроэнергии
А
Снижение потерь в СЭС и электроприемниках
Правильный
выбор параметров
и режимов СЭС.
Правильный выбор
схем СЭС.
Снижение
потерь в
ЛЭП.
Компенсация Q.
Правильный выбор
U.
Выбор
оптимальног
о сечения.
Обеспечение
качества
электроэнергии.
Обеспечение
само запуска
двигателей.
Автоматическое
регулирование U.
Автоматическое
регулирование Q.
Выравнивание
графиков
электрической
нагрузки.
Обеспечение
требуемой
надежности.
Отдельное питание
ударной нагрузки.
Отдельное питание
источников
несимметрии.
Отдельное питание
источников
несинусоидальности.
Увеличение
мощности К.З.
Применение
устройств для
улучшения качества
электроэнергии.
Снижение
потерь х.х. в
линиях.
Снижение
нагрузочных
потерь
Выбор точек
раздела в
замкнутых
сетях.
Снижение
передаваем
ой Q.
Применение
устройств
регулирован
ия потоков
мощности.
Снижение
потерь в
трансформат
орах.
Правильный
выбор
мощности
трансформат
оров.
Замена
малонагруже
нных
трансформат
оров на трры меньшей
мощности.
Применение
раздельной и
параллельно
й работы
трансформат
оров.
Применение
на I этапе
трансформат
оров
меньшей
мощности.
Снижение
потерь в
двигателе.
Применение
двигателей с
лучшими
показателями.
Замена
малозагружены
х двигателей на
двигатели
меньшей
мощности.
Применение
ограничителей
х.х. двигателей.
Улучшение
качества
ремонта
двигателей.
Снижение
потерь в
осветительны
х установках.
Применение
экономичных
источников
света.
Создание
локальных
(пакетных)
систем
электроосвещ
ения.
Максимальное
использование
дневного
света.
А
Снижение потерь в
технологических процессах
Применение
электрооборудова
ния с лучшими
показателями
Строгое
выполнение
технологического
процесса.
Применение
прогрессивных
форм, методов и
технологий.
Контроль показателей качества электрической энергии
Задачами контроля КЭ является следующее:
 проверка соответствия показателей качества электроэнергии (ПКЭ)
требованиям ГОСТ 13109–97;
 выяснения причин несоответствия ПКЭ ГОСТ;
 определение ущерба от несоблюдения требований к КЭ;
 выявление виновных в нарушении требований к отдельным ПКЭ и
предъявление к ним экономических штрафных санкций.
Согласно ГОСТ 13109–97, при контроле ПКЭ устанавливаются следующие
основные правила:
 длительность контроля большинства ПКЭ – не менее суток;
 установлены два вида норм ПКЭ: нормально допустимые и предельно
допустимые;
 ПКЭ считаются соответствующими требованиям ГОСТ 13109–97 если их
усредненные (интегрированные) оценки не выходят за предельно
допустимые нормы, а в течение не менее 95 % времени каждых суток
значения ПКЭ не выходят за пределы нормально допустимых значений.
Установившееся отклонение напряжения
начало замера
фаза B
фаза С
δUв нд
δUв пд
δUн нд
δUн пд
Время,ч
14:40
13:40
12:40
11:40
10:40
9:40
8:40
7:40
6:40
5:40
4:40
3:40
2:40
1:40
0:40
23:40
22:40
21:40
20:40
19:40
18:40
17:40
13,0
12,0
11,0
10,0
9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
-1,0
-2,0
-3,0
-4,0
-5,0
-6,0
-7,0
-8,0
-9,0
-10,0
16:40
Отклонение,%
фаза A
25.01.2011
Приборы контроля ПКЭ
Измерительно-вычислительный комплекс с
ИВК «Омск».
Предназначен для измерения следующих
ПКЭ:
установившееся отклонение напряжения;
коэффициент искажения
синусоидальности кривой напряжения;
коэффициент n-й гармонической
составляющей напряжения;
коэффициент несимметрии напряжений по
обратной
последовательности;
коэффициент несимметрии напряжений по
нулевой
последовательности.
Перевод внешних и внутренних сетей на повышенное напряжение и
реконструкция сетей
Экономия электроэнергии в сети при переводе ее на более высокий класс
напряжения определяется, кВт∙ч
Экономия электроэнергии при проведении реконструкции сетей, кВт∙ч:

