Балансы электрической энергии реферат

Обновлено: 01.07.2024

I Введение
II Производство и использование электроэнергии
1. Генерация электроэнергии
1.1 Генератор
2. Использование электроэнергии
III Трансформаторы
1. Назначение
2. Классификация
3. Устройство
4. Характеристики
5. Режимы
5.1 Холостой ход
5.2 Режим короткого замыкания
5.3 Нагрузочный режим
IV Передача электроэнергии
V ГОЭЛРО
1. История
2. Результаты
VI Список использованной литературы

I. Введение

Электроэнергия, один из самых важных видов энергии, играет огромную роль в современном мире. Она является стержнем экономик государств, определяя их положение на международной арене и уровень развития. Огромные суммы денег вкладываются ежегодно в развитие научных отраслей, связанных с электроэнергией.
Электроэнергия является неотъемлемой частью повседневной жизни, поэтому важно владеть информацией об особенностях её производства и использования.

II. Производство и использование электроэнергии

1. Генерация электроэнергии

Генерация электроэнергии – производство электроэнергии посредством преобразования её из других видов энергии с помощью специальных технических устройств.
Для генерации электроэнергии используют:
Электрический генератор – электрическую машину, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.
Солнечную батарею или фотоэлемент – электронный прибор, который преобразует энергию электромагнитного излучения, в основном светового диапазона, в электрическую энергию.
Химические источники тока – преобразование части химической энергии в электрическую, посредством химической реакции.
Радиоизотопные источники электроэнергии – устройства, использующие энергию, выделяющуюся при радиоактивном распаде, для нагрева теплоносителя или преобразующие её в электроэнергию.
Электроэнергия вырабатывается на электростанциях: тепловых, гидравлических, атомных, солнечных, геотермальных, ветряных и других.
Практически на всех электростанциях, имеющих промышленное значение, используется следующая схема: энергия первичного энергоносителя с помощью специального устройства преобразовывается вначале в механическую энергию вращательного движения, которая передается в специальную электрическую машину – генератор, где вырабатывается электрический ток.
Основные три вида электростанций: ТЭС, ГЭС, АЭС
Ведущую роль в электроэнергетике многих стран играют тепловые электростанции (ТЭС).
Тепловые электростанции требуют огромного количества органического топлива, запасы же его сокращаются, а стоимость постоянно возрастает из-за все усложняющихся условий добычи и дальности перевозок. Коэффициент использования топлива в них довольно низок (не более 40%), а объемы отходов, загрязняющих окружающую среду, велики.
Экономические, технико-экономические и экологические факторы не позволяют считать тепловые электростанции перспективным способом получения электроэнергии.
Гидроэнергетические установки (ГЭС) являются самыми экономичными. Их КПД достигает 93 %, а стоимость одного кВт•ч в 5 раз дешевле, чем при других способах получения электроэнергии. Они используют неисчерпаемый источник энергии, обслуживаются минимальным количеством работ¬ников, хорошо регулируются. По величине и мощности отдельных гидростанций и агрегатов наша страна занимает ведущее положение в мире.
Но темпы развития сдерживают значительные затраты и сроки строительства, обусловленные удаленностью мест строительства ГЭС от крупных городов, отсутствие дорог, трудные условия строительства, подвержены влиянию сезонности режима рек, водохранилищами затапливаются большие площади ценных приречных земель, крупные водохранилища негативно воздействуют на экологическую ситуацию, мощные ГЭС могут быть построены только в местах наличия соответствующих ресурсов.
Атомные электростанции (АЭС) работают по одному принципу с тепловыми электростанциями, т. е. происходит преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию вращения вала турбины, которая приводит в действие генератор, где механическая энергия преобразовывается в электрическую.
Главное достоинство АЭС – небольшое количество используемого топлива (1 кг обогащенного урана заменяет 2,5 тыс. т угля), вследствие чего АЭС могут быть построены в любых энергодефицитных районах. К тому же запасы урана на Земле превышают запасы традици-онного минерального топлива, а при безаварийной работе АЭС незначительно воздействуют на окружающую среду.
Главным недостатком АЭС является возможность аварий с катастрофическими последствиями, для предотвращения которых требуются серьезные меры безопасности. Кроме того, АЭС плохо регулируются (для их полной остановки или включения требуется несколько недель), не разработаны технологии переработки радиоактивных отходов.
Атомная энергетика выросла в одну из ведущих отраслей народного хозяйства и продолжает быстро развиваться, обеспечивая безопасность и экологическую чистоту.

