Введение
Компанией «Хомов Электро» были проведены замеры показателей качества электроэнергии на предприятии. Замеры проводились с целью актуализировать существующие УКРМ. Замеры проводились на шинах РУ-0,4 кВ. На предприятии имелись две УКРМ-0,4-175-25 У3, номинальной мощности 175 квар и шагом 25 квар. Данные устройства находились в выключенном состоянии на момент проведения замеров, в целях исключения их влияния на сеть.
Измерения проводились профессиональным анализатором качества электроэнергии Hioki PQ 3100-10, с использованием гибких изолированных датчиков тока (петли Роговского) «Hioki CT7045».
Целью измерений являлось определение параметров качества электрической энергии и их соответствия требованиям ГОСТ 32144–2013 с последующим анализом полученных в ходе измерений данных и написанием рекомендаций по приведению параметров качества электроэнергии к нормам ГОСТ.
Анализ данных
График измеренных фазных токов изображён на рисунке 1.
Рисунок 1 – Графики фазных токов
На рисунке 2 приведены графики изменения мощностей для данного участка сети.
Рисунок 2 – Графики изменения мощностей
На рисунке 3 приведен график изменения коэффициента реактивной мощности на данном участке сети.
Рисунок 3– Графики изменения коэффициентов реактивной мощности
До модернизации
В результате расширения производства установки УКРМ-0,4-175-25 У3 уже не справлялись с возложенными на них функциями, их номинальной мощности в 175 квар стало недостаточно для достижения нужных параметров электросети.
Согласно приказу министерства промышленности и энергетики Российской Федерации от 23 июня 2015 г. № 380 «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)», предельные значения коэффициента реактивной мощности имеют следующие значения (таблица 1).
Таблица 1 – Предельные значения коэффициента реактивной мощности
Уровень напряжения, кВ |
Максимальное значение коэффициента реактивной мощности, потребляемой в часы больших суточных нагрузок электрической сети |
110 (154) |
0,5 |
35 (60) |
0,4 |
1–20 |
0,4 |
ниже 1 |
0,35 |
В результате симуляции работы конденсаторной установки получены графики скользящих средних часовых тангенсов (см. рисунок 4), графики потерь активной мощности (см. рисунок 5), графики токов (см. рисунок 6) и графики коэффициента мощности (см. рисунок 7).
Рисунок 4 – Графики скользящих средних часовых тангенсов:
tgφср(дк) – без использования КУ;
tgφср(пк) –при использовании КУ.
Рисунок 5 – Графики потерь активной мощности:
ΔP(дк) – потери активной мощности без использовании КУ, кВт;
ΔP(пк) – потери активной мощности при использовании КУ, кВт;
↓ΔP – снижение потерь активной мощности при использовании КУ, кВт.
Рисунок 6 – Графики токов:
I(дк) – ток без использовании КУ, А;
I(пк) – ток при использовании КУ, А;
↓I – снижение тока при использовании КУ, А.
Рисунок 7 – Графики коэффициента мощности:
cosφ(дк) – коэффициент мощности без использования КУ;
cosφ(пк) – коэффициент мощности при использовани КУ.
Выводы по полученным данным
Из полученных данных видно, что коэффициент реактивной мощности остаётся выше значений установленных приказом министерства промышленности и энергетики Российской Федерации от 23 июня 2015 г. № 380 (таблица 1). Значение коэффициента мощности, в целом остаётся ниже значения 0,95, что так же негативно влияет на работу всего предприятия.
После модернизации
По результатам измерений были подобраны две новые установки УКРМ-0,4-250-25 У3 номинальной мощности 250 квар и шагом 25 квар. В результате симуляции работы новой установки так же были получены графики скользящих средних часовых тангенсов (см. рисунок 8), графики потерь активной мощности (см. рисунок 9), графики токов (см. рисунок 10) и графики коэффициента мощности (см. рисунок 11).
Рисунок 8 – Графики скользящих средних часовых тангенсов:
tgφср(дк) – без использования КУ;
tgφср(пк) –при использовании КУ.
Рисунок 9 – Графики потерь активной мощности:
ΔP(дк) – потери активной мощности без использовании КУ, кВт;
ΔP(пк) – потери активной мощности при использовании КУ, кВт;
↓ΔP – снижение потерь активной мощности при использовании КУ, кВт.
Рисунок 10 – Графики токов:
I(дк) – ток без использовании КУ, А;
I(пк) – ток при использовании КУ, А;
↓I – снижение тока при использовании КУ, А.
Рисунок 11 – Графики коэффициента мощности:
cosφ(дк) – коэффициент мощности без использования КУ;
cosφ(пк) – коэффициент мощности при использовани КУ.
Выводы по полученным данным
Из полученных данных видно, что наблюдается ещё большее снижение потерь активной энергии, а так же тока чем при работе установки 175 квар. Так же среднее значение коэффициента реактивной мощности не поднимается выше значения в 0,2 что полностью соответствует приказу министерства промышленности и энергетики Российской Федерации от 23 июня 2015 г. № 380 (таблица 1). Значение коэффициента мощности, не опускается ниже отметки в 0,95.
Экономический эффект от внедрения УКРМ
По графику снижения потерь активной мощности ↓ΔP (см. рисунок 9) определена его средняя величина:
В таблице 2 приведен расчет экономического эффекта от внедрения КУ.
В результате внедрения УКРМ на участке системы электроснабжения между ПКУЭ и точкой внедрения КУ произойдет снижение протекающего тока и, как следствие, снижение потерь активной мощности. Это приведет к снижению потребления электроэнергии и затрат на ее оплату. Следует учитывать, что рассчитанный срок окупаемости завышен. С учетом других эффектов помимо снижения затрат на оплату электроэнергии следует ожидать снижение срока окупаемости.
Таблица 2 – Расчет экономического эффекта
Параметр |
Точка внедрения |
|
РУ-0,4. Ввод от Т4 |
|
Снижение потребления активной мощности из сети после внедрения КУ ↓ΔP, кВт |
1,34 |
|
Количество рабочих часов в году n, ч/год |
8592,00 |
|
Тариф т, руб. / кВт ∙ ч |
5,00 |
|
Годовая экономия в оплате электроэнергии в результате внедрения КУ Э, руб./год |
57 433,22 |
|
Наименование КУ |
КРМ-0,4-250-25 У3 |
|
Коэффициент дополнительных затрат при внедрении КУ Kдз |
1 |
|
Срок окупаемости затрат на внедрение КУ Tр, год |
1,89 |
|
Заключение
Опираясь на полученные результаты, можно сделать следующие выводы. С расширением предприятия и увеличением доли нелинейной нагрузки, потребности в компенсации реактивной мощности будут становиться всё больше. В данном примере установки, установленные до модернизации, не справлялись со своими задачами в полном объёме. Коэффициент реактивной мощности оставался выше установленных значений, в то время как коэффициент мощности, по большей части находился ниже отметки в 0,95. Новые установки с большей мощностью обеспечивают необходимый уровень компенсации, а так же поддерживают коэффициент мощности и коэффициент реактивной мощности в необходимых диапазонах.
Следует так же обратить внимание на малый срок окупаемости, характерный для предприятий с большим количеством рабочих часов в году. Таким образом, можно сделать вывод о том, что модернизация прошла успешно.