замена сечения проводов;

замена материала проводов;

сокращение длины без изменения напряжения;
Включение под нагрузку резервных линий
W=3*I2(r1-r2)*τ*10-3 кВт*ч,
где
I – 30-ти минутный максимум тока;
r1 – активное сопротивление цепи до включения резервной линии;
r2 - активное сопротивление цепи после включения резервной линии;
τ – время максимальных потерь.
Пример: Предприятие питается по кабельной линии 6 кВ (АСБ 3*50). Годовое потребление
электроэнергии: W=2000000 кВт*ч, Рмакс=400 кВт, Qмакс=300кВАР.
Определить экономию электроэнергии при включении на параллельную работу такой же
резервной линии.
r1=1,55 Ом, r2=1,55/2=0,775 Ом, Iм==48,11 А
Тм=2000000/400=5000 ч.
τ =(0,124+5000*10-4)2*8760=3411 ч.
W=3*48,112*(1,55-0,775)*3411*10-3=18356 кВт*ч
Выравнивание нагрузок фаз в сети 0,4 кВ.
Векторная диаграмма
напряжений
Напряжение смещения
W=0,7*(W/100)*К τ1*(Кнер.1*Uмакс.1- Кнер.2*Uмакс.2), где
W – отпущенная электроэнергия;
Uмакс.1, Uмакс.2 – потери напряжения до выравнивания нагрузки и после в %;
К τ1=τ/Тмакс.;
Кнер=3*((Ia2+Ib2+Ic2)/(Ia+Ib+Ic)2)*(1+1,5*Rn/Rф)-1,5*Rn/Rф – коэффициент
неравномерности;
Rn – сопротивление нулевого провода;
Rф – сопротивление фазного провода.
Снижение потерь электроэнергии в силовых трансформаторах.
Отключение слабозагруженных трансформаторов с переброской нагрузки на другие
трансформаторы.
1)
Отключение одного из n однотипных трансформаторов целесообразно, если коэффициент
загрузки трансформаторов kЗ становится ниже значение, определяемого по формуле:
где ΔРХХ и ΔРКЗ – потери холостого хода и короткого замыкания трансформатора.
Минимальные значения коэффициента загрузки в зависимости от числа трансформаторов
Количество трансформаторов, n
Минимальные значения коэффициента загрузки, kЗ МИН
4
0,38
3
0,36
2
0,31
Снижение потерь мощности при отключении одного трансформатора определяется по формуле:
P  PХХ  PКЗ 
n
 k 2З
n 1
Применение конденсаторных установок,
как технических средств снижения потерь.
Удельный эффект представляет собой производную нагрузочных потерь электроэнергии в сети по
максимальной реактивной нагрузке узла:
w 
dPМАКС
2Q МАКС
2PМАКС  tg
 

R



R 
dQ
U2
U2
Потери электроэнергии в сети
откуда R 
WН  U 2
2
PМАКС
 (1  tg 2 )  
WН 
2
PМАКС
 (1  tg 2 )
R
U2
Получаем:
w 
2WН  tg
PМАКС ( 1  tg 2  )
PÌÀÊÑ 
W
( 8760  k Ç )
Подставляя в выражение абсолютных потерь электроэнергии в сети через их значение в процентах,
WН 
WН ,%  W
100
Получим выражение, связывающее удельное снижение потерь электроэнергии в сети от
установки КУ с уровнем нагрузочных потерь электроэнергии в сети ΔWН,% :
w  175,2  k З 
tg
WН ,%
(1  tg 2 )
При средних значениях kЗ = 0,6 и tg φ = 0,6 выражение превращается в простую формулу:
w  46,4  WН ,%
Энергосбережение в системах освещения.
По оценке Международного энергетического агентства, 19% всей потребляемой в мире
электроэнергии расходуется на освещение. Современные световые технологии позволяют
сэкономить до 40% потребляемой электроэнергии, что в мировом масштабе эквивалентно
106 млрд евро экономии в год.
Для проведения модернизации или замены существующей системы освещения на более
современную необходима следующая информация:

