ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Обследование качества напряжения в электрической сети предприятия преследует две основные цели:

-экспериментальное определение статистик показателей качества напряжения, регламентируемых ГОСТом 13109 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего пользования»;

-управление показателями качества напряжения по критериям минимизации потерь для потребления электроэнергии в сети.

Для полного обследования качества напряжения требуется производить синхронные одномоментные измерения следующих показателей:

-отклонения напряжения прямой последовательности от номинального значения (диапазон±5% с допуском до±10%);

-коэффициента напряжения нулевой последовательности (диапазон 0…2% с допуском до 4%);

-коэффициента напряжения обратной последовательности (диапазон 0…2% с допуском до 4%);

-коэффициента напряжения высших гармоник (диапазон 0…5% с допуском до 10%);

-уровня колебаний напряжения или уровня дозы фликера по специальной методике ГОСТа 13109-97;

-уровня провалов и импульсных изменений напряжения по специальной методике ГОСТа 13109-87.

Измерение данных показателей, кроме первого, требуют применения дорогостоящей и сложной в обращении электронной аппаратуры, в основном импортного производства. Поэтому на начальном этапе обследования качества напряжения необходимо определиться только с наиболее значимым, с позиции энергопотребления и энергосбережения, показателем - отклонением напряжения сети от номинального значения. При этом учитываются следующие основные закономерности поведения энергетических характеристик системы электроснабжения:

-чувствительность изменения реактивной мощности асинхронного двигателя к изменению напряжения сети равна +3 (что означает увеличение реактивной мощности на 3% при увеличении напряжения на 1%);

-чувствительность активной мощности асинхронного двигателя (механического момента) к напряжению равна +2;

-чувствительность мощности ламп накаливания и электронагревательных установок к напряжению сети равна +2;

-чувствительность срока службы лампы накаливания к напряжению равна минус 20 (что означает снижение срока службы в 2 раза при работе с повышенным на 5% напряжением);

-чувствительность реактивной мощности люминесцентных ламп к напряжению сети равна +2.

Кроме того, установлено многими исследователями, что повышение напряжения сети выше номинального приводит к:

-резкому росту высших гармоникза счет насыщения магнитных систем силовых трансформаторов;

-появлению значительного тока нейтрали в четырехпроводной сети от третьей гармоники;

-резкому сокращению срока службы силовых конденсаторных установок;

-сокращению срока службы импульсных блоков питания современных микроэлектронных приборов и компьютерных систем.

Отдельными исследователями показано, что для некоторых предприятий химической промышленности оптимальным уровнем напряжения сети 0,4 кВ является не номинальное значение, а 96%, при этом сохраняется адекватная работоспособность системы электроснабжения, а потребление активной энергии при прочих равных условиях снижается на 5% и более. Исходя из этих предпосылок предлагается последовательность начального этапа обследования качества напряжения сети 0,4 кВ:

-анализ схемы системы электроснабжения и выбор 5…7 точек, наиболее критичных к изменению напряжения;обязательными точками являются шина 0,4 кВ питающей подстанции и самый удаленный распредпункт (РП);

-экспериментальное определение напряжения в этих точках;

-анализ экспериментальных данных;

-рекомендации по регулированию напряжения в сети.

Период эксперимента должен быть не менее недели и повторяться в течение каждого времени года. Измерения напряжения должны производиться синхронно, как минимум в двух точках, одной из которых должна быть шина 0,4 кВ подстанции. Поэтому для таких измерений требуются как минимум 2 оператора-электрика и 2 поверенных вольтметра класса точности не ниже 1,0. Автоматизировать эти измерения возможно установкой на подстанции самопишущего (регистрирующего) вольтметра. Синхронность измерений требует снятия показаний вольтметров подстанции и данной точки сети одновременно с погрешностью не более 1 мин. Дискретность измерений следует выбрать величиной 15 мин. или в крайнем случае - 30 мин. Таким образом, за сутки на подстанции должны быть получены 48 значений напряжений шины 0,4 кВ, а за неделю - 336, что дает возможность построить соответствующий график изменения напряжения подстанции. Объем измерений в остальных точках сети зависит от возможностей службы Главного энергетика, но должен составлять не менее 8 значений напряжения в каждой из выбранных 4…6 точках сети за сутки. Это позволяет построить соответствующие недельные графики изменения напряжения.

Анализ экспериментальных результатов состоит в следующем:

-определение средних и крайних значений каждого графика;

-выявление закономерностей связи между изменениями напряжений на подстанции и в выбранных точках сети.

В результате данного анализа выдаются рекомендации по регулированию напряжения сети. Если среднее значение напряжения подстанции больше номинального (220В фазного или 380 В линейного), а в самой «слабой» точке сети напряжение не опускается ниже номинального с 5%-ным допуском, то есть все основания допустить снижение напряжения на шинах 0,4 кВ с помощью соответствующего переключения анцапфа трансформатора 10/0,4 кВ. Вначале необходимо уменьшить напряжение на 2,5% и убедиться в течение рабочего периода системы электроснабжения (обычно - недели)в ее адекватной работоспособности. Затем следует уменьшить напряжение еще на 2,5% и так далее - до возможного минимума. Если при этом в самой слабой точке сети напряжение упадет за допустимый предел, то возможно его поднять с помощью автотрансформатора с установленной мощностьюu*s, гдеu -относительное значениеподъема напряжения в %,s- полная мощность данного узланагрузки. Поскольку удаленные электроприемники обычно имеют небольшую мощность(порядка 20…30 кВА), то мощность такого автотранформатора оказывается небольшой, в пределах 1…2 кВА, и его изготовление возможно в электроцехе предприятия на базе серийно выпускаемых трансформаторов с первичной обмоткой, рассичтанной на 220 В (например, типа ОСМ-0,63). Необходимо домотать только 5% витков проводом соответствующего сечения.

На данной методике было проведено обследование напряжения сети Краснодарского хлебозавода №6. Проведенный при этом анализ показал, что среднее значение напряжения на шинах 0,4 кВ питающей подстанции составило 233 В, и не оказалось точек сети, в которых бы напряжение падало менее 215 В. По данным рекомендациям напряжение на шинах было снижено до 222 В при сохранении адекватной работоспособности и снижении общего потребления энергии ориентировочно на 5-7%.