CC BY
12
ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «АРНОГО. СЕРИЯ: ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ»
№ 2 2016
УДК 621.311
СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕТЯХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА
Таслимов Абдурахим Дехканович
кандидат технических наук
Рахмонов Икром Усманович
ассистент
Ташкентский государственный технический университет
Ташкент (Узбекистан)
Аннотация. В работе рассматриваются вопросы снижения потерь электроэнергии в сетях электроснабжения цехов металлургических производств. На примере более подробно рассмотрено влияние повышения напряжения па потери в элементах электроснабжения цеха и определяется снижение потерь. Анализируются кривые изменения коэффициента мощности и скорости вращения асинхронного двигателя при изменении напряжения на его зажимах. С помощью изучения схем переключений линий для работы с минимальными потерями определяется значение сокращенных потерь энергии в электрических сетях.
Ключевые слова: магнитопровод, коэффициент мощности, скорости вращения двигателя, плотность тока.
DECREASE IN LOSSES OF THE ELECTRIC POWER IN NETWORKS POWER SUPPLY OF SHOP OF IRON AND STEEL WORKS
Taslimov Abdurakhim Dekhkanovich
PhD
Rakhmonov Ikrom Usmanovich
assistant
Tashkent state technical university, Tashkent (Uzbekistan)
Abstract. In work questions of decrease in losses of the electric power in networks of power supply of shops of metallurgical productions are considered. On an example it is in more detail considered influences of increase of tension of a pas of loss in elements of power supply of shop and decrease in losses is defined. It is analyzed curve changes of power factor and speed of rotation of the asynchronous engine at change of tension on its clips. By means of studying of schemes of switchings of lines for work value of the reduced losses of energy in electric networks decides on the minimum losses.
Key words: magnetic conductor, power factor, speeds of rotation of the engine, current density.
Основными мероприятиями, направленными на снижение потерь энергии в сетях электроснабжения цеха при одной и той же передаваемой мощности являются: повышение коэффициента мощности потребителей, увеличение напряжения сети и увеличение сечения проводов сети.
Повышение напряжения сети несомненно целесообразно, если оно ниже номинального напряжения потребителей. В том случае, когда при
переключении ответвления напряжение в сети оказывается больше номинального, следует установить, рентабельно ли это мероприятие.
Рассмотрим более подробно влияние повышения напряжения на потери в элементах электроснабжения цеха. При повышении напряжения сети на п%, потери в линиях с сопротивлением г снижаются на
ж2
Ар = Арх - Ар2 г -
Ж2 г
и I 1 +
100
_ ж2
2 = и2
1-
1+
100
или в процентах к потерям до повышения напряжения
Ар% = -Ар100 = АР1
1 -
1 +
100
•100.
(1)
Так, если напряжение будет повышено на 10 %, потери в линиях снизятся на
Ар =
1 --
1 +
10 100
•100 «17%,
т.е. на очень значительную величину.
Зависимость полных потерь в асинхронном двигателе от напряжения определяется по формуле [4],
'и/2
Лрдн = Лрм.н | + Арн.
V ин У
+ ЛРс.
ил2
V ин У
(2)
где Аржн,Арнн,Арсм - соответственно потери в обмотках от тока нагрузки, потери, обусловленные током холостого хода и потери в стали магнито-провода при номинальном напряжении; ин - номинальное напряжение
двигателя; и - напряжение сети.
Из формулы (2) следует, что при уменьшении напряжения потери Аржн увеличиваются обратно пропорционально квадрату напряжения,
потери Арнн и Арсн при этом уменьшаются пропорционально четвертой
3
1
г
2
п
п
1
2
п
1
2
н
степени и квадрату напряжения. При изменении нагрузки на валу двигателей и неизменном напряжении сети, равном номинальному, потери Армн изменяются пропорционально квадрату нагрузки (момента). Составляющие потерь для крановых двигателей в среднем составляют Ьрнм = 0,48; Арнн = 0,2; Ърсн = 0,32. На рис. 1 показаны кривые изменения коэффициента мощности и скорости вращения асинхронного двигате-ля(11 кВт) при изменении напряжения на его зажимах. Из кривых рис. 1 следует, что повышение напряжения приводит к понижению коэффициента мощности и следовательно, к увеличению потерь в сети, так как при одинаковой нагрузке потери обратно пропорциональны квадрату коэффициента мощности.