1.1 Генератор

Электрический генератор – это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.
Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС Следовательно, такой проводник может нами рассматриваться как источник электрической энергии.
Способ получения индуктированной ЭДС, при котором проводник перемещается в магнитном поле, двигаясь вверх или вниз, очень неудобен при практическом его использовании. Поэтому в генераторах применяется не прямолинейное, а вращательное движение проводника.
Основными частями всякого генератора являются: система магнитов или чаще всего электромагнитов, создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле.
Генератор переменного тока – электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

В прямоугольном контуре вращается постоянный магнит

При вращении рамки изменяется магнитный поток через нее, поэтому в ней индуцируется ЭДС. Так как с помощью токосъемника (колец и щеток) рамка соединена с внешней электрической цепью, то в рамке и внешней цепи возникает электрический ток.
При равномерном вращении рамки угол поворота изменяется по закону:

Магнитный поток через рамку также изменяется с течение времени, его зависимость определяется функцией:

где S − площадь рамки.
По закону электромагнитной индукции Фарадея ЭДС индукции, возникающая в рамке равна:

где – амплитуда ЭДС индукции.
Другая величина, которой характеризуется генератор, является сила тока, выражающаяся формулой:

где i — сила тока в любой момент времени, I_m – амплитуда силы тока (максимальное по модулю значение силы тока), φ_c — сдвиг фаз между колебаниями силы тока и напряжения.
Электрическое напряжение на зажимах генератора меняется по синусодальному или косинусоидальному закону:

или

Почти все генераторы, установленные на наших электростанциях, являются генераторами трехфазного тока. По существу, каждый такой генератор представляет собой соединение в одной электрической машине трех генераторов переменного тока, сконструированных таким образом, что индуцированные в них ЭДС сдвинуты друг относительно друга на одну треть периода:

2. Использование электроэнергии

Электроснабжение промышленных предприятий. Промышленные предприятия потребляют 30-70% электроэнергии, вырабатываемой в составе электроэнергетической системы. Значительный разброс промышленного потребления определяется индустриальной развитостью и климатическими условиями различных стран.
Электроснабжение электрифицированного транспорта. Выпрямительные подстанции электротранспорта на постоянном токе (городской, промышленный, междугородний) и понижающие ПС междугороднего электрического транспорта на переменном токе питаются электроэнергией от электрических сетей ЭЭС.
Электроснабжение коммунально-бытовых потребителей. К данной группе ПЭ относится широкий круг зданий, расположенных в жилых районах городов и населенных пунктов. Это – жилые здания, здания административно-управленческого назначения, учебные и научные заведения, магазины, здания здравоохранения, культурно-массового назначения, общественного питания и т.п.

III. Трансформаторы

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

Схема устройства трансформатора

1 – первичная обмотка трансформатора
2 – магнитопровод
3 – вторичная обмотка трансформатора
Ф – направление магнитного потока
U₁ – напряжение на первичной обмотке
U₂ – напряжение на вторичной обмотке

Первые трансформаторы с разомкнутым магнитопроводом предложил в 1876 г. П.Н. Яблочков, который применил их для питания электрической "свечи". В 1885 г. венгерские ученые М. Дери, О. Блати, К. Циперновский разработали однофазные промышленные трансформаторы с замкнутым магнитопроводом. В 1889-1891 гг. М.О. Доливо-Добровольский предложил трехфазный трансформатор.

1. Назначение

Трансформаторы широко применяются в различных областях:
Для передачи и распределения электрической энергии
Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.
Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В.
Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на выходе и входе преобразователя (преобразовательные трансформаторы).
Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др.
Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для согласования напряжения и пр.
Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопастности. (измерительные трансформаторы)

2. Классификация

По назначению: силовые общего(используются в линиях передачи и распределения электроэнергии) и специального применения (печные, выпрямительные, сварочные, радиотрансформаторы).
По виду охлаждения: с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.
По числу фаз на первичной стороне: однофазные и трёхфазные.
По форме магнитопровода: стержневые, броневые, тороидальные.
По числу обмоток на фазу: двухобмоточные, трёхобмоточные, многообмоточные (более трёх обмоток).
По конструкции обмоток: с концентрическими и чередующимися (дисковыми) обмотками.

3. Устройство

Простейший трансформатор (однофазный трансформатор) представляет собой устройство, состоящее из стального сердечника и двух обмоток.

Принцип устройства однофазного двухобмоточного трансформатора
Магнитопровод представляет собой магнитную систему трансформатора, по которой замыкается основной магнитный поток.
При подаче в первичную обмотку переменного напряжения, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС той же частоты. Если ко вторичной обмотке подключить некоторый электроприемник, то в ней возникает электрический ток и на вторичных зажимах трансформатора устанавливается напряжение, которое несколько меньше, чем ЭДС и в некоторой относительно малой степени зависит от нагрузки.

Условное обозначение трансформатора:
а) – трансформатор со стальным сердечником, б) – трансформатор с сердечником из феррита

4. Характеристики трансформатора

Номинальная мощность трансформатора – мощность, на которую он рассчитан.
Номинальное первичное напряжение – напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка трансформатора.
Номинальное вторичное напряжение – напряжение на зажимах вторичной обмотки, получающееся при холостом ходе трансформатора и номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки.
Номинальные токи, определяются соответствующими номинальными значениями мощности и напряжения.
Высшее номинальное напряжение трансформатора – наибольшее из номинальных напряжений обмоток трансформатора.
Низшее номинальное напряжение – наименьшее из номинальных напряжений обмоток трансформатора.
Среднее номинальное напряжение – номинальное напряжение, являющееся промежуточным между высшим и низшим номинальным напряжением обмоток трансформатора.

