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

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 2.4

Зависимости обобщенных удельных потерь активной мощности

по группам двигателей при отклонении напряжения

Группы

двигателей по

мощности

Зависимости

0,5...1,5



= V (0,2791 -0,1489 m - 0,6820 m

) +

+ V

(0,6923 - 0,6768 m + 1,4282 m

) +

+ V

(3,2524 - 1,9525 m - 1,8052 m

)

1,6...4,0



= V (0,2110 - 0,1218 m - 0,4424 m

) +

+ V

(0,4941 + 0,4766 m + 0,9648 m

) +

+ V

(2,0663 - 1,1305 m - 1,2198 m

)

5...8



= V (0,1611 - 0,0959 m - 0,2619 m

) +

+ V

(0,4888 - 0,4357 m + 0,6047 m

) +

+ V

(1,6156 - 0,9337 m - 0,7399 m

)

9...15



= V (0,1513 - 0,0795 m - 0,2575 m

) +

+ V

(0,4162 - 0,4433 m + 0,5984 m

) +

+ V

(1,1009 - 0,5324 m - 0,7490 m

)

16...25



= V (0,1376 - 0,0814 m - 0,1862 m

) +

+ V

(0,4297 - 0,4442 m + 0,4647 m

) +

+ V

(0,7455 - 0,2940 m - 0,5919 m

)

26...35



= V (0,1305 - 0,0625 m - 0,1749 m

) +

+ V

(0,4442 - 0,5188 m + 0,4762 m

) +

+ V

(0,9712 - 0,4455 m - 0,5990 m

)

Удельный перерасход активной мощности в процентах к потерям в

номинальном режиме показан на рис. 2.5. Отсюда можно видеть, что прочие,

кроме двигателей, электроприемники, применяемые в сельскохозяйственном

производстве, реагируют на отклонения напряжения однотипно, т.е.

повышение уровня питающего напряжения вызывает перерасход

электроэнергии, а его снижение - экономию. В относительном выражении

большее влияние отклонение напряжения оказывает на люминесцентные

лампы с пускорегулирующей аппаратурой, а меньшее на лампы накаливания.

Повышение уровня питающего напряжения на 10% вызывает перерасход

активной мощности и электроэнергии в люминесцентных лампах ЛЭ, ЛЭО на

31,6%, а в лампах накаливания - на 16,7%.

Удельный перерасход мощности в электроприемниках

-60

-40

-20

-0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0,15

Отклонение напряжения, о.е.

Перерасход мощности, %

Люминесцентные лампы освещения,УФ-облучения (ЛЭ, ЛЭО)

УФ-облучение (темные), калориферы, нагреватели воды

Лампы накаливания, ДРВЭД, ИК-обогрев (светлые)

Рис. 2.5

Убыток от снижения срока службы электрооборудования

Затраты на электрооборудование увеличиваются во столько раз, во

сколько сокращается их срок службы, при этом дополнительно возрастают

затраты на демонтаж и монтаж оборудования. Убыток предприятия от

снижения срока службы электрооборудования при отклонении напряжения

от номинального определяется для каждого V-го диапазона отклонений

напряжения по удельному убытку от изменения срока службы

электроприемников j-й группы при отклонении напряжения и стоимости

электроприемников. Поскольку срок службы электроприемников различен,

необходимо привести их стоимость к единому временному измерителю.

Выразим их стоимость в расчете на час работы, умноженное на количество

часов их работы в анализируемом периоде.

У k С У k C t У

п j сjV

п j j

cjV

 

 



* *

где С

- средняя стоимость оборудования j-й группы по прейскуранту, руб.;

чj

- стоимость электроприемников в расчете на час их срока службы, т.е.

сумма часовой амортизации на реновацию электроприемников j-й группы,

руб./ч; t

- длительность работы электроприемников j-й группы в

анализируемом промежутке времени, ч;

сjV

- удельный убыток от

изменения срока службы электроприемников j-й группы при отклонении

напряжения V, отн. ед; k

- коэффициент пересчета прейскурантных цен в

цены сегодняшнего дня.

Иначе убыток предприятия от снижения срока службы

электроприемников можно определить по величине удельного убытка всех

электроприемников предприятия при отклонении напряжения и

продолжительности анализируемого периода

У k С ТУ С ТУ

п п сV д сV

 

 

* *

где С

чп

чд

- сумма часовой амортизации на реновацию всего

электрооборудования комплекса по прейскуранту и в действующих ценах,

руб./ч; Т - продолжительность анализируемого периода, ч;

сV

F-Qудельный

убыток от изменения срока службы всех электроприемников предприятия

при отклонении напряжения V, отн. ед.

