Использование электрооборудования оценивают, сравнивая фактическое полезное потребление или преобразование электроэнергии с потенциально возможным Wв за некоторый период времени (как правило, за год):
где кя — коэффициент использования электрооборудования.
Значение коэффициента зависит от многих факторов. Их взаимосвязь может быть записана в следующем виде:
где те — продолжительность использования оборудования за сутки; tr — продолжительность использования оборудования за год; Р — загрузка оборудования; ftr — коэффициент технической готовности, характеризующий простой оборудования из-за неисправностей и отказов; тп — принятая при проектировании продолжительность использования установленной мощности оборудования в течение года; kn — коэффициент, характеризующий надежность оборудования; kH — коэффициент каталожной неувязки.
В уравнении (а) числитель представляет факторы, которые характеризуют фактическое потребление энергии, а знаменатель — нормативные (проектные) значения. Если принять, что полному использованию оборудования соответствует ки=1, а достигнутый уровень kи<1, то формальная задача улучшения использования заключается в определении таких значений параметров, когда числитель и знаменатель равны между собой.
Есть три направления в решении этой задачи.
Первое из них — вариация числителя при заданном знаменателе, то есть создание таких условий эксплуатации, когда фактическое потребление энергии каждым электроприемником достигает проектного (нормативного). Практическая реализация этого направления возлагается на службу эксплуатации. Это достигается за счет увеличения загрузки оборудования р, увеличения времени работы тг в году, улучшения технического обслуживания kT.
Второе направление — при заданном числителе изменяют знаменатель, то есть находят наилучшее значение параметров оборудования на стадии проектирования. Очевидно, что такое решение возлагается на разработчиков и изготовителей электрооборудования.
Наконец, третье направление — вариация и числителя, и знаменателя, то есть режимы эксплуатации приближают к номинальным параметрам оборудования, а эти параметры, в свою очередь, выбирают в соответствии с условиями эксплуатации. Этот вариант требует творческого сотрудничества эксплуатационников и разработчиков электрооборудования.
Для осуществления первого направления, повышения эффективности использования, важно выбрать режимы работы электрооборудования. Например, при увеличении загрузки трансформатора или электродвигателя достигается положительный эффект — улучшается использование, но вместе с этим наблюдаются отрицательные последствия — возрастают потери электроэнергии. Какой же должна быть нагрузка? Чтобы ответить на этот вопрос, надо найти критерий наилучшего решения. Он называется критерием оптимальности, а само решение — оптимальным.
Среди многих критериев (срок службы, частота отказов, затраты на капитальный ремонт и др.) следует принимать наиболее общий. При оптимизации использования электрооборудования таким критерием является сумма годовых затрат, связанных с эксплуатацией изделия, отнесенная к полезно потребленной энергии за этот период, то есть действительная цена потребленного киловатт-часа.
Эксплуатация считается наилучшей (оптимальной), если достигнута наименьшая цена потребленной энергий.
В общем случае эта цена включает тариф на электроэнергию и дополнительные удельные затраты, связанные с амортизационными отчислениями, заработной платой электрикам, затратами на запасные части и материалы, стоимостью потерь электроэнергии. Каждое из слагаемых зависит от особенностей эксплуатации или параметров электрооборудования. Если учесть эти связи, то получится следующее уравнение действительной цены потребленной электроэнергии:
(б)
где ц — тариф на электроэнергию; р„.з, Рх.х — приведенные потери короткого замыкания и холостого хода; а — время максимальных потерь короткого замыкания, приведенное к полному времени работы; тс, — продолжительность работы в течение суток (ч) и года (дней); р — загрузка оборудования; 3 — постоянные затраты нa эксплуатацию, приведенные к мощности оборудования (амортизационные отчисления, зарплата персонала и т. Д.).
Из уравнения (б) можно определить оптимальную загрузку оборудования, то есть такое значение р, при котором Яд=тт. Для этого в соответствии с правилами исследования функций вычисляют первую производную по р и результат приравнивают нулю. Из полученного уравнения определяют оптимальную загрузку:
Уравнение устанавливает связь между эксплуатационными факторами, поэтому его называют эксплуатационной экономической характеристикой. Эта характеристика наглядно оценивает сложившиеся режимы работы и условия эксплуатации.
Оптимальный режим работы электропривода и подстанции соответствует номинальной нагрузке в течение расчетного (проектного) числа часов использования установленной мощности. При этом действительная цена электроэнергии, например, для электропривода мощностью 4,5 кВт равна 1,4 коп/кВт-ч и для подстанции с трансформатором TM-400/I0—0,55 коп/кВт-ч.
При оптимальном использовании двигателя эксплуатационные затраты на электропривод составляют 40% стоимости электроэнергии, потребленной за год.
Отступление от оптимального режима увеличивает действительную цену электроэнергии, например, при р = 0,8 и тстг=100 ч в год, что характерно для электроприводов в животноводстве, каждый киловатт-час обходится хозяйству в 7 раз дороже. Для подстанции, имеющей Р = 0,5 и тстг—1000 ч в год, цена каждого преобразованного киловатт-часа в 5 раз превышает минимально возможное значение.
Эксплуатационные экономические характеристики позволяют наметить и оценить пути повышения эффективности использование электрооборудования. Большее влияние на снижение Цл оказывает увеличение времени использования и в меньшей степени— загрузка. Следовательно, для электрооборудования, применяемого сезонно, надо принудительно формировать годовой график работы. С этой целью можно организовывать совмещенное использование одних и тех же электродвигателей или трансформаторов, то есть зимой в животноводстве, летом в растениеводстве.
По характеристикам также видно, что увеличение загрузки на 20...30% против номинальной практически не увеличивает общие затраты на эксплуатацию. Поэтому перегрузки электрооборудования экономически оправданы. Их значение нужно выбирать из условия целесообразного перегрева изоляции.
Сельскохозяйственное производство в полной мере оснащено электрооборудованием. Организация его оптимального использования позволит повысить эффективность сельской электрификации.
