76664

Повышение эффективности системы электроснабжения предприятия на основе внедрения усовершенствованных силовых трансформаторов и кабелей

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Одним из определяющих условий снижения издержек на промышленных предприятиях и повышения экономической эффективности производства в целом является рациональное использование энергетических ресурсов.

Русский

2015-01-31

821.69 KB

25 чел.

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра электрических станций сетей и систем

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Современные проблемы электроэнергетики»

на тему: «Повышение эффективности системы электроснабжения предприятия на основе внедрения усовершенствованных силовых трансформаторов и кабелей»

Специальность: 6M071800 – Электроэнергетика

Выполнил: Ковальчук А.В.

Группа: МЭППп-14

Номер зачетной книжки: 14М4034

Руководитель: д.т.н., профессор Соколов С.Е.

                                                           «        »                     2014 г.

Алматы 2014

Содержание

Введение

3

1 Энергосбережение в Европе: применение энергоэффективных распределительных трансформаторов

  1.   Общие сведения

1.2 Техническая концепция энергоснабжения

1.3 Энергопотери в распределительных трансформаторах

2 Энергосбережение в России: проблемы внедрения энергоэффективных трансформаторов

2.1 Общие сведения

7

7

8

10

13

13

2.2 Сложившаяся ситуация при распределении электроэнергии

3 Энергосбережение в Республике Казахстан

3.1 Методы продвижения энергоэффективных траснформаторов в Республике Казахстан

4 Технология производства кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

4.1 Кабели с СПЭ-изоляцией на напряжение 6-35 кВ

Заключение

14

16

20

21

22

25

Список литературы

27

Введение

Одним из определяющих условий снижения издержек на промышленных предприятиях и повышения экономической эффективности производства в целом является рациональное использование энергетических ресурсов. Вместе с тем, энергосберегающий путь развития отечественной экономики возможен только при формировании и последующей реализации программ энергосбережения на отдельных предприятиях, для чего необходимо создание соответствующей методологической и методической базы. Откладывание реализации энергосберегающих мероприятий наносит значительный экономический ущерб предприятиям и негативно отражается на общей экологической и социально-экономической ситуации.

Энергосбережение - это комплексная многоцелевая и долговременная проблема, которая должна решаться такими методами, чтобы заинтересовать предприятия в снижении рационального расходования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), проявлялась не только у государства, но и у каждого производителя и потребителя топлива и энергии.[1]

В настоящее время проблемы устойчивого развития экономических систем на уровне предприятий, регионов, отдельных отраслей и национальной экономики в целом, являются предметом научного исследования. Необходимость решения проблем устойчивого развития возросла в современных условиях, характеризующихся ускорением процесса изменений и нарастанием неопределенности, как внутри экономических систем, так и во внешней среде. Вместе с тем, до настоящего времени недостаточно исследованными остаются инструменты и механизмы обеспечения устойчивого роста. Такое состояние, во многом, обусловлено многообразием подходов к определению содержания понятия устойчивого развития.

Устойчивое развитие экономики представляет собой такую разновидность ее эволюции, которая характеризуется прогрессивной направленностью и наличием запаса устойчивости, не допускающего преждевременного разрушения системы. Определение понятия «устойчивое развитие», данное различными авторами, часто содержат описание характеристик прогрессивной направленности изменений в системе.

В качестве факторов устойчивого развития предприятия могут быть выделены инструменты повышения эффективности использования производственных ресурсов — средств и предметов труда, а также труда как такового. В настоящее время, для энергоемких предприятий значимость энергосбережения - важного фактора их устойчивого развития, возрастает. Многообразие направлений использования энергоресурсов определяет актуальность проблемы энергосбережения на различных уровнях национальной экономики. В данный момент, активное внедрение энергосберегающих мероприятий рассматривается в качестве одной из основных глобальных задач в силу невозобновляемого характера большей части энергетических ресурсов и негативного воздействия, оказываемого производителями электроэнергии на окружающую среду.

Кроме того, необходимость внедрения энергосберегающих мероприятий в нашей стране также обусловлена более высокой энергоемкостью валового внутреннего продукта Казахстана по сравнению с развитыми зарубежными странами мира.

Старт первого этапа современной истории энергосбережения (1973–1991 годы) связан с очередным арабо-израильским конфликтом, нефтяным эмбарго и резким ростом цен на нефть и газ.

На основе всех исследований была разработана целостная идеология экономии энергии. Практика показала со всей очевидностью, что для успешного решения проблем энергосбережения необходим комплексный подход к решению этой задачи: улучшение какого-то одного, отдельно взятого элемента не позволит кардинально снизить энергопотребление, а порой даже может привести и к дискредитации самой идеи энергосбережения.

Важным событием стало и создание крупных исследовательских центров в Европе и США, а также очень динамичных и мобильных команд специалистов, которые стали причиной значительных успехов в области энергосбережения в последующие годы. В частности, в составе знаменитой Lawrence Berkeley National Laboratory был организован отдел по энергосбережению в строительстве, который и стал одним из «законодателей мод» в этой отрасли.

Дело в том, что за 80-е годы был достигнут значительный прогресс в новых технологиях, определенных в качестве приоритетных на первом этапе. И эти наработки стали активно внедряться в практику. Именно в этот период стали широко использоваться тепловые насосы, а ветровые генераторы стали совершенно обыденными устройствами в Европе, Японии и США. Появились также современные и очень конкурентоспособные солнечные элементы, специалисты повсеместно взялись за строительство энергоэффективных зданий (так называемых «пассивных» домов и домов с нулевым потреблением энергии), впервые массово начали заниматься санацией зданий старой постройки для доведения их до современных требований по энергосбережению.

Практически одновременно с возникновением нового энергетического кризиса в США появился первый в истории комплексный документ — Energy Act 1992, определивший основные проблемы в энергосбережении и направления их решения.[2]

Через несколько лет после выхода американского документа в программе энергосбережения был сделан следующий важный шаг — на этот раз в Германии.

Именно на втором этапе современной истории энергосбережения была начата реализация большинства проектов «пассивных» зданий и поселков, а также окончательно сформировалось понимание необходимости комплексной оценки зданий и эффективности энергосберегающих технологий.

В конце прошлого века использование в развитых (да и во многих развивающихся) странах нетрадиционных и альтернативных источников энергии — за счет применения тепловых насосов, ветровых генераторов, солнечных коллекторов и солнечных батарей, многих других устройств — стало в массовом строительстве совершенно обыденным делом.

Начало третьего этапа современной истории энергосбережения в 2003 году связано уже не только с военной операцией США в Ираке и Афганистане и последовавшим увеличением стоимости углеводородов, но и с осознанием того факта, что климат планеты достаточно серьезно меняется. А в глобальном потеплении виноваты, в значительной степени, деятельность человека и неконтролируемый выброс двуокиси углерода.

В этот период отмечались значительные успехи в разработке и запуске в массовое производство новых материалов, позволяющих более эффективно использовать, например, солнечную и иные возобновляемые виды энергии.

Основные причины, заставившие развитые страны серьезно взяться в последние годы за решение проблемы энергосбережения, таковы:

- ограниченность и конечность ископаемого сырья (нефть, уголь, газ, уран, прочее);

- растущий мировой спрос на энергию (особенно в странах БРИКС (Бразилия, Индия, Китай, Южная Африка, Россия) и в развивающихся странах Азии, Африки и Латинской Америки) за счет постоянного роста экономики, промышленности и благосостояния населения;

- глобальные изменения климата из-за увеличения эмиссии парниковых газов;

- постоянный и — зачастую — непредсказуемый рост цен на углеводороды;

- активная «атомофобия» во многих странах Западной Европы и борьба «зеленых» против атомной энергетики, еще более обострившиеся после землетрясения в Японии и аварии на АЭС «Фукусима» в марте 2011 года.

Энергоэффективность - это не рекламные приемы и не ухищрения экологов, а простое коммерческое средство достигнуть рентабельности и упрочить финансовое положение компании.

Экономический расчёт инвестиций в энергоэффективность показывают, что период окупаемости таких инвестиций колеблется в зависимости от типа проекта, но, в целом, составляет 0,5-6 лет, что является неплохим показателем по сравнению с традиционными капиталовложениями. И это не удивительно, так как при росте цен на энергоносители и, соответственно, росте сбережений на этом благодаря осуществлённым инвестициям, период финансовой отдачи сокращается. Как правило, внутренняя норма прибыли на инвестиции в проекты по энергоэффективности выше, чем процентная ставка по кредитам. Это означает, что любой дополнительный кредит, что компания берет, имеет ограниченное влияние на финансовые показатели компании, а конечный финансовый эффект от инвестиций являются положительными.[8]

В целом, повышение энергоэффективности приводит к:

- снижению затрат на энергоносители;

- повышению рентабельности;

- улучшению качества продукции;

- позитивному имиджу;

- повышению конкурентоспособности и стоимости компании.

Инвестирование в устойчивое развитие энергетики является стратегическим подходом для обеспечения конкурентоспособности в долгосрочной перспективе. Обычно инвестиций в повышение энергоэффективности покрываются в значительной части за счет экономии энергии, имеют короткие сроки окупаемости и выгодные нормы рентабельности.

Внедрение мер по повышению энергоэффективности может быть выполнено собственными силами или подрядчиками.

1 Энергосбережение в Европе: применение энергоэффективных распределительных трансформаторов

  1.  Общие сведения

Общее численное выражение ресурса энергосбережения в Европейском Союзе при применении энергосберегающих трансформаторов составляет около 22 млрд кВт•ч в год, что в ценах 1999 года составляло около 1,171 млрд евро в денежном выражении. Несмотря на эффективность отдельных установок, в целом потери в распределительных трансформаторах составляют 2 % от всей произведенной электроэнергии, или 1/3 от всех потерь вообще. Потенциал энергосбережения в области распределительных трансформаторов соизмерим с потенциалом сбережения электропривода (электродвигателей) и бытовых электроприборов.[7]

Для оценки размера потерь достаточно сказать, что они соизмеримы с годовым потреблением электроэнергии 5,1 млн домов или годового производства трех самых крупных европейских угольных ГРЭС.

Из-за долгого жизненного цикла распределительных трансформаторов обновление происходит достаточно медленно, но даже при этом к 2010 году ожидается эффект энергосбережения в размере 7,3 млрд кВт•ч за счет применения новых энергосберегающих моделей.

Примером активной политики в области энергосбережения по снижению непроизводительных потерь в трансформаторах можно считать США, где такие организации, как Министерство энергетики (DOE) и Агентство по охране окружающей среды (US EPA), системно взаимодействуют с энергетическими компаниями, распространяют информацию и соответствующее математическое обеспечение.

Одним из естественных препятствий на пути широкого и быстрого внедрения энергосберегающих моделей распределительных трансформаторов является высококонкурентный рынок. При этом замечено, что профессиональные участники рынка, как правило, восприимчивы к рациональной аргументации при наличии точного экономического расчета и достоверных методик измерения и оценки параметров конкретной модели транcформатора. Другими словами, когда им убедительно демонстрируют экономические преимущества энергосбережения.

Подробные прогностические и оценочные данные по потерям за период 1970–2010 годов представлены на рисунке 1. Общая величина потерь составляет около 150 млрд кВт•ч, или около 6,5 % от всей произведенной электроэнергии, что примерно равно работе вхолостую 15 крупных электростанций. Но величина потерь устойчиво снижалась с уровня 7,5 % в 1970 году. Наименьшие потери в Германии, где данной проблемой системно занимались с 70-х годов. В свою очередь, в странах Восточной Европы средние величины потерь примерно в 2 раза выше средних значений Западной Европы. Так, в бывшей ГДР в 1992 году величина потерь составляла около 10,2 % против 4,7 % в ФРГ, хотя уже к 1995 году она снизилась до уровня 9,5 %.

Рисунок 1 - Прогностические и оценочные данные по потерям за период 1970–2010 годов[7]

  1.  Техническая концепция энергоснабжения

Современная техническая концепция энергоснабжения опирается на инженерные идеи и теорию конца XIX века, включающую принципы производства переменного тока, его потребления электроприводом, преобразования с помощью трансформаторов, сети высокого и низкого напряжения и принцип параллельного, а не последовательного подключения конечного потребителя. Эти основные принципы и позволили создать развитые системы энергоснабжения как в Европе, так и во всем развитом мире. Дальнейшее развитие технической мысли добавило в эту схему высокопроизводительные, но при этом удаленные на значительное расстояние от потребителей электростанции. Такие станции соединялись как друг с другом, так и с различными обобщенными потребителями (например, энергосистемой городов) посредствам воздушных или подземных линий передачи электричества, что в конечном счете улучшило соотношение между спросом и предложением и повысило качество. Сначала основным источником топлива были углеводороды и энергия падающей воды, впоследствии к ним добавилась ядерная энергия.

Потери при передаче электроэнергии напрямую связаны с применяемым напряжением электрического тока, поэтому для целей передачи на расстояние стремятся применить наибольшее возможное напряжение с учетом нагрузки и организации сети. Такое преобразование электрической энергии по напряжению – сначала его увеличение в месте производства, а затем обратное снижение в районе потребления – осуществляется при помощи трансформаторов, которые стали неотъемлемой и весьма важной частью любой энергосистемы.

Уровень энергоэффективности определяют два европейских стандарта:[7]

1. HD428: Трехфазные распределительные трансформаторы с рабочей частотой 50 Гц от 50 до 2500 кВ•А с масляным охлаждением и максимальным напряжением не выше 36 кВ;

2. HD538: Трехфазные распределительные трансформаторы с рабочей частотой 50 Гц от 100 до 2500 кВ•А с охлаждением сухого типа и максимальным напряжением не выше 36 кВ.

Согласно стандарту HD428 для распределительных трансформаторов с масляным охлаждением и максимальным напряжением до 24 кВ основными параметрами (показателями) энергетической эффективности являются приведенные в таблице 2 нормы потерь короткого замыкания (к.з.) и «холостого хода» (х.х.). Для масляных трансформаторов допускается три уровня потерь к.з. (А, В и С) и три уровня потерь х.х. (А’, В’ и С’), которые определяются по специальной методике с определенным допуском на погрешность. Авторы цитируемого исследования указывают, что общепринятого критерия энергоэффективности распределительного трансформатора пока нет. Возьмем на себя смелость утверждать, что в качестве такового стоит принять уровень суммарных потерь в трансформаторе (сумма потерь к.з. и потери и потерь холостого хода). По этому же показателю стоит устанавливать и класс энергоэффективности силового распределительного трансформатора.

Потенциальные механизмы внедрения энергоэффективных трансформаторов в ЕС:

-директивное введение минимальных требований по энергоэффективности применительно ко всем видам и типам распределительных трансформаторов;

-применения субсидирования, налоговых льгот и фискальной ответственности за потери;

-применение простой системы потребительской маркировки, иллюстрирующей степень энергоэффективности изделий для различных профилей нагрузок;

-стимулирование создания клубов потребителей силовых распределительных трансформаторов, где реализуется программа демонстраций коллективных закупок со скидками от производителей;

-создание и распространение среди мелких потребителей пособий с методикой рационального выбора силового распределительного трансформатора.

1.3 Энергопотери в распределительных трансформаторах

Самые малые из встречающихся в энергосистемах трансформаторы, которые обеспечивают подачу промышленным или бытовым потребителям, относятся к распределительным. На рисунке 2 схематично представлена активная часть типичного трехфазного распределительного трансформатора с железным сердечником и медными или алюминиевыми обмотками.[1]

Рисунок 2 – Активная часть трехфазного трансформатора

Потери энергии в трансформаторах бывают двух видов:

- Потери холостого хода, или «в железе», т. е. затраты на создание магнитного поля в металлическом сердечнике при подключении трансформатора к сети даже в отсутствие нагрузки.

- Потери нагрузки, которые вызваны сопротивлением обмоток, токами Фуко, циркулирующими при активной работе трансформатора как в сердечнике, так и в корпусе – иначе называемыми «потери в меди».

На самом деле трансформаторы, используемые в энергоснабжении, относятся к разряду механизмов с одним из самых высоких КПД. В них нет подвижных частей, и большие трансформаторы, установленные на электростанциях и в электротранспортных системах, имеют КПД свыше 99,75 %. Распределительные трансформаторы могут иметь КПД чуть меньший, но все равно около 99 %. Однако, несмотря на высокий КПД каждого отдельного трансформатора, потери происходят на каждом участке движения электроэнергии, связанном с ее преобразованием по напряжению. Даже в самых современных сетях потери на трансформаторное преобразование достигают 10 %, причем такие потери выше при малой или, наоборот, высокой нагрузке.

Принципиально cхема организации системы энергоснабжения во всем мире одинакова, а рознятся лишь значения применяемого высокого напряжения. Так, в Европе напряжение на участке производства на электростанции составляет 10–20 кВ переменного тока с последующим увеличением до 275–400 кВ для транспортировки при помощи ЛЭП.[8]

В районе потребления производится понижение напряжения до величины 110–150 кВ. Именно при таких величинах напряжения электроэнергия обычно продается местным компаниям, осуществляющим ее распределение. При поставке энергии крупным промышленным предприятиям, возможно, величина напряжения не меняется, а при подводе к местным пунктам распределения напряжение снижается до величины 10–20 кВ и в таком виде поставляется на небольшие промышленные объекты, школы, больницы и другие общественные объекты, где преобразование будет осуществлено в соответствии с потребностями.

И в конце концов на распределительных подстанциях вблизи точек потребления производится последнее преобразование – понижение величины напряжения до стандартного во всей Европе уровня 400/230 В. Такая схема организации транспортировки и распределения с четырьмя уровнями напряжения является стандартной независимо от того, используется ли при этом подземные или воздушные способы организации подачи.

Одной из причин того, что именно такая схема была выбрана в качестве стандартной, является опыт, доказывающий ее оптимальность с точки зрения затрат, баланса спроса и предложения и величины (минимальной) потерь. При этом фактическое положение вещей несколько иное. Так, продолжают функционировать созданные ранее сети с промежуточными величинами напряжения, такими как 66, 50 кВ и др. Их доля медленно, но неуклонно снижается по мере обновления основных фондов, но все еще составляет значительную величину.

Более 40 % общих потерь в энергосистемах (исключая потребителей) приходится на распределительные трансформаторы. Остальное приходится на кабели и ЛЭП.

Современные распределительные сети весьма сложны. Трансформаторы могут находиться или под полной нагрузкой весь год, или, наоборот, почти ненагруженными, выполняя резервную роль или из-за просчета в планировании спроса. При проектировании распределительной сети рассчитываются различные факторы: оптимизация нагрузки пространственная, по времени суток и сезонам, необходимость дублирования и, наоборот, обходных путей на случай непредвиденных обстоятельств. Решение задачи по оптимизации осложняется тем, что не все переменные величины являются достоверными на момент проектирования, а также тем, что изменение существующей инфраструктуры может оказаться чрезвычайно дорогим. Однако современные технологии управления сетями включают даже такое мероприятие, как периодическое временное перемещение распределительных трансформаторов на другие участки сети при изменении нагрузок или эксплуатация в режиме перегрузки, что не может не сказаться на величинах потерь.

2 Энергосбережение в России: проблемы внедрения энергоэффективных трансформаторов

2.1 Общие сведения

В Российской Федерации с 23 ноября 2009 года дествует Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» применительно к силовым распределительным трансформаторам.

Федеральный закон № 261 определяет три важнейших в методолоическом отношении понятия: энергосбережение, энергетическая эффективность и класс энергетической эффективности.

1) энергосбережение — реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования (в том числе объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг);

2) энергетическая эффективность — характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю;

3) класс энергетической эффективности — характеристика продукции, отражающая ее энергетическую эффективность.[6]

Практическое внедрение класса энергетической эффективности применительно к силовым распределительным трансформаторам обеспечит радикальное оздоровление рынка силовых распределительных трансформаторов. На сегодняшний день десятки тысяч продаваемых силовых распределительных трансформаторов (IIII габарита), как новых, так и выдаваемых за новые, по техническим данным, представленным в технической документации невозможно отличить друг от друга.

Такая ситуация сложилась в связи с тем, что ГОСТ 11920-85 «Трансформаторы силовые масляные общего назначения напряжением до 35 кВ включительно» регламентирует потери в трансформаторах, начиная с мощности 1000 кВА, и то лишь для трансформаторов 1000/35 или для трансформаторов ТМС-1000/10 для собственных нужд электростанций. В результате, если в паспорте на трансформатор, к примеру, ТМ-1000/10 будет указано, что потери холостого хода не превышают 2200 Вт, а потери к.з. не превышают 12 200 Вт, то данный трансформатор технически эквивалентен новому, даже если он был выпущен 15 лет назад и подвергался ремонту.

Осложняет выбор качественного оборудования и обострившая конкуренция на рынке силовых распределительных трансформаторов. Несмотря на высокий спрос, предложение силовых распределительных трансформаторов в 2010 году значительно превысит его. Спрос складывается из потребности в трансформаторах на замену, и из потребности по электроснабжению вновь вводимых объектов различного назначения. Для формирования мотивационных факторов применительно к условиям России анализируется зарубежный опыт.

2.2 Сложившаяся ситуация при распределении электроэнергии

Потери электроэнергии — один из важнейших экономических показателей электросетевого предприятия. Их величина отражает техническое состояние и уровень эксплуатации всех передаточных устройств, состояние систем учета и метрологическое обеспечение парка измерительных приборов, эффективность энергосбытовой деятельности. В международной практике принято считать, что относительные общие потери электроэнергии при ее передаче и распределении удовлетворительны, если они не превышают 4—5%. Потери электроэнергии на уровне 10% оценивают как максимально допустимые с точки зрения физики передачи по сетям.

Динамика и структура потерь в электросетях в 2004—2013 годах представлена в таблице 1.

По итогам 2013 года объем фактических потерь в отдельных распределительных сетях составили: в сетях ООО «Артемовская электросеть» — 30,1% при нормативе — 16,1%; в сетях ООО «Находкинская электросеть» — 36,7% при нормативе — 17,8%. И это применительно ко всей территории России. Конечно, в ряде сетей потери не только не растут, но и сокращаются.

Таблица 1 – Динамика и структура потерь

Наим.

Ед. изм.

Численные значения показателя по годам

12004

12005

12006

12007

12008

12009

22010

22011

22012

22013

Отпуск в сеть

ммлрд. кВт•ч

774,4

757,1

748,1

733,1

727,1

744,8

775,5

790,6

789,8

814,3

Потери в сети

ммлрд. кВт•ч

78,1

79,5

81,5

83,9

88,9

83,5

99,2

103,6

103,1

107,1

 

%

10,9

10,51

10,89

11,44

12,22

12,56

12,79

13,10

13,05

13,15

Доля коммерческих и технических потерь представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Структура потерь в % от объема передачи

Рисунок 4 – Структура технических потерь в % от объема передачи

3 Энергосбережение в Республике Казахстан

Закон “Об энергосбережении и повышении энергоэффективности, а также сопутствующие ему поправки были приняты 13.02.2013г.

Закон направлен на создание целостной правовой базы в сфере энергосбережения, а также формирование национальной инфраструктуры в сфере энергосбережения для обеспечения перехода экономики на энергоэффективное развитие.[3]

К 2014 году предполагается внедрение международных стандартов по энергосбережению, и по аналогии со странами ЕС вводится добровольное соглашение в области энергосбережения, которое будет заключаться с предприятиями, входящими в государственный энергетический реестр. В соглашении будет расписано по годам, насколько будет снижена энергоемкость предприятия.

Законом также вводится запрет на продажу и производство электропотребляющих устройств без обозначений класса эффективности. Также предполагается поэтапный запрет на продажу и производство электрических ламп накаливания.

Вводится в действие для электрических ламп накаливания мощностью 100 ватт и выше с 1 июля 2012 года, мощностью 75 ватт и выше - с 1 января 2013 года, и мощностью 25 ватт - с 2014 года.

В Казахстане энергосбережение и повышение энергоэффективности всех отраслей хозяйства является в настоящее время приоритетной задачей, которая позволит решить комплекс проблем: энергетических, экологических и экономических. Без решения этой задачи неизбежно будет сдерживаться развитие страны.

Главой государства в области энергосбережения поставлена задача по снижению энергоемкости внутреннего валового продукта не менее чем на 10% к 2015 году и 25% к 2020 году.

Однако существуют следующие проблемы с внедрением электроснабжения в Республике Казахстан:

- отсутствие методологии разработки и мониторинга политики энергосбережения, несовершенство энергетической статистики;

- отсутствие единого специализированного органа (энергетического агентства) ответственного за политику энергосбережения;

- неразвитость конкурентных торговых механизмов ТЭР;

- отсутствие стимулирующих финансовых инструментов;

- недостаток квалифицированных энергоменеджеров и энергосервисных компаний;

- низкая осведомленность о преимуществах энергосбережения.

В связи с этим МИНТ предложили концепцию развития  энергосбережения в Республике Казахстан, в которой изложены следующие предложения:

- фокус на сектора с наибольшим потенциалом энергосбережения;

- установка: достижение конкретных целевых показателей энергосбережения к 2020 году;

- сегментация политики энергосбережения: приоритеты по секторам экономики, секторальные Дорожные карты, различные пакеты мер;

- для субъектов: ориентация на меры по стимулированию;

- возможность привлечения внешних источников финансирования мероприятий по энергосбережению;

- постановка задачи по целостной модернизации системы сбора

энергетической статистики;

- основную организационную нагрузку по энергосбережению несут крупные промышленные предприятия. При этом: предприятия выигрывают финансово от энергосбережения (немедленный эффект от экономии); предприятия потребляют около 70% всей энергии; есть механизмы привлечения инвестиций для проведения мер по энергосбережению.

В последнее двадцатилетие энергетика обеспечивала рост благосостояния в мире, примерно, в равных долях за счет увеличения производства энергоресурсов и улучшения их использования. В развитых странах меры по энергосбережению давали 60-65% экономического роста. В результате энергоемкость национального дохода уменьшилась за этот период в мире на 18% и в развитых странах – на 21-27%. Не случайно основное повышение энергетической эффективности экономики (системных мер по энергосбережению) является центральной задачей Энергетической стратегии Казахстана.

Энергетическая стратегия предусматривает интенсивную реализацию организационных и технологических мер экономии топлива и энергии, т.е. проведения целенаправленной энергосберегающей политики. Для этого наша страна располагает большим потенциалом организационного и технологического энергосбережения. Реализация освоенных в отечественной и мировой практике организационных и технологических мер по экономии энергоресурсов способна уменьшить их расход в стране на 40-48% или на 360- 430 млн. тонн условного топлива (т.у.т.) в год. Около трети потенциала энергосбережения имеют отрасли топливно-энергетического комплекса, другая треть - сосредоточена в остальных отраслях промышленности и в строительстве, свыше четверти – в коммунально-бытовом секторе, 6-7% - на транспорте и 3% - в сельском хозяйстве.[3]

Энергоресурсосбережение является одной из самых серьезных задач XXI века. От результатов решения этой проблемы зависит место мирового сообщества в ряду развитых в экономическом отношении стран и уровень жизни граждан. Казахстан не только располагает всеми необходимыми природными ресурсами и интеллектуальным потенциалом для успешного решения своих энергетических проблем, но и объективно является ресурсной базой для европейских и азиатских государств, экспортируя нефть, нефтепродукты и природный газ в объемах, стратегически значимых для стран- импортеров. Однако избыточность топливно-энергетических ресурсов в нашей стране совершенно не должна предусматривать энергорасточительность, т.к только энергоэффективное хозяйствование при открытой рыночной экономике является важнейшим фактором конкурентоспособности товаров и услуг.

Энергосбережение должно быть отнесено к стратегическим задачам государства, являясь одновременно и основным методом обеспечения энергетической безопасности, и единственным реальным способом сохранения высоких доходов от экспорта углеводородного сырья. Цели энергосбережения совпадают и с другими целями муниципальных образований, таких как улучшение экологической ситуации, повышение экономичности систем энергоснабжения и др.

В основу классификации резервов экономии ТЭР положена классификация резервов по направлениям усовершенствования производства классификационным признаком, которого являются сами источники экономии, позволяющие выявить влияние того или иного резерва на все стороны производственно-хозяйственной деятельности предприятий.

При этом методе анализа наиболее легко решается проблема их измерения, которая фактически сводится к определению экономической эффективности.  

Процесс внедрения энергосберегающих мероприятий в каждом здании является уникальным в своем роде и требует особого подхода. Принцип работы в данном направлении можно представить как непрерывный циклический процесс, предоставленный на рисунке 9.

Основные направления и способы энергосбережения:

- повышение теплового сопротивления ограждающих конструкций;

- повышение энергоэффективности системы отопления;

- повышение качества вентиляции и снижение издержек на вентиляцию и кондиционирование;

- экономия газа;

- экономия при производстве, передаче и потреблении электроэнергии:

а) внедрение нового, более экономичного, электрооборудования, в частности, распределительных трансформаторов с уменьшенными активными и реактивными потерями холостого хода, встроенных в КТП и ЗТП конденсаторных батарей;

Рисунок 5 – Процесс внедрения энергосберегающих мероприятий

б) применение герметичных масляных или заполненных жидким негорючим диэлектриком трансформаторов с уменьшенными удельными техническими потерями электроэнергии и массогабаритными параметрами, в том числе, специальных конструкций трансформаторов мощностью до 100 кВА, позволяющих их подвеску на опоре (столбовых трансформаторов (6- 10/0,4 кВ)) для сокращения протяженности сетей напряжением 0,4 кВ и потерь электроэнергии в них;

в) более широкое использование устройств автоматического регулирования напряжения под нагрузкой, вольтодобавочных трансформаторов, средств местного регулирования напряжения для повышения качества электроэнергии и снижения ее потерь;

- повышение энергоэффективности добычи и переработки топлива;

- реализация типовых проектов в промышленности.

Энергосбережение и оптимизация энергопотребления растущей экономики входят в число наиболее приоритетных задач дня. Для их решения разработана отраслевая Программа по энергосбережению, а также принят Закон «Об энергосбережении и повышения энергоэффективности». Согласно программе, в стране должна резко снизиться энергоемкость промышленного производства и жилищно-коммунального хозяйства, т.е. необходимо внедрять энергосберегающие технологии и максимально оптимизировать энергопотребление, сокращая сверхнормативные потери.

 3.1 Методы продвижения энергоэффективных траснформаторов в Республике Казахстан

Изложенные механизмы мотивирования практического внедрения энергоэффективных распределительных трансформаторов В Европе, изложенные ранее, вполне применимы и в Казахстане. Более того, эффект от успешного применения энергоэффективного трансформаторного оборудования крайне важен и значим для экономики республики.

Для успешного продвижения в РК энергоэффективных трансформаторов необходимо:

1.Сформировать нормативные документы по силовым трансформаторам.

2.Централизованно снабдить всех потенциальных потребителей трансформаторной продукции методикой расчета капитализации потерь; в этом случае каждый покупатель будет сам решать для себя: или сэкономить сейчас и расплачиваться за некачественное оборудование многие годы эксплуатации, или затратить сейчас большую сумму, но обеспечить себе экономию в течение всего срока эксплуатации.

3.Ввести в паспорта на трансформаторы раздел, в котором будет указан конкретный класс энергоэффективности, подтвержденный соответствующими протоколами приемо-сдаточных испытаний.

Существующие потери в распределительных трансформаторах — до 3%. Результаты потерь представлены на рисунке 6. Диаграмма экономического эффекта от внедрения энергоэффективных трансформаторов представлена на рисунке 7.

Рисунок 6 – Диаграмма потерь в трансформаторах

Рисунок 7 – Диаграмма экономического эффекта от внедрения энергоэффективных трансформаторов

4 Технология производства кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Технология создания кабельной изоляции из сшитого полиэтилена появилась в 70-х годах ХХ века. Сшивка – создание пространственной решетки за счет образования продольно-поперечных связей между макромолекулами полимера.

По сочетанию физических и электрических своиств, сшитый полиэтилен идеально подходит для изоляции кабелей среднего, высокого и сверхвысокого напряжения.

В настоящее время существует две технологии изготовления СПЭ-кабелеи: пероксидносшиваемый и силанольно-сшиваемый. Их принципиальное отличие заключается в реагенте, при помощи которого происходит процесс вулканизации (сшивки).

При силанольной технологии сшивание происходит во влажной среде при температуре 80-90°С с применением силанов. По современной пероксидной технологии процесс вулканизации полиэтиленовой изоляции производится химическим способом в среде неитрального газа при давлении 8-9 атмосфер и температуре 285-400°С с использованием пероксида дикумила.[9]

В результате химической реакции изменяется молекулярная структура полиэтилена и образуются новые межмолекулярные связи, что и приводит к изменению электрических и механических своиств вещества.

При высокой температуре сшивка происходит равномерно по всей толщине изоляции. При использовании альтернативнои силановои сшивки невозможно обеспечить необходимую равномерность сшивки при увеличении толщины изоляции, так как данный метод не предполагает применения высоких температур и давления.

Необходимо подчеркнуть, что изоляция и электропроводящие экраны накладываются в процессе троиной экструзии, после чего происходит одновременная сшивка всех трех слоев. Такая технология обеспечивает хорошую адгезию между экранами и изоляциеи, а так же отсутствие газовых включений в изоляции и на границе с экранами, что дает стабильность электрических характеристик кабеля в процессе эксплуатации.

Преимущества усовершенствованной конструкции и современнои технологии производства кабелеи с СПЭ-изоляцией обусловили его повсеместное применение в развитых странах и заметное сокращение использования других типов кабеля.

Например, среди кабелей среднего напряжения кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена занимают 80-85% рынка в США и Канаде, 95% – в Германии и Дании, 100% – в Японии, Финляндии, Швеции и Франции.

В энергетике России кабели с СПЭ-изоляцией также получают все большее распространение.

Их преимущества перед традиционными кабелями у большинства специалистов уже не вызывают сомнении.

4.1 Кабели с СПЭ-изоляцией на напряжение 6-35 кВ

Кабели 10-35 кВ широко используются для передачи и распределения электроэнергии, особенно в крупных городах и на промышленных предприятиях, где уровень энергопотребления и плотности нагрузки чрезвычаино высоки. Хотя основные требования, предъявляемые к кабелям (надежность, функциональность, низкие затраты на эксплуатацию), просты и очевидны, они должны безукоризненно выполняться, так как их нарушение ведет к значительным финансовым потерям.

Кабели должны служить долгие годы, постоянно обеспечивая потребителя достаточной электрической мощностью.
В отличие от кабелей с бумажной пропитанной или маслонаполненной изоляциеи, применение которых ограничивается с каждым годом, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (россииское обозначение – СПЭ, англииское – XLPE, немецкое – VDE, шведское – PEX) в полной мере отвечают этому требованию.[9]

Благодаря своей конструкции, современной технологии изготовления и совершенным материалам кабели среднего и высокого напряжения с СПЭ-изоляцией обладают наилучшими электрическими и механическими своиствами и самым длительным сроком службы среди других типов кабеля, выпускаемых серийно.

Срок службы кабеля 10 кВ без пробоев составляет как минимум 30 лет. По пропускной способности эти кабели значительно превосходят кабели с бумажной и маслонаполненной изоляциеи:

- по международным стандартам кабель рассчитан на работу в длительно допустимом режиме при температуре жилы 90°С, а в послеавариином режиме и при более высокой температуре,
в то время как бумажно-масляные кабели допускают нагрев лишь до 70°С.

Достоинством кабеля с СПЭ-изоляцией является его экологическая безопасность. Отсутствие жидких включении обеспечивает сохранение чистоты окружающей среды, что позволяет прокладывать кабель на любых объектах и эксплуатировать кабельные линии практически без обслуживания.

Благодаря преимущественно одножильной конструкции, кабель значительно легче прокладывать и монтировать, даже в самых тяжелых условиях. Прокладка кабеля может вестись при температуре до -20°С.

     Таблица 2 - Сравнительные характеристики[9]

Кабель с СПЭ-изоляцией

Кабель с бумажной изоляцией

6-35кВ

10кВ

20-35кВ

Длительно допустимая температура, °С

90

70

65

Допустимый нагрев в аврийном режиме, °С

130

90

65

Предельно допустимая температура при протекании токов КЗ, °С

250

200

130

Температура при прокладке без предварительного подогрева не ниже, °С

-20

0

0

Относительная диэлектрическая проницаемость при 20 °С

2,4

4

4

     Продолжение таблицы 2

Коэффициент диэлектрических потерь при 20°С

0,001

0,008

0,008

Разница уровней при прокладке кабеля, м

Не ограничено

15

15

Основными преимуществами кабеля с СПЭ-изоляцией являются:[9]

1.Большая пропускная способность за счет увеличения допустимой температуры жилы (допустимые токи нагрузки
в зависимости от условий прокладки на 15-30% больше, чем у кабеля с бумажной изоляциеи);

2.Высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании, что особенно важно, когда сечение кабеля выбрано только на основании номинального тока короткого замыкания; 

3.Низкий вес, меньший диаметр и радиус изгиба, что обеспечивает легкость прокладки кабеля, как в кабельных сооружениях, так и в земле на сложных трассах;

4.Возможность вести прокладку кабеля при температуре до -20°С
без предварительного подогрева, благодаря использованию полимерных материалов для изоляции и оболочки;

5.Низкая удельная повреждаемость (практика применения кабеля
с СПЭ-изоляцией показывает, что она как минимум на 1-2 порядка ниже, чем у кабеля с бумажной изоляцией);

6.Отсутствие каких-либо жидких компонентов (масел), благодаря которому уменьшается время и снижается стоимость прокладки и монтажа;

7.Однофазная конструкция, позволяющая изготавливать кабель с жилой сечением до 1200 мм2, оптимальным для передачи большой мощности;

Учитывая также, что основным видом повреждений на одножильном кабеле является однофазное замыкание, можно утверждать, что затраты на ремонт значительно сокращаются.

Твердая изоляция дает огромные преимущества при прокладке на местности с большими наклонами, возвышенностями и на пересеченной местности, то есть на трассах с большой разницей уровнеи, в вертикальных и наклонных коллекторах.

Заключение

Решение проблем энергоресурсосбережение является важнейшей задачей XXI века. От результатов решения этой задачи зависит место мирового сообщества в ряду развитых в экономическом отношении стран и уровень жизни граждан.

Казахстан не только располагает всеми необходимыми природными ресурсами и интеллектуальным потенциалом для успешного решения своих энергетических проблем, но и объективно является ресурсной базой для европейских и азиатских государств, экспортируя нефть, нефтепродукты и природный газ в объемах, стратегически значимых для стран-импортеров. Однако избыточность топливно-энергетических ресурсов в нашей стране совершенно не должна предусматривать энергорасточительность, т.к только энергоэффективное хозяйствование при открытой рыночной экономике является важнейшим фактором конкурентоспособности товаров и услуг.

Повышение эффективности системы электроснабжения – это сложная, многоплановая задача, которая должна решаться на стадии проектирования новых или реконструкции старых объектов.

Основываясь на опыте европейских стран и принимая во внимание все изложенные механизмы мотивирования практического внедрения энергоэффективных распределительных трансформаторов, можно сделать однозначный вывод о том, что данная задача вполне осуществима для Республики Казахстан. Причем, эффект от успешного применения энергоэффективных трансформаторов особенно важен и значим для отечественной экономики.

Для успешного внедрения в Казахстане энергоэффективного трансформаторного оборудования необходимо:

1.Сформировать нормативные документы по силовым трансформаторам, обратив внимание на нормативные документы, которые успешно опубликованы в европейских странах.

2.Централизованно снабдить всех потенциальных потребителей трансформаторной продукции методикой расчета капитализации потерь; в этом случае каждый покупатель будет сам решать для себя: или сэкономить сейчас и расплачиваться за некачественное оборудование многие годы эксплуатации, или затратить сейчас большую сумму, но обеспечить себе экономию в течение всего срока эксплуатации.

3.Ввести в паспорта на трансформаторы раздел, в котором будет указан конкретный класс энергоэффективности, подтвержденный соответствующими протоколами приемо-сдаточных испытаний.

Самые большие потери электрической энергии при ее передаче приходятся на распределительные сети 6-10, 0,4 кВ. Это связано с тем, что сегодняшние распределительные сети находятся в ненадлежащем состоянии, особенно кабельные линии.

Применение кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена при прокладке новых и реконструкции старых электрических сетей имеет ряд преимуществ: большая пропускная способность за счет увеличения допустимой температуры жилы (допустимые токи нагрузки
в зависимости от условий прокладки на 15-30% больше, чем у кабеля с бумажной изоляциеи); высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании, что особенно важно, когда сечение кабеля выбрано только на основании номинального тока короткого замыкания; низкий вес, меньший диаметр и радиус изгиба, что обеспечивает легкость прокладки кабеля, как в кабельных сооружениях, так и в земле на сложных трассах; низкая удельная повреждаемость (практика применения кабеля
с СПЭ-изоляцией показывает, что она как минимум на 1-2 порядка ниже, чем у кабеля с бумажной изоляцией).

В Республике Казахстан на сегодняшний день существует острый дефицит электрической энергии, для устранения которого необходимо применить опыть зарубежных стран по повышению энергосбережения и энергетичекой эффективности систем электроснабжения. Применение современных энергосбрегающих технологий, в частности кабельной и трансформаторной техники, не устранит дефицит полностью, но поможет снизить его величину.

Список использованной литературы:

1. Яруллина Г. Р. Управление энергосбережением на промышленном предприятии. — Казань: Изд-во КГФЭИ, 2009.

2. http://portal-energo.ru/articles/details/id/586 - Энергосбережение и энергоэффективность. Почему и как все это начиналось. – статья А.В. Спиридонова, зав. лабораторией «Энергосберегающие технологии в строительстве» НИИ строительной физики РААСН, лауреата Премии Правительства РФ, И.Л. Шубина, директора НИИ строительной физики РААСН.

3.http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=2384«Энергосбережение в Европе: применение энергоэффективных распределительных трансформаторов», Перевод с английского Е. В. Мельниковой. Редактор перевода В. С. Ионов; журнал «Энергосбережение», No 4 2003 г., No 1, 2004 г.).

4.www.zakon.kz – Информационный портал Казахстана. Закон Республики Казахстан «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» от 13 января 2012 года.

6. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. No 1715-р

7. Энергосбережение в Европе: применение энергоэффективных распределительных трансформаторов. Публикация Европейского института меди. Проект No STR -1678-98-ВЕ. Энергосбережение No6/2003.

8. Ольшанский, А. И. Основы энергосбережения: курс лекций / А. И. Ольшанский, В. И. Ольшанский, Н. В. Беляков; УО «ВГТУ». – Витебск, 2007. – 223 с. ISBN 985-481-091-7.

9. Бустром Дж, Кампус А., Хэмптон P., Хейк-кала П., Ягер К., Смедберг А., Валд Д. Сополимерные композиции сшитого полиэтилена (Super Соро) для высоконадежных силовых кабелей среднего напряжения // Кабели и провода.- 2010. -№ 5.-С. 7-12.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21870. Контроль реализации управленческих решений 72 KB
  Понятие содержание цель и функции контроля; 11. Виды контроля и их классификация; 11. Основные принципы и критерии организации контроля; 11. Основные принципы и критерии организации контроля.
21871. Управленческие решения и ответственность 53 KB
  Управленческие решения и ответственность. Ответственность руководителя как элемент процесса принятия и реализации решения; 12. – Ответственности и ее формы в зависимости от сферы деятельности Ответственность категория этики и права выражает особое социальное и моральноправовое отношение личности к обществу. В зависимости от сфер жизнедеятельности людей ответственность имеет ряд форм.
21872. Функции решения в методологии и организации процесса управления 253 KB
  Функции решения в методологии и организации процесса управления.1 Функции решения в методологии и организации процесса управления; 1.2 Понятие управленческого решения и сферы его применения; 1.
21873. Типология управленческих решений 155.5 KB
  Классификация управленческих решений Для разработки и принятия адекватного рассматриваемой проблеме управленческого решения эта работа должна строиться на основе научной классификации управленческих решений. Наиболее широко распространена их классификация по следующим основаниям: сфера деятельности; сроки действия; цели; вид лица принимающего решение ЛПР; уникальность управленческого решения; полнота исходной информации; степень обоснованности решения; ранг управления; масштабность решения; объект...
21874. Условия и факторы качества управленческих решений 47 KB
  Условия и факторы качества управленческих решений. Свойства качественных решений 3. Условия и факторы качества решений 3. Существует показатель косвенно оценивающий качество принятых управленческих решений через количество выполненных решений: Кк = Рв Рн Рп 100 где Кк коэффициент качества управленческих решений; Рп количество принятых управленческих решений; Рв количество выполненных управленческих решений; Рн количество выполненных некачественных решений.
21875. Модели и методология разработки управленческого решения 143.5 KB
  Модель менее сложна чем моделируемый объект и позволяет руководителю лучше разобраться в конкретной ситуации и принять правильное решение. В этой модели основное внимание уделяется роли ожиданий и системы ценностей членов организации их представлениям о ситуации взаимодействию между членами организации.Качество индуктивной модели определяется тем насколько с одной стороны удается упростить описание ситуации принятия решения а с другой насколько верно удается отразить основные свойства моделируемой ситуации. Здесь путь создания...
21876. Гражданский иск как способ восстановления нарушенных прав 339.5 KB
  Объектом работы являются правоотношения, возникающие между государством в лице органов и должностных лиц, осуществляющих производство по уголовному делу и гражданином, в связи с реализацией им права на восстановление нарушенных прав, в том числе и входящего в его структуру права на возмещение имущественного вреда и устранение последствий морального вреда.
21877. Роль автоматизации в процессе производства нефтяного кокса 405.5 KB
  Целью данной курсовой работы является изучение роли автоматизации в процессе производства нефтяного кокса. Актуальность избранной темы вызвана тем, что внедрение специальных автоматических устройств приводит к увеличению количества продукции и улучшению его качества, росту производительности труда, снижению себестоимости продукции, улучшению условий работы, удлинению сроков эксплуатации оборудования и т. д.
21878. Разработка информационных фильтров для программируемых сетевых агентов 548 KB
  Общая теория информационных агентов, дан обзор существующих разработок в области программирования при помощи агентов, введены и формализованы понятия социальной сети как информационного пространства, где действует агент, а также определены специфические функции агента, приведены этапы и результаты разработки сетевого агента.