Повышение эффективности работы схемы электроснабжения Казахского национального университета им.Аль-Фараби
Работа добавлена: 2015-12-13





Введение

На современном этапе развития экономики очень важным аспектом организации производства становится рациональное использование различных энергетических ресурсов. Для более масштабного внедрения энергосберегающей политики необходимо создание комплекса методологий и методик привлечения предприятий, как субъектов государственной экономики, к снижению ущерба на общую экологическую и социально-экономическую ситуацию в стране.

Повышение эффективности систем электроснабжения включает в себя не только требования надежности, бесперебойности и выдержку категорийности потребителей, но и внедрение политики энергосбережения как одну из фундаментальных задач эффективности.

Сегодня большинство энергетических ресурсов планеты предсталены углеводородным сырьем и готовой продукцией, получаемой из него. Несмотря на то, что недра Земли полны природными богатствами, запасы данных видов топлива не бесконечны. Альтернативная энергетика сейчас не достаточно развита и не может в полной мере обеспечить всех потребителей, достаточным количеством энергии, в частности электрической. Следовательно, до тех пор, пока не будет каких либо координальных изменений в сфере «зеленой» энергетики, человечеству требуется обратить внимание на существующие новшества в сфере электротехники и электротехнологии.

Для Республики Казахстан, проблема энергосбережения несомненно не может отходить на второй план, ведь на сегодня Республика испытывает огромный дефицит электроэнергии, особенно в Южных и Юго-Восточных областях.

В многих развитых странах мира сформированы специальные научные центры, которые занимаются разработкой целостной идеологии экономии энергии во всех ее проявлениях. Согласно их умозаключениям, для успешной реализации политики энергосбережения необходим комплексный подход к решению этой задачи: модернизация отдельно взятого элемента не даст желаемых результатов, а наоборот может привести к дескредитации идеи энергосбережения.

Используя данные научных центров, развитые страны мира, разрабатывают методы разъяснения выгодности использования энергоэффективных технологий для предприятий, подкрепляя их различными поощрениями со стороны государства.

На самом деле повышение энергоэффективности систем электроснабжения на предприятии – это одно из самых рентабельных средств которое помогает упрочить финансовое положение компании.

Ученые, проведя оценку эффектиности инвестиций в энергоэффективность, показали, что срок окупаемости таких инфестиций, в зависимости от типа и вида проекта, в среднем составляет 0,5 – 6 лет, что является хорошим вложением оборотных средств по сравнению с традиционными капиталоаложениями.

Для предприятия повышение энергоэффективности приведет к:

1.Снижению издержек на энергоносители.

2.Увеличению доходности предприятия.

3.Поднятию качества выпускаемой продукции.

4.Положительному гудвиллу.

5.И как следсвие из выше сказанного повышению конкурентоспобности компании.

Целью данной работы является повышение эффективности работы схемы электроснабжения Казахского национального университета им.Аль-Фараби.

Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:

1.Теоретически обосновать повышение  эффективности работы схемы электроснабжения КазНУ им.Аль-Фараби  за счет внедрения энергосберегающих трансформаторов.

2.Теоретически обосновать повышение  эффективности работы схемы электроснабжения КазНУ им.Аль-Фараби  за счет внедрения кабелей 10кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена.

1 Энергоэффективность в распределительных сетях

1.1 Понятие энергоэффективности

В фундаменте понятия энергоэввективности лежит снижение потребления энергоресурсов производствами или же просто потребителями для достижения тех же целей, но с меньшими энергетическими затратами. При эффективном использовании энергетических ресурсов наблюжается экономия энергии, а это в свою очередь позволяет разгрузить генерирующие предприятия и линии электропередачи, снижение издережек на коммунальные услуги, сокращение вреда, наносимого окружающей среде.

В 21 веке использовать энергоресурсы эффективно необходимо, так как данные капиталловложения являются одними из самых рентабельных для различного рода предприятий.

Теория энергоэффективных предприятий стала активно развиваться в 90-х годах прошлого века под покровительством Европейской Комиссии. С тех пор многие Европейские предприятия приняли на вооружение данную теорию и руководствуясь данной политикой становятся все более конкурентоспособными на открытых рынках сбыта.

В странах СНГ производители не могут составить достойную оппозицию своим зарубежным конкурентам, так как в среднем потребление энергии в странах СНГ в 3 раза выше при производстве одного и того же продукта чем в странах Европейского Союза.