1.0 0.9 О.Х
0.7 |— Т1 I I __—-Г у--1 7оо
0.6 — 690 =
1 0.5 -_ X ■—4--^"г^^Т-1--1 Т ■ I ■ ■ I 680
£ 0.4 -----1-- Г 1 —I 670 £
V
2
I 0.3-----эр|-=--1-1--1 660 £
0.2 --"X--1--1-1--1 650 5
0.1 --1---1--1-1--1 640
cosy. cos V ■Ч
_ П. J
— • - -р"**
п> cosy,
П,
1
630
90 95 100 105 МО
Рис.1. Зависимости коэффициента мощности и скорости вращения двигателя кранового типа при изменении питающего напряжения: индексы 1, 2 и 3 относятся к нагрузкам двигателя соответственно
120, 100 и 75 % от номинальной
Изменение напряжения сети, питающей осветительную нагрузку (лампы накаливания), сопровождается изменением тока, сопротивления нити лампы и потребляемой мощности. В связи с этим изменяются температура и яркость нити, световой поток, световая отдача и срок службы. Величина этих изменений зависит от материала нити, ее рабочего режима и конструкции лампы. Примерное изменение параметров ламп накаливания при изменении напряжения на ±1% составляет: сопротивление нити ± 0,4; ток ± 0,5; мощность ± 1 ,5; световой поток ± 3,5; световая отдача ± 1,8; срок службы ± 13.
Из этих данных следует, что если поддержание номинального напряжения на лампах накаливания весьма желательно, то повышение его недопустимо, так как наряду с увеличением потребления мощности и потерь в сети резко сокращается срок службы ламп.
Если для повышения напряжения в сети 380 В трансформатор включить на ответвление - 5 % и подвести к его первичной обмотке номинальное напряжение, то из-за уменьшения числа витков, обмотки трансформатора увеличится индукция в его магнитопроводе. Увеличение индукции приведет к росту потерь в стали и тока намагничивания, вследствие чего уменьшится КПД трансформатора.
Следовательно, повышение напряжения для уменьшения потерь в сетях может быть рекомендовано только в тех случаях, когда напряжение на зажимах потребителей ниже номинального или осветительная сеть питается от отдельного трансформатора и опытная проверка подтверждает экономичность переключения ответвления трансформатора.
Сечение проводов линии определяется плотностью тока, которая, как известно, выбирается из условия минимума затрат на сооружение и эксплуатацию линии, а также первоначальных вложений, необходимых для производства энергии, покрывающей потери в линии. Для практического выбора сечения проводов установлена норма на экономическую плотность тока.
Если плотность тока в эксплуатируемой линии превысила расчетную, то замена проводов или прокладка дополнительных для снижения потерь экономически целесообразна лишь после того, как плотность тока превысила вдвое рекомендуемую величину.
Рис. 2. Схема переключения линий для работы с минимальными потерями
В практике эксплуатации цеховых подстанций металлургического комбината встречаются схемы, когда из-за недопустимого значения тока короткого замыкания не допускается параллельная работа питающих электростанций. В таких случаях можно путем незначительного измене-
6
ния схемы включений линий ввести в работу резервную линию и тем самым разгрузить рабочую линию.
На рис. 2 показана схема питания подстанции цеха. Питание подстанции осуществляется по одной линии 3х150 мм2 длиной 2145 м, вторая линия является резервной и постоянно находится под металлургического комбината (рис. 2 а). После, установки разъединителя ШР можно ввести в работу резервную линию (рис. 2. б).
Таким образом, приведенные нами расчеты показывают, что в результате перевода электрической подстанции на питание по двум линиям при среднегодовой электрической нагрузке 3260 кВт и коэффициенте мощности 0,83, потери электроэнергии уменьшаются с 300 до 150 тыс. кВт.ч.
Список использованных источников
1. Рахмонов И.У. Main directions of energy saving of metallurgical production // Евразийский научный журнал. 2015. № 9. Сентябрь. С. 36-38.
2. Рахмонов И.У. Уменьшение потерь энергии прокатном цехе // Шаг в будущее: теоретические и прикладные исследования современной науки. Матер. конф. 18-19 март. СПб., 2015. С. 52-57.
3. Rahmonov I.U. Analysis of problems of management of a power consumption and ways of their decisions // Science and Innovation in the XXI century: problems and solutions. Int.l Scientific-Practical Conference 29.09.2015. UK. London. P. 22-25.
4. Hoshimov F.A., Rahmonov I.U. Analysis of the optimal energy indicators of electric arc furnace // Austrian Journal of Technical and Natural Sciences. 2015. № 3-4 (март-апрель). P. 52-55.
5. Хошимов Ф.А., Рахмонов И.У., Акбаров Ф.А. Оценка и методы расчета энергетических показателей на предприятиях // Актуальные проблемы современной науки. 2015. № 2 (81). С. 148-152.
6. Хошимов Ф.А., Расулов А.Н., Рахмонов И.У., Абдалиев О.А. Мероприятия по снижению реактивной мощности с учетом технологических факторов металлургического производства // Актуальные вопросы современной науки. 2015. № 2 (6) апрель. С. 20-23.
7. Таслимов А.Д., Рахмонов И.У. Разработка математической модели расчета удельного расход электроэнергии электросталеплавильного цеха завода черной металлургии // Вестник ТашГТУ. 2015. № 2.
8. Таслимов А.Д., Рахмонов И.У. Анализ и расчет расхода энергоресурсов цехов черной металлургии // Инновация-2015. Матер. XX междунар. науч.-практ. конф. 23-24.10.2015. Ташкент, 2015.
