Учет и реализация электроэнергии. Курс лекций по теме 1 Учет и реализация электрической энергии

• Название: Курс лекций по теме 1 Учет и реализация электрической энергии
• Анкор: Учет и реализация электроэнергии
• Дата: 28.10.2020
• Размер: 0.52 Mb.
• Имя файла: lektsiya_uchet_i_realizatsiya_elektricheskoy_energiii.docx
• Тип: Курс лекций; #146454
• страница: 5 из 7

Преимущества:

• Доля реактивной энергии уменьшается в счете за электроэнергию.

• Является идеальным решением с технической точки зрения, поскольку реактивная энергия генерируется в том же месте, где и потребляется. Таким образом, потери [RI²] снижаются во всех линиях.

• Уменьшение сечений всех кабелей, снижение потерь в кабелях

Примечание:

• Это наиболее дорогостоящее решение, что обусловлено:

- большим количеством установок;

- невозможностью изменения мощности батарей конденсаторов.

Централизованной компенсацией реактивной мощности называется компенсация при помощи одной КРМ (УКМ-58), которая подключается к главному распределительному щиту. Это вид компенсации используется в системах, имеющих большое количество потребителей (нагрузок) с большим разбросом суточного коэффициента мощности, то есть для переменных нагрузок. В системах такого типа индивидуальная компенсация не используется, так как резко возрастает стоимость (из-за большого количества конденсаторов) и возникает большая вероятность перекомпенсации. Используя централизованную компенсацию, конденсаторную установку оснащают специальным контроллером, который автоматически регулирует реактивную мощность, а так же контакторами и предохранителями (аппаратурой коммутационной защиты). Когда значение cos(φ) отклоняется от установленного, контроллер включает или отключает необходимые конденсаторные батареи (при этом компенсация происходит ступенчато). В итоге, появляется возможность автоматического контроля, а мощность всех подключенных конденсаторов равна потребляемой в данный момент реактивной мощности, поэтому исключается появление в сети перенапряжения и генерация РМ в сеть.

Преимущества:

• Доля реактивной энергии уменьшается в счете за электроэнергию.

• Наиболее экономичное решение, поскольку компен­сация осуществляется в одной точке и cosφ регу­лируется путем изменения количества подключен­ных конденсаторов.

• Снижается нагрузка на трансформатор.

Примечание:

• Потери в кабелях [RI²l не снижаются.

Групповая компенсация:

Преимущества:

• Доля реактивной энергии уменьшается в счете за электроэнергию.

• Снижение требуемой полной мощности [кВА|, на которой, как правило, основана постоянная плата за электроэнергию

• Возможность уменьшения сечений кабелей, питающих локальные распределительные щиты, или исполь­зования таких кабелей без уменьшения сечений для обеспечения дополнительной пропускной спо­собности на случай повышения нагрузки

• Снижение нагрузки силового трансформатора, ко­торый становится способным принять дополни­тельную нагрузку при необходимости.

• Снижение потерь в кабелях

Примечание:

• Данное решение обычно применяется в крупных промышленных электрических сетях.

Компенсирующие установки по способу соединения конденсаторов делятся на:

Электромагнитные. Коммутация в них проходит при помощи электромагнитных контакторов;

Тиристорные (статические). Для коммутации здесь применяют тиристорные ключи.

В конденсаторных статических установках соединение конденсаторов осуществляется на ключе в нулевой момент разности потенциалов, после чего они получают ряд преимуществ в сравнении с обычными. Например:

• 
  Высокий уровень быстродействия. Примерно до 14 в секунду коммутаций вместо 1 в 5-20 сек.
  
• 
  Малый уровень помех из-за отсутствия в момент соединения (коммутации) бросков тока.
  
• 
  По такой же причине в качестве преимущества выделяют малый, незначительный износ конденсаторов.
  
• 
  Высокий уровень надежности ключевой аппаратуры из-за отсутствия каких-либо механических частей.
  
• 
  Заниженные потери из-за того, что отсутствуют разрядные резисторы.
  

Что касается емкостных компенсаторов реактивной мощности, то они критичны к каким-либо гармоническим искажениям в напряжении. Во время их применения уровень гармоник способен возрасти с помощью явления резонанса. Помимо этого, гармоники дают еще и дополнительную нагрузку, которая идет на конденсаторы. По этой причине они могут выйти из строя.

У современных конденсаторов установки есть защита, которая отключает конденсаторы, если установленный порог гармоник был превышен. Для тех сетей, которые являются заведомо «грязными», применяют фильтрокомпенсирующие установки, которые имеют встроенные фильтры высших гармоник.

Чтобы выбрать установку для компенсации мощности реактивной, необходимы следующие характеристики:

• 
  Статический или обычный тип установки.
  
• 
  Уровень максимальной реактивной мощности, которая должна быть скомпенсирована.
  
• 
  Ступень (шаг) компенсации. Величина приращения должна быть минимальна.
  
• 
  Нужно ли совершать фильтрацию гармоник.
  
• 
  Определить номинал трансформатора тока, чтобы подключить регулятор.
  

Для чего необходимы указания по компенсации в распределительных сетях реактивной мощности? Они необходимы для совершения контроля нижеприведенных показателей режима мощности реактивной:

• 
  самой высокой реактивной мощности, которая потребляется за 30 минут при режиме высокой активности нагрузки энергосистемы.
  
• 
  показатель реактивной энергии, которая была выдана в сеть системы энергии за время ночного провала графика самой активной нагрузки системы.
  

Энергоснабжающая организация указывает периоды высокой нагрузки энергосистемы, ночного провала графика нагрузки в договоре на отпуск энергии электричества потребителю.

Существует определенная система скидок на электроэнергию, надбавки к тарифу, которая стимулирует потребителей к проведению мероприятий, которые связаны с компенсацией реактивной составляющей.
Расчет компенсации реактивной мощности
Зачастую потребителю необходима компенсация реактивной мощности в тех или иных условиях, но при этом он не имеет четкой методики расчета основных параметров конденсаторной установки, и в связи с этим затрудняется в выборе конкретного типономинала. Поэтому мы составили рекомендации по их выбору. Для расчета параметров конденсаторной установки необходимо знать полную мощность нагрузки и действующий коэффициент мощности сети cos(φ). Сам расчет производится по представленной ниже методике.

Основным параметром установки при ее выборе является реактивная мощность потребляемая установкой из сети - Qуст, измеряемая в киловольт – амперах реактивных (кВАр). Рассчитывается по формуле:



где:

- P_a - активная мощность нагрузки, кВт;

- K – поправочный коэффициент (выбирается по таблице).
ПРИМЕР:

Активная мощность нагрузки: P=100 кВт

Действующий cos (φ) 0.61

Требуемый cos (φ) 0.96

Коэффициент K из таблицы 1.01

Необходимая реактивная мощность установки = 100 • 1.01=101 кВАр
Управление качеством электрической энергии

Под управлением КЭ понимается выполнение необходимых органи­зационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение задан­ных требований к КЭ. К организационным мероприятиям относятся:

1. Применение рациональных схем электроснабжения:

1. 1. Выбор оптимальной конфигурации сети (радиальная, замкнутая).

1.2. Уменьшение числа ступеней трансформации в сети.

1.3. Секционирование сети.

1.4. Снижение протяженности сетей напряжением 0,4 и 6 - 10 кВ.

1.5. Устройство перемычек между цеховыми трансформаторами на напряжении 0,4 кВ.

1.6. Подключение источников электромагнитных помех и резкопеременной нагрузки на отдельные трансформаторы или электри­чески удаленные секции шин, а также к расщепленным обмот­кам трансформаторов.

1.7. Применение специальных схем включения вентильных преоб­разователей.

1.8. Равномерное распределение нагрузок по фазам.

1.9. Применение специальных схем соединения обмоток трансфор­маторов.

1.10. Применение схемных решений, приводящих к увеличению мощно­сти короткого замыкания (КЗ), таких как объединение расщепленных обмоток низшего напряжения трансформаторов или попарного включения на параллельную работу расщепленных обмоток.

2. Применение автоматического регулирования трансформаторов, компенсирующих устройств, синхронных двигателей, вентильных преобразователей, тиристорных источников реактивной мощности.

3. Регулирование графика нагрузки и режимов электропотребления.

4. Эксплуатационные мероприятия по улучшению КЭ, отраженные в виде должностных инструкций, оперативных и ремонтных схем электроснабжения, утвержденных планов мероприятий.

5. Система экономического и материального стимулирования предприятия и работников энергетических служб, обеспечивающая повышение КЭ.

К техническим мероприятиям относится применение специальных технических средств или мероприятий, требующих значительных капи­тальных вложений.

К техническим средствам по управлению установившимися откло­нениями напряжения относятся:

• применение трансформаторов с РПН как для централизованного, так и для местного регулирования напряжения;

• выполнение схемы глубокого ввода на предприятии;

• реконструкция линий электропередач (ЛЭП) путем замены или расще­пления проводов или путем перехода с воздушной на кабельную ЛЭП;

• установка устройств продольной и поперечной емкостной компен­сации, синхронных компенсаторов, источников реактивной мощно­сти с вентильным управлением, шунтирующих реакторов;

• замена части асинхронных двигателей на предприятии синхронными двигателями;

• применение линейных регуляторов напряжения на ЛЭП или на вторичной обмотке силового трансформатора.

Контрольные вопросы:

1. 
   Что понимается под термином "качество электрической энергии"?
   
2. 
   Запишите формулу для определения суммарного тока, потребляемый двигателем.
   
3. 
   Какие проблемы влечет за собой низкий сosφ?
   
4. 
   Для чего нужна компенсация реактивной мощности?
   
5. 
   Что позволяет сделать использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности?
   
6. 
   Укажите преимущества использования конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности?
   
7. 
   Перечислите виды компенсации. Дайте им краткую характеристику. Укажите преимущества.
   
8. 
   Для чего необходимы указания по компенсации в распределительных сетях реактивной мощности?
   

Лекция 7. Контроль качества электроэнергии

Основные задачи и виды контроля качества электроэнергии

Основными задачами контроля КЭ являются:

1. 
   Проверка соответствия показателей качества электроэнергии (ПКЭ) требованиям ГОСТ 13109-97.
   
2. 
   Выяснения причин несоответствия ПКЭ ГОСТ.
   
3. 
   Определение ущерба от несоблюдения требований к КЭ.
   
4. 
   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.

В зависимости от целей, решаемых при контроле и анали­зе КЭ, измерения ПКЭ могут иметь четыре формы:

• 
  диагностический контроль;
  
• 
  инспекционный контроль;
  
• 
  оперативный контроль;
  
• 
  коммерческий учет.
  

Диагностический контроль КЭ — основной целью диаг­ностического контроля на границе раздела электрических се­тей потребителя и энергоснабжающей организации являет­ся обнаружение «виновника» ухудшения КЭ, определение до­пустимого вклада в нарушение требований стандарта по каж­дому ПКЭ, включение их в договор энергоснабжения, норма­лизация КЭ.

Диагностический контроль должен осуществляться при выдаче и проверке выполнения технических условий на при­соединение потребителя к электрической сети, при контроле присоединения потребителя к электрической сети, при контро­ле договорных условий на электроснабжение, а также в тех случаях, когда необходимо определить долевой вклад в ухуд­шение КЭ группы потребителей, присоединенных к общему центру питания. Диагностический контроль должен быть периодическим и предусматривать кратковременные (не более одной недели) измерения ПКЭ. При диагностическом контроле измеряют как нормируемые, так и ненормируемые ПКЭ, а также токи и их гармонические и симметричные со­ставляющие и соответствующие им потоки мощности.

Если результаты диагностического контроля КЭ подтвер­ждают «виновность» потребителя в нарушении норм КЭ, то основной задачей энергоснабжающей организации совмес­тно с потребителем является разработка и оценка возмож­ностей и сроков выполнения мероприятий по нормализации КЭ. На период до реализации этих мероприятий на границе раздела электрических сетей потребителя и энергоснабжа­ющей организации должны применяться оперативный конт­роль и коммерческий учет КЭ.

На следующих этапах диагностических измерений КЭ кон­трольными точками должны быть шины районных подстан­ций, к которым подключены кабельные линии потребителей. Эти точки представляют также интерес для контроля пра­вильности работы устройств РПН трансформаторов, для сбора статистики и фиксации провалов напряжения и вре­менных перенапряжений в электрической сети. Тем самым контролируется работа уже существующих средств обеспе­чения КЭ; синхронных компенсаторов, батарей статических конденсаторов и трансформаторов с устройствами РПН, обеспечивающих заданные диапазоны отклонений напряже­ния, а также работа средств защиты и автоматики в элект­рической сети.

Инспекционный контроль КЭ — осуществляется органа­ми сертификации для получения информации о состоянии сертифицированной электроэнергии в электрических сетях энергоснабжающей организации, о соблюдении условий и правил применения сертификата, с целью подтверждения того, что КЭ в течение времени действия сертификата про­должает соответствовать установленным требованиям.

Оперативный контроль КЭ — необходим в условиях эк­сплуатации в точках электрической сети, где имеются и в ближайшей перспективе не могут быть устранены искажения напряжения. Оперативный контроль необходим в точках присоединения тяговых подстанций железнодорожного и го­родского электрифицированного транспорта, подстанций предприятий, имеющих ЭП с нелинейными характеристика­ми. Результаты оперативного контроля должны поступать по каналам связи на диспетчерские пункты электрической сети энергоснабжающей организации и системы электроснабже­ния промышленного предприятия.

Коммерческий учет ПКЭ — должен осуществляться на границе раздела электрических сетей потребителя и энер­госнабжающей организации и по результатам его определя­ются скидки (надбавки) к тарифам на электроэнергию за ее качество.

Правовой и методической базой обеспечения коммерчес­кого учета КЭ в электрических сетях являются Гражданский кодекс Российской Федерации (ГК РФ), ч.2, ГОСТ 13109-97, Инструкция о порядке расчетов за электрическую и тепло­вую энергию (№449 от 28 декабря 1993г. Минюста РФ).

Коммерческий учет КЭ должен непрерывно осуществлять­ся в точках учета потребляемой электроэнергии как сред­ство экономического воздействия на виновника ухудшения КЭ. Для этих целей должны применяться приборы, совме­щающие в себе функции учета электроэнергии и измерения ее качества. Наличие в одном приборе функций учета элек­троэнергии и контроля ПКЭ позволит совместить оператив­ный контроль и коммерческий учет КЭ, при этом могут при­меняться общие каналы связи и средства обработки, ото­бражения и документирования информации АСКУЭ.

Приборы коммерческого учета КЭ должны регистрировать относительное время превышения нормально (Т_н) и предель­но (Т) допустимых значений ПКЭ в точке контроля электро­энергии за расчетный период, которые определяют надбав­ки к тарифам для виновников ухудшения КЭ.

Требования стандарта к контролю качества электроэнергии

Контроль за соблюдением требований стандарта энерго­снабжающими организациями и потребителями электричес­кой энергии должны осуществлять органы надзора и аккре­дитованные испытательные лаборатории по КЭ [1].

Контроль КЭ в точках общего присоединения потребителей электрической энергии к системам общего назначения проводят энергоснабжающие организации (точки контроля выбираются в соответствии с нормативными документами). Периодичность измерений ПКЭ:

• 
  для установившегося отклонения напряжения — не реже двух раз в год в зависимости от сезонного изменения нагру­зок в распределительной сети центра питания, а при нали­чии автоматического встречного регулирования напряжения в центре питания не реже одного раза в год;
  
• 
  для остальных ПКЭ — не реже одного раза в два года при неизменности схемы сети и ее элементов и незначитель­ном изменении характера электрических нагрузок потреби­теля, ухудшающего КЭ.
  

Потребители электроэнергии, ухудшающие КЭ, должны проводить контроль в точках собственных сетей, ближайших к точкам общего присоединения указанных сетей к электри­ческой сети общего назначения, а также на выводах прием­ников электрической энергии, искажающих КЭ.

Периодичность контроля КЭ устанавливает потребитель электрической энергии по согласованию с энергоснабжаю­щей организацией.

Контроль КЭ, отпускаемой тяговыми подстанциями пере­менного тока в электрические сети напряжением 6-35 кВ, сле­дует проводить:

• 
  для электрических сетей 6-35 кВ, находящихся в веде­нии энергосистем, в точках присоединения этих сетей к тя­говым подстанциям;
  
• 
  для электрических сетей 6-35 кВ, не находящихся в ве­дении энергосистем, в точках, выбранных по согласованию между тяговыми подстанциями и потребителями электро­энергии, а для вновь строящихся и реконструируемых (с заменой трансформаторов) тяговых подстанций — в точ­ках присоединения потребителей электрической энергии к этим сетям.
  

Виды контроля качества электрической энергии

Существуют следующие виды контроля качества электрической энергии в зависимости от целей его проведения:

• периодический контроль КЭ - контроль, осуществляемый в целях управления КЭ, при котором поступление информации о контроли­руемых показателях и их оценка происходит периодически с интер­валами, определяемыми организацией, осуществляющей контроль КЭ, но не реже пределов, установленных ГОСТ 13 109-97;

• при определении технических условий (ТУ), разрешений или иных документов на присоединение;

• при определении условий договора между энергоснабжающей ор­ганизацией и потребителем;

• при допуске к эксплуатации электроустановок потребителей, ухудшающих КЭ;

• рассмотрение претензий продавца или покупателя электрической энергии к ее качеству проводится по постановлению судов при рас­смотрении претензий к КЭ участвующих в споре сторон;

• сертификационные испытания КЭ проводятся с целью сертифика­ции электрической энергии;

• инспекционный контроль качества сертифицированной электриче­ской энергии - с целью проверки соответствия электрической энер­гии нормам ГОСТ 13109-97;

• испытания ЭЭ при осуществлении государственного надзора - ис­пытания, проводимые органами государственного надзора с целью проверки соответствия ЭЭ установленным ГОСТ 13109-97 требо­ваниям к ее качеству.

Контроль КЭ осуществляется аккредитованными испытательными лабораториями, органами государственного энергетического надзора и органами государственного надзора за соблюдением требований госу­дарственных стандартов при проведении сертификационных испытаний ЭЭ, арбитражных испытаниях ЭЭ, осуществлении инспекционного кон­троля за сертифицированной ЭЭ, а также при осуществлении государст­венного надзора за качеством электрической энергии и соблюдением обязательных требований государственных стандартов.

В процессе эксплуатации периодический контроль качества элек­трической энергии выполняется энергоснабжающими и энергопотреб­ляющими организациями для проведения технологического контроля или иных видов контроля КЭ.