Валентин Красник - Управление электрохозяйством предприятий

Поскольку энергоснабжающая организация находится в муниципальной собственности, Арбитражный суд правомерно удовлетворил исковые требования по тарифам, утвержденным органом местного самоуправления.

Немало неясностей при заключении договоров энергоснабжения связано с вопросами расчетов за потребление и генерацию реактивной мощности и (или) энергии. Даже среди специалистов-энергетиков, работающих в данной области, нет единого мнения по этой проблеме, о чем, например, говорят разноречивые дискуссии на страницах специализированных технических изданий [8, 19, 20 и др.].

Кратко эту проблему можно объяснить следующим образом.

Энергосистема вырабатывает активную и реактивную энергию, между которыми имеется существенное различие.

Активная электроэнергия преобразуется в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую и т. д.), необходимые для выполнения полезной работы.

Реактивная же энергия в другие виды энергий не переходит, а связана лишь с ее перетоками от электрических полей к магнитным и обратно, создавая условия, при которых активная энергия совершает работу, например, создает вращающие моменты в асинхронных двигателях, обеспечивает требуемое реактивное сопротивление в коротких цепях (например, при электросварке) и т. д.

Отсутствие или недостаток компенсирующих устройств, например, конденсаторных установок (КУ) для повышения коэффициента мощности, вызывает повышенное потребление РМ, что, в первую очередь, приводит к технико-экономическим убыткам в распределительных сетях потребителя, а именно:

возрастает ток и соответственно потери активной мощности и электроэнергии, что вызывает дополнительные расходы по ее оплате;

увеличиваются потери напряжения, что отрицательно влияет на работу, срок службы и вызывает отказы электроприемников;

ухудшается пропускная способность электросетей и удорожается их эксплуатация и др.

На рис. 5 приведена схема образования ущерба на примере самого массового потребителя РМ в промышленности – приводных асинхронных двигателей.

Рис. 5. Схема ущерба от повышенного потребления РМ асинхронными

двигателями

На рис. 5 приняты следующие обозначения:

Р – активная мощность, используемая для полезной работы АД, кВт;

Q – реактивная мощность, связанная с загрузкой электросети своими перетоками, квар;

/ – длина линии электропередачи, м;

ρ – удельное сопротивление проводника, Ом-мм 2/м;

R и X – активное и реактивное сопротивления линии электропередачи, Ом.

Помимо этого, потребителю электрической энергии необходимо соблюдать режимы работы КУ, особенно если отсутствуют устройства автоматического регулирования их РМ. Крайне неблагоприятным режимом является круглосуточная работа нерегулируемых КУ, приводящая к значительному ущербу для потребителя.

На рис. 6 схематично приведены составляющие ущерба от круглосуточной работы нерегулируемых КУ. Такой режим отрицательно сказывается на характере производства, снижает его эффективность, уменьшает производительность оборудования, ухудшает качество электрической энергии и приводит к потерям активной мощности во всех элементах сети.

Рис. 6. Составляющие ущерба от круглосуточной работы нерегулируемых КУ

К составляющим ущерба, показанным на рис. 6, можно добавить ущерб на электротехнологическом оборудовании, например, при чрезмерном повышении уровня напряжения возникает перегрев электролизных ванн и ухудшается процесс электролиза; возникает брак в работе электротермических установок, вплоть до обвала шихты в плавильную зону, и др.

На рис. 6 обозначено:

Q min– реактивная мощность в часы минимума нагрузки, квар;

Q Ky– реактивная мощность нерегулируемых КУ, квар;

Q min– Q Ky [при полном отсутствии нагрузки (-Q Ky)] – та часть РМ, которая передается электроприемниками потребителя в сеть, квар;

∑ ∆p тр, ∆р K , ∆ р с– соответственно суммарные удельные потери активной мощности в трансформаторах, конденсаторах, в сети, кВт/квар;

Q c – реактивная мощность, передаваемая (генерируемая) в сеть, квар;

R o– относительный износ изоляции АД;

T ном– срок службы изоляции обмотки АД при номинальных напряжении и нагрузке, ч;

T Ua– срок службы изоляции обмотки АД при отклонении напряжения от номинального значения и коэффициента нагрузки двигателя а ≠ 1, ч.

Значение R o с достаточной точностью можно подсчитать по следующей формуле:

В табл. 2 приведены расчетные формулы по определению потерь активной мощности в зависимости от перетоков РМ.

Таблица 2

Расчетные формулы для определения потерь активной мощности в зависимости от перетоков РМ

Примечание. Коэффициент К ип= 0,7 – коэффициент изменения потерь активной мощности; β – коэффициент загрузки трансформатора по току.

Таким образом, необходимость в автоматическом регулировании РМ вызвана стремлением не только снизить излишние потери активной мощности, возникающие в режиме перекомпенсации, но и тем, что при круглосуточной работе нерегулируемых КУ чрезмерно повышается уровень напряжения в часы минимума нагрузок. Такое повышение напряжения опасно как для токоприемников (особенно для ламп накаливания и электроприборов с нитями накала), так и для самих конденсаторов, которые при повышении напряжения более чем на 10 % выходят из строя.

При недопустимом повышении напряжения в узлах сети диспетчерская служба в энергосистемах вынуждена с целью снижения напряжения в часы минимума нагрузок (например, в ночное время) переводить генераторы в режим потребления РМ.

Успешное решение данной проблемы позволит комплексно экономить электроэнергию за счет снижения потерь активной мощности и регулирования напряжения в распределительных сетях предприятий и местных энергосистем.

Помимо этой проблемы необходимо также решать вопросы, связанные с правильным выбором и расчетом компенсирующих устройств (с учетом их статических характеристик и статических характеристик нагрузки), их наивыгоднейшим размещением в электросетях предприятий, их рациональной и безопасной эксплуатацией, защитой при аварийных режимах работы и воздействии других внешних факторов.