Перова М.Б., Санько В.М. Управление качеством сельского электроснабжения

Подождите немного. Документ загружается.

Рассмотрим товарное птицеводческое предприятие на 250 тыс. кур-

несушек. Данное предприятие включает:

основные производственные здания - 12 птичников для кур-несушек

вместимостью 30 тыс. голов и 4 птичника для выращивания молодняка по 42

тыс. голов каждый;

подсобно-производственные -, цех переработки птицы, цех сортировки

и упаковки яиц, площадки для компостирования помета, ремонтная

мастерская, зоолаборатория, котельная и пр.;

складские - сооружения для хранения кормов, подстилки, тары

хозинвентаря и др.;

ветеринарно-санитарные - ветлаборатория, дезблоки для тары и

транспорта, убойно-санитарный пункт санитарный пункт для персонала.

Птицефабрика представляет собой сложный инженерный комплекс, где

электромеханизированы все основные технологические процессы: подача

воды, раздача кормов, уборка помета, сбор яиц. Поддержание микроклимата

в помещениях - автоматизировано. Основную электрическую нагрузку

птичников составляют асинхронные электродвигатели в приводах

транспортеров и вентиляторов. Существенна доля осветительной нагрузки.

На предприятии зону молодняка составляют четыре птичника по

выращиванию ремонтного молодняка, где молодняк птицы содержится от 1

до 119 суток. Двенадцать птичников промышленного стада предназначены

для содержания и получения основного продукта - яйца. Во всех помещениях

птица содержится в клетках на сетчатых полах. Для содержания кур-несушек

используются клеточные батареи БКН-1, а для содержания молодняка-КБУ-

Комплект оборудования БКН-3 с каскадными трехступенчатыми

клеточными батареями предназначен для содержания промышленного стада

кур-несушек. Система механизмов и устройств обеспечивает хранение

запасов сухих кормов в наружных бункерах, подачу корма в птичник и

раздачу его птице, снабжение водой, уборку помета и удаление его из

птичника, а также сбор и транспортировку из птичника яиц.

Из бункера БСК-10 корм подается наклонным шнековым

транспортером в приемный бункер горизонтального унифицированного

транспортера ТУУ-2А, который подает корм в бункера кормораздатчиков

клеточной батареи. Подача корма птице производится линиями

кормораздачи, которые приводятся в действие одним электродвигателем

через червячный редуктор. Двигатели транспортеров и кормораздатчиков

включаются от реле времени по заданной программе кормораздачи. Вода для

поения птиц при помощи краников подается из водопроводной сети к

желобковым поилкам.

Скребковой установкой с настилов верхних ярусов клеток помет

убирается в пометный канал, расположенный по всей длине батареи, а оттуда

в пометную траншею под клеточные батареи. Из пометной траншеи

скребковыми тележками МПС-6 помет удаляется на поперечный транспортер

НКЦ-7, который выносит его за пределы птичника в транспортные средства.

Механизмы уборки навоза могут работать в автоматическом и ручном

режимах работы.

Уборка яиц из клеток, которые скатываются по наклонным поликам в

желоба, производится ленточными транспортерами, а затем поперечным

транспортером подаются на стол-накопитель.

Клеточные батареи КБУ-3 предназначены для выращивания

ремонтного молодняка кур яйценоских пород от1 до 120...140 дней. Батареи

длиной 38,6 м и их устанавливают по две батареи в один ряд в 6 рядов при

ширине здания 18 м. «Система кормления включает наружный бункер БСК-

10 для хранения сухих кормов с наклонным шнековым транспортером и

загрузчик корма ТУУ-2А, а также кормораздатчик и желобковые кормушки.

Уборка помета производится при помощи скребков-скреперов с каждого

яруса клеточной батареи на настил под нижним ярусом.

Основными источниками воды на предприятии являются 8

артезианских скважин с водонасосными установками. Горячая вода и пар для

обогрева помещений подаются от котельной предприятия.

