Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

по дисциплине «Современные проблемы производства, передачи и распределения электроэнергии»

На тему: «Проблемы транспорта электроэнергии в распределительных сетях»

Введение

Распределительные электрические сети (РС) - это сети напряжением 110 кВ и ниже, которые предназначены для распределения электроэнергии. В качестве основных классов напряжений используются сети напряжением 0,4; 6-10; 35; 110кВ.

Как известно, электрическая энергия является единственным видом продукции, который в ходе перемещения расходует часть самого себя и при этом не требует затрат каких-либо других ресурсов. При передаче электрической энергии в каждом элементе электрической сети возникают потери. Для изучения составляющих потерь в различных элементах сети и оценки необходимости проведения того или иного мероприятия, направленного на снижение потерь, выполняется анализ структуры потерь электроэнергии.

Еще одной проблемой является качество передаваемой электрической энергии. Проблема обеспечения качества электрической энергии (КЭ) в электроэнергетических системах была всегда актуальна. Ее правовой и нормативно-технический статус в настоящее время определен рядом отраслевых и федеральных документов.

Немаловажным фактором также является надежность работы распределительных сетей. Возникающие перерывы электроснабжения в той или иной мере парализуют жизнь общества, порождая негативные последствия, которые не зависят от временных рамок и вида деятельности членов общества. Все это предопределяет особую значимость проблемы надежного электроснабжения. Вопросы, возникающие при решении этой проблемы, определяются физическими особенностями электрической энергии. Одной из них является невозможность складирования электроэнергии.

Таким образом, основными проблемами транспорта электроэнергии в распределительных электрических сетях являются потери, показатели качества и надежности.

1. Потери электрической энергии

1.1 Структура и характеристика

В сетях предприятий энергетики и электрификации напряжением 220 кВ и ниже потери электроэнергии составляют 78 % от общих потерь, из них в сетях 110-220 кВ - 28 %; в сетях 35 кВ - 16 % и в сетях 0,38-10,00 кВ - 34 % [1].

Потери электроэнергии, не зависящие от нагрузки («условно- постоянные»), составляют 24,7 %, «нагрузочные потери» (зависимые от величины передаваемой по сети мощности) - 75,3 % от общих потерь. В составе нагрузочных потерь 86 % - потери в ЛЭП и 14 % - в трансформаторах. В условно-постоянных потерях электроэнергии 67 % составляют потери холостого хода трансформаторов, 11 % - собственные нужды подстанций, 22 % - прочие потери[1].

На сегодняшний день официально принята общая структура потерь энергии в электрических сетях, которая показана на рис. 1.

Рисунок 1 - Структура потерь электрической энергии в распределительных сетях

Фактические, или, как их еще называют, отчетные потери электрической энергии W_ОТЧ, находят как разность электрической энергии, поступившей в сеть и реализованной электрической энергии из сети потребителям. Фактические потери электрической энергии включают в себя следующие составляющие [2]:

- расход электроэнергии на работу оборудования, установленного на подстанциях и обеспечивающего передачу электроэнергии;

- потери в элементах сети, имеющие определенно физический характер;

- погрешности фиксации приборами учета электроэнергии;

- хищения электроэнергии, неоплату или неполную оплату показаний счетчиков и т.д. Разделение потерь на составляющие выполняется по разным критериям:

-по группам элементов;

- по классам напряжения;

- по характеру потерь (переменные, постоянные);

- по производственным подразделениями и т.д.

Фактические потери могут быть разделены на четыре составляющие по физической природе и специфике методов определения количественных значений:

1) технические потери электроэнергии W_Т, обусловленные физическими процессами в линиях и электрооборудовании, происходящими при передаче электроэнергии по электрическим сетям;

2) расход электроэнергии на собственные нужды подстанций W_СН, который необходим для обеспечения функционирования технологического оборудования подстанций, а на некоторых из них и жизнедеятельности обслуживающего персонала. В большинстве случаев такой расход фиксируется приборами учета, установленными на трансформаторы собственных нужд (ТСН) с целью достоверности объемов потребления;

3) потери электрической энергии, обусловленные инструментальными погрешностями (низкий класс точности приборов учета) их измерения W_ИЗМ;

4) коммерческие потери электроэнергии W_К, обусловленные хищениями электроэнергии, несоответствием показаний счетчиков при оплате за электроэнергию бытовыми потребителями и другими причинами в сфере организации контроля.

Первые три составляющие структуры потерь характеризуются технологическими потребностями процесса транспортировки электрической энергии по сетям и технического учета ее отпуска и поступления. Сумма этих составляющих и есть технологические потери. Последняя (четвертая) составляющая в приведенной выше формуле - коммерческие потери, которая представляет собой "человеческий фактор", включающий в себя все его проявления: умышленные хищения электроэнергии недобросовестными потребителями с помощью изменения работы и недоплату фактических показаний счетчиков, подключения проводов до приборов учета.

Потери электрической энергии могут быть физического и экономического характера.

Физическими потерями электрической энергии можно назвать сумму коммерческих потерь, технических потерь, а также расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций. Указанные составляющие в действительности связаны с физикой распределения электрической энергии по сети. При этом первая составляющая физических потерь относится к технологии контроля количества переданной электроэнергии, а вторая и третья - к технологии передачи электроэнергии по сетям.

Экономика характеризует потери, как объем электроэнергии, на который его зарегистрированный полезный отпуск потребителям оказался меньше объема электроэнергии, произведенного на своих электростанциях и закупленного у других ее производителей. В данном случае зарегистрированный полезный отпуск электрической энергии не только тот объем, денежные средства за который действительно поступили на расчетный счет энергоснабжающей организации, но и тот, на который выставлены счета (потребление энергии зафиксировано). В отличие от этого фактические показания приборов учета, фиксирующих потребление энергии бытовыми потребителями, неизвестны. Полезный отпуск электроэнергии бытовым потребителям определяется непосредственно по оплате, поступившей за месяц, поэтому к таким потерям можно отнести всю недоплаченную энергию.

Расход электрической энергии на собственные нужды подстанций, так же как и расход в элементах сетей на передачу остальной части электроэнергии потребителям ничем не отличается.

Недоучет объемов полезного отпуска электрической энергии так же является важной экономической потерей, как и две указанные выше составляющие. То же можно сказать и о хищениях электрической энергии.

Таким образом, с экономической точки зрения, все четыре описанные выше составляющие потерь одинаковы.

Технические потери электрической энергии включают в себя следующие структурные составляющие:

- потери холостого хода, которые, в свою очередь, включают в себя потери электроэнергии в силовых трансформаторах, компенсирующих устройствах (КУ), трансформаторах напряжения и в изоляции кабельных линий;

- нагрузочные потери в оборудовании подстанций, включающие потери в линиях, силовых трансформаторах, а также потери в измерительных трансформаторах тока и вторичных цепях узла учета электроэнергии. Все эти элементы включаются в последовательную цепь линии, поэтому потери в них зависят от протекающей через них мощности;

- климатические потери, состоящие из двух видов потерь: потери на корону и потери из-за токов утечки по изоляторам воздушных линий (ВЛ) и подстанций.

Технические потери в распределительных электрических сетях энергоснабжающих организаций (энергосистем) рассчитываются по трем диапазонам напряжения [4]:

- в электрических сетях высокого напряжения 35 кВ и выше;

- в распределительных сетях среднего напряжения 6(10)кВ;

- в распределительных сетях низкого напряжения 0,4кВ.

Эксплуатируемые сетевыми организациями распределительные электрические сети 0,4-6(10)кВ, характеризуются значительной долей потерь электроэнергии в суммарных потерях по всей цепи транспортировки электроэнергии от источников до электроустановок потребителей. Это объясняется особенностями построения, функционирования, организацией эксплуатации данного вида сетей: большим количеством сегментов, разветвленностью электрических схем, недостаточной обеспеченностью приборами учета трансформаторных подстанций, относительно малой загрузкой элементов и т.д.

В настоящее время в каждой сетевой организации технические потери в сетях 0,4-6(10)кВ рассчитываются ежемесячно и суммируются за год. Данные, полученных значений потерь, применяются для дальнейшего расчета планируемого норматива потерь электрической энергии на следующий год.

1.2 Основные мероприятия по снижению потерь

В соответствии с рисунком 2 мероприятия представлены по трем различным разделам:

организационные мероприятия;

технические мероприятия;

мероприятия по совершенствованию систем расчетного и технического учёта электрической энергии.

Таким образом, основной эффект в понижении технических потерь электрической энергии может быть получен за счет того, что будет произведено техническое перевооружение, реконструкция, а также повышения пропускной способности и надежности работы электроэнергетических сетей, сбалансированности их режимов, то есть за счет введения капиталоемких мероприятий.

Мероприятия, которые проводят для компенсации реактивной мощности используемых или проектируемых электрических установок потребителей, могут быть разделены на следующие три группы:

не требующие применения компенсирующих устройств;

связанные с применением компенсирующих устройств;

допускаемые в виде исключения.

Последние два мероприятия, а именно связанные с применением компенсирующих устройств и допускаемые в виде исключения, должны быть обоснованы технико-экономическими расчетами и должны применять присогласовании с электроэнергетической системой.

Рисунок 2-Перечень мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях

К наиболее важным мероприятиям по снижению технических потерь электрической энергии в распределительных электрических сетях напряжение 0,4-35 кВ можно отнести:

использование 10 кВ в качестве основного напряжения распределительной сети;

увеличение количество сетей с номинальным напряжением 35 кВ;

сокращение радиуса действия и строительство воздушных линий (ВЛ) (0,4 кВ) в трехфазном исполнении по всей длине;

применение самонесущих изолированных и защищенных проводов для ВЛ напряжением 0,4-10 кВ;

использование максимального допустимого сечения провода в электрических сетях напряжением 0,4-10 кВ и тем самым достигаем адаптации их пропускной способности к росту нагрузок в течение всего срока службы;

разработка и внедрение нового, более экономичного, электрического оборудования, в частности, распределительных трансформаторов с уменьшенными активными и реактивными потерями холостого хода, встроенных в КТП и ЗТП конденсаторных батарей;

применение столбовых трансформаторов малой мощности (6-10/0,4 кВ) для сокращения протяженности сетей напряжением 0,4 кВ и потерь электроэнергии в них;

более широкое использование устройств автоматического регулирования напряжения под нагрузкой, вольтодобавочных трансформаторов, средств местного регулирования напряжения для повышения качества электроэнергии и снижения ее потерь;

комплексная автоматизация и телемеханизация электрических сетей, применение коммутационных аппаратов нового поколения, средств дистанционного определения мест повреждения в электрических сетях для сокращения длительности неоптимальных ремонтных и послеаварийных режимов, поиска и ликвидации аварий;

повышение достоверности измерений в электрических сетях на основе использования новых информационных технологий, автоматизации обработки телеметрической информации.

Так же стоит отметить, что на стадии внедрения мероприятий по снижению потерь электроэнергии в сетях имеет так называемый человеческий фактор, под которым понимается:

обучение и повышение квалификации персонала;

осознание персоналом важности для предприятия в целом и дляего

работников лично эффективного решения поставленной задачи;

мотивация персонала, моральное и материальное стимулирование;

связь с общественностью, широкое оповещение о целях и задачах

снижения потерь, ожидаемых и полученных результатов.

2. Качество электрической энергии

Технологические процессы любого производства в значительной мере зависят от качества электроэнергии. В общем случае низкое качество электроэнергии может быть охарактеризовано как любые изменения в энергоснабжении, приводящие к нарушениям нормального хода производственного процесса или к повреждению электротехнического оборудования. По мнению некоторых экспертов, в ближайшие 20 лет качество электроснабжения станет самой большой проблемой в отрасли, транслируемой в большинство отраслей экономики.

Основой достижения высокого качества электроэнергии являются три составляющие: производство электроэнергии высокого качества, бесперебойная передача и распределение по надежным сетям. Ущерб от несоблюдения нормативных требований к показателям качества электроэнергии имеет две составляющие: электромагнитную и технологическую. Электромагнитная составляющая ущерба связана со снижением ресурса энергетического оборудования из-за ускоренного его износа, с увеличением погрешностей приборов измерения электрических величин и учета электроэнергии, сбоем систем автоматики и релейной защиты, отключением или выходом из строя конденсаторных установок вследствие явлений резонанса на высших гармониках, повышенным уровнем потерь энергии и мощности и т. п. Нормы, устанавливаемые ГОСТом 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения», являются уровнями электромагнитной совместимости систем электроснабжения и электрических сетей потребителей электроэнергии. Под электромагнитной совместимостью понимается способность приборов, устройств и электрооборудования нормально функционировать в условиях воздействия на них электрических и электромагнитных полей и не создавать недопустимые помехи другим объектам.

