Зональная схема сети электроснабжения учреждений Академии Наук Молдовы Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Грицай М. А.

На основе фактических данных электропотребления выполнен расчет режима в существующей сети электроснабжения академических учреждений в районе Телецентра г. Кишинева, а также оценены потери электроэнергии во всех элементах сети. Установлено, что из-за низкого электропотребления рабочие трансформаторы загружены менее чем на 20%, в результате чего потери в стали трансформаторов (потери холостого хода) доминируют в общей структуре (около 95%). Наиболее вероятной причиной повышенных потерь является старение оборудования. Как показали натурные испытания трансформаторов, потери в стали могут намного превосходить паспортные значения потерь у трансформаторов с длительным сроком эксплуатации (20-30 лет). Предложены три более экономичные конфигурации сети. Для каждой схемы сети рассчитаны потери электроэнергии во всех элементах. Проведено сопоставление вариантов с точки зрения потерь. Показаны преимущества зональной схемы как одной из наиболее экономичных схем электроснабжения.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Грицай М. А.

Текст научной работы на тему «Зональная схема сети электроснабжения учреждений Академии Наук Молдовы»

ЗОНАЛЬНАЯ СХЕМА СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УЧРЕЖДЕНИЙ АКАДЕМИИ НАУК МОЛДОВЫ

Институт Энергетики АНМ

Аннотация. На основе фактических данных электропотребления выполнен расчет режима в существующей сети электроснабжения академических учреждений в районе Телецентра г. Кишинева, а также оценены потери электроэнергии во всех элементах сети. Установлено, что из-за низкого электропотребления рабочие трансформаторы загружены менее чем на 20%, в результате чего потери в стали трансформаторов (потери холостого хода) доминируют в общей структуре (около 95%). Наиболее вероятной причиной повышенных потерь является старение оборудования. Как показали натурные испытания трансформаторов, потери в стали могут намного превосходить паспортные значения потерь у трансформаторов с длительным сроком эксплуатации (20-30 лет). Предложены три более экономичные конфигурации сети. Для каждой схемы сети рассчитаны потери электроэнергии во всех элементах. Проведено сопоставление вариантов с точки зрения потерь. Показаны преимущества зональной схемы как одной из наиболее экономичных схем электроснабжения. Ключевые слова: Схема электрической сети, режим работы, потери электрической энергии.

SCHEMA ZONALA DE ALIMENTARE CU ENERGIE ELECTRICA A INSTITUJIILOR ACADEMIEI DE §TIINJE A MOLDOVEI

Institutul de Energetica al Academiei de §tiinje a Moldovei Rezumat. Pe baza datelor actuale a consumului de energie electrica s-a efectuat calculul regimului in reteaua existenta pentru alimentare institutiilor academice in sectoral Telecentru din Chisinau, de asemenea sunt estimate pierderile de energie electrica in toate partile ale retelei. S-a constatat ca, datorita consumului redus de energie electrica transformatoarele sunt incarcate mai pujin de 20% §i, ca rezultat pierderile in otel a transformatoarelor (pierderi de mers in gol) domina in totalul pierderilor (circa 95%). Cel mai probabil cauza pierderilor crescute este imbatranirea echipamentului. A fost demostrat prin teste §i incercari, ca pierderile reale in ojel ar putea depa§i substantial pierderile nominale, indicate pe placuta de identificare a transformatoarelor la o durata lunga de viaja (20-30 ani). Au fost propuse trei configurajii mai eficiente ale retelei. Pentru fiecare schema de retea au fost calculate pierderile de putere in toate elementele. A fost efectuata compararea optiunilor din punct de vedere a pierderilor. Au fost demonstrate avantajele sistemului zonal de retea ca unul dintre cele mai economice circuite de alimentare cu energie electrica.

Cuvinte-cheie: Schema retelei electrice, regimul de functionare, pierderile de energie electrica.

ZONAL SCHEME OF ELECTRIC SUPPLY NETWORK INSTITUTIONS OF THE ACADEMY OF SCIENCES OF MOLDOVA

Institute of Power Engineering of Academy of Sciences of Moldova Abstract. Analysis of regime of operation of existing electricity network of academic institutions in the district of Television Center of Chisinau was performed. Calculations were performed on the base of actual power consumption. Losses of electricity in all parts of the network have been estimated as well. It has been demonstrated that due to the low power consumption, transformers of the system have been loaded less than 20%. As a result, losses in the steel (idling losses) of transformers dominate over value of losses of all networks (about 95%). Basic cause of increased losses was aging of the equipment. The losses in iron of transformers could be much greater than the certified value of the losses in transformers with a long life (20-30 years). Three efficient network configurations have been proposed. Power losses have been calculated for each topology of network. Advantages of the zonal scheme, as one of the most efficient power supply network, have been demonstrated.

Keywords: Electric network, operating mode, electric energy losses.

В предыдущей статье [1] была подробно рассмотрена существующая схема электроснабжения Академгородка - учреждений Академии Наук, расположенных в

районе Телецентра города Кишинева, а также система учета потребленной электроэнергии.

Электроснабжение академических учреждений осуществляется от Центральной Распределительной Подстанции (ЦРП-15, Долина Роз) по двум кабельным линиям напряжением 10 кВ до Распределительного Пункта РП-61 на территории Академгородка с последующей кабельной разводкой к шести (6) трансформаторным подстанциям (ТП), от которых непосредственно осуществляется электроснабжение академических учреждений. Суммарная установленная мощность всех трансформаторов 9640 кВА. Из шестнадцати установленных трансформаторов 10 единиц находятся под нагрузкой, остальные трансформаторы - в горячем резерве (трансформаторы подключены к сети на стороне 10 кВ и отключены на стороне 0,4 кВ). Существующая схема электроснабжения показана на рис.1.

Первичной информацией в системе учета являются показания счетчиков активной электрической энергии за каждый месяц. Часть счетчиков установлена на стороне 0,4 кВ силовых трансформаторов, остальные счетчики стоят у конечных потребителей. Реактивная мощность нагрузки на стороне 0,4 кВ трансформаторов не измеряется, поэтому согласно официальной Инструкции [2] потребители должны быть отнесены к группе C, для которой в расчетах предписано принимать коэффициент мощности cos (ф) = 0.75 .

Однако реактивная мощность все же измеряется, а именно в единственной точке сети -на стороне 10 кВ питающей подстанции ЦРП-15. В этой точке измеряется суммарная реактивная мощность нагрузки всего Академгородка. Эти измерения важны для общей оценки режима электропотребления. По информации за 2010 год интегральный коэффициент мощности (cos^) практически был равен единице, то есть активная мощность была доминирующей составляющей в структуре электропотребления.

На основании фактических данных по электропотреблению был выполнен анализ потерь энергии во всех элементах сети для каждого месяца 2010 года [1]. Анализ выполнен методом математического моделирования в полном соответствии с Инструкцией по расчету потерь в элементах сети [2]. Результаты расчета позволили сделать несколько существенных выводов относительно существующей конфигурации сети и режима электропотребления.

1. Разность между показаниями счетчиков на головной подстанции (2 224 000.) и суммарным потреблением всего Академгородка (1 882 194) за весь год составила

341 806 кВтч или 18,2% от годового электропотребления. Эту разность показаний счетчиков следует отнести к полным потерям.

2. Технические (расчетные) потери во всех элементах сети составили 169044,0 кВтчас (8.98% от объема электропотребления)

Структура расчетных потерь:

• постоянные потери (потери в стали) трансформаторов 96,.9 %,

• переменные (нагрузочные) потери в трансформаторах 1,58 %,

• потери в кабелях 1,52%.

Следует обратить особое внимание тот факт, что технические потери составляют всего лишь половину от полных потерь. Вторая половина потерь требует отдельного рассмотрения; пока же их можно отнести к коммерческим потерям, происхождение

которых не вполне ясно и четко не установлено. В предыдущей статье [1] были высказаны две гипотезы относительно коммерческих потерь: (1) несанкционированный отбор, или хищение и (п) старение оборудование. По нашему мнению, наиболее вероятным источником коммерческих потерь являются потери в стали трансформаторов; в технической литературе эти потери называют также потерями холостого хода (ХХ), поскольку они измеряются при отключенной нагрузке трансформатора. Потери в стали обусловлены перемагничиванием магнитной системы (магнитопровода) трансформатора. В расчетах нами были приняты паспортные значения потерь ХХ, как это сделано в официальном документе [3], однако, по-видимому, такое допущение не соответствует действительности.

В работе российских специалистов [4] приведены результаты измерений фактических потерь ХХ трансформаторов 6-10 кВ, находящихся в процессе длительной эксплуатации (до 30 лет). Измерения убедительно показали, что потери ХХ всегда увеличиваются с ростом срока эксплуатации трансформаторов. Следовательно, реальные потери в сети можно оценить только после измерения потерь холостого хода трансформаторов.

3. Потери в кабелях незначительны, режим кабелей не оказывает заметного влияния на сеть электроснабжения. Подобная картина наблюдается во всех рассмотренных схемах сети.

Как видно из структуры потерь, все технические потери в сети сконцентрированы в трансформаторах, их доля в структуре потерь составляет 98,48%. Рабочие трансформаторы существенно недогружены, средний коэффициент нагрузки трансформаторов составляет всего 17%; и как следствие такого режима потери холостого хода составляют 97% от всех потерь. Отсюда следует важный вывод: установленная мощность трансформаторов в существующей сети избыточна относительно нынешнего уровня электропотребления. Можно ожидать значительной экономии электроэнергии за счет уменьшения числа работающих трансформаторов.

Новые конфигурации сети

Из всего вышесказанного становится ясным направление поиска более эффективной конфигурации сети электроснабжения. В новой сети должно быть меньше трансформаторов, как рабочих, так и резервных при сохранении необходимого уровня надежности электроснабжения.

С этой целью были предложены три новые конфигурации сети с меньшим числом работающих трансформаторов. Схемы представлены на рис. 2,3,4. Основная идея во всех трёх схемах - объединение части трансформаторов на вторичной стороне

Это позволяет обеспечить питанием всех существующих потребителей при сохранении прежнего уровня надёжности. Во всех схемах выполнен расчет потерь в трансформаторах и кабелях. Результаты сведены в таблицу.