XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Экономическая эффективность внедрения реклоузера
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Эффективность функционирования основной части электрических систем определяется в первую очередь требованиями бесперебойности работы потребителей электроэнергии, то есть надежностью электроснабжения. С ростом городов усложняются задачи, которые стоят перед энергетической отраслью. Постройка мощных промышленных объектов, жилых комплексов, развитие городской инфраструктуры-всё это требует стабильной и качественной электроэнергии.
На сегодняшний день около 40 % воздушных линий (ВЛ) выработали нормативный ресурс и более 80 % нуждаются в техническом перевооружении. Наиболее слабым звеном в системе электроснабжения являются воздушные распределительные сети 6(10) кВ. Около 70 % всех нарушений электроснабжения происходит именно в сетях данного класса напряжения. Это может быть из-за удара молнии или из-за падения посторонних предметов на токоведущие части и т. д. При этом каждое повреждение приводит к отключению всех присоединённых к линии потребителей, в том числе потребителей первой категории. Надежность протяженных отходящих линий электропередачи (фидеров) решалась за счет увеличения линий со строительством новых подстанций, новых линий, разукрупняющих существующие. Однако, это требует больших материальных затрат на этапе строительства, а иногда неосуществимо из-за сложности размещения. Также чтобы повысить безопасность электроснабжения потребителей можно многократно резервировать и секционировать линии разъединителями с ручным приводом. Но этот способ также имеет недостатки. Поэтому надежность электроснабжения таких линий электропередачи повышают секционированием её на несколько относительно коротких участков с установкой промежуточных автоматических защитно-коммутационных аппаратов-реклоузеров.
Постоянное совершенствование техники и технологии сопровождается значительными дополнительными капитальными вложениями. Внедрение в производство новой техники и технологии оправдано только тогда, когда оно обеспечивает экономический эффект: снижение затрат на производство единицы продукции; повышение качества изделий; рост производительности труда. Дополнительные капитальные вложения, направленные на повышение совершенствования техники и технологии, должны быть возмещены экономией затрат на производство.
Цель работы:Технико-экономическое обоснование использование реклоузер
Задачи работы:
-проанализировать решение причины установки реклоузер;
-провести оценку экономической эффективности внедрения реклоузеров
1.Технико-экономические показатели реклоузера
Реклоузеры представляют собой небольшие автоматические выключатели, расположенные в верхней части распределительных полюсов, и обычно используются на очень длинных распределительных фидерах. Их функция состоит в том, чтобы изолировать секцию устройства подачи в случае неисправности или перегрузки и, таким образом, минимизировать количество клиентов без обслуживания. Поскольку они действуют как небольшие автоматические выключатели, они имеют возможность автоматически восстанавливать питание в ситуациях временного сбоя, отсюда и название «устройство повторного включения». Аппарат управляется дистанционно и позволяет диспетчеру электрических сетей обнаружить неисправность на воздушной линии непосредственно сам в момент возникновения неисправности. Быстро принять решения и направить нужное место бригаду, а также дистанционно. Реклоузер включает в себя: − вакуумный (элегазовый) коммутационный аппарат; − систему первичных преобразователей тока и напряжения; − автономную систему оперативного питания. Слово «реклоузер» еще лет десять назад было абсолютно