Такая картина сложилась сразу по нескольким причинам:

1. Экономики стран СНГ имеют скудный ассортимент товаров и в большинстве направлены на добычу сырья и его переработку.

2. Большинство производств работают со времен Советского Союза и не модернизировались с тех пор, что пагубно влияет на энергопотребление по отраслям экономики.

Энергосбережение и энергоэффективность родственные взаимозависимые понятия, это отличные средства для тех предприятий, которые децствительно хотят ощутить повышение рентабельности, вложить капиталл на перспективу, стать более конкурентноспособными на рынке.

Энергоэффективные проекты также достаточно привлекательны для инверторов, так как период окупаемости таких инвестиций составляет от 6 месяцев до 6 лет, что достаточно неплохо по сравнению с депозитарными вкладами в банк и некоторые ценные бумаги. Вложение капиталла в устойчивое развитие энергетики позволяет обеспечить конкурентноспособность в долгосрочной перспективе.

1.2 Потери в распределительных трансформаторах

Современные системы электроснабжения построены на принципе многократной трансформации электрической энергии, в обоих направлениях и конечным звеном в этой цепочке трансформаций становится распределительный трансформатор, который позволяет потребителю «забрать» заявленную мощность.

Из теории электрических машин известно, что силовой трехфазный трансформатор является статической машиной, которая основываясь на законе электроманитной индукции изменять напряжение в сети. Как показано на рисунке 1, наиболее распространненый, двухобмоточный силовой трансформатор состоит из обмотки высокого напряжения (ВН), обмотки низкого напряжения (НН), и стержня, который набирается из листов холоднокатанной стали. Все его части помещаются в емкость, заполненную диэлектриком.

В трансформаторах принято выделять два вида потерь: потери холостого хода (потери в стали), потери короткого замыкания (электрические потери).

На сегодня суммарные потери в распределительных трансформаторах составляют порядка 30% всех потерь в распределительных сетях, что является достаточно большой цифрой. Ученые-конструкцторы задались вопросом снижения потерь в трансформаторах в 80-х годах двадцатого века. Используя различные инженерно-технические решения добились снижения этих потерь практически на 30%.

 

Рисунок 1 – Схематическое изображение распределительного трансформатора

Наиболее доступными энергосберегающими трансформаторами на сегодняшний день являются трансформаторы производства УП «МЭТЗ им. В.И.Козлова» серии ТМГ12. Из всех серийно выпускаемых энергоэффективных трансформаторов в странах СНГ, данные трансформаторы имеют самый низкий уровень потерь холостого хода и короткого замыкания, а также показывают улучшенные шумовые характеристики.

Трансформатор серии ТМГ12-400/10-У1 в сравнении со своим собратом ТМГ11-400/10-У1, дороже на рынке электротехнической продукции на 100 000 тенге, но при сегодняшнем тарифе на электронергии в идеальных условиях эксплуатации (без поломок), окупится примерно за 1 год, даже при коэффициенте загрузки равным 0,7. Один такой трансформатор мощностью 400 кВА поможет съекономить 6200 кВт*ч в год.

Энергоэффективные трансформаторы – это огромный резерв энергосбережения в распределительных сетях, который следует принимать на вооружение всем предприятиям, которые заботятся о снижении энергоемкости их производств.

1.3 Эффективность кабеля с СПЭ-изоляцией

Технология производства кабелей с маслонаполненной изоляцией известна с 20-х годов ХХ века. Данная технология в целом зарекомендавала себя, как надежную, но существует ряд причин, по еоторым сегодня маслонаполенные кабели сменяются кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Основные электрические свойства кабелей с маслонаполненной изоляцией выдерживаются тогда, когда масло сохраняет высокие диэлектрические свойства, которые в свою очередь обеспечивают предотвращение развития ионизационных процессов. Для этого масло подвергается глубокой дегазации.

Кабели с бумажной изоляцией состоят из:

  1.  Токопроводящая жила (медная или алюминиевая).
  2.  Бумажная изоляция, пропитанная маслом.
  3.  Свинцовая оболочка.
  4.  Не магнитная армирующая лента.
  5.  Защита от коррозии.

Схематически строение маслонаполненного кабеля можно увидеть

на рисунке 2.

