Инструментальное энергетическое обследование электросетевых организаций

Федеральный закон 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23 ноября 2010г. предписывает проведение обязательного энергетического обследования для организаций, осуществляющих регулируемые виды деятельности, в том числе сетевых организаций занимающихся транспортировкой электрической энергии.

Энергетическое обследование делиться на три вида: документальное, визуальное и инструментальное.

Цели инструментального обследования:

• подтвердить достоверность исходной и дополнить недостающую информацию об объемах используемых энергоресурсов;
• проверить соответствие качественных показателей  нормативно-технической документации и техническим регламентам;
• составить фактические балансы энергопотребления;
• выявить места неэффективного использования энергоресурсов;
• контролировать надежность систем энергоснабжения и энергопотребления;
• оптимизация режимов работы оборудования, технологических процессов.

Специалисты АНО «Агентство по энергосбережению УР» повышают роль измерительного и диагностического оборудования в разработке энергосберегающих мероприятий и повышении энергетической эффективности.

Разрабатываемые энергосберегающие мероприятия в системе транспорта электрической энергии в первую очередь направлены на снижение технологических потерь, оптимизацию системы электроснабжения, сокращение недоотпуска электрической энергии. В проведении обследования максимально задействуются стационарные группы учета энергоресурсов и специализированные портативные измерительные приборы обладающие, как правило, более широким количеством функций.

Применяемый при инструментальных замерах набор портативных средств измерений должен отвечать следующим требованиям:

• приборы должны быть сертифицированы и внесены в Госреестр Средств Измерений;
• технические характеристики должны обеспечивать получение достоверных результатов замеров;
• рекомендуется комплектовать приборный парк приборами позволяющими проводить инструментальные обследования без остановки технологического процесса;
• наличие устройств записи и хранения данных и возможность их передачи на компьютер;
• автономное питание и устойчивость к внешним условиям эксплуатации (влажность, температура);
• к производству измерений допускается только квалифицированный, обученный персонал.

Из широкого перечня средств измерений находящихся в арсенале энергоаудитора при обследовании электросетевых предприятий остановимся на тех приборах и областях их применения, которые в первую очередь влияют на достижение целей энергетического обследования и разработку энергосберегающих мероприятий.

При составлении баланса электроэнергии отдельными потребителями, участками, подразделениями в электросетевом предприятии удобнее всего использовать установленные стационарные приборы. Применение портативных приборов, зачастую не позволяет охватить всю структуру баланса имеющимся приборным парком, однако их применение целесообразно на проблемных участках при повторных измерениях или при необходимости дублирования показаний стационарных групп учета при их проверке.

Универсальными приборами, дающим наиболее полную картину об электрической энергии и имеющих широкий круг применения полученной по ним информации, являются анализаторы качества и количества электрической энергии. Подобные приборы используются для регистрации графиков изменения напряжения, активной и реактивной мощностей, при измерениях показателей качества электрической энергии. В зависимости от поставленных задач измерения проводятся в центрах нагрузок, на отдельных участках распределительной сети или у конечных потребителей.

Суточные графики электрической нагрузки и мощности характеризуются конфигурацией, коэффициентами характеризующими степень использования и неравномерность работы электропотребляющего оборудования в течение суток. Для крупных энергосистем коэффициент неравномерности находиться в диапазоне 0,7–0,9, коэффициент заполнения 0,8–0,9. Для небольших районных электрических сетей коэффициент неравномерности снижаются до 0,2 – 0,3, коэффициент заполнения до 0,56 – 0,64.

Потенциал для выравнивания суточного графика нагрузки, возможно использовать с введением зонных тарифов на электрическую энергию. Снижение максимума нагрузок на 10% приведет к снижению нагрузочных потерь до 18%.

В настоящее время электрические нагрузки абонентов значительно отличаются от тех, которые были 10 лет тому назад и характеризуются широким спектром электроприемников, влияющих на потребление реактивной мощности и качество электроэнергии. Рост реактивных нагрузок потребителей обуславливает снижение коэффициента мощности и, следовательно, увеличение потерь мощности и электрической энергии при транспортировке, уменьшение пропускной способности элементов электрической сети.

Значение коэффициента реактивной мощности в течение суток по данным замеров зимнего режимного дня колеблется в пределах 0,36÷0,47 в целом по распределительной сети 110-10кВ.

Контроль графиков активной и реактивной мощности в центрах нагрузок сетевых предприятий позволит оптимизировать работу сети по коэффициенту реактивной мощности, распределять нагрузку по фазам и выбирать оптимальную электрическую схему.

Замеры уровней напряжения в точках контроля позволяет оценить эффективность работы распределительных сетей (определение падения напряжения на участке линии имеющих два и более центра питания), наметить и реализовать организационно-технические мероприятия по оптимизации размыкания закольцованных фидеров, для снижения потерь электрической энергии.

За счет средств регулирования напряжения в центрах питания можно добиться снижения потерь электрической энергии в сетях путем повышения уровня напряжения до верхних границ нормально и предельно допускаемых диапазонов. Возможность и необходимость регулирования определяется также на основании суточных графиков напряжения.

Качество электрической энергии важно не только для потребителя, его влияние распространяется и на электрическую сеть, приводя к увеличению потерь электроэнергии, снижению срока службы трансформаторов, конденсаторных батарей и прочего оборудования. В структуре крупных сетевых предприятий (объединяющих несколько районных образований) созданы подразделения, отвечающие за контроль качества электрической энергии. Небольшие сетевые организации такими службами, как правило, не располагают.

Проведенные замеры показателей качества электрической энергии у сетевых предприятий и у потребителей отражают размах проблемы в распределительных сетях УР:

По центрам питания 10/0,4кВ – 24% трансформаторных подстанций поддерживают уровень напряжения, превышающий нормально допускаемые значения у потребителя, в том числе 12% трансформаторных подстанций превышают предельно допускаемые величины;

22% обследованного населения имеют превышения нормально допускаемого отклонения;

31% бюджетных организаций имеют превышение нормально допускаемого значения напряжения, 6% организаций – превышает предельно допускаемое значение;

22% бюджетных организаций имеют размах напряжения более 10В (в 4% случаев более 20В).

Рис.1. График установившегося отклонения напряжения трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ. Уровень напряжения и несимметрия напряжения превышает верхнюю границу нормально допускаемого отклонения.	Рис.2. График установившегося отклонения напряжения подстанции 110/35/10 кВ. Уровень напряжения превышает верхнюю границу нормально допускаемого отклонения.

Основные технические мероприятия, связанные с повышением показателей качества электрической энергии:

1. Перераспределение нагрузки по фазам. Выявить мощную однофазную нагрузку и провести ее переключение;
2. Проверка заземляющих устройств (измерение сопротивления заземляющих устройств, проверка состояния цепей между заземлителями и заземляемыми элементами) на трансформаторной подстанции;
3. Проверка наличия и целостности повторных заземлений на воздушных линиях;
4. Проверка надежности контактных соединений;
5. Проверка устройств регулирования напряжения;
6. Расчет режимов с учетом сезонного регулирования напряжения;
7. Установка положения РПН (ПБВ) в соответствующее положение.

 Обследование при помощи тепловизора обеспечивает контроль теплового состояния оборудования без вывода его из эксплуатации, выявление дефектов на ранней стадии развития, тем самым сокращение затрат на техническое обслуживание, предотвращение аварийных ситуаций. Тепловизор незаменим при поиске слабых контактных соединений в системе электроснабжения. В 40% измерений температура токопроводящих частей рубильников и болтовых соединений достигала 40–60 ⁰С, в среднем на каждом десятом обследованном объекте обнаруживались сверхкритические температуры – более 100 ⁰С. Следует отметить, если на открытых контактных соединениях опытный электромонтер может предположить наличие нагрева, то в коммутационных аппаратах по внешним признакам сориентироваться сложно и требуется использование тепловизора.

Рис.3. Температура контактов автоматического выключателя АВМ-10Н в РУ-0,4 кВ трансформаторной подстанции.

Инструментальные обследования как важный элемент повышения энергетической эффективности систем энергоснабжения отражающий скрытые проблемы и предопределяющий конкретные решения к их устранению является необходимой частью энергетического обследования.

Для повышения надежности электроснабжения потребителей, повышения качества электрической энергии, минимизации потерь электрической энергии при ее транспортировке необходимы регулярные инструментальные обследования. Перспективным видится контроль параметров сети в режиме реального времени путем установки приборов в контрольных точках сети с автоматизированной передачей данных на диспетчерский пункт.