5. Режимы

5.1 Холостой ход

Режимом холостого хода – режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка трансформатора разомкнута, а на зажимы первичной обмотки подано переменное напряжение.

В первичной обмотке трансформатора, соединенной с источником переменного тока течёт ток, в результате чего в сердечнике появляется переменный магнитный поток Φ, пронизывающий обе обмотки. Так как Φ одинаков в обеих обмотках трансформатора, то изменение Φ приводит к появлению одинаковой ЭДС индукции в каждом витке первичной и вторичной обмоток. Мгновенное значение ЭДС индукции e в любом витке обмоток одинаково и определяется формулой:

где – амплитуда ЭДС в одном витке.
Амплитуда ЭДС индукции в первичной и вторичной обмотках будет пропорционально числу витков в соответствующей обмотке:

где N₁ и N₂ – число витков в них.
Падение напряжения на первичной обмотке, как на резисторе, очень мало, по сравнению с ε₁, и поэтому для действующих значений напряжения в первичной U₁ и вторичной U₂ обмотках будет справедливо следующее выражение:

K – коэффициент трансформации. При K>1 трансформатор понижающий, а при K

Энергетический баланс промышленного предприятия является наиболее важной характеристикой энергетического хозяйства предприятия. Он составляется с целью выявления всех резервов экономии энергоресурсов.
Энергобаланс – баланс добычи, переработки, транспортировки, преобразования, распределения и потребления всех видов энергетических ресурсов и энергии в производстве.

Файлы: 1 файл

эн баланс.docx

Энергобаланс – баланс добычи, переработки, транспортировки, преобразования, распределения и потребления всех видов энергетических ресурсов и энергии в производстве.

Энергобаланс является отражением закона сохранения энергии в условиях конкретного производства.

Энергетический баланс (энергобаланс) состоит из приходной и расходной частей.

Приходная часть энергобаланса содержит количественный перечень энергии, поступающей посредством различных энергоносителей (ископаемое топливо и ядерное горючее, газ, пар, вода, воздух, электрическая энергия).

Расходная часть энергобаланса определяет расход энергии всех видов во всевозможных ее проявлениях, потери при преобразовании энергии одного вида в другой при ее транспортировке, а также энергию, накапливаемую (аккумулируемую), в специальных устройствах (например, гидроаккумулирующих установках).

Как и в любых других балансах, например, бухгалтерских, приходная и расходная часть энергобаланса должны быть равны.

Энергетический баланс показывает соответствие, с одной стороны, суммарной подведенной энергией и, с другой стороны, суммарной полезно используемой энергией и ее потерями. При составлении баланса рассматриваются все виды потребляемой на предприятии энергии: электроэнергия, газ, мазут, вода, пар и т.п. Потребление энергии на все цели на каждом участке предприятия измеряется количественно, кроме того, оцениваются и потери энергии.

Составление баланса производится на основе данных о фактическом потреблении энергии на конкретных участках данного предприятия (двигатели, электрооборудование, освещение и т.д.). Для получения такой информации используются специальные приборы – счетчики электроэнергии, газа, пара, воды и пр.

Изучение энергетических балансов дает возможность установить фактическое состояние использования энергии, как на отдельных участках предприятия, так и на предприятии в целом. Энергетический баланс позволяет сделать выводы об эффективности работы предприятия. После закрытия баланса должны быть выявлены точки, участки на предприятии, где можно сэкономить энергию.

В зависимости от вида и количества энергоносителей баланс может быть частным, составленным только для одного энергоносителя, либо сводным энергетическим балансом, составленным по суммарному потреблению всей используемых на предприятии энергетических ресурсов. При составлении частных энергетических балансов количественное измерение энергоносителей производится в джоулях (Дж, МДж, ГДж), киловатт-часах (кВт×ч), тоннах условного топлива (т.у.т.). При составлении сводного энергетического баланса измерение различных энергоресурсов и энергоносителей производится в тоннах условного топлива.

Основными видами энергии, потребляемой в промышленности, городском и сельском хозяйстве, являются тепловая и электрическая энергия. Поэтому составляют частичные энергобалансы – тепловые и электрические. Рассмотрим особенности составления электробалансов.

В условиях действующих предприятий энергобалансы составляются для отдельных агрегатов или их групп, цехов и предприятий в целом. На основе электробалансов выносится объективное суждение о качестве использования электрической энергии на данном предприятии, в производственных подразделениях или энергоемких агрегатах, выявляются возможности сокращения непроизводительного расхода электроэнергии, ее потерь, в результате чего планируются мероприятия по улучшению электроиспользования.

Различают три основных вида электробалансов:

1) фактические, отражающие сложившиеся в цехе или на предприятии производственные условия;

2) нормализованные, учитывающие возможности рационализации и оптимизации электропотребления и снижения потерь в механизмах и электрических сетях;

3) перспективные, составляемые с учетом прогнозируемого развития производства и его качественных изменений на ближайший период (до 5 лет) или на более длительный срок.