Технологическая составляющая ущерба связана со снижением производительности электрооборудования и технологического процесса, повышенным потреблением энергии вследствие увеличения длительности технологического процесса или массового брака выпускаемой продукции, снижением КПД оборудования и т. д. На энергоэффективность в первую очередь влияет технологическая составляющая ущерба. Исходя из этого, за уровень энергоэффективности, связанный с качеством электроэнергии, может быть принят оптимальный режим электроснабжения, обеспечивающий поддержание определенной группы показателей качества электроэнергии на допустимом уровне. Определение необходимого их числа зависит от чувствительности к ним конкретных потребителей.

3. Проблема надежности

Проблема надежности электроснабжения возникает и решается на стадии формирования конкретных систем электроснабжения. Если ожидаемая расчетная нагрузка потребителя определяет параметры основных элементов системы его электроснабжения, то квалификация приемников потребителя по требованиям к надежности их электроснабжения устанавливает характеристики резервных элементов рассматриваемой системы электроснабжения.

Выбор оптимальных конфигурации и структуры основных электрических связей, ввод в эксплуатацию маневренных энергоагрегатов достаточной мощности, создание сильных электрических связей между объединенными энергосистемами (ОЭС), эффективное управление режимами их работы с широким использованием автоматизированных систем диспетчерского управления и управления технологическими процессами (на высоковольтных подстанциях), применение новых типов опор и проводов ЛЭП - важнейшие меры, необходимые для удовлетворения требований надежной работы энергосистемы и, следовательно, бесперебойного снабжения потребителей качественной электроэнергией. Широкая модернизация электроэнергетических систем в развитых странах и отчасти в России затронула и такие их стабильные элементы, как опоры и провода ЛЭП. Ведутся разработка и внедрение в практику строительства и реконструкции ЛЭП высотных и эстетических опор. Первые позволяют выполнять длинные пролёты для преодоления водных преград, лесистых и заболоченных участков. Высота подвеса фазного провода при этом превосходит 40 м, а общая высота конструкции - 60 м.

Разработка новых проводов призвана удовлетворять традиционные, но возрастающие требования - высокая механическая прочность, термостойкость, малое омическое сопротивление. Хорошо зарекомендовали себя австрийские провода TACSR/ACS и TACSR/HICIN и японский провод GTACSR. У первых повив выполнен из сплава алюминия с цирконием, сердечник - из стали, плакированной алюминием. Для повышения прочностных свойств и уменьшения стрелы провеса таких проводов применяется специальное соединение инвар с алюминиевым покрытием. У японского провода между токопроводящим повивом и стальным сердечником имеется зазор («провод с зазором»), благодаря чему при монтаже и эксплуатации всё натяжение приходится на стальной сердечник. Механические свойства такого провода менее чувствительны к изменениям температуры.

Реализация перечисленных выше мер призвана обеспечить:

- требуемые (нормативные) запасы статической устойчивости по передаваемой мощности в нормальном и послеаварийном режимах;

- требуемые (нормативные) запасы статической устойчивости по напряжению в узлах нагрузки сети;

- термическую стойкость элементов сети (линий, трансформаторов, выключателей и т. д.) в нормальном и послеаварийных режимах;

- допустимые для оборудования энергосистемы уровни напряжения;

- необходимую величину оперативного резерва мощности для обеспечения развития конкурентного рынка электрической энергии и мощности;

- снижение потерь электроэнергии при транспортировке;

- высокое качество электроэнергии.

Заключение

электрический энергия сеть программный

Электрическая энергия, передаваемая по электрическим сетям, для своего перемещения расходует часть самой себя. Часть выработанной электроэнергии расходуется в электрических сетях на создание электрических и магнитных полей и является необходимым технологическим расходом на ее передачу. Для выявления очагов максимальных потерь, а также проведения необходимых мероприятий по их снижению необходимо проанализировать структурные составляющие потерь электроэнергии. Наибольшее значение в настоящее время имеют технические потери, так как именно они являются основой для расчета планируемых нормативов потерь электроэнергии.

Список литературы

1. Ушаков В.Я. Современные проблемы электроэнергетики: учебное пособие Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - 448 с.

2. Железко, Ю.С. Принципы нормирования потерь электроэнергии в электрических сетях и программное обеспечение расчетов. - Электрические станции, 2001, №9, с.33-38

3. Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях: Руководство для практических расчетов. - M.: Энергоатомиздат, 1999. - 176с.

4. Кудрин, Б.И. Электроснабжение. Учебник. - М.: Academia, 2015. - 352 с.

Размещено на Allbest.ru