Удельные убытки от изменения срока службы электроприемников j-й

группы и всех электроприемников при отклонении напряжения вычисляются

сjV

, ( ) 1 2

У У d d d d

сV cjV cj tj

cj tj

* *

, ( )  

 

1 2

где 1,2 - коэффициент, учитывающий дополнительные затраты на монтаж и

демонтаж оборудования;

jн



- относительный срок службы

электроприемников j-й группы при отклонении напряжения, отн. ед.; Т

jн

срок службы электроприемников j-й группы при номинальном напряжении,

ч; T

- срок службы электроприемников j-й группы при отклонении

напряжения V, ч; d

- доля часовой амортизации электроприемников j-й

группы в суммарной часовой амортизации электрооборудования, о.е.; d

доля времени наработки в году j-й группы электроприемников, о.е.

При длительной работе двигателя на пониженном напряжении срок его

службы сокращается из-за ускоренного износа изоляции. Относительное

изменение срока службы двигателя, как показано в работе [171], описывается

выражениями

V V m

npu V

( , )



 

 

  

1 7 55 47

0 2 0

2 2



где m - коэффициент загрузки двигателя, отн.ед.

Вместе с тем повышение напряжения сверх номинального существенно

сказывается на сроке службы ламп накаливания

Т V

лн

* ,

( ) 



14 8

Срок службы люминесцентных ламп, определяемый распылением

оксидного покрытия электродов, сокращается как при отрицательных, так и

при положительных отклонениях напряжения. Согласно исследованиям,

описанным в работе Кучера С.П. [263], относительный срок службы

люминесцентных ламп типа ЛЭ, ЛЭО

Т е

лл

V* , ( , )

,

 

1 0343

13 5 0 05

люминесцентных ламп типа ДРТ

Т е

лл

V* , ( , )

,

 

1 0674

26 1 0 05

темных нагревателей

V V

, ( )( )   0 909 1 2 1



где d - диаметр провода ТЭНа, мм; Т

- номинальный срок службы, ч;  -

эмпирический коэффициент =34 при V0; =20 при V0.

Изменение относительного срока службы различных

электроприемников от отклонений напряжения графически изображено на

рис. 2.6.

Повышение напряжения сверх номинального резко снижает срок

службы ламп накаливания, люминесцентные лампы менее чувствительны к

отклонениям напряжения. Например, при отклонении напряжения +10% срок

службы ламп накаливания снизился на 75% по сравнению со сроком службы

при номинальном напряжении, люминесцентных ламп - на 24%. Понижение

же напряжения на 7,5% приводит к росту срока службы ламп накаливания

почти в 3,2 раза, а люминесцентных ламп - на 2,6%.

Значения удельного убытка от изменения срока службы отдельных

групп электроприемников при отклонении напряжения (

сjV

), с учетом

дополнительных затрат на демонтаж и монтаж оборудования, изображены на

рис.2.7.

Как можно видеть, при работе электроприемников на пониженном

напряжении имеет место убыток от снижения срока службы

электродвигателей, например, при отклонении напряжения V=-10% затраты

на них увеличатся на 147%. Повышенное напряжение вызывает снижение

срока службы прочих электроприемников, причем наибольший удельный

убыток приходится на лампы накаливания, а наименьший - на

люминесцентные лампы.

Изменение относительного срока службы

электроприемников при отклонении напряжения

0,5

1,5

2,5

3,5

-0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0,15

Отклонение напряжения, о.е.

Относительный срок службы,

о.е.

лампы накаливания, ДРВЭД

люминесцентные лампы ЛЭ, ЛЭО

люминесцентные лампы ДРТ

ТЭНы d=1

электродвигатели

Рис.2.6

Удельный убыток от снижения срока службы

электроприемников при отклонении напряжения

-2

-0,2 -0,1 -0,1 0 0,05 0,1 0,15

Отклонение напряжения, о.е.

Убыток, о.е.

лампы накаливания

люминесцентные лампы ЛЭ,ЛЭО

электродвигатели

Рис.2.7

По матрице расчетных данных аппроксимированы аналитические

зависимости для наиболее часто встречающихся электроприемников,

которые показаны в таблице 2.5.