Один из важнейших результатов составления нормализованных электробалансов является возможность нормирования электропотребления на основные технологические процессы изготовления готовой продукции.

Главная цель электробаланса – определение степени полезного использования электроэнергии и поиск путей снижения потерь, рационализации электропотребления. Поэтому основным видом баланса следует считать баланс активной энергии, в основном определяющий реальный редким электропотребления и уровень использования электроэнергии.

Приходная и расходная части принимаются и учитываются по показаниям счетчиков активной энергии и расчетной мощности.

Расходная часть электробаланса активной электроэнергии делится на следующие статьи расхода:

1) прямые затраты электроэнергии на основной технологический процесс с выделением полезного расхода на выпуск продукции без учета потерь в различных звеньях энергоемкого оборудования производства (электрических печах, компрессорных и насосных установках);

2) косвенные затраты электроэнергии на основной технологический процесс, вследствие его несовершенства или нарушения технологических норм;

3) затраты электроэнергии на вспомогательные нужды (вентиляцию помещений цехов, цеховой транспорт, освещение);

4) потери электроэнергии в элементах системы электроснабжения (трансформаторах, реакторах, линиях);

5) отпуск электроэнергии посторонним потребителям (столовым, клубам, магазинам).

Задачами составления электробаланса являются:

нахождение расхода электроэнергии по статьям 2, 3, 4, 5 с тем, чтобы выделить расход на основную продукцию предприятия;
определение действительных удельных норм расхода электроэнергии на единицу продукции предприятия;
выявление возможности сокращения как непроизводительных расходов электроэнергии (ст. 2, 3, 4, 5), так и расходов на выпуск основной продукции путем проведения различных мероприятий, совершенствующих технологический процесс.

Составление свободного нормализованного электробаланса – завершающий этап анализа фактического баланса предприятия. Нормализованный электробаланс служит основой для оценки резервов экономии электроэнергии на предприятии.

Общие резервы экономии электроэнергии подразделяются на текущие ΔWT, осуществляемые с малыми затратами в текущем периоде, и перспективные ΔWn, реализация которых возможна в более отдаленной перспективе (3—5 лет и более) за счет проведения мероприятий, требующих дополнительных затрат.

Текущие резервы определяются сравнением фактического электробаланса объекта с его электробалансом, составляемых на базе технически обоснованных отдельных потерь.

Текущие резервы экономии энергии:

где n – число мероприятий, направленных на снижение потерь;

– потери электроэнергии в каждом i-м объекте соответственно до и после проведения мероприятий.

Перспективные резервы определяются сравнением двух нормализованных электробалансов – технически и экономически обоснованного (перспективного) Wэк:

В зависимости от назначения энергетические балансы могут характеризоваться следующими показателями:

расчетным периодом (отчетные балансы по фактическим данным за прошлый период, плановые на ближайший планируемый период с учетом заданий по снижению затрат энергии, проектные, составляемые при проектировании объекта и т.д.);

стадией энергетического потока (производство, преобразование, распределение, конечное использование энергетических ресурсов);

видом энергоносителя (например, частные энергобалансы по отдельным видам потребляемых энергоносителей, сводные энергобалансы по суммарному потреблению энергии).

Для составления и анализа энергетического баланса предприятия исходная информация может быть представлена в виде следующих данных:

общей производственной и энергетической характеристики предприятия (объемы и номенклатура выпускаемой продукции, ее себестоимость с выделением энергетической составляющей и т.п.);

описания схемы материальных и энергетических потоков;

перечня и характеристик основного энергоиспользующего оборудования;

данных о расходах энергоносителей;

данных о работах по рациональному использованию энергии на предприятии.

Схема материальных и энергетических потоков сопровождается описанием видов и параметров энергоносителей, состояния использования вторичных энергетических ресурсов, системы учета и контроля расхода энергии и энергоносителей.

Анализ энергетического баланса состоит в качественной и количественной оценке состояния энергетического хозяйства предприятия.

Анализ использования энергоносителей может быть произведен путем сравнения фактических показателей с нормативными, фактическими за предыдущий период, перспективными, аналогичными на других предприятиях. При этом сравнение показателей должно проводиться с учетом условий сопоставимости (при одинаковых объемах производства, составе и качестве продукции и т.п.).

Эффективность использования энергии в установке можно характеризовать коэффициентом полезного действия (КПД), который определяется по формуле:

где: - количество полезно использованной энергии;

– количество подведенной энергии.

При оценке эффективности использования энергоресурсов на предприятии суммируются как количество использованной, так и количество подведенной энергии на всех установках для различных видов энергоносителей.

В результате изучения энергетического баланса производится оценка такого важного показателя эффективности энергоиспользования, как удельный расход энергии на производство продукции.