Распределительные сети представлены кабелями напряжением 6-10, 35кВ. В 21 веке технология производства кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена достаточно хорошо освоена и позволяет в процессе реконструкции заменять старые, отработавшие свой век кабели.

Для маслонаполненных кабелей проложенных в любых условиях, регламентирована длительно допустимая температура нагрева токопроводящих жил на уровне 85 °С .

Маслонаполненные кабели 6-10 кВ в эксплуатации достаточно неприхотливы на протяжении всего срока эксплуатации, но тем не менее из за плохих перегрузочных свойств и возможных производственных дефектов, возникоет достаточно большое количество отказов в электропитании, и как следствие не обеспечивается категорийность потребителей, что неготивно влияет на эффективность использования кабелей с бумажной изоляцией.

Рисунок 2 – Кабель с маслонаполненной изоляцией

Современные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена более совершенны по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией из-за конструкции, технологии производства и модернизированной изоляцией . В последних разрабатываемых проектах все чаще и чаще можно встретить кабели с СПЭ изоляцией.

Для сравнения приведем некоторые сравнительные характеристики маслонаполненных кабелей и кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в таблице 1.

Не смотря на более простую технологию производства опыт применения кабелей с СПЭ изоляцией показал, что кабельные линии стали более надежными, что в свою очередь связано с улучшенным качеством изоляции, более надежной конструкцией концевых и соединительных муфт.

При однинаковом сечении токопроводящей жилы, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена легче и имеют меньший внешний диаметр, что позволяет изготавливать большие длины, что в свою очередь уменьшает количество соединительных муфт и как следствие повышает надежность проложенной линии.

Таблица 1 - Сравнительные характеристики

Кабель с СПЭ-изоляцией

Кабель с бумажной изоляцией

10кВ

10кВ

Длительно допустимая температура, °С

90

70

Допустимый нагрев в аврийном режиме, °С

130

90

Предельно допустимая температура при протекании токов КЗ, °С

250

200

Температура при прокладке без предварительного подогрева не ниже, °С

-20

0

Относительная диэлектрическая проницаемость при 20 °С

2,4

4

Коэффициент диэлектрических потерь при 20°С

0,001

0,008

Разница уровней при прокладке кабеля, м

Не ограничено

15

Как показано на рисунке 3, трехфазное исполнение кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена состоит из:

1.Токопроводящей жилы (медной или алюминиевой).

2.Изоляции из сшитого полиэтилена.

3.Водоотталкивающего слоя.

4.Влагозащитной алюмополимерной ленты.

5.Полиэтиленовой оболочки.

6.Брони из плоской стальной проволоки.

7.Внешней полиэтиленовой оболочки.

Подводя итог, можно сказать, что необходимость замены кабелей с бумажно-масленной изоляцией на кабельные линии с изоляцией из сшитого полиэтилена диктуется современными требованиями к экологичности и несомненными преимуществами данного вида изоляции:

Рисунок 3 – Конструкция трехжильного СПЭ-кабеля

-увеличенная пропускная способность кабельной линии, за счет того, что допустимые токи кабелей с СПЭ изоляцией выше на 15-30%;

-больший ток термической стойкости при еоротком замыкании;

-уменьшенный вес, сниженные геометрические параметры, обеспечивают удобство и легкость прокладки как по конструкциям так и в земле;

-отсутствие жидких коспонентов, повышающих экологичность и доющиъ возможность вести прокладку кабеля при температуре до –150С;

2 Зарубежный опыт энергосбережения

2.1 Энергосбережение в Европе

Ученые из Европейского Союза установили, что потенциал энергосбережения его участников огромен и составляет 22 млрд кВт*ч в год, что в конечном итоге позволит съекономить около 2 млрд евро ежегодно, при условии сохранения цен на первичные энергетические ресурсы.

Срок эксплуатации распределительных трансформаторов составляет порядка 25 лет, поэтому комплексная замена всех трансформаторов неактиальна, но даже частичная модернизация приведет к эффекту энергосбережения порядка 8 млрд кВт*ч, только за счет применения новых энергосберегающих трансформаторов.

Проблемой энергосбережения европейские ученые занимаются с 70-х годов прошлого века, данные по потерям с 1970 по 2010 год, в отдельных европейских странах представлены на рисунке 4.

Суммарная величина потерь составляет 170 млрд кВт•ч, что составляет 7 % от всей произведенной электроэнергии. Но величина потерь устойчиво снижалась с уровня 7,5 % в 1970 году. Наименьшие потери в Германии, где данной проблемой системно занимаются уже более 40 лет.

Теория производства переменного тока, его преобразование и потребелние была сформулирована в конце 19 века, на которую и опирается сегодняшняя техническая концепция энергосбережения.

Идея транспортировки электрической энергии основана на передаче жлектроэнергии с высоким напряжением, для получения которого требуются трансформаторы, но и для потребителей, в большей их части требуется напряжение равное 0,4 кВ. Поэтому в непосредственной близости к потребителям устанавливается огромное количество распределительных трансформаторов.

Министрества энергетики европейских стран принимаеют на вооружение новые технологии, связанные с распределительными трансформаторами, которые позволяют снизить потери холостого хода и короткого замыкания.

Для трансформаторов, устанавливаемых в странах Европы сформулированы и утверждены следующие стандарты уровня энергоэффективности:

1. HD428: Трехфазные распределительные трансформаторы с рабочей частотой 50 Гц от 50 до 2500 кВ•А с масляным охлаждением и максимальным напряжением не выше 36 кВ;

2. HD538: Трехфазные распределительные трансформаторы с рабочей частотой 50 Гц от 100 до 2500 кВ•А с охлаждением сухого типа и максимальным напряжением не выше 36 кВ.

Рисунок 4 - Прогностические и оценочные данные по потерям за период 1970–2010 годов

Данные стандарты в табличном виде регламентируют два вида потерь в трансформаторах: потери холостого хода и потери короткого замыкания, которые определяются с допуском на нормальную погрешность. Исходя из опытно полученных данных устанавливается класс жнергоэффективности того или иного распределительного трансформатора.

Еще одной достаточно неэффективной частью систем электроснабжения являются распределительные электрические сети. В странах Европы инженеры достаточно давно стали применять кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, так как по ряду преимуществ они стали вытеснять традиционные кабели с бумажно-маслянной изоляцией.

  1.   Энергосбережение в Российской Федерации

Основываясь на зарубежном опыте в Российской Федерации с 23 ноября 2009 года вступил в силу федеральный закон №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности».

Данный закон описывает процессы энергосбережения и формулирует методолгию энергосбережения, энергетической эффективности и класса энергетической эффективности.

Для РФ внедрение класса энергетической эффективности позволило улучшить рынок распределительный трансформаторов с точки зрения качества продукции, так как до этого отличить качественные трансформаторы от трансформаторов более низкого качества просто невозможно было отличить.

В России, как и во всех странах бывшего Советского Союза помимо технических потерь имеют место коммерческие потери, т.е. воровство электрической энергии. Динамика и структура потерь предсталены в таблице 2.

Таблица 2 – Динамика и структура потерь

Наим.

Ед. изм.

Численные значения показателя

12004

12005

12006

12007

12008

12009

22010

22011

22012

22013

Отпуск в сеть

млрд. кВт•ч

74,4

57,1

48,1

33,1

27,1

44,8

75,5

90,6

89,8

14,3

Потери в сети

млрд. кВт•ч

8,1

9,5

6,3

3,9

4,01

4,83

9,2

11,9

9,87

1,5

Потери в сети

%

10,8

16,6

13,1

11,7

14,8

10,8

12,2

13,2

11

10,5

Как видно из таблицы, цроыень потерь в сети колеблется в районе 12%, что выходит за рамки норм.

Структура потерь показана на рисунке 5, из которой следует что общая доля технических потерь состаляет больше четверти всех потерь, причем на распределительные трансформаторы приходится 30 % всех технических потерь, на распределиельные кабельные линии 25 %.

Рисунок 5 – Структура потерь в процентах от объема передач

2.3 Энергосбережение в Республике Казахстан

Закон Республики Казахстан “Об энергосбережении и повышении энергоэффективности”, а также сопутствующие ему поправки были приняты 13.02.2013г.

Закон предусматривает создание целостной правовой базы энергосбережения, а также формирование национальной инфраструктуры для стимулирования перехода экономики на энергоэффективное развитие.

К 2014 году предполагается внедрение международных стандартов по энергосбережению, и по аналогии со странами ЕС вводится добровольное соглашение в области энергосбережения, которое будет заключаться с предприятиями, входящими в государственный энергетический реестр. В соглашении будет расписано по годам, насколько будет снижена энергоемкость предприятия.

Законом также вводится запрет на продажу и производство электропотребляющих устройств без обозначений класса эффективности.

В Казахстане энергосбережение и повышение энергоэффективности всех отраслей хозяйства является в настоящее время приоритетной задачей, которая позволит решить комплекс проблем: энергетических, экологических и экономических. Без решения этой задачи неизбежно будет сдерживаться развитие страны.

Главой государства в области энергосбережения поставлена задача по снижению энергоемкости внутреннего валового продукта не менее чем на 10% к 2015 году и 25% к 2020 году.

Однако существуют следующие проблемы с внедрением электроснабжения в Республике Казахстан:

- отсутствие методологии разработки и мониторинга политики энергосбережения, несовершенство энергетической статистики;

- отсутствие единого специализированного органа (энергетического агентства) ответственного за политику энергосбережения;

- неразвитость конкурентных торговых механизмов ТЭР;

- отсутствие стимулирующих финансовых инструментов;

- недостаток квалифицированных энергоменеджеров и энергосервисных компаний;

- низкая осведомленность о преимуществах энергосбережения.

В связи с этим МИНТ предложили концепцию развития  энергосбережения в Республике Казахстан, в которой изложены следующие предложения:

- фокус на сектора с наибольшим потенциалом энергосбережения;

- установка: достижение конкретных целевых показателей энергосбережения к 2020 году;

- сегментация политики энергосбережения: приоритеты по секторам экономики, секторальные Дорожные карты, различные пакеты мер;

- для субъектов: ориентация на меры по стимулированию;

- возможность привлечения внешних источников финансирования мероприятий по энергосбережению;

- постановка задачи по целостной модернизации системы сбора

энергетической статистики;

- основную организационную нагрузку по энергосбережению несут крупные промышленные предприятия. При этом: предприятия выигрывают финансово от энергосбережения (немедленный эффект от экономии); предприятия потребляют около 70% всей энергии; есть механизмы привлечения инвестиций для проведения мер по энергосбережению.

В последнее двадцатилетие энергетика обеспечивала рост благосостояния в мире, примерно, в равных долях за счет увеличения производства энергоресурсов и улучшения их использования. В развитых странах меры по энергосбережению давали 60-65% экономического роста. В результате энергоемкость национального дохода уменьшилась за этот период в мире на 18% и в развитых странах – на 21-27%. Не случайно основное повышение энергетической эффективности экономики (системных мер по энергосбережению) является центральной задачей Энергетической стратегии Казахстана.

Энергетическая стратегия предусматривает интенсивную реализацию организационных и технологических мер экономии топлива и энергии, т.е. проведения целенаправленной энергосберегающей политики. Для этого наша страна располагает большим потенциалом организационного и технологического энергосбережения. Реализация освоенных в отечественной и мировой практике организационных и технологических мер по экономии энергоресурсов способна уменьшить их расход в стране на 40-48% или на 360- 430 млн. тонн условного топлива (т.у.т.) в год. Около трети потенциала энергосбережения имеют отрасли топливно-энергетического комплекса, другая треть - сосредоточена в остальных отраслях промышленности и в строительстве, свыше четверти – в коммунально-бытовом секторе, 6-7% - на транспорте и 3% - в сельском хозяйстве.

Энергоресурсосбережение является одной из самых серьезных задач XXI века. От результатов решения этой проблемы зависит место мирового сообщества в ряду развитых в экономическом отношении стран и уровень жизни граждан. Казахстан не только располагает всеми необходимыми природными ресурсами и интеллектуальным потенциалом для успешного решения своих энергетических проблем, но и объективно является ресурсной базой для европейских и азиатских государств, экспортируя нефть, нефтепродукты и природный газ в объемах, стратегически значимых для стран- импортеров. Однако избыточность топливно-энергетических ресурсов в нашей стране совершенно не должна предусматривать энергорасточительность, т.к только энергоэффективное хозяйствование при открытой рыночной экономике является важнейшим фактором конкурентоспособности товаров и услуг.

Энергосбережение должно быть отнесено к стратегическим задачам государства, являясь одновременно и основным методом обеспечения энергетической безопасности, и единственным реальным способом сохранения высоких доходов от экспорта углеводородного сырья. Цели энергосбережения совпадают и с другими целями муниципальных образований, таких как улучшение экологической ситуации, повышение экономичности систем энергоснабжения и др.

В основу классификации резервов экономии ТЭР положена классификация резервов по направлениям усовершенствования производства классификационным признаком, которого являются сами источники экономии, позволяющие выявить влияние того или иного резерва на все стороны производственно-хозяйственной деятельности предприятий.

При этом методе анализа наиболее легко решается проблема их измерения, которая фактически сводится к определению экономической эффективности.  

Процесс внедрения энергосберегающих мероприятий в каждом здании является уникальным в своем роде и требует особого подхода. Принцип работы в данном направлении можно представить как непрерывный циклический процесс, предоставленный на рисунке 9.

Основные направления и способы энергосбережения:

- повышение теплового сопротивления ограждающих конструкций;

- повышение энергоэффективности системы отопления;

- повышение качества вентиляции и снижение издержек на вентиляцию и кондиционирование;

- экономия газа;

- экономия при производстве, передаче и потреблении электроэнергии:

а) внедрение нового, более экономичного, электрооборудования, в частности, распределительных трансформаторов с уменьшенными активными и реактивными потерями холостого хода, встроенных в КТП и ЗТП конденсаторных батарей;

б) применение герметичных масляных или заполненных жидким негорючим диэлектриком трансформаторов с уменьшенными удельными техническими потерями электроэнергии и массогабаритными параметрами, в том числе, специальных конструкций трансформаторов мощностью до 100 кВА, позволяющих их подвеску на опоре (столбовых трансформаторов (6- 10/0,4 кВ)) для сокращения протяженности сетей напряжением 0,4 кВ и потерь электроэнергии в них;

в) более широкое использование устройств автоматического регулирования напряжения под нагрузкой, вольтодобавочных трансформаторов, средств местного регулирования напряжения для повышения качества электроэнергии и снижения ее потерь;

- повышение энергоэффективности добычи и переработки топлива;

- реализация типовых проектов в промышленности.

Рисунок 6 – Внедрения энергосберегающих мероприятий

Энергосбережение и оптимизация энергопотребления растущей экономики входят в число наиболее приоритетных задач дня. Для их решения разработана отраслевая Программа по энергосбережению, а также принят Закон «Об энергосбережении и повышения энергоэффективности». Согласно программе, в стране должна резко снизиться энергоемкость промышленного производства и жилищно-коммунального хозяйства, т.е. необходимо внедрять энергосберегающие технологии и максимально оптимизировать энергопотребление, сокращая сверхнормативные потери.

Изложенные механизмы мотивирования практического внедрения энергоэффективных распределительных трансформаторов В Европе, изложенные ранее, вполне применимы и в Казахстане. Более того, эффект от успешного применения энергоэффективного трансформаторного оборудования крайне важен и значим для экономики республики.

Для успешного продвижения в РК энергоэффективных трансформаторов необходимо:

1.Сформировать нормативные документы по силовым трансформаторам.

2.Централизованно снабдить всех потенциальных потребителей трансформаторной продукции методикой расчета капитализации потерь; в этом случае каждый покупатель будет сам решать для себя: или сэкономить сейчас и расплачиваться за некачественное оборудование многие годы эксплуатации, или затратить сейчас большую сумму, но обеспечить себе экономию в течение всего срока эксплуатации.

Рисунок 7 – Потери в трансформаторах

Рисунок 8 – Экономический эффект от внедрения энергоэффективных трансформаторов

3.Регламентированно скорректировать технические данные на трансформаторы путем указания конкретного класса энергоэффективности.

Существующие потери в распределительных трансформаторах — до 3%. Результаты потерь представлены на рисунке 7. Экономический эффект от внедрения энергоэффективных трансформаторов представлен на рисунке 8.

3 Анализ схемы электроснабжения Казахского Национального Университета имени Аль-Фараби

3.1 Схема внешнего электроснабжения КазНУ им.Аль-Фараби

Казахский Национальный Университет имени аль-Фараби был построен и сдан в эксплуатацию в 50-х годах проглого века. Сегодня – это отдельный город студентов, расположенный на территории более 100 гектар, имеющий современную инфраструктуру для комфортного обучения и проживания студентов данного высшего учебного заведения.

В народе территорию КазНУ им. аль-Фараби называть «КазГУград», так как он расположен в элитном районе огромного мегаполиса Алматы и является одним из самых живописных уголков города.

Рисунок 9 – Карта кампуса КазНУ им. аль-Фараби

На рисунке 9 схематически изображено расположение учебно-лабораторных корпусов, библиотечных фондов, общежитий, читальных и Интернет-залов, мультимедийных и компьютерных классов, Дворца студентов им. Джолдасбекова У.А., медицинских пунктов, комбината питания, спортивного комплекса, торгового и производственного центра, кинотеатра, центра коммунальных услуг и тому подобное.

Территория Казахского национального университета имени аль-Фараби занимает площадь более 100 гектар, общая площадь зданий и сооружений около 340 тысяч квадратных метров.

Здания и сооружения состоят из:

1.Четырнадцати учебных корпусов.

2.Шестьнадцати студенческих общежитий.

3.Дворца студентов имени У.А.Джолдасбекова.

4.Научной библиотеки.

5.Камбината питания.

6.Интернет центра.

7.Спарткосплекса.

8.Спортивного стадиона.

9.Центра обслуживания студентов «Керемет».

Установленная мощность Казахского Национального Университета имени аль-Фараби составляет 12 МВт. Комплекс запитан от ПС 157, где и расположен учет электрической энергии на отходящих ячейках 10 кВ.

Для обеспечения всех потребителей электрической энергией на территории построено 10 странсформаторных подстанций 10/0,4 кВ.

Парк трансформаторов косплексно не обновлялся с момента введения в эксплуатацию, некоторые трансформаторы были заменены по вынужденным причинам (выходу их из строя). Общее число трансформаторов составляет 17 штук, из них:

  1.  ТМ-1600/10 – 3 шт.
  2.  ТМ-1000/10 – 4 шт.
  3.  ТМ-630/10 – 6 шт.
  4.  ТМ-400/10 – 4 шт.

Все трансформаторные подстанции питаются по кольцевой схеме, общая протяженность кабельных линий 10кВ составляет около 15 километров.

Схема внешнего электроснабжения КазНУ им.Аль Фараби требует реконструкции, ввиду устаревшего оборудования и большого количества отказов кабельных линий.

При проведении комплексной реконструкции в работе исследуются несколько вариантов оборудования в том числе и основной (с энергоэффективными трансформаторами и кабелями с СПЭ изоляцией).

3.2 Применение энергоэффективных трансформаторов для повышения эффективности работы системы электроснабжения КазНУ им.Аль Фараби

Как было упомянуто выше, схема электроснабжения Казахского Национального Университета требует комплексной реконструкции. В данном разделе коснемся замены распределительных трансформаторов.

Парк трансформаторов КазНУ им. аль-Фараби состоит из:

1.ТМ-1600/10 – 3 шт.

2.ТМ-1000/10 – 4 шт.

3.ТМ-630/10 – 6 шт.

4.ТМ-400/10 – 4 шт.

Изношенность электротехнического обрудования приводит к увеличению потерь при трансформатции электрической энергии, а также к повышению вероятности возникновения аварийной ситуации.

Согласно проведенному энергоаудиту КазНУ им. аль-Фараби, потребляет в год порядка 10,5 млн. кВт*ч электрической энергии.

Таблица 3 – Потребление электроэнергии КазНУ им. аль-Фараби за 2014 год

Отчетный период

Потребление электроэнергии, кВТ*ч

01.01.2014

1 110 688

01.02.2014

1 109 210

01.03.2014

1 396 936

01.04.2014

897 586

01.05.2014

709 756

01.06.2014

583 344

01.07.2014

418 830

01.08.2014

435 958

01.09.2014

692 234

01.10.2014

940 404

01.11.2014

1 136 716

01.12.2014

1 175 696

Итого

10 607 358

Потери только в распределительных трансформаторах составили около 5%, поэтому замента трансформаторов на энергосберегающие имеею достаточно хорошие предпосылки.

Численные данные по потерям в трансформаторах представлены в таблице 4.

В данной главе будут рассмотрены несколько вариантов распределительных трансформаторов, которые предположительно можно поставить вместо существующих: трансформаторы от Европейских производителей (АВВ), трансформаторы Кентауского трансформаторного завода (КТЗ), Белорусские трансформаторы ТМГ12 и трансформаторы Китайскиого производства. Сравнительные характеристики трансформаторов мощностью 630 кВА приведены в таблице 5.

Наиболее доступными энергосберегающими трансформаторами на сегодняшний день являются трансформаторы производства УП «МЭТЗ им. В.И.Козлова» серии ТМГ12. Из всех серийно выпускаемых энергоэффективных трансформаторов в странах СНГ, данные трансформаторы имеют самый низкий уровень потерь холостого хода и короткого замыкания, а также показывают улучшенные шумовые характеристики.

Таблица 4 – Суммарные потери в распределительных трансформаторах

Отчетный период

Потери в трансформаторах(существующая схема) 5%, кВт*ч

01.01.2014

55 534

01.02.2014

55 461

01.03.2014

69 847

01.04.2014

44 879

01.05.2014

35 488

01.06.2014

29 167

01.07.2014

20 942

01.08.2014

21 798

01.09.2014

34 612

01.10.2014

47 020

01.11.2014

56 836

01.12.2014

58 785

Итого

530 368

Рисунок 10 – Диаграмма суммарных потерь в % от всей потребляемой электроэнергии

Таблица 5 – Сравнительные характеристики трансформаторов различных производителей на примере трансформатора мощностью 630 кВА

Характеристики

Европейские производители

КТЗ

ТМГ 12 Белоруссия

Трансформаторы(Китай)

Мощность кВА

630

630

630

630

Потери холостого хода кВт

1,16

1,17

0,8

1,3

Потери КЗ, кВт

5,1

5,2

6,75

6,9

Напряжение КЗ, %

5

5,1

5,5

6

Ток ХХ, %

1,5

1,5

1,4

2

Рисунок 11 – Внешний вид трансформатора ТМГ 12

Трансформатор серии ТМГ12-630/10-У1 в сравнении со своим собратом ТМГ11-630/10-У1, дороже на рынке электротехнической продукции на 150 000 тенге, но при сегодняшнем тарифе на электронергии в идеальных условиях эксплуатации (без поломок), окупится примерно за 1,5 года, даже при коэффициенте загрузки равным 0,7. Один такой трансформатор мощностью 630 кВА поможет съекономить 7000 кВт*ч в год.

Рисунок 12 – Внешний вид трансформатора EcoDry производства фирмы АВВ

Как указано выше сегодня в схеме электроснабжения КазНУ им. аль-Фараби установлено 17 распределительных трансформаторов, сравнительные стоимости конкурентов указаны в таблице 6.

Таблица 6 – Стоимость распределительных трансформаторов

Мощность кВА

ТМГ (КТЗ)

ТМГ 12 (Белорусь)

Тр-ры(Китай)

Цена за шт,тг

Цена за шт,тг

Цена за шт,тг

1600

3 300 000

3 900 000

3 000 000

1000

1 450 000

1 600 000

1 100 000

630

1 050 000

1 250 000

900 000

400

790 000

840 000

610 000

Далее проведем расчет энергоэффективности каждого из вариантов распределительных странсформаторов и проведем сравнение с существующей схемой внешнего электроснабжения. Сумарные капитальные вложения по каждому производителю приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Суммарные капитальные вложения на распределительные трансформаторы

 

ТМГ (КТЗ)

ТМГ 12 (Белорусь)

Тр-ры(Китай)

Капиталовложения

25 160 000

28 960 000

21 240 000




Возможно эти работы будут Вам интересны.

1. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПЕЦИАЛЬНЫХ ЗОН В КАЗАХСТАНЕ

2. Повышение эффективности использования машинно-тракторного парка предприятия

3. Проектирование внешней схемы электроснабжения одного населенного пункта (акционерного или коллективного предприятия)

4. Повышение эффективности производства продукции на основе инвестиций (на материале ОАО УЧХОЗ РАМЗАЙ ПГСХА)

5. Развитие и повышение эффективности системы управления подготовкой специалистов для ресторанного бизнеса на примере ресторана «Мир пиццы»

6. Статистика национального богатства и национального имущества

7. Расчет основных электрических величин, необходимых для оценки работы системы электроснабжения

8. Исследование работы схемы управленияпастеризационно-охладительной установки

9. Исследование работы схемы управления башенной насосной установки

10. Исследование работы схемы управления безбашенной насосной установки