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 U1(1)i по приближенной формуле:
U1(1)i= 
(UAB(1)i+UBC(1)i+UCA(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 Uy в вольтах как результат усреднения N наблюдений напряжений U(1)i или U1 (1)i по формуле:
Uy= 
, (3.2)
где Ui –значение напряжения U(1)i или U1 (1)i в i-ом наблюдении, В, кВ.
Усредненное напряжение Uy составляет 398,3233.
Вычисляем значение установившегося отклонения напряжения dUy в процентах по формуле:
dUy= 
, (3.3)
где Uном –номинальное междуфазное напряжение, В.
. 
Установившееся отклонение напряжения составляет 4 %, что удовлетворяет нормам качества согласно ГОСТ 13109-97, т.к. значение установившегося отклонения напряжения dUy не должно превышать ±5 % от номинального напряжения электрической сети.
Несимметрия напряжений
Измерение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U для междуфазных напряжений осуществляют следующим образом. Для каждого i-го наблюдения измеряют одновременно действующие значения междуфазных напряжений по основной частоте UAB(1)i, UBC(1)i, UCA(1)i в вольтах, киловольтах.
Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К2Ui в процентах как результат i-го наблюдения можно определять по формуле:
K2Ui= 
, (3.4)
где U2(1)i – действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений в i-ом наблюдении, В, кВ;
Uном.мф — номинальное значение междуфазного напряжения, В, кВ.
Действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты U2(1)i можно определить согласно формулы:
U2(1)i= 
(3.5)
Также значение напряжение обратной последовательности можно определить согласно выражению:
U2(1)i=0,62(Uнб(1)i– Uнм(1)i), (3.6)
где Uнб(1)i, Uнм(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 К2U в процентах как результат усреднения N наблюдений К2Ui определяетсяпо формуле:
K2U= 
. (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 К2U в процентах как результат усреднения N наблюдений К2Ui 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 К0Ui проводилось следующим образом.
Для каждого i-го наблюдения измерялись одновременно действующие значения трех междуфазных и двух фазных напряжений основной частоты UAB(1)i, UBC(l)i, UCA(1)i, UA(1)i, UB(1)i, в вольтах, киловольтах.
Определяют действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты U0(1)i в i-ом наблюдении по формуле:
U0(1)i= 
. (3.8)
Также значение напряжение нулевой последовательности можно определить согласно выражению:
U0(1)i = 0,62 (Uнб. ф (1)i – Uнм. ф(1)i), (3.9)
где Uнб. ф (1)i, Uнм. 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 K0Ui в процентах как результат i-го наблюдения можно определять по формуле:
K0Ui = 
, (3.10)
где Uном.ф – номинальное значение фазного напряжения, В, кВ.
Значение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности K0U в процентах как результат усреднения N наблюдений K0Ui можно определять по формуле:
K0U = 
. (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 К0U в процентах как результат усреднения N наблюдений К0Ui 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 %.