Топливно-энергетический баланс промышленного предприятия предназначен для решения следующих задач:

планирования энергоснабжения предприятия и его подразделений;
составления отчётности о потребления и использовании энергоресурсов;
оценки фактического состояния энергоиспользовании на предприятии;
выявлении причин возникновения и определения потерь энергоресурсов и энергоносителей;
выявления и оценки резервов экономии топлива и энергии и разработка плана мероприятий, направленных на снижение потерь энергоресурсов;
улучшения режимов работы технологического и энергетического оборудования;
определение рациональных размеров энергопотребления в производственных процессах и установках, совершенствование учёта и контроля расхода энергоресурсов;
совершенствования методики нормирования и разработки норм расхода топлива и энергии на производство продукции;
получение исходной информации для создания нового оборудования и применения энергосберегающих технологий.

Виды и назначение энергетических балансов.

В зависимости от назначения на предприятии применяются различные виды энергетических балансов, которые имеют следующие признаки:

время разработки (отчётные, плановые, перспективные, прогнозные;
стадию энергетического потока (производство, преобразование, распределение энергоресурсов);
целевое назначение (основные и вспомогательные технологические процессы);
виды и параметры потребляемых энергоресурсов и энергоносителей (топливо, тепловая и электрическая энергия, холод, сж. Воздух);
способ разработки (опытный, расчётный);
форму составления (синтетический и аналитический).

Синтетический энергобаланс показывает распределение подведённых и произведённых энергоносителей внутри предприятия и составляется по данным внутризаводских отчётных документов (журналов учёта, ведомостей, справок) за отчётный период (квартал, год).

Фактический энергобаланс показывает разделение общего расхода энергии на полезный расход и потери. Фактический баланс составляют по объектам, целевому назначению, видам энергии и другим параметрам, исходя из данных синтетического баланса. На основе анализа фактического энергобаланса разрабатывают перспективный энергобаланс с учётом намечаемых работ по нормализации расходов энергоресурсов, мероприятий оптимизации структуры энергобаланса.

Анализ энергетических балансов проводится на предприятии в целях качественной и количественной оценки состояния энергетического хозяйства и энергопользования, а также выявление причин и значений потерь энергоресурсов.

Анализ структуры приходной и расходной частей энергобаланса позволяет выявить различие в уровнях энергопотребления и эффективности по сравнению с аналогичными предприятиями, наметить пути изменения структуры энергетического баланса. При проведении анализа все элементы предприятия или те, которые подлежат специальному обследованию, классифицируются по группам процессов и установок, однородных по виду используемых энергоносителей и сходных по методике анализа энергопользования. При оценки энергобаланса предприятия используют данные энергетического паспорта, технологических регламентов, форм статотчётности, технической документацией оборудования. Технические и энергетические характеристики оборудования должны отражать: материальные потоки (материальный баланс), расходы и параметры сырья, топлива и энергии, количество отходов; конструктивные особенности установки (габариты, изоляцию, наличие устройств по утилизации вторичных энергоресурсов, наличие КИПиА и др.), уровень эксплуатации (приодичность использования, продолжительность нахождения в горячем резерве и т.д.).

С целью выявления количества потребленной электроэнергии и ее расхода составляется электрический баланс. Электробаланс предприятия — это документ, состоящий из прихода и расхода активной и реактивной электроэнергии. В приход включается электроэнергия, произведенная на предприятии, а также полученная от других предприятий и из сетей энергосистемы. Электробаланс составляется по предприятию в целом, по цехам, производствам, по отдельным энергоемким агрегатам.
Различают три вида электробалансов:
• фактические — отражают сложившиеся на предприятии, в
цехе производственные условия;
• нормативные — учитывают возможности рационализации
и оптимизации процессов электропотребления, устанавливают и проверяют новые нормы по электропотреблению;
• перспективные — разрабатываются с учетом прогнозируемого развития производства.

Содержание

1. Вступление
2. Организация потребления электроэнергии на предприятии
3. Электрический баланс предприятия
4. Заключение
5. Библиография

Работа содержит 1 файл

Электробаланс предприятия-Реферат.doc

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ БАЛАНС ПРЕДПРИЯТИЯ

Вступление
Организация потребления электроэнергии на предприятии
Электрический баланс предприятия
Заключение
Библиография

На промышленном предприятии, стройке, предприятии добывающих и перерабатывающих отраслей промышленности и сельского хозяйства, электрифицированного транспорта, городских и сельских населенных пунктов и других объектов невозможно обеспечить производство, работу технологических установок без использования электрической энергии. Потребители электрической энергии получают ее по распределительным сетям от энергетических систем и собственных электростанций. Приемниками электрической энергии являются нагреватели, электродвигатели, сварочные агрегаты, выпрямительные устройства, радиоэлектронная аппаратура, высокочастотные установки, осветительные установки.

Экономное использование электроэнергии имеет большое значение для предприятия, что необходимо учитывать как при проектировании, так и при эксплуатации электрооборудования и промышленных сетей. С этой целью на предприятиях организуется нормирование расхода электроэнергии, что является основой для выявления внутренних резервов экономии, улучшения показателей работы энергетического и технологического оборудования. С учетом нормирования рассчитываются прогнозируемые параметры электропотребления.