количество светильников искусственного освещения;

марка и тип светильников;

используемые ламы (тип, общее количество, мощность);

режим работы системы искусственного освещения;

характеристика поверхностей помещения (коэффициенты отражения потолка, пола и стен);

год установки светильников;

периодичность чистки светильников;

фактический уровень горизонтальной освещенности;

нормированный уровень горизонтальной освещенности;

требования к цветопередаче;

геометрические размеры помещения (длина, ширина, высота) и высота подвеса
светильников;

средний фактический срок службы ламп;

управление освещением (локальное вкл. и откл., централизовано в ручном или
автоматическом режиме);

фактическое общее состояние светильников (запыленность оптической части, технический
износ);

коэффициент использования (% источников света, находящихся в работе в момент
измерений);

характеристика помещений по пылевыделению (умеренное, среднее, сильное, очень
сильное);

наличие естественного освещения.
Тип ламп
ЛН
ЛЛ
КЛЛ
ДРЛ
ДНаТ
ДРИ
КГ
МГЛ
ДКсТ
– лампы накаливания
– люминесцентные лампы
– компактные люминесцентные лампы
– дуговые ртутные лампы
– дуговые натриевые лампы высокого
давления
– дуговые металлогалогенные лампы
– кварцевогалогенные лампы
– металлогалогенные лампы
– ксеноновые лампы
Лампы
накаливания
Мощность, Вт
Световой поток, Лк
ЛН
ЛЛ
ДРЛ
15
105
835
-
25
205
2180
-
40
430
3250
-
80
-
5400
2950
100
1380
-
-
200
2700
10000
-
1000
18200
-
50000
Светодиодные
Люминесцентные
Контроль освещенности рабочих мест и качества напряжения
осветительной сети
Перед измерениями проводится сбор данных — устанавливаются:
1) наличие или отсутствие естественного освещения;
2) тип светильников;
3) параметры размещения светильников;
4) состояние светильников (загрязнение, укомплектованность
отражателями, решетками, рассеивателями, уплотнителями и т.д.);
5) тип ламп (для оценки соответствия требованиям норм, расчета
фактического значения освещенности, определения показателя
ослепленности и коэффициента пульсации освещенности);
6) наличие расфазировки светильников и типы ПРА;
7) наличие и состояние светильников местного освещения;
8) число негорящих ламп;
9) загрязнение остеклений светопроемов, стен, потолков и др.;
10) наличие графика чистки светильников и остеклений светопроемов и его
выполнение.
Измерения освещенности должны проводиться в соответствии ГОСТ
24940—96 «Здания и сооружения. Методы измерения освещенности»
Инструментальное обследование систем освещения
Люкс- Пульсметр
Освещенность (Lx)
Люксметр
Требуемый уровень освещенности помещения регламентируется СНиП РК 2.04-05-2002*.
Измерения освещенности необходимо произвести в точках характерного разреза помещения. При этом точки
замеров (не менее 5) рекомендуется принимать на равных расстояниях друг от друга, располагая первую и
последнюю точки на расстоянии 1 м от стен (или осей средних рядов колонн).
Измерение освещенности производится при помощи люксметров. Они состоят из фотоэлемента и измерителя
силы тока. Электрический ток создается фотоэлементом, он пропорционален его освещенности.
Коэффициент сравнения определяется из соотношения
где J1 и J2 - показания люксметров.
Аналогичные сравнения люксметров производятся в условиях наружного освещения.
Инструментальное обследование систем освещения
Пульсации (%)
Пульсметр
Эколайт
Напряжение сети, В
РАСЧЕТ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Цели и задачи светотехнического расчета:
1. По нормируемой освещенности Енорм найти необходимое число СП —
это прямой расчет.
2. Определение освещенности от СП, используемых в ОУ, — это задача
обратная или поверочный расчет. Если это решение не удовлетворяет
требованиям норм, проводится корректировка проекта.
При расчете мощности ОУ и проведении поверочных расчетов на
соответствие нормируемой освещенности используются два метода:
1. Точечный метод, в котором главными исходными параметрами
служат сила света излучателя или его элемента в направлении расчетной точки, его положение относительно этой точки и ориентация
плоскости, в которой находится освещенность.
2. Метод коэффициента использования светового потока, в котором
средняя освещенность определяется как отношение светового
потока, установившегося на расчетной плоскости, к площади этой
поверхности.
Расчет осветительных установок с помощью
компьютерных программ.
Энергосберегающие мероприятия в системах освещения
Экономия электрической энергии в результате реализации мероприятий может быть
достигнута за счет уменьшения установленной мощности осветительной
установки или за счет уменьшения времени наработки осветительной установки
за год, в том числе путем:

