Совершенствование эксплуатации электросетей 1990 - Совершенствование нормирования потребления электроэнергии на собственные нужды крупных подстанций

ТОПЛИВО, ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ, ТЕПЛО-РЕЗЕРВЫ ЭКОНОМИИ

ГУРНИ НА Е. В., инж., Всесоюзный заочный политехнический институт
В связи с переходом в 1989 г. энергоснабжающих организаций на полный хозрасчет и самофинансирование чрезвычайно актуальной становится задача сокращения внутрипроизводственных потерь и, в частности, расхода электроэнергии на ее транспортирование в электрических сетях.

Рис. 1. Превышение нормативного электропотребления СН ПС над фактическим: 1 — ПС 500 кВ; 2 — ПС 750 кВ
Одним из существенных резервов снижения расхода электроэнергии (потерь) на транспортирование является сокращение и рациональное использование потребления электроэнергии на собственные нужды (СН) крупных подстанций (ПС).

Считается, что потребление электроэнергии на СН крупных ПС невелико. Однако учет, нормирование и меры по снижению потребления электроэнергии на СН ПС проработаны недостаточно. Развитие электрических сетей приводит к росту числа крупных ПС 500, 750 и 1150 кВ. На ПС 750 кВ установленная мощность трансформаторов собственных нужд (ТСН) одной ступени напряжения превышает 10—15 тыс. кВ-A, а годовое электропотребление достигает 2,5—3,0 млн. кВт-ч, что равносильно электропотреблению среднего промышленного предприятия.

Рис. 2. Графики потребления электроэнергии на СН ПС:
а — суточные; б — по годам

Нормирование потребления электроэнергии на СН крупных ПС. Анализ этого потребления показал значительное расхождение между фактическими цифрами и действующими нормами (рис. 1). Выявлено, что фактическое потребление электроэнергии ряда ПС на 20—50 % ниже нормативного.
Этим объясняется низкая эффективность такого нормирования. Оно не стимулирует работу персонала по снижению потребления электроэнергии на СН ПС. Так, на ПС 500 кВ верхний предел потребления на 1400 тыс. кВт-ч выше, а нижний — на 300 тыс. кВт-ч ниже рекомендуемого; для ПС 750 кВ разброс фактического потребления на СН значительно больше рекомендуемого на 2 млн. кВт-ч.
На ряде крупных ПС проанализирован режим потребления электроэнергии на СН. Характерный график этого потребления на ПС 750 кВ приведен на рис. 2. Из него следует, что оно существенно меняется каждые сутки, а также имеет явную неравномерность потребления по сезонам.
Разработанные в Союзтехэнерго «Инструкции по нормированию расхода электроэнергии на собственные нужды ПС 35—500 кВ и дополнения к ним («Временные нормы расхода электроэнергии на собственные нужды подстанций 750 кВ») предполагают, что нормы потребления электроэнергии на СН ПС составляются для ПС с конкретным оборудованием прямым счетом. С помощью таких норм нельзя планировать потребление на СН по группам ПС и в целом по ПЭС и энергосистеме.
К другим недостаткам существующего нормирования относятся: независимое друг от друга лимитирование и нормирование СН ПС, неучитывание роста нагрузки ПС.
Учитывая сказанное, предлагается вычислять укрупненные (а не детальные) нормы потребления электроэнергии на СН ПС. Расчет проводится следующим образом. На основании анализа выделяются укрупненные группы потребителей СН ПС: электроприводы для средств охлаждения, электрообогрев, электродвигатели, телемеханика и пр.
Выделение укрупненных групп потребителей позволяет привлечь имеющуюся статистическую информацию, полученную с учетом влияния индивидуальных режимов работы конкретных потребителей. Однако ее получение затруднено в результате:
отсутствия предварительного наблюдения за потреблением электроэнергии на СН ПС сверхвысокого напряжения, так как большинство таких ПС имеют сравнительно небольшой срок эксплуатации;
недостаточной оснащенности ПС счетчиками электроэнергии и их невысокого класса точности;

отсутствия системы автоматизированного учета и контроля потребления электроэнергии на СН большинства ПС.
Для каждой из предлагаемых групп определяется основной параметр нормирования. Для средств охлаждения таким параметром является суммарная мощность главных трансформаторов. Охлаждение реакторов учитывается специальным коэффициентом пересчета суммарной мощности трансформаторов. Тогда потребление электроэнергии на СН для систем охлаждения рассчитывается по формуле:
(1)
где аохл — нормированный коэффициент потребления электроэнергии на СН для охлаждения; Кпр — коэффициент приведения, зависящий от типа охлаждаемых реакторов; Sтp — суммарная мощность трансформаторов ПС, имеющих принудительное охлаждение.
Потребление электроэнергии на обогрев помещений и электросиловых шкафов определяется площадью помещений и числом шкафов и определяется по формуле:
(2)
где аП0м — нормированный коэффициент потребления электроэнергии на обогрев помещения; F — суммарная площадь обогреваемого помещения; аш — нормированный коэффициент потребления электроэнергии на обогрев одного шкафа; пш — число шкафов.
Потребление электроэнергии двигателями определяется их суммарной мощностью по формуле:
(3)
где адвиг — нормированный коэффициент потребления электроэнергии двигателями; _— суммарная мощность электродвигателей.
Потребление электроэнергии на телемеханику (ТМ) и связь рассчитывается в зависимости от напряжения ПС по выражению:
(4)
где атм — нормированный коэффициент потребления электроэнергии на ТМ и связь, постоянный для каждого класса напряжения.
Расход электроэнергии на прочие потребители определяется прямым счетом в зависимости от их состава и суммарной мощности ТСН по формуле:
(5)
где апроч — нормированный коэффициент расхода электроэнергии на прочие потребители; SSTCH — суммарная мощность ТСН.
Таким образом, суммарное расчетное потребление электроэнергии на СН ПС вычисляется по формуле:

Рис. 4. Упрощенная структурная схема учета и контроля СН ПС

(6)
По статистическим данным имеется величина фактического потребления электроэнергии Эф на СН передовых ПС. Затем определяется разница между фактом и нормой потребления электроэнергии («невязка»):
(7)
Задача сводится к наилучшей оценке коэффициентов нормы по методу наименьших квадратов из условия минимума среднего квадрата «невязки» согласно выражению:
(8)
На основании изложенного выполнен ориентировочный расчет значений укрупненных норм для ПС 500 и 750 кВ, в результате которого можно далее представить данные по электропотреблению, кВт-ч в год, для различных групп потребителей.

На устройства ТМ и связи принимается постоянным (130±30) тыс.
Предложенное нормирование потребления электроэнергии на СН ПС по укрупненным группам потребителей позволит проводить анализ отклонений потребления электроэнергии на СН для конкретных подстанций с выявлением причин.

Рис. 3. Потребление электроэнергии по трем характерным группам ТСН ПС

Нормирование по трем характерным группам ТСН. Анализ загрузки ТСН действующих ПС показывает, что по режиму работы их можно разделить на три характерные группы (рис. 3):
1 — ТСН, работающие с постоянной нагрузкой и питающие основные технологические процессы (РЗиА, управление выключателями и разъединителями, связь, компрессоры и др.);

2 — ТСН с характерным сезонным провалом в летнее время, вызванным продолжительностью светового дня и повышением температуры воздуха;

3 — ТСН для отопления, которые в летнее время не используются, а их нагрузка в зимнее время прямо связана с температурой воздуха.

Для нормирования потребления электроэнергии на СН для первой группы потребителей задается средний нормативный уровень потребления и ширина доверительного интервала. К значению нормы может вводиться поправка, зависящая от средней часовой (суточной) загрузки главных трансформаторов.
Сезонная составляющая потребителей второй группы удовлетворительно аппроксимируется тригонометрическими функциями. Используется известная аппроксимация типа:
(9)
где t — номер месяца (интервала); Р12 — средняя нагрузка в декабре; Р6 — средняя нагрузка в июне.
Нормирование потребителей третьей группы ТСН определяется следующим образом. Сначала выделяются границы отопительного сезона (например, с 15 октября по 15 апреля). Затем в их пределах ход кривой нагрузки коррелируется с ходом многолетней кривой температуры наружного воздуха.
Управление СН ПС. На основании предложенного метода разработана программа для управления СН крупных ПС (рис. 4), которая работает в диалоговом режиме. В качестве исходных данных используются показания счетчиков электроэнергии.
После проверки баланса и выявления грубых ошибок в показаниях счетчиков определяются потери в элементах ПС и выдается сообщение о их размерах и допустимости. Затем выделяются хозяйственные нужды ПС, формируются акты на оплату электроэнергии, переданной с шин СН в местный район.
Вместе с тем определяется фактическое потребление электроэнергии на СН ПС и сравнивается с прогнозом, определенным по результатам расчетных норм. Далее проверяется допустимость расхода электроэнергии на СН и вычисляются основные технико-экономические показатели работы ПС.
От редакции. Редколлегия журнала просит читателей принять участие в обсуждении проблемы снижения расхода электроэнергии на обогрев помещений подстанций напряжением до 220 кВ включительно, в том числе секционирующих устройств, баков масляных выключателей, приводов электроаппаратов и т. д., а также ЗТП, КТПП, РП.