В помещениях для птицы независимо от времени года поддерживается

оптимальная температура воздуха, относительная влажность и другие

параметры микроклимата. Птица особенно чувствительна к малейшим

изменениям температуры воздуха, оптимальной температурой воздуха в

помещении является 16...18

С. Изменение температуры и влажности воздуха,

его загазованность влекут за собой снижение продуктивности птицы и

перерасход кормов.

Для управления температурно-влажностным режимом в птичниках

применяются комплекты оборудования «Климат-2». Они включают системы

воздушного обогрева отопительно-вентиляционными агрегатами с водяными

калориферами. Оборудование автоматически поддерживает заданную

температуру воздуха в помещении путем регулирования воздухообмена.

Система управления электровентиляторами обеспечивает выбор числа

работающих вентиляторов и регулирование частоты их вращения.

На организм птицы влияют системы и режимы освещения

птицеводческих помещений, причем большее влияние оказывает

продолжительность освещения, чем цвет. Равномерность освещения

обеспечивается использованием большого числа ламп накаливания

мощностью 60 Вт, размещенных рядами. Снижению стрессовых явлений

служит устройство ПРУС-1, обеспечивающее плавное изменение

продолжительности светового дня по заранее намеченному графику.

Основную нагрузку обслуживающих производств составляют

освещение, а также электродвигатели в приводах вентиляторов, насосов,

транспортеров, станков.

Учитывая, что нарушение электроснабжения птицефабрики приведет к

массовому падежу птицы в результате нарушения воздухообмена, то все

птичники отнесены к первой категории надежности электроснабжения.

Установленная мощность всех электроприемников птьицефабрики

составляет 6006QкВт. В табл.П8.1 показана структура электроприемников по

установленной мощности и нормативному электропотреблению, а также

структура электроприемников по часовой амортизации и длительности

наработки в году по выделенным группам.

Поскольку обогрев помещений производится от централизованной

котельной, то практически вся электроэнергия потребляется

электродвигателями, а также на освещение и облучение помещений и птицы

(рис.2.15).

Гистограмма электропотребления на

птицефабрике на 250 тыс. кур-несушек

80,1

4,4

13,8

1,0

0,7

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

Электродвигатели

Нагреватели

лампы накаливания

ДРЛ

люминесцентные лампы

доля,%

Рис.2.15

Удельный убыток от перерасхода электроэнергии, определяемый в

виде суммы удельных перерасходов мощности отдельных групп

электроприемников с учетом их коэффициентов загрузки и доли в суммарном

электропотреблении, находится по известному уже выражению. Повышение

напряжения выше номинального вызывает перерасход электроэнергии,

прежде всего на электроосвещении. Снижение напряжения в целом по

предприятию способствует экономии средств на электроэнергию.

По расчетным данным аппроксимированы зависимости убытков и

получена зависимость потерь продукции по птицефабрике на 250 тыс. кур-

несушек при типовом уровне электромеханизации производственных

процессов (табл.2.10).

Таблица 2.10

Аналитические зависимости убытков и технологических показателей

для птицеводческое предприятие на 250 тыс. кур-несушек.

Вид зависимости Зависимость R

Удельный убыток от перерасхода

электроэнергии, о.е.

У х х

, , 0 316 1004

1 1

0,999

Убыток от перерасхода

электроэнергии, руб.

У b WУ b W х х

э э э

  

( , , )0 316 1 004

1 1

0,999

Удельный убыток от снижения срока

службы электроприемников, о.е.

У х х

сV

, , ,  0 0459 2 187 24 193

1 1

0,995

Убыток от снижения срока службы

электроприемников в ценах по

прейскуранту, тыс. руб. в год

У х х

  6 1569 293 04 324171

1 1

, , ,

0,995

Убыток от снижения срока службы

электроприемников в ценах по

прейскуранту, руб. в сутки

У х х

  16 868 802 84 88814

1 1

, , ,

0,999

Потери продукции из-за снижения

яйценоскости кур-несушек, тыс. шт.

П х х х

 

2 1 1

0 0254 2 1058( , , )

0,998

где х

- производство яиц, тыс. шт.

Анализ потерь типовых сельскохозяйственных потребителей

показывает, что при снижении качества напряжения растет математическое

ожидание их убытка, включающего как увеличение текущих затрат, так и

убыток от недополучения продукции. При изменении показателей качества

напряжения величина убытка не остается постоянной: чем хуже качество

напряжения, тем значительнее убыток предприятия. Таким образом,

повышение качества напряжения обеспечивает снижение текущих затрат,

затрат прошлого труда, и рост продуктивности животных и птицы.

2.38Убытки производителя электроэнергии от снижения качества

электроснабжения

На территории Вологодской области действует единственная

энергоснабжающая организация - АО Вологдаэнерго, состоящая из

следующих структурных подразделений: ТЭЦ, ГРЭС, электрические сети,

предприятие производственно-технологической комплектации. Структурные

подразделения занимаются выработкой, транспортировкой, отпуском

электроэнергии и теплоэнергии, эксплуатацией и ремонтом оборудования

электростанций, электрических и тепловых сетей, комплектацией

оборудования и материалов для эксплуатации ремонта, учетом и реализацией

тепловой и электрической энергии. Территория, занимаемая областью

простирается с севера на юг на 250 км, а с запада на восток на 700 км.

Главной задачей предприятия является надежное и бесперебойное

обеспечение потребителей области электроэнергией и теплом в 26 зонах

обслуживания, соответствующих административному делению области на

районы.

Установленная электрическая мощность электростанций в области

594QМВт, общая протяженность линий электропередач всех напряжений на

балансе Вологдаэнерго- 27507км, кроме того, кабельные линии10-0,4 кВ - 99

км, тепловые сети 57 км. На балансе электрических сетей находится 211

подстанций 35-220кВ и 8293 ТП 6-35/0,4 сельскохозяйственного назначения.

Производство энергии на предприятии определяется отпуском ее в

сеть. Вологдаэнерго не может полностью обеспечить область необходимым

количеством электроэнергии, поэтому 47% и более энергии, отпускаемой в

сеть, покупается у соседних энергосистем. Необходимо заметить, что в

среднем 6,8% от отпущенной электроэнергии в сеть приходится на

технологический расход на транспорт (по России 7,88%). Максимальная

величина расхода энергии при ее передаче (9,2%) наблюдается в IV квартале,

минимальная (4,7%) - во II квартале. По данным Мирового энергетического

совета считается, что приемлемый уровень технологического расхода в сетях

находится в пределах 6...8%.

Энергоснабжающая организация реализует энергию различным

группам потребителей. Самыми крупными из них являются промышленные и

приравненные к ним потребители (54,8%); сельское хозяйство, включая

сельское население, потребляет 12% полезного отпуска в сеть. Кроме

электроэнергии, Вологдаэнерго отпускает потребителям тепловую энергию,

вырабатываемую главным образом на ТЭЦ. Основными потребителями

теплоэнергии являются промышленные и оптовые потребители-

перепродавцы, на их долю приходится 99% общего полезного отпуска

тепловой энергии. Теплично-парниковое хозяйство потребляет в среднем по

году 0,5 %.

Формирование себестоимости в энергетике, в отличие от других

отраслей промышленности, имеет ряд особенностей. Главной особенностью

является ее калькулирование франко-потребитель, что обусловлено жесткой

и неразрывной связью между производством и потреблением энергии.

Себестоимость энергии в энергосистеме включает затраты на производство,

передачу и ее распределение потребителям. Отсутствие незавершенного

производства позволяет издержки производства за определенный отрезок

времени полностью относить на себестоимость произведенной энергии. На

себестоимость влияют расходы по содержанию резерва мощности на

электростанциях и электросетях для обеспечения бесперебойности

энергоснабжения потребителей. Еще одной особенностью себестоимости на

энергопредприятиях является изменение себестоимости в течение года в

связи с резкими колебаниями объема производства электрической и тепловой

энергии.

Структура себестоимости энергии отличается от структуры

себестоимости продукции других предприятий. В себестоимости

собственной энергии энергопредприятия велик удельный вес топлива (43%),

затраты на заработную плату, напротив, составляют небольшую величину

(9%). Особенно явно эта особенность прослеживается в себестоимости

тепловой энергии, где удельный вес затрат на топливо находится в пределах

45...80%. Доля себестоимости электроэнергии значительно превышает долю

себестоимости теплоты в общей себестоимости продукции и составляет в

среднем 95%. В себестоимости отпущенной потребителям электроэнергии

большой удельный вес покупной энергии (44%).

Выработанная электростанциями энергия передается организациям,

осуществляющим передачу и распределение энергии по потребителям.

Передача и распределение энергии производится в соответствии со

структурой сетей. Затраты по передаче энергии по воздушным линиям

включают: расходы по эксплуатации воздушных линий от

распределительных устройств станций до подстанций и далее до пунктов

питающих линий и трансформаторных помещений, расходы по содержанию

подстанций, расходы по содержанию пунктов питающих линий,

фазокомпенсаторов, а так же расходы по содержанию диспетчерской

службы, группы режимов, службы релейной защиты, грозозащиты, службы

связи и лабораторий, расходы на содержание и ремонт линий, амортизацию,

заработную плату инженерно-технического и обслуживающего персонала и

др. Исчисление себестоимости передачи и распределения энергии идет

методом прямого счета. Издержки по передаче и распределению энергии

относятся к производственным затратам. Они суммируются с издержками

электростанций на выработку энергии и образуют производственную

себестоимость товарной продукции.

Энергопредприятие реализует свою продукцию по тарифам, которые

формируются как цены франко-станция назначения. Невозможность

складирования продукции вследствие совпадения во времени производства и

потребления энергии приводит к зависимости режима работы энергосистемы

от режима энергопотребления. Возникает необходимость стимулирования

тарифами потребителей к выравниванию графиков нагрузки для снижения

неравномерности режима электропотребления.

Снижение качества электроснабжения и нарушение правил

эксплуатации электрических сетей потребителем вызывают потери

энергоснабжающей организации. Она несет убытки при перерывах в

электроснабжении (МУ



), задержке платежа за пользование электроэнергией

(МУ

пл

), нарушении правил эксплуатации сетей потребителем (МУ

эк

), а

также при неэкономичной конфигурации сетей и загрузке силового

электрооборудования (МУ

МУ МУ МУ МУ МУ

пл эк з

   



Перерыв в электроснабжении потребителей вызывает потери у

производителя и увеличение себестоимости 1 кВтч потребляемой

электроэнергии, так как независимо от количества произведенной

электроэнергии постоянные затраты остаются неизменными. Себестоимость

производства и передачи электроэнергии включает технологический расход

на передачу электроэнергии по элементам сети, которые для

энергопредприятия в настоящее время оплачиваются по среднему тарифу.

Потери производителя зависят также от обеспеченности региона

электроэнергией собственного производства. Таким образом, убыток

производителя от перерыва в электроснабжении

- при положительном сальдо перетоков, т.е. при полном обеспечении

потребителей электроэнергией собственного производства

( )пpи W W

S S

 

2 1



МУ b с b c W

с э



 

   



[( ) ( )]

- при отрицательном сальдо перетоков, т.е. при наличии в регионе

дефицита электроэнергии собственного производства и поступлении ее от

параллельно работающих энергосистем

( )пpи W W

S S

 

2 1



МУ b b W

c п i



 

  



( )( )1

где



- суммарный объем производимой электроэнергии, кВтч;



суммарный объем потребляемой электроэнергии, кВтч;



- доля потерь

электроэнергии при ее передаче потребителю, о.е.; b

- тарифная ставка для

сельскохозяйственных производителей, руб./кВтч; b

- тарифная ставка

электроэнергии, покупаемой от параллельно работающих энергосистем, руб./

кВтч; bQ-Qсредняя тарифная ставка на электроэнергию, отпускаемую

потребителям, руб./кВтч; с

- статья затрат на топливо в себестоимости

производства передачи и распределения электроэнергии, руб./кВтч;



-Qсреднечасовое потребление электроэнергии i-м потребителем, кВтч.;



- длительность перерыва, ч.

При сильном гололеде с ветром могут возникать массовые аварии в

сетях. Например, в 1997Qг последствия такой аварии сказались в 7 районах

области. В таком случае при аварийном обесточивании, предположим,

Шекснинскиго района убыток энергоснабжающей организации от часового

недоотпуска электроэнергии в тарифах 1997Qг. составит:

МУ=(194-116,5)(1+0,0682)12279,2= 1016,5 тыс. руб.

Это убыток только от недоотпуска электроэнергии, не считая затрат на

ликвидацию аварий. При локальных авариях убытки, конечно меньше, но они

имеют место и их необходимо принимать в учет.

Производитель несет убытки при задержке платежа за пользование

электроэнергией, которые включают сумму платежа и потери, вызванные

изъятием суммы прибыли из оборота следующих периодов. Эти потери

можно определить по рентабельности производства следующих периодов

(фактической или планируемой). Сумма убытка будет различной при

неплатежах и задержке платежа

- при задержке платежа

МУ R b c W

пл k ck эk ck

 





( )

- при неплатежах потребителя

МУ b W R b c W

пл ck ck

k ck эk ck

  

 

1

( )

где k=(1...K) - временные периоды платежа, мес.; R

k+1

Q-Qожидаемая

рентабельность продукции последующих временных периодов платежа, о.е.;

сkF

- тарифная ставка для сельскохозяйственных производителей в k-м

временном периоде, руб./кВтч; c

эk

Q-Qсебестоимость производства и

распределения электроэнергии в k-м п ериоде, руб./кВтч; W

ckF

-Qколичество

электроэнергии, потребленной в k-м временном периоде потребителем-

должником, кВтч.

Отсутствие регулирования реактивной мощности путем установки

средств компенсации реактивной мощности и другими мерами вызывает

увеличение потерь мощности в элементах сети из-за возрастания перетоков

реактивной мощности

МУ b

r b tq tq

эк

n к

    



   

( )

где n=(n

+...) - вектор, компонентами которого являются количества

однотипных элементов сети потребителя; bQ-Qсредняя тарифная ставка на

электроэнергию, отпускаемую потребителям, руб./кВтч;



- время потерь, ч;

- величина необходимой мощности компенсирующих устройств, квар; P

- наибольшая активная мощность нагрузки, кВт; U

ном

- номинальное

напряжение, кВ; tq



, tq



- тангенс угла сдвига фаз, соответствующих

коэффициентам мощности до и после компенсации; r

- активное

сопротивление n-го элемента сети.

Себестоимость передачи электроэнергии больше при не оптимальной

конфигурации сетей и загрузке потребительских трансформаторных

подстанций. Экономия на потерях электроэнергии в сетях в конечном итоге

сводится к экономии топливно-энергетических ресурсов.

Математическое ожидание коэффициента загрузки трансформаторов в

рассматриваемых районах составляет 0,15. Снижение загрузки

трансформаторов приводит к уменьшению потерь мощности в обмотках

трансформатора при неизменных потерях холостого хода, поэтому удельные

потери мощности на единицу передаваемой потребителю мощности

нелинейно увеличиваются. Увеличиваются и удельные потери мощности в

линиях от перетока этих потерь.

МУ b W Р Р

тi

лi

  



( )

* *

 

где



тi,



лi

- дополнительные удельные потери активной мощности на 1

кВА передаваемой мощности в i-м трансформаторе и питающих линиях при

снижении его коэффициента загрузки, кВт/кВА; W - полезный отпуск

электроэнергии потребителю, кВтч.

Дополнительные удельные потери активной мощности в

трансформаторе при снижении его загрузки определяются из выражения



к к

Р к к

нт

хх

j н

кз j н

[ ( ) ( )]   

1 1 1

 

где



хх

- потери холостого хода трансформатора, кВт;



кз

- потери

короткого замыкания трансформатора, кВт; S

нт

- номинальная мощность

трансформатора, кВт; к

, к

- номинальный и j-й коэффициенты загрузки

трансформатора, рассчитываемые как отношение среднегодовой мощности

нагрузки к номинальной мощности трансформатора, о.е.

Дополнительные удельные потери реактивной мощности на 1 кВА

передаваемой мощности в трансформаторе вычисляются аналогично



к к

хх

j н

( ) ( )   

100

1 1

100

где I

хх

- ток холостого хода, %; u

- напряжение короткого замыкания, %.

Дополнительные удельные потери мощности в линии при протекании

дополнительных потерь мощности в трансформаторе



 

Р Q

т т

*2 *2





где r

- активное сопротивление питающих линий, ом; U

- номинальное

напряжение, кВ.

Для укрупненных расчетов можно представить потери мощности всего

трансформаторного парка в виде средневзвешенных потерь. Для этого

матрица дополнительных потерь мощности на 1 кВА передаваемой

мощности по всем видам трансформаторов и коэффициентам загрузки

умножается на вероятность i-х видов трансформаторов в сети. Это

допустимо, так как структура парка силового электрообооудования в сети

изменяется относительно медленно в результате установки новых или замены

существующих трансформаторов.

Средневзвешенные активные потери и дополнительные потери

мощности при снижении загрузки трансформаторов в расчете на 1 кВА

передаваемой мощности

 Р p P

i i

* *







Р p Р Р

j j н

* * *

( ) 



 

где



- потери активной мощности i-го трансформатора, рассчитанные по

среднегодовой нагрузке, в расчете на 1QкВА передаваемой мощности,

кВт/кВА;



- средневзвешенные потери мощности на 1 кВА

передаваемой мощности при j-м и номинальном коэффициенте загрузки

трансформаторов, кВт/кВА; р

- вероятность i-го вида трансформатора, о.е.;

- вероятность j-го коэффициента загрузки трансформаторов, о.е.

Учитывая существующую структуру парка трансформаторов,

средневзвешенные дополнительные удельные потери активной мощности

аппроксимируются выражением (кВт/кВА):



Р p к к к к к к к к

j j н j н j н j н

[ , ( ) , ( ) , ( ) , ( )]        



0 6938 2 0514 2 4327 1 0051

2 2 3 3 4 4

при R=0,979

Распространив на область распределение коэффициентов загрузки

трансформаторов рассматриваемых районов и подставив в приведенное

выражение, получим дополнительные потери мощности по сравнению с

полной загрузкой



Р=38,1 Вт/кВА и энергии



W=333,5 кВтч/кВА.

Суммарные потери в трансформаторах увеличиваются на 71,6% из-за низкой

их загруженности, что не учитывается при расчете технологического расхода

электроэнергии в сети.

Производитель несет убыток от дополнительных потерь в

трансформаторе и питающих линиях не только от снижения загруженности

трансформаторов, но и от отклонений напряжения на входе трансформатора

и несоответствия регулировочных отпаек питающему напряжению. Правда

при этом следует оговориться, что в большинстве случаев виновной стороной

является сама энергоснабжающая организация. Рассмотрим изменение этих

потерь по отношению к потерям в номинальном режиме, т.е. в

относительных единицах.

Активные потери в системе «трансформатор-питающая линия» в

номинальном режиме определяются

 Р Р к S

к к ип т

 

100

 Р Р к S

хх хх ип т

хх

 

100

где к

ип

- коэффициент, учитывающий увеличение активных потерь от

протекания реактивной мощности трансформатора по линиям

электропередач, кВт/квар. С учетом протяженности сельскохозяйственных

сетей к

ип

=0,1

Приведенные потери в системе «трансформатор-линия» в номинальном

режиме в абсолютном и относительном выражении

  Р Р Р k

х к з

' ' '

 



Р Р

' '

 





 