Замена источников света новыми энергоэффективными лампами при
обеспечении установленных норм освещенности.

Максимальное использование естественного освещения в дневное время и
автоматическое управление искусственным освещением в зависимости от уровня
естественного освещения. Управление включением освещения может
осуществляться от инфракрасных датчиков, присутствия людей или движения.

Использование современной осветительной арматуры с рациональным
светораспределением.

Использование электронной пускорегулирующей аппаратуры (ЭПРА).

Применение автоматических выключателей для систем дежурного освещения в
зонах временного пребывания персонала.

Окраска поверхностей производственных помещений и оборудования в светлые
тона для повышения коэффициента использования естественного и
искусственного освещения.

Содержание светопрозрачных конструкций и осветительных приборов в чистоте.

Установка защиты от превышения номинальных уровней напряжения.

При установке новых люминесцентных приборов рекомендуется применить
электронные высокочастотные балласты, позволяющие экономить до 30 %
электроэнергии.

Обычные люминесцентные светильники, работающие более 5000 ч в год, должны
быть оборудованы отражателями, позволяющими удвоить световой поток или при
том же световом потоке уменьшить вдвое количество люминесцентных ламп.

Разбивка большого помещения на световые зоны с отдельными для каждой зоны
выключателями.
Замена источников света новыми
энергоэффективными лампами при обеспечении
установленных норм освещенности.
Относительная экономия электроэнергии W%, %, в
результате реализации данного мероприятия
определяется по формуле:
 К пр2  E н2  K з2  h 1 
  100
W%  1 
 К E K h 
пр1
н1
з1
2 

№
п.
п
.
Тип источника
света
Марки
ро
вк
а
Светоотдача
h, лм/Вт
(ср.
значени
е)
Коэффициент
запаса, Кз
Срок
слу
жб
ы,
ч
Коэффициент потерь в
ПРА,
Кпр
Электромагнитное
ПРА
Электронн
ое
ПРА
1
Лампы
накаливания
ЛН
12
1,1
1000
1
1
2
Галогенные лампы
накаливания
КГ
18
1,1
2000
1
1
3
Ртутные лампы
высокого давления
ДРЛ
50
1,3
12000
1,08
1,06
4
Натриевые лампы
высокого давления
ДНаТ
100
1,3
12000
1,1
1,06
5
Металлогалогенны
е
лампы высокого
давления
ДРИ
80
1,3
12000
1,08
1,06
6
Люминесцентные
лампы низкого
давления
ЛБ
70
1,3
10000
1,22
1,1
7
Люминесцентные
лампы низкого
давления
с улучшенной
цветопередачей
ЛБЦТ
90
1,25
10000
1,22
1,1
Применение компактных люминесцентных ламп вместо ламп накаливания.
Сравнение характеристик ламп накаливания с компактными люминесцентными лампами
КЛЛ
Отношение световой отдачи КЛЛ
к ЛН, отн. ед.
Лампы накаливания
Мощность, ВТ
Световой поток, лм
Мощность, Вт
Световой поток, лм
25
200
5
200
4,3
40
420
7
400
5,3
60
710
11
600
4,5
75
940
15
900
4,7
100
1360
20
1200
4,3
2x60
1460
23
1500
5,4
использование КЛЛ вместо ЛН при том же световом потоке позволяет существенно снизить
потребляемую мощность. КЛЛ выпускаются с таким же цоколем, как у ламп накаливания, что
позволяет легко заменять ими лампы накаливания.











Использование электронной пускорегулирующей аппаратуры (ЭПРА)
Преимущества ЭПРА:
повышенная светоотдача светильника;
потери электроэнергии в светильниках с ЭПРА меньше на 10—15%;
срок службы ламп в 1,5—2 раза больше;
бесшумная работа светильника с ЭПРА;
отсутствие пульсаций светового потока;
гарантированное время включения 0,5—1 с;
пригодность к эксплуатации с сетью постоянного напряжения;
вес светильника с ЭПРА меньше;
автоматическое отключение ЭПРА в светильнике;
защита от коротких замыканий в цепи лампы;
автоматическое отключение ЭПРА в режиме холостого хода.
Расчет относительной экономии W%, %, производится по формуле:
 K

W%  1  ПРА2  100
 K ПРА1 
где KПРА1, KПРА2 - коэффициент потерь соответственно в существующих и
устанавливаемых ПРА
Коэффициенты потерь в ПРА различной конструкции
Тип
лампы
ЛБ
КЛ
ДРЛ,
ДРИ
ДНаТ
Тип ПРА
KПРА
Обычный электромагнитный
1,22
Электромагнитный с пониженными потерями
1,14
Электронный
1,1
Обычный электромагнитный
1,27
Электромагнитный с пониженными потерями
1,15
Электронный
1,1
Обычный электромагнитный
1,08
Электронный
1,06
Обычный электромагнитный
1,1
Электронный
1,06
Применение комбинированного освещения
Установка защиты от превышения номинальных уровней напряжения
(организационно техническое)
Отклонения напряжения в осветительной сети от номинального значения приводят к изменению
светового потока ламп, потребляемой мощности, а также срока службы ламп.
Ф, P, t
Ф, P, t
450%
150%
400%
140%
350%
130%
300%
120%
250%
110%
200%
100%
150%
90%
100%
50%
80%
0%
70%
90%
95%
100%
105%
110%
U
Относительные характеристики ламп накаливания
90%
95%
100%
105%
110%
U
Относительные характеристики люминесцентных ламп
Как видно из рисунков 1 и 2, при повышении напряжения в сети на 10%, мощность,
потребляемая лампами накаливания увеличивается на 16,5%, люминесцентными лампами - на
20%. Кроме того, при этом значительно снижается срок службы ламп: на 26% - люминесцентных
ламп, и на 74% - ламп накаливания.
Замена люминесцентных ламп на лампы меньшей мощности
(организационно техническое)
В таблице приведены сравнительные характеристики люминесцентных ламп
трех наиболее распространенных габаритов.
Сравнительные характеристики люминесцентных ламп
Длина лампы, мм
604
1213,6
1514,2
Мощность, Вт
Световой поток, Лм
18
1060
20
1060
36
2800
40
3000
65
4600
80
5200
При замене люминесцентных ламп на лампы того же габарита меньшей мощности (20 на 18,
40 на 36, 80 на 65) можно получить до 18% экономии электроэнергии на освещение.
Незначительное снижение светового потока при этом (0-12%) можно скомпенсировать путем
регулярной чистки отражателей и рассеивателей светильников, либо заменой устаревших
светильников на современные, с более высоким КПД.
Уход за светильниками.
Своевременность замены ИС
 Содержание светильников в чистоте
Число чисток, определенное главой СНиП II-4—79 «Искусственное
освещение представлено в таблице