Потребление электрической энергии на предприятиях связано с использованием ее в производственных и непроизводственных целях. В производственных целях электрическая энергия расходуется на технологические нужды, на вспомогательные нужды, сопровождающие технологический процесс. Непроизводственные нужды включают электрическое освещение непроизводственных помещений, вентиляцию, отопление. При потреблении электроэнергии наблюдаются ее потери в элементах системы электроснабжения.

Организация потребления электроэнергии на предприятиях заключается в обеспечении рациональных режимов работы электрооборудования и электрических сетей, в соблюдении графиков электропотребления, автоматизации режимов электроснабжения, автоматизации контроля параметров электроснабжения и учета электроэнергии.

Управление режимами электропотребления предприятия — это целенаправленное влияние на технологический процесс, которое дает ощутимую экономическую выгоду в процессе производства и при использовании электроэнергии.

На предприятии назначается лицо, ответственное за организацию режимов электропотребления.

Вопросам рационального, экономного расходования электроэнергии на предприятиях придается большое значение. При решении этих вопросов важным условием является организация достоверной и качественной системы учета электроэнергии.

Различают три вида электробалансов:

фактические — отражают сложившиеся на предприятии, в
цехе производственные условия;
нормативные — учитывают возможности рационализации
и оптимизации процессов электропотребления, устанавливают и проверяют новые нормы по электропотреблению;
перспективные — разрабатываются с учетом прогнозируемого развития производства.

Расходную часть электробаланса подразделяют на следующие статьи расхода:

Прямые затраты электроэнергии на основной технологический процесс. В этой статье выделяется полезный расход электроэнергии на выпуск продукции без учета потерь в технологическом оборудовании.
Косвенные затраты электроэнергии на основной технологический процесс. Учитывается расход электроэнергии вследствие несовершенства технологического процесса или нарушения технических норм
(например, применение пресс-материала с повышенной влажностью).
Затраты электроэнергии на вспомогательные нужды (вентиляция,
отопление, освещение, цеховой транспорт и т. п.).
Потери электроэнергии в элементах системы электроснабжения
(электрические линии, трансформаторы, электродвигатели,
компенсирующие устройства).
Отпуск электроэнергии сторонним потребителям (столовые
магазины, предприятия, жилые кварталы, городской электрифицированный
транспорт).

(Прил. 1. Расходная часть сводного энергетического баланса, ГОСТ 27322-87)

При оформлении документа могут быть заполнены не все статьи расхода: могут отсутствовать косвенные затраты, сторонние потребители.

Приход и расход электроэнергии учитывается по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии.

Удельный расход электроэнергии на единицу продукции, определенный по данным электробаланса, сопоставляется с соответствующими показателями других предприятий, с расчетными величинами.

На основании данных электробаланса определяются:

• расход электроэнергии по всем статьям расхода, имеющим
место на предприятии с выделением расхода на основную
продукцию предприятия;

действительные удельные расходы электроэнергии на единицу продукции и сравниваются с утвержденными удельными нормами;
возможности сокращения потребления электроэнергии на производственные и непроизводственные нужды и мероприятия по их сокращению.

Электробаланс предприятия в целом составляется путем суммирования балансов по цехам с учетом потребителей, не учтенных в электробалансах по цехам, и отпуска электроэнергии сторонним потребителям. Здесь же учитываются потери электроэнергии в распределительной сети и трансформаторах.

Энергетический баланс промышленного предприятия является наиболее важной характеристикой энергетического хозяйства предприятия. Он составляется с целью выявления всех резервов экономии энергоресурсов. Энергобаланс – баланс добычи, переработки, транспортировки, преобразования, распределения и потребления всех видов энергетических ресурсов и энергии в производстве. Энергобаланс является отражением закона сохранения энергии в условиях конкретного производства.

ГОСТ 19431-84. Энергетика и электрификация. Термины и определения. – Переизд. январь 2011. – Взамен ГОСТ 19431-74. – Минск: БелГИСС, 2011. –

ГОСТ 27322-87. Энергобаланс промышленного предприятия. Общие положения. – Введ. 01.07.88. – М.: 1987. – 11 с.

Щербаков Е.Ф. Электроснабжение и электропотребление на предприятиях: учеб. пособие для ср. проф. образования. – Москва: ФОРУМ, 2010. – 404 с.

Баланс мощности и энергии рассчитывается для определения возможности покрытия графика нагрузки и выявления необходимости ввода новых источников энергии.

Содержание

Баланс мощности

Частота переменного тока в электрической сети и напряжения в узлах являются важнейшими показателями качества электроэнергии. Общим для этих показателей является то, что они оба связаны с балансами мощностей в энергосистеме.

Значение частоты в любой момент нормального режима одинаково во всех узлах электрической сети. В то же время уровни напряжений в различных точках сети могут различаться очень сильно и одновременно в некоторых узлах соответствовать, а в других не соответствовать требованиям ГОСТ и договоров на технологическое присоединение. В этом смысле напряжение, как параметр качества электроэнергии, должно анализироваться в каждом отдельном узле энергосистемы.

Каждому моменту установившегося режима в электроэнергетической системе соответствуют балансы по активной и реактивной мощностям. Уравнения балансов мощностей можно записать в виде:

[math]\displaystyle \sum P_г = \sum P_ + \sum \Delta P + \sum \Delta P_ [/math] ;

[math]\displaystyle \sum Q_г = \sum Q_ + \sum \Delta Q + \sum \Delta Q_ + \sum Q_ + \sum Q_ш [/math] ,

Источниками активной и реактивной мощностей, являются генераторы электрических станций: тепловых, атомных, гидравлических, парогазовых и газотурбинных, кроме того источниками активной мощности могут быть генерирующие электроустановки нетрадиционных источников энергии (ветровые, приливные и геотермальные станции, солнечные батареи). В зависимости от типа и конструкции некоторые нетрадиционные источники активной энергии потребляют реактивную энергию. В то время как для синхронных генераторов электростанций режим потребления реактивной мощности может быть только кратковременным в аварийных ситуациях.

Потребителями активной и реактивной мощностей являются различные электроустановки совершающие полезную работу. При протекании электрического тока во всех элементах электрчиеской сети выделяются потери активной и реактивной мощностей. Потери можно разделить на две категории:

Условно-переменные — потери зависят от величины нагрузочного тока, протекающего по сетеввым элементам.
Условно-постоянные — потери зависят от уровней напряжения в электрической сети.

Условно-переменные потери активной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах являются следствием выделения тепла при протекании тока по обмоткам, продольные потери реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах вызваны наличием потоков рассеяния. Условно-постоянные потери активной мощности обусловлены вихревыми токами в сердечнике, а реактивные — потерями на перемагничивание сердечника.

В воздушных линиях электропередачи условно-переменные активные потери являются следствием выделения тепла при протекании тока по проводам, а реактивные потери вызваны наличием собственных и взаимных индуктивностей между фазами. К условно-постоянным активным потерям в воздушных линиях электропередачи относятся только потери на корону, поскольку токи утечки через изоляторы пренебрежимо малы в хорошую погоду. Воздушные линии электропередачи являются источниками реактивной мощности (см. схему замещения).

В кабельных линиях электропередачи условно-переменные активные потери обусловлены выделением тепла при протекании тока по жилам кабеля, а реактивные потери вызваны наличием собственных и взаимных индуктивностей между фазами, которые значительно меньше по сравнению с воздушными линиями. К условно-переменным активным потерям в кабельных линиях электропередачи относятся потери в изоляции. Кабельные линии обладают значительно большей удельной ёмкостной проводимостью фаз, чем воздушные линии.

Прочие виды потерь мощности в генераторах, компенсирующих устройствах, сборных шинах, соединительных проводах, системах учета, коммутационном и защитном оборудовании при анализе баланса мощностей обычно не учитываются по причине их малой величины и высокой погрешности оценочных расчётов.

Для обеспечения нормальной работы основного силового оборудования на электростанциях и подстанциях используется комплекс оборудования собственных нужд. Величина расхода электроэнергии на собственные нужды зависит от типа энергетического объекта, его вида (электростанция, подстанция), используемого топлива и других факторов и колеблется в интервале от 0,1 до 10 % от величины установленной мощности силового оборудования.

Баланс энергии

Составление балансов энергии позволяет получить интегральные характеристики показателей работы энергосистемы.

Мощности нагрузок энергосистемы характеризуют мгновенные показатели работы энергосистемы. Нагрузочные мощности, как отдельных потребителей, так и энергосистемы в целом носят случайный характер и не остаются неизменными в течение даже небольших временных интервалов. Эти изменения мощностей обусловлены постоянными включениями или отключениями как отдельных электроприёмников так и их групп, кроме того в сети могут меняться потоки мощностей, а значит и потери.

Для определения финансовых показателей работы энергосистемы и выполнения взаиморасчётов участников рынка электроэнергии важны не столько мощности (мгновенные значения расхода электроэнергии за единицу времени), сколько значения количества произведенной, переданной и потребленной электроэнергии за рассматриваемый промежуток времени.

Методика составления и основные показатели баланса электрической энергии регламентированы типовой инструкцией РД 34.09.101-94 [1] . Шаблон составления баланса электрической энергии по ВЛ 110 кВ по данным систем АИИС КУЭ: Баланс по ВЛ 110 кВ (файл Excel).

В силу одновременности процессов производства и потребления электроэнергии, в энергосистемах в любой момент установившегося режима имеется соответствие между приходной частью баланса мощностей (суммарной мощностью электрических станций за вычетом расходов на собственные нужды) и его расходной частью (суммарной мощностью нагрузок и потерями мощности в сети) с учетом обменных перетоков мощностей с соседними энергосистемами.

Назначением баланса мощности является выявление типа проектируемой энергосистемы. Обычно проектируемая система содержит не менее двух источников питания, один из которых — проектируемая электростанция (может быть несколько) и второй — узел связи с соседними энергосистемами (балансирующий узел). Разработка баланса мощности необходима для того, чтобы облегчить разработку конфигурации вариантов развития электрической сети. Особенно важен при этом учет баланса мощности для максимального режима.

[math]\displaystyle P_ = \sum P_ + \sum \Delta P + \sum \Delta P_ - \sum P_г[/math] ,

где [math] P_ [/math] мощность балансирующего узла.

дефицитной, если суммарная мощность потребителей электроэнергии и потерь мощности в сети превышает генерирующую мощность электростанций рассматриваемого района сети. В этом случае недостаток мощности покрывается электростанциями соседнего района через балансирующий узел ( [math] P_ \gt 0 [/math] ).
избыточной, если суммарная мощность потребителей электроэнергии и потерь мощности в сети меньше генерирующей мощности электростанций рассматриваемого района сети. Избыток мощности при этом выдается в соседний район через балансирующий узел ( [math] P_ \lt 0 [/math] ).
сбалансированной, если суммарная мощность потребителей электроэнергии и потерь мощности в сети примерно равны генерирующей мощности электростанций рассматриваемого района сети. Резервирование мощности нагрузок при аварийном отключении генераторов электростанций рассматриваемого района сети осуществляется через балансирующий узел ( [math] P_ \approx 0 [/math] ).

При разработке вариантов развития дефицитной энергосистемы потребители условно разделяются на два географических района: ближайший к проектируемой электростанции и питающийся от нее район и другой район-тяготеющий к балансирующему узлу (узлу связи с соседней системой). При этом следует учитывать, что в дефицитной энергосистеме следует особое внимание уделить фактору надежности, так как при аварийном останове блока на электростанции питание большого числа потребителей должно обеспечиваться от балансирующего узла.

В случае дефицитности системы целесообразно проверить баланс мощности для послеаварийного режима. В качестве расчётного послеаварийного режима рекомендуется рассматривать аварийное отключение наиболее крупного генератора в системе и наиболее тяжёлые нормативные возмущения.

В сбалансированной энергосистеме электрическая сеть обычно строится по принципу питания потребителей от проектируемой электростанции по кратчайшим электрическим связям. Связь с балансирующим узлом предусматривается для надёжности.

Избыточная система проектируется с учетом выдачи избытка мощности в соседнюю энергосистему. При этом электростанция должна иметь надежную связь с балансирующим узлом по кратчайшему пути. При больших избытках мощности в проектируемой энергосистеме следует, наряду с другими вариантами, рассмотреть возможность передачи мощности по линии непосредственной связи электростанции с балансирующим узлом. Кроме того, при разработке вариантов развития сети в избыточной энергосистеме требуется рассмотрение не только режима максимальных, но и режима минимальных нагрузок, так как минимальный режим может оказаться более тяжелым. В связи с этим в избыточной системе обязательно составляются балансы для максимального и минимального режимов работы потребителей. Разработка баланса мощностей для минимального режима в остальных случаях также рекомендуется ввиду того, что в минимальном режиме обычно выполняются ремонты основного генерирующего оборудования электростанций.

При составлении баланса активных мощностей районы потребления, содержащие мелкие подстанции, эквивалентируются и их суммарная мощность приводится к шинам наиболее крупных подстанций данного района с учётом потерь мощности в распределительной электрической сети. Эта подстанция становится питающей для района местной сети и, в свою очередь, получает питание по системообразующей сети наиболее высокого класса напряжения, чем в местной сети. Этот прием существенно уменьшает объем задачи проектирования сети, так как позволяет независимо решать вопросы разработки конфигурации системообразующей и распределительной сетей.

Перед составлением баланса мощности ориентировочно определяются классы напряжения системообразующей и местной сетей с целью выявления уровней потерь мощности.

Баланс по реактивной мощности целесообразно составлять для того, чтобы определить потребность в средствах компенсации реактивной мощности в проектируемой энергосистеме. При этом необходимо обеспечить соответствие между обменными потоками активной и реактивной мощностей с соседней энергосистемой, следует обеспечить по возможности более высокий коэффициент мощности обменного потока.

Ориентировочные усреднённые значения суммарных потерь электрической энергии в сетях различных классов напряжения приведены в таблице ниже. Значения даны в процентах от суммарного отпуска электроэнергии из сети данного класса напряжения.

Ориентировочные значения потерь в сетях различных напряжений [2]

Напряжение, кВ	750—500	330—220	150—110	35 — 20	10 — 6	0,4
Потери энергии, %	0,5 — 1,0	2,5 — 3,5	3,5 — 4,5	0,5 — 1,0	2,5 — 3,5	0,5 — 1,5

Данную таблицу можно использовать при составлении предварительного баланса энергии.

Примерная структура потерь с разбивкой по сетевым элементам представлена в таблице ниже.

Максимальную величину потребления собственных нужд электростанций приближённо можно оценить в процентах от установленной мощности блока электростанции. Ориентировочные процентные значения мощности собственных нужд электростанций приведены в таблице ниже. Большие значения нагрузки соответствуют меньшим единичным мощностям энергоблоков.

Читайте также: