CC BY
36
УДК 519.876.5
П. Ю. Каратеев, асп., (4872) 40-39-75, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРЕДПРИЯТИЯМИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЕЙ
Рассмотрена проблема эффективного использования электроэнергии на предприятии, негативного влияния электронных нагрузок и способов её учета и компенсации.
Ключевые слова: надежность, эффективность, электронная нагрузка.
Коммерческая привлекательность импульсных технологий преобразования электрической энергии в диапазоне мощностей единичных потребителей от десятков Вт до единиц кВт привела к их широкому распространению и на определенном этапе породила проблему энергетической эффективности систем электропитания. Значительная часть устройств ин-фокоммуникаций как потребителей электрической энергии проявляет нелинейных характер энергопотребления в силу специфики и особенностей вторичных блоков питания.
Основу нормативной базы относительно показателей качества электропотребления и электроэнергии и их норм составляют:
1) ГОСТ 13109-97, устанавливающий показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях общего и однофазного тока частотой 50 ГЦ;
2) ГОСТ Р 51317.3.2-99 (МЭК 61000-3-2-95), устанавливающий нормы эмиссии гармонических составляющих тока техническими средствами с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе).
В соответствии с классификацией ГОСТ Р 51317.3.2-99 единичные ЭН относятся к классу Б как технические средства с потребляемым током, характеризующимся «специальной формой кривой» и активной мощностью, не превышающей 600 Вт, и формально отвечают требованиям данного стандарта. На практике единичные устройства, как правило, объединены в группы и должны соответствовать ГОСТ 13109-97. В ряде отраслей введены дополнительные стандарты, нормирующие другие определенные показатели качества электропотребления [2]. Например, в области инфо-коммуникаций в соответствии с отраслевым стандартом ОСТ 45.183-2001, распространяющимся на стационарные установки электропитания аппаратуры электросвязи, электроснабжение которых осуществляется от электрической сети общего назначения, коэффициент мощности установки электропитания должен быть не менее 0,95 для устройств с корректором мощности и не менее 0,7 для устройств без коррекции. При этом установка
Энергосбережение, энергосберегающий электропривод и энергоэффективность ...
электропитания переменного тока должна быть рассчитана на питание нагрузки с коэффициентом амплитуды тока не менее 2,5.
В настоящее время еще не выработано единого подхода к определению всех составляющих полной мощности и известны многообразные способы разложения мощности на ортогональные составляющие. Существенный вклад в теорию мощности был внесен работами Фризе и Кваде.
Между качественными показателями напряжения и тока, контролируемыми в точке присоединения электронной нагрузке к сети, существует связь. Необходимо отметить, что особенностью данных потребителей является их существенный нелинейный характер энергопотребления, обусловленный рядом факторов и, в первую очередь, особенностями построения звена преобразования параметров электрической энергии первичного источника в структуре электронной нагрузки.
Эмиссия гармонических колебаний составляющих тока электронной нагрузки способна стать причиной отклонения от нормативных требований качества электропотребления и в ряде случаев источником аварий из-за перегрузок токораспределительных сетей или их частей. Потенциальные угрозы на предприятиях, не адаптированных к особенностям электронных нагрузок, возникают при суммарной доле их электропотребления порядка 25 % от общей нагрузки предприятия.
Современные стандарты допускают единичные электронные нагрузки с мощностью до 600 Вт, ограничивая специфику их энергопотребления определенными нормами. С другой стороны, стандартами определены жесткие показатели качества энергопотребления от сети общего назначения, однако, групповой характер электронной нагрузки и особенностей токораспределительных сетей, часто не адаптированы к особенностям электронной нагрузки, вызывают проблемы надежного функционирования систем электроснабжения ответственных электропотребителей. В частности, поведение единичных и особенно групповых потребителей существенно зависит от качества исходного напряжения сетей общего назначения.
Перечисленные проблемы и пути их решения широко обсуждаются в технической литературе. Из работ, посвященных вопросам электронной нагрузки следует отметить Абрамовича Б.Н., Дмитрикова В.Ф., Сергеева В.В., Самылина И.Н., группы под руководством Григорьева О.Г., а также Добрусина Л.А. Ведущее место в этих работах занимают исследования связанные с повышением эффективности преобразовательных устройств и оценки влияния преобразователей электрической энергии на сети.
Вместе с те, получивший широкое распространение существующий парк электронной нагрузки остается источником нарушения норм, эффективности энергопотребления и потенциальных угроз для энергетической инфраструктуры.
Таким образом, продолжающаяся тенденция роста электронной на-
грузки обуславливает актуальность проблемы и повышающийся интерес со стороны энергопоставляющих и потребляющих организаций с целью разрешения сложившийся ситуации по минимуму технико-экономических затрат.
Для повышения качества и эффективности энергопотребления электронных нагрузок предлагается разработать математическую модель электрических цепей с электронными нагрузками, получить аналитические решения для вычисления показателей качества электропотребления в цепях переменного тока, выявить количественные и качественные закономерности при вариации параметров цепей с электронной нагрузкой, оценить искажения напряжения сети в точке подключения электронной нагрузки, эффективность энергопотребления в цепях с электронной нагрузкой с учетом потерь, эффективность пассивных и активных методов коррекции.
Список литературы
1. Сотсков Б. С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. М.: Высшая школа, 1970. 270 с.: ил.
2. Эффективное использование электроэнергии / под ред. К. Смита; пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1981. 400 с.
3. Кацман М. М. Электрические машины: учебник для студентов. 3-е изд., испр. М.: Издательский центр «Академия», 2000. 463 с.
P. Y. Karateev
ENERGY CONSUMPTION EFFICIENCY MAXIMIZATION FOR ELECTRIC LOADS RELIABILITY
Energy consumption efficiency maximization for electric loads reliability problem, electronic load detrimental effect and compensating and tracking approaches is considered.
Key words: reliability, efficiency, electronic load.
Получено 19.06.12
