Оценка эффективности систем коммерческого и технического учета электроэнергии

 

Учет вырабатываемой и потребляемой электрической энергии на предприятии осуществляется посредством счетчиков коммерческого и технического учета. Технический учёт организован на базе электронных и индукционных счётчиков, устаревших морально, имеющих низкий класс точности и не приспособленных для включения в современные автоматизированные системы (отсутствие стандартного интерфейса). В связи с высокой трудоёмкостью снятия показаний индукционные счётчики на ТЭЦ практически не используются.

С целью контроля контроля за энергопотреблением двигателей и трансформаторных подстанций рекомендуется установить современные электронные приборы учёта электрических параметров и объединить их в систему автоматизированного технического учёта и диспетчеризации.

Технический учёт не может быть признан удовлетворительным с точки зрения контроля энергоэффективности оборудования, т.к. для эффективного энергопотребления необходимо регулярно регистрировать и анализировать потребление каждого энергоёмкого объекта (высоковольтные электродвигатели, трансформаторные подстанции, электрооборудование генерирующих и преобразовательных установок), иметь возможность определять фактические потери электроэнергии в распределительных электросетях ТЭЦ (прежде всего, на напряжении 6, 10 кВ и 0,4 кВ).

Такой учёт на ТЭЦ ведётся не полностью, а нормирование электропотребления в силу этого носит ограниченный характер. Совместный анализ технологических и электрических параметров механизмов позволяет оценивать не только эффективность работы, но и их техническое состояние, дополняя тем самым штатную диагностику.

При создания автоматизированной системы технического учёта электроэнергии необходимо охватить учётом все отходящие линии секций шин 6, 10 и 0,4 кВ. Дальнейшие действия должны быть направлены на оснащение учётом наиболее значимых электропотребителей на напряжении уровня НН (длительно работающие компрессоры, насосы мощностью 50 кВт и выше, генерирующие и другие установки, электропотребление которых нормируется – водородная и азотная станции, водоподготовительные установки, котельная, сетевые насосы ТФУ и т. п.).

 

Инструментальный анализ (контроль) качества потребляемой электрической энергии

Для анализа количества потребляемой электроэнергии отдельными наиболее энергоемкими потребителями электроэнергии использовались данные по активной и реактивной мощности, коэффициенту мощности, фазным и линейным напряжениям, частоте и другим электрическим параметрам, полученным посредством проведения выборочных замеров регистратором электрических параметров AmpFLEX A193/MA193.

Нормы качества электрической энергии, устанавливаемые ГОСТ 13109-97, являются уровнями электромагнитной совместимости для кондуктивных электромагнитных помех в системах электроснабжения общего назначения. При соблюдении указанных норм обеспечивается электромагнитная совместимость электрических сетей систем электроснабжения общего назначения и электрических сетей потребителей электрической энергии (приемников электрической энергии).

Качество электрической энергии на питающих вводах, согласно ГОСТ 13109-97, определяем по таким показателям:

– установившемуся отклонению напряжения δUy;

– коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности К2Ui;

– коэффициенту несимметрии напряжения по нулевой последовательности K0Ui;

– коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения KU(n)I.

 

Отклонение напряжения

Для каждого i -го наблюдения измеряют значение напряжения, которое в электрических сетях трехфазного тока определяется как действующее значение каждого междуфазного (фазного) напряжения основной частоты U _{(1) i}.

Допускается определять U _{1(1) i} по приближенной формуле:

 

U _{1(1) i} = (U_{AB (1) i} + U_{BC (1) i} + U_{CA (1) i} ). (3.1)

В таблице 3.9 приведены значения напряжения потребителя а обследуемый интервал времени.

 

Таблица 3.9.- Значения измеряемого напряжения

№ п/п	U12, В	U23, В	U31, В	U1(1), В
	398,6	398,1	398,5	398,4
	398,7		398,4	398,3666667
	398,7	398,1	398,5	398,4333333
	398,7		398,5	398,4
	398,7	398,1	398,5	398,4333333
	398,8	398,1	398,4	398,4333333
	398,6	398,1	398,5	398,4
	398,6		398,3	398,3
	398,5		398,4	398,3
	398,6		398,3	398,3
	398,4	397,9	398,3	398,2
	398,5	397,9	398,2	398,2
	398,6		398,4	398,3333333
	398,6	397,9	398,4	398,3
	398,6	397,9	398,4	398,3
	398,5	397,9	398,4	398,2666667
	398,6		398,4	398,3333333
	398,5	397,9	398,4	398,2666667
	398,7		398,5	398,4
	398,6	397,9	398,4	398,3
	398,6		398,5	398,3666667
	398,6		398,4	398,3333333
	398,4	397,9	398,2	398,1666667
	398,6	397,9	398,4	398,3
	398,6		398,4	398,3333333

 

 

Продолжение таблицы 3.9

№ п/п	U12, В	U23, В	U31, В	U1(1), В
	398,7		398,4	398,3666667
	398,7	398,1	398,5	398,4333333
	398,6		398,4	398,3333333
	398,7		398,4	398,3666667
	398,6		398,4	398,3333333
	398,5		398,4	398,3
	398,8	398,1	398,5	398,4666667
	398,5		398,4	398,3
	398,6		398,4	398,3333333
	398,5		398,5	398,3333333
	398,7	398,1	398,4	398,4
	398,4	397,9	398,3	398,2
	398,6		398,3	398,3
	398,5	397,9	398,3	398,2333333
	398,4	397,7	398,1	398,0666667

 

На рисунке 3.3 приведена диаграмма колебания линейных напряжений

 

Рисунок 3.3 – Диаграмма колебания линейного напряжения[А1]

Вычисляем значение усредненного напряжения U_y в вольтах как результат усреднения N наблюдений напряжений U _{(1) i} или U _{1 (1) i} по формуле:

 

U_y = , (3.2)

 

где U_i –значение напряжения U _{(1) i} или U _{1 (1) i} в i -ом наблюдении, В, кВ.

Усредненное напряжение U_y составляет 398,3233.

Вычисляем значение установившегося отклонения напряжения d U_y в процентах по формуле:

d U_y = , (3.3)

 

где U _ном –номинальное междуфазное напряжение, В.

 

.

 

Установившееся отклонение напряжения составляет 4 %, что удовлетворяет нормам качества согласно ГОСТ 13109-97, т.к. значение установившегося отклонения напряжения d U_y не должно превышать ±5 % от номинального напряжения электрической сети.

 

Несимметрия напряжений

 

Измерение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности K _{2 U} для междуфазных напряжений осуществляют следующим образом. Для каждого i -го наблюдения измеряют одновременно действующие значения междуфазных напряжений по основной частоте U_{AB (1) i}, U_{BC (1) i}, U_{CA (1) i} в вольтах, киловольтах.

Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К _{2 Ui} в процентах как результат i -го наблюдения можно определять по формуле:

 

K _{2 Ui} = , (3.4)

 

где U _{2(1) i} – действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений в i -ом наблюдении, В, кВ;

U _ном.мф — номинальное значение междуфазного напряжения, В, кВ.

Действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты U _{2(1) i} можно определить согласно формулы:

U _{2(1) i} = (3.5)

 

Также значение напряжение обратной последовательности можно определить согласно выражению:

 

U _{2(1) i} =0,62(U _{нб(1) i} – U _{нм(1) i} ), (3.6)

 

где U _{нб(1) i}, U _{нм(1) i} –наибольшее и наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений основной частоты в i -ом наблюдении, В, кВ.

Значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности К _{2 U} в процентах как результат усреднения N наблюдений К _{2 Ui} определяетсяпо формуле:

 

K _{2 U} = . (3.7)

 

В таблице 3.10 приведены значения замеренных междуфазных напряжений, рассчитанные значения напряжений обратной последовательности основной частоты, а также коэффициенты несимметрии напряжений по обратной последовательности.

 

Таблица 3.10. - Значения замеренных междуфазных напряжений, рассчитанные значения напряжений обратной последовательности основной частоты, а также коэффициенты несимметрии напряжений по обратной последовательности

№ п/п	U12	U23	U31	U2(1)	k2Ui
	398,6	398,1	398,5	0,31	0,081579
	398,7		398,4	0,434	0,114211
	398,7	398,1	398,5	0,372	0,097895
	398,7		398,5	0,434	0,114211
	398,7	398,1	398,5	0,372	0,097895
	398,8	398,1	398,4	0,434	0,114211
	398,6	398,1	398,5	0,31	0,081579
	398,6		398,3	0,372	0,097895
	398,5		398,4	0,31	0,081579
	398,6		398,3	0,372	0,097895
	398,4	397,9	398,3	0,31	0,081579
	398,5	397,9	398,2	0,372	0,097895
	398,6		398,4	0,372	0,097895
	398,6	397,9	398,4	0,434	0,114211
	398,6	397,9	398,4	0,434	0,114211
	398,5	397,9	398,4	0,372	0,097895

Продолжение таблицы 3.10

№ п/п	U12	U23	U31	U2(1)	k2Ui
	398,6		398,4	0,372	0,097895
	398,5	397,9	398,4	0,372	0,097895
	398,7		398,5	0,434	0,114211
	398,6	397,9	398,4	0,434	0,114211
	398,6		398,5	0,372	0,097895
	398,6		398,4	0,372	0,097895
	398,4	397,9	398,2	0,31	0,081579
	398,6	397,9	398,4	0,434	0,114211
	398,6		398,4	0,372	0,097895
	398,7		398,4	0,434	0,114211
	398,7	398,1	398,5	0,372	0,097895
	398,6		398,4	0,372	0,097895
	398,7		398,4	0,434	0,114211
	398,6		398,4	0,372	0,097895
	398,5		398,4	0,31	0,081579
	398,8	398,1	398,5	0,434	0,114211
	398,5		398,4	0,31	0,081579
	398,6		398,4	0,372	0,097895
	398,5		398,5	0,31	0,081579
	398,7	398,1	398,4	0,372	0,097895
	398,4	397,9	398,3	0,31	0,081579
	398,6		398,3	0,372	0,097895
	398,5	397,9	398,3	0,372	0,097895
	398,4	397,7	398,1	0,434	0,114211

 

Значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности К _{2 U} в процентах как результат усреднения N наблюдений К _{2 Ui} будет равным 0,099 %. Это значение удовлетворяет нормам качества электрической энергии согласно ГОСТ 13109-97, т.к. это значение не должно превышать 2 %.

Измерение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности К _{0 Ui} проводилось следующим образом.

Для каждого i -го наблюдения измерялись одновременно действующие значения трех междуфазных и двух фазных напряжений основной частоты U_{AB (1) i}, U_{BC (l) i}, U_{CA (1) i}, U_{A (1) i}, U_{B (1) i}, в вольтах, киловольтах.

Определяют действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты U _{0(1) i} в i -ом наблюдении по формуле:

 

U _{0(1) i} =

. (3.8)

 

Также значение напряжение нулевой последовательности можно определить согласно выражению:

 

U _{0(1) i} = 0,62 (U _{нб. ф (1) i} – U _{нм. ф(1) i} ), (3.9)

 

где U _{нб. ф (1) i}, U _{нм. ф(1) i} – наибольшее и наименьшее из трех действующих значений фазных напряжений основной частоты в i -ом наблюдении, В, кВ.

Коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности K _{0 Ui} в процентах как результат i -го наблюдения можно определять по формуле:

 

K _{0 Ui} = , (3.10)

 

где U _ном.ф – номинальное значение фазного напряжения, В, кВ.

Значение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности K _{0 U} в процентах как результат усреднения N наблюдений K _{0 Ui} можно определять по формуле:

 

K _{0 U} = . (3.11)

 

В таблице 3.10 приведены значения замеренных фазных напряжений, рассчитанные значения напряжений нулевой последовательности, а также коэффициенты несимметрии напряжений по нулевой последовательности

Значение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности К _{0 U} в процентах как результат усреднения N наблюдений К _{0 Ui} будет равным 0, 034%. Это значение удовлетворяет нормам качества электрической энергии согласно ГОСТ 13109-97, т.к. значение несимметрии напряжений по нулевой последовательностине должно превышать 2 %.