Таблица 2.5

Зависимости удельного убытка от снижения срока службы

электроприемников

Электроприемники Зависимость R

Электродвигатели

cjV

= -9,06V+56,38V

1,0

Лампы накаливания

cjV

= 17,22V + 159,17V

+621,37V

1,0

Люминесцентные лампы:

ЛЭ, ЛЭО

cjV

= 1,59V +20,34V

+ 27,10V

1,0

ДРТ

cjV

= 2,89V + 33,60V

+ 126,53V

+ 724,31V

1,0

Технологическая составляющая убытка

Отклонение напряжения от номинального уровня приводит к сбоям в

работе технологического оборудования, причем для различных

технологических процессов и производств это влияние неодинаково.

Изменения технических характеристик электроприемников приводят к

вариации факторов внешней среды, формирующихся электроприемниками.

Такими факторами внешней среды, имеющими непосредственное

воздействие на организм животных, являются освещенность, температура

воздуха внутри животноводческих помещений и в теплицах, температура

питьевой воды, освещенность в помещениях, доза ультрафиолетового и

инфракрасного облучения, и электрообогрев. Биологические исследования,

проведенные различными авторами, показали, что от внешних факторов

воздействия на животных и растения зависят изменения их физиологического

состояния. Например, повышение температуры в помещениях сверх

оптимального значения приводит к снижению удоев и привесов животных,

нарушение микроклимата снижает яйценоскость кур и пр. Ухудшение

зоотехнических показателей производства, сформулированное в стоимостном

выражении, составляет технологическую составляющую убытка.

Для каждого производства, группы животных или растений,

технологического процесса и вида оборудования технологическая

составляющая убытка в общем виде может быть представлена зависимостью

 

У f ЗП V dV

tkj





[ ]



0 05

0 2

где ЗП - изменение зоотехнических показателей.

Технологическая составляющая убытка от отклонений напряжения

включает две компоненты: от снижения продуктивности животных и от

перерасхода кормов. Математическое ожидание технологической

составляющей убытка может быть представлено следующим образом

М У p У У

тех V V

 



( )

где h=(1...H) - технологические процессы: освещение, облучение, обогрев и

др.; р

- вероятность отклонения напряжения V (середина интервала), отн.

ед.; У

- убыток от снижения продуктивности животных или урожайности

растений с учетом изменения их сохранности при отклонении напряжения V

на зажимах технологического оборудования, руб.; У

- убыток от изменения

расхода кормов животными при отклонении напряжения V на зажимах

технологического оборудования, руб.

Обе компоненты технологической оставляющей убытка определяются

по удельной величине недополученной продукции, изменения коэффициента

сохранности и изменения расхода кормов животными. Убыток от снижения

продуктивности животных при отклонении напряжения на зажимах

технологического оборудования, руб.

У Ц П Ц П П S

п VS п l

lh lh

  

 

* *

( )1

где П

=П

+П

- объем недополученной продукции из-за уменьшения

привесов (П

) и снижения сохранности животных (П

) ввиду нарушения

технологического процесса выращивания и откорма при отклонении

напряжения V, кг; П

- выход продукции от животных l-й возрастной группы

за анализируемый период, кг; П

- удельный показатель недополученной

продукции от животных l-й возрастной группы при отклонении напряжения

на зажимах оборудования h-го технологического процесса, отн. ед.; S

удельный показатель изменения падежа животных l-го возраста при

отклонении напряжения на зажимах оборудования h-го технологического

процесса, отн. ед.; Ц

, - закупочная цена продукции, руб./кг.

Убыток от перерасхода кормов при нарушении технологического

режима определяется аналогичным образом

У Ц К Ц К K

к V к l

 

 

где Ц

- цена 1 ц кормовой единицы, руб./ц; К

- перерасход кормов

животными при нарушении технологического процесса выращивания и

откорма животных при отклонении напряжения V, ц к.е.; K

- расход кормов

животными l-го возраста за анализируемый период, ц к.е.; K

thj

- удельный

показатель изменения расхода кормов животными l-го возраста при

отклонении напряжения на зажимах оборудования h-го технологического

процесса, отн. ед.

Для математического описания величины возникающего убытка

необходимо иметь для конкретных технологических производств

аналитическое выражение зависимостей исследуемых зоотехнических

показателей производства от отклонений питающего напряжения

ЗП V f V( ) ( )

. С этой целью выявляются сначала зависимости зоотехнических

показателей от изменения внешней среды

ЗП Ф f Ф( ) ( )

. В ВИЭСХ Кучером

С.П. были проанализированы и обобщены результаты биологических

исследований, им получены усредненные кривые, характеризующие

изменение зоотехнических показателей производства от внешних факторов,

которые аппроксимированы полиномами вида [263]

ЗП Ф а а Ф а Ф( )   

0 1 2

где Ф - внешний фактор, зависящий от качества работы

электрифицированного технологического оборудования.

Эти зависимости зоотехнических показателей производства

животноводческой продукции и птицеводства от внешних факторов

представлены в таблице П4.1.

В свою очередь на технические характеристики электрооборудования

влияет качество питающего напряжения. Зависимость светового потока ламп

накаливания и люминесцентных ламп, температуры нагревателей от

отклонений напряжения рассматривались многими авторами, они

представлены в литературе [171, 180, 194, 263] в аналитической форме или

графически. В таблице П4.2 показаны зависимости технических

характеристик электроприемников, формирующих внешние факторы, от

отклонений напряжения

Ф V f V( ) ( )

Тогда зависимости зоотехнических показателей от отклонений

напряжения при прочих равных условиях можно получить путем вложения

функции

Ф V f V( ) ( )

в функцию

ЗП Ф f Ф( ) ( )

, т.е.

ЗП V a a Ф V a Ф V( ) ( ) [ ( )]  

0 1 2

Изменение каждого зоотехнического показателя определится как

разница между значением зоотехнического показателя при отклонении

напряжения от номинального и его оптимальным значением. При этом

принимается, что при номинальном напряжении, т.е. отклонении напряжения

V=0, имеют место оптимальные условия содержания животных и птицы.

ЗП ЗП Ф ЗП Ф

V V

 

 

( ) ( )

0 0

Удельная величина изменения зоотехнического показателя исчисляется

отнесенной к его величине при номинальном напряжении:



ЗП

ЗП Ф

ЗП

* *

( )

    





0

1 1

Подставив в последнее выражение аналитические зависимости из табл.

П4.1 и П4.2 прилож.4 получим удельные значения изменения зоотехнических

показателей (удельное значение недополучения продукции в расчете на

килограмм готовой продукции, перерасход кормов в расчете на килограмм

расходуемых кормов в оптимальном режиме и т.д.). Удельные показатели

являются универсальными и могут быть применимы для различных типов

предприятий. Результаты расчетов проиллюстрированы на рис 2.8 и 2.9.

Относительное изменение продуктивности животных и птицы

при отклонении напряжения на установках электрообогрева

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

-0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0,15

Отклонение напряжения, о.е.

Относительное изменение

продуктивности, %

Яйценоск ость кур

Прирост массы телят

Прирост массы поросят на доращив.

Рис.2.8

В наибольшей степени (в относительном выражении) на животных

оказывает влияние отклонение напряжения на установках электрообогрева

помещений. Длительное отклонение напряжения V=+7,5% на установках

электрообогрева, например, электрообогреваемые коврики в свинарнике,

приводит к снижению прироста массы поросят на доращивании на 3,5%, а

при V=+10% - на 6,1%. Ввиду снижения температуры в станках животные

становятся более вялыми, хуже поедают корма и снижаются привесы живой

массы. Вследствие этого увеличивается расход кормов на единицу привеса:

при V=+7,5% - на 5,2%, а при V=+10% - на 9,4%.

Относительное изменение потребления кормов животными

при отклонении напряжения на установках электрообогрева

-0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0,15

Отклонение напряжения, о.е.

Относительное изменение

потребления корма, %

поросятами на доращивании

телятами

Рис. 2.9

Аналитические выражения зависимостей зоотехнических показателей

от отклонений напряжения показаны в таблице 2.6. Они позволяют создать

модель технологической составляющей убытка для типового и конкретного

животноводческого предприятия.

Убытки типовых сельскохозяйственных потребителей от

отклонений напряжения

Комплекс по откорму 10 тыс. голов крупного рогатого скота

Комплекс по откорму 10 тыс. голов крупного рогатого скота (типовой

проект 801-01-27.83) имеет следующую систему электромеханизации.

Установленная мощность силовых электроприемников сблокированного

здания телятника составляет 216 кВт, а здания молодняка - 317 кВт.

На каждую секцию поставлены две отопительно-вентиляционные

установки, управление которыми осуществляется по трем программам

работы: зимний, осенне-весенний и летний режимы. Регулирование

производится от датчика температуры. В летний и переходный периоды

датчик температуры отключает вентиляцию, когда температура в помещении

становится ниже заданной. Зимой датчик температуры воздействует на

моделирующий клапан с электроприводом, разрешая или исключая подачу

теплоносителя, прерывает электровентилятор при снижении температуры

теплоносителя ниже заданной. В качестве теплоносителя систем

теплоснабжения калориферов приточно-отопительных установок и систем