Стартовая >> Архив >> Указания по определению экономической эффективности регулирования напряжения

Расчет экономической эффективности регулирования напряжения - Указания по определению экономической эффективности регулирования напряжения

Оглавление
Указания по определению экономической эффективности регулирования напряжения
Определение народнохозяйственного ущерба у потребителей
Расчет ущерба от отклонений напряжения для двигательной нагрузки
Расчет ущерба для осветительной нагрузки
Расчет ущерба для электротермических, электросварочных и др. электроустановок
Методы и средства регулировании напряжения
Расчет экономической эффективности регулирования напряжения
  1. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТИРИСТОРНЫХ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ УСТРОЙСТВ (ТПУ)

На одном из заводов радиоэлектронной аппаратуры были установлены тиристорные переключающие устройства (ТПУ) для автоматического регулирования напряжения одновременно на двух близко расположенных подстанциях с трансформаторами 2X630 кВА.
Экономический эффект от применения ТПУ определяется сопоставлением приведенных затрат на эти устройства с тем ущербом, который будет иметь место у потребителей при отсутствии регулирования напряжения.

ТПУ включает в себя следующие элементы:

  1. Вольтодобавочный трансформатор (ВТ) мощностью 250 кВА.
  2. Тиристорные ключи, состоящие из 24 тиристоров таблеточного типа T9 на ток 250 А и напряжение 1 кВ.
  3. Элементы защиты ТПУ.
  4. Полупроводниковую систему управления.
  5. Силовой шкаф.
  6. Примем для ВТ стандартный трансформатор 6/0,4 кВ мощностью 250 кВА. Согласно прейскуранта цен на электрооборудование 15—05, стоимость ВТ составляет:

Квт = 940 руб.
С учетом транспортных расходов (составляющих 10 % от стоимости трансформатора) и стоимости электромонтажных работ (равных согласно ценнику № 8 — 60 руб.), капитальные затраты на ВТ составляют:

  1. Стоимость тиристора таблеточного типа Т9-250 на напряжение 1 кВ, согласно дополнению № 21 к прейскуранту Л'ь 15—05, часть 2, 1971, составляет Кт— 19,2 руб.

С учетом транспортных расходов и стоимости электромонтажных работ (равных 4 руб.), капитальные затраты на' 24 тиристора равны:

  1. Капитальные затраты на все элементы защиты принимаем в размере 10 % от капитальных затрат на ВТ

  1. Капитальные затраты на полупроводниковую систему управления можно принять в размере 20 % от капитальных затрат на тиристоры

  1. Стоимость шкафа 2400X800X200, согласно прейскуранту цен 15—04, составляет

К'т — 200 руб.
С учетом транспортных расходов и стоимости электромонтажных работ (20 руб.) капитальные затраты на силовой шкаф равны:

  Кт=200+0,1.20+20=240 руб.

  1. Суммарные капитальные затраты на ТПУ равны:


С учетом затрат на регулировку, которые составляют приблизительно 8 % от капитальных затрат на ТПУ, имеем

Определение потерь активной мощности в ТПУ

  1. Потери активной мощности в ВТ равны


где Ро=0,78кВт— потери холостого хода трансформатора [10];
ДРКЭ=3,7кВт— номинальные потери короткого замыкания :

  1. Потери в тиристорах и в реакторе, входящем в элементы защиты ТПУ, можно ориентировочно принять в размере

о0   % от потерь в ВТ

  1. Суммарные потери ТПУ составят

J
Определение приведенных затрат на ТПУ
Приведенные затраты на ТПУ определяются по формуле (3)
где £=0,22— суммарный коэффициент отчислений от капитальных затрат для регулирующих устройств [10];
у — стоимость 1 кВт-года электроэнергии, равная
у = Суэ. Тг =» 0,02 • 4000=80 руб./кВт • год;
ТY— годовое время включения ТПУ, принимаемое при 2-сменной работе 4000 час/год; у— стоимость 1 кВт-ч эл. энергии.
Приведенные затраты на ТПУ равны:
3 — 0,22 • 2340+3,38 • 80~ 785 руб./год.
Согласно заводским данным от обеих подстанций с регулированием напряжения ТПУ питаются цеха 1,6 и 10 и отдел АСУП.
Общая нагрузка включает в себя следующие группы электроприемников:
1. Осветительная нагрузка, равная примерно 20 % об общей нагрузки и состоящая из люминесцентных ламп (95%) и ламп накаливания (5%).                                      
Таблица 4

график изменения напряжения

  1. Вентиляция и прочая двигательная нагрузка, составляющая 40 % от общей нагрузки.
  2. Двигательная нагрузка (компрессора и т. п.), производительность которой зависит от приложенного напряжения, составляющая 20 % общей нагрузки.
  3. Термические установки, составляющие 10 % общей нагрузки.
  4. Пайка, составляющая 5 % общей нагрузки.
  5. Регулировка, составляющая также 5 % нагрузки.
  6. Отдел АСУП, электроприемники которого имеют мощность, не превышающую 40 кВт.

Работа электроприемников двухсменная, в третью смену остается только часть осветительной нагрузки (20 кВт).
Типовой суточный график изменения напряжения, замеренный на заводе, представлен табл. 4 и рис. 5.
В соответствии с графиком изменения напряжения можно принять, что в 1 смену отклонение напряжения — 6,G % от UH имеет место в течение 3-х часов, отклонение — 2,6 °/п — в течение 3-х часов и в течение 2-х часов сохраняется напряжение, близкое к номинальному.
Во II смену напряжение все время выше номинального.
Примем, что отклонение напряжения +4 % имеет место в течение 3-х часов и напряжение -f5,2 от U„ в течение 5 часов.
При этом годовое вероятное время работы с данными отклонениями (при условии 300 рабочих дней в году) составляет:

Нагрузка в течение рабочих смен изменяется незначительно и составляет приблизительно 1600 кВА.
Определение ущерба от отклонений напряжения для осветительной нагрузки
Мощность осветительных электроприемников составляет Р = 0,2-1600 = 320 кВт.
Из них мощность люминесцентных ламп составляет Р = 0,95-320 = 304 кВт.
Мощность ламп накаливания
РЛ = 0,05-320=16 кВт.
При двухсменной работе согласно таблице 2 годовое число часов включения осветительных установок составляет
Т = 2250 час/год.
В соответствии с графиком изменения напряжения примем, что и часы включения осветительных нагрузок отклонение напряжения — 6,6 % от Utl имеет место в течение 2-х часов; отклонение +4 % в течение 0,5 часов; отклонение +5.2 % в течение 5 часов.
При этом годовое вероятное время работы осветительных установок с различными отклонениями напряжения составит:

В ночное время напряжение сильно завышено, что сказывается в основном на сокращении срока службы остающихся в работе ламп.
а)   ущерб от изменения активной мощности
Согласно формулам (17) п (18) дополнительное потребление активной мощности при отклонении напряжения —6,0 °/с от Vп равно

  1. для ламп накаливания

  1. для люминесцентных ламп


Дополнительное потребление активной мощности при других отклонениях напряжения подсчитаны аналогично и результаты расчетов приведены в таблице 5.
Стоимость 1 кВт-года электроэнергии у определяем по формуле (2). При работе с отклонением напряжения 6 U — = —6,6 % в течение 600,0 час/год

При других отклонениях напряжения значения у приведены в таблице 5.
Ущербы от дополнительного потребления активной мощности в лампах определим по формуле (1).
При отклонении b U = —6,6 % ущербы У i> равны:

  1. для ламп накаливания

  1. для люминесцентных ламп


При других отклонениях напряжения ущерба У, подсчитаны аналогично и результаты расчетов сведены в табл. 5.
Годовой ущерб У,» для ламп равен:

б)  ущерб от изменения реактивного потребления
Для люминесцентных ламп дополнительное реактивное потребление при изменении напряжения определяем по формуле (20).
При отклонениях напряжения 6 U ——6,6% от IJ„ имеем

При других отклонениях напряжения дополнительное потребление реактивной мощности определяется аналогично и результаты расчетов приведены в табл. 6.
Если принять затраты на компенсацию 1 квара реактивной мощности усреднено в размере 2,5 руб./квар год, то ущерб от дополнительного реактивного потребления согласно формуле (3) при отклонении —6,6 % составит

При других отклонениях напряжения значения приведены в табл. 6.
Годовой ущерб yQ для ламп равен:

 

— 6.6

+ 4.0

+ 5.2

о Q, квар.

— 124

80.3

10,1

ГОД

—310

+ 200.8

262,75

в)  ущерб от изменения срока службы ламп
Согласно табл. 1 сроки службы ламп составляют

  1. для ламп накаливания

7 = 2500 час;

  1. для люминесцентных ламп

Квт* час.
Коэффициенты амортизации ламп при двухсменной работе (с числом часов включения в году Т~=2250 час) составляют:

  1. для ламп накаливания

  1. для люминесцентных ламп


Если принять среднюю мощность установленных ламп накаливания 200 Вт, то их количество будет составлять:



Удельная стоимость 1 лампы мощностью 200 кВт составляет 0.13 руб, стоимость замены с учетом коэффициента сложности доступа по формуле (26) составляет:
Капитальные затраты на лампы накаливания с учетом стоимости их замены равны


и %

+4,0

+5,2

Умлн. руб./год

0,17

24,7

Утлл. руб/год

23,9

334,4

Ут.руб./год

24,2

359

При средней мощности люминесцентных ламп — 40 Вт, их количество составит

Удельная стоимость 1 лампы равна 1,04 руб/шт; стоимость замены составляет 0,5 руб/шт.
Капитальные затраты на люминесцентные лампы равны

Относительное изменение срока службы ламп при отклонениях напряжения Г определим по формулам (23) и (24).
Так, для отклонения напряжения +4 % от Uu значения Т составят

  1. ламп накаливания

  1. для люминесцентных ламп

ТЛ= 1-3-0,04 = 0,88.
Ущерб от снижения срока службы ламп при отклонениях напряжения определим по формуле (5).
При отклонениях напряжения б U=A % ущербы Ут равны:

  1. для ламп накаливания                                                      ‘
  2. для люминесцентных Ламп

Годовой ущерб равен

г)  ущерб от изменения производительности труда людей
Ряд производств цеха, особенно участок микросхем и участок сборки корпусов, имеют зависимость производительности от освещенности. Мощность электроприемников этих производств примем Р=800 кВт.
Ущерб от снижения производительности при понижении напряжения определим по формуле (27)

  1. для ламп накаливания

  1. для люминесцентных ламп


Коэффициенты 0,05 и 0,95 отражают долю ламп накаливания и люминесцентных ламп в общей мощности осветительных установок. Годовой ущерб Ут равен:

Для ламп, остающихся включенными в ночную смену, можно пренебречь всеми составляющими ущерба от повышенного напряжения, кроме ущерба от сокращения срока службы.
Мощность остающихся включенными ламп составляет 20 кВт.
Количество ламп

Капитальные затраты на эти лампы с учетом замены               Клл=(1.04+0,5) -500 = 770 руб.
Относительное снижение срока службы при среднем отклонении U — 10 % равно:

Ущерб от сокращения срока службы равен

Вероятная величина суммарного ущерба для осветительных установок составляет:

Определение ущерба от отклонений напряжения для двигательной нагрузки
Двигательная нагрузка составляет 60 % общей мощности, в том числе 20 % составляют электроприемники, производительность которых зависит от приложенного напряжения.
Годовое вероятное время работы двигателей с различными отклонениями составляет:

Мощность двигательной нагрузки

Если принять коэффициент загрузки двигателей в среднем 0,7, а к.п.д. в размере 0,9, то номинальная мощность установленных двигателей равна

Номинальные потери этих двигателей

Если принять, что потери холостого хода А Ро составляют 1/3, а потерн нагрузочные 2/3 от Д Р„, то при U=UA

и, %

-6,6

-2,6

+4,0

+5,2

Р, кВт

0,7

0,1

0,4

0,6

Тг, час/год

900

900

900

1500

руб. кВт-год

18

18

18

30

Ур, руб /год

12,6

1,8

7,2

18

При коэффициенте загрузки к3=-0,7 и при номинальном напряжении потери активной мощности в двигателях равны
Потери активной мощностиДополнительные потери при отклонении dU=— 6,6%

Дополнительные потери при других отклонениях определены аналогично и результаты расчетов приведены в табл. 8. Годовой ущерб равен
УР= 12,6+1,8+7,2+18=39,6 руб./год.
Как видно, ущерб от дополнительных активных потерь в двигателе при ka—0,7 составляет незначительную величину и им можно было бы пренебречь.
Ущерб от изменения реактивного потребления
Номинальное реактивное потребление двигателей составляет:
0,47 соответствует cos <рм = 0,9. Реактивное потреб-
ление холостого хода Q,, составляетот Q, а дополни-
тельное реактивное потребление рассеянияот Q„, т. е.


Реактивное потребление  при номинальном напряжении равно
Реактивное потребление при отклонении напряжения 6,6% от U определяется по формуле (14) и равно

Дополнительное реактивное потребление при отклонении 8U = — 6,6%, равно:

Дополнительные реактивные потребления при других отклонениях напряжения определены аналогично и результаты расчетов приведены в таблице 9.
Годовой ущерб от дополнительного реактивного потребления определяется по формуле (3).
Годовой ущерб yQ равен:

Ущерб от снижения скорости вращения двигателей
Влияние скорости вращения двигателей на производительность рабочих механизмов имеет место только для двигателей, составляющих 20 % от всей нагрузки

и, %

—6,6

—2,6

+4,0

+5,2

У. руб./год

262,3

103,4

—158,5

—344,5

Ущерб от снижения производительности при отклонениях &U =—6,6% определяется, по формуле (16) и составляет
Уп=2 -0,23 -320 -900 -0,03- (—0,066) =262,3 руб./год.
При других отклонениях напряжения ущерб У„ определяется аналогично и результаты расчетов приведены в таблице 10.
Годовой ущерб от снижения производительности равен:
У а=262,3+103,4— 158,5—344,5= — 137,3 руб./год.
Вероятная величина суммарного годового ущерба для двигателей составляет
Уд.=39,6+17,65— 137,3=—80,1 руб./год.
Определение ущерба от отклонений напряжения для электротермических установок
Электротермические печи, согласно заводским данным, составляют 10 % от общей нагрузки, т. е. их общая мощность равна
кфм=0,1 • 1600= 160 кВт.
Ущерб от снижения производительности этих установок при отклонениях напряжения —6,6 % и —2,6 % от Uu определяем по формуле (28). Их значения соответственно равны:
У„-в,в=2-0,23-160-1000-0,066=4857,6 руб./год.
Ун—2,в = 2 0,23-160-1000-0,026= 1913,6 руб ./год.
Общий ущерб для электротермических установок Угс„м=4857,6+1913,6 = 6771,2 руб./год.
Фактический ущерб будет еще больше за счет уменьшения срока службы нагревательных элементов при повышенном напряжении, и также за счет брака продукции из-за нарушений температурного режима сушки.

Расчет ущерба от отклонений напряжения для пайки
При отклонениях напряжения изменяется режим пайки (изменение напряжения на ±10% изменяет температуру жала паяльника также на ±10 %).
Это приводит к нарушению технологии пайки, к увеличению брака продукции и времени пайки, а также к выходу из строя паяльников.
По заводским данным, из-за повышенного напряжения ущерб от выхода из строя паяльников составляет в среднем 1500 руб./год.
Расчет ущерба от повышенного брака продукции при отклонениях напряжения представляет определенные трудности, т. к. необходимо из множества факторов, влияющих на качество пайки, выделить влияние отклонений напряжения.
Ущерб от снижения производительности труда для пайки при снижении напряжения можно ориентировочно принять равным половине ущерба для термических установок, т. к. мощность электроприемников при пайке равна примерно 5 % от общей нагрузки (т. е. составляет половину нагрузки термических установок), а методика определения ущерба одна и та же.
Таким образом, общий ущерб для пайки равен:
У. пайки= 1500+0,5-6771,2=4885,6 руб./год.
Расчет ущерба от отклонений напряжений для регулировки
На участке регулировки повышение напряжения во вторую смену приводит к браку продукции. Ущерб от повышенного брака продукции определили на основании заводских данных (по опросу персонала, занятого регулировкой).
Ориентировочно ущерб можно оценить в следующих размерах:
по цеху № 1 — 2000 руб./год;
по цеху № 10 — 2100 руб./год;
по участку микросхем — 500 руб./год.
Общий ущерб для регулировки от повышенного напряжения составит
Ур=2000+2100+500 = 4600 руб./год.
Расчет ущерба от отклонений напряжения для отдела АСУП
Как уже указывалось выше, потребители этого подразделения чрезвычайно чувствительны к повышению напряжения.
Во вторую смену из-за систематически повышенного на-

пряжения отключаете вычислительная машина EG-1022. Включение машины может быть осуществлено  только на следующий день после полной проверки продолжающейся примерно один час.
Таким образом, ежедневно о учетом проверки простой машины из-за повышенного напряжения составляет 9—6 часов.
При средней стоимости 1 часа работы машины, равной 85 руб., вероятное значение годового ущерба для отдела АСУП от повышенного напряжения составляет
Упр = 85-5-300== 127,5 тыс. руб.,
где 300 — число рабочих дней в году.
Кроме простоя машины, перенапряжения и аварийные отключения вредно влияют на оборудование машины, вызывая1 более частый выход его из строя.
Если считать, что машина имеет 16 единиц основного оборудования общей стоимостью 400- тыс. руб., то средняя стоимость единицы основного оборудования составит
400 тыс. руб. : 16=25 тыс. руб.
В течение года из-за перенапряжения и отключений выходит из строя 2—3 единицы оборудования, ущерб  от чего составит
Ув=2-25000 = 50 тыс. руб.
Последствия от перенапряжений могут быть и более тяжелые: выход из строя программ и информационных массивов, выход из строя стойки оперативной памяти и др., которые  в настоящем расчете не учитывались.
Общий: годовой- ущерб для отдела АСУП от повышенного напряжения равен
Суммарный ущерб для электроприемников, питающихся от подстанций с регулированием напряжения (при отсутствии этого регулирования) найдется суммированием ущербов для отдельных групп электроприемников.

Как видно, при отклонениях напряжения определяющим, является ущерб для отдела АСУП.
Годовой экономический эффект от применения ТПУ определяется разностью между суммарным ущербом для всех групп электроприемннков и приведенными затратами на ТПУ
Э=У—3= 195661—785= 194 876 руб./год.
Следует отметить, что при наличии потребителей, чрезвычайно чувствительных к отклонениям напряжения, таких как, например, ЭВМ, экономическая целесообразность регулирования напряжения очевидна.
Но даже при отсутствии подобных электроприемнико» экономическая эффективность регулирования напряжения весьма высокая.
Так, экономический эффект от применения ТПУ (без отдела АСУП) равен
Э= 18161,1—785= 17376 руб./год,
а эффективность дополнительных капитальных затрат на ПТУ составляет



 
« Технические предложения по установке оборудования сбора и обработки данных, средств почасового учета   Формулы, которые могут понадобиться при расчетах в энергонадзоре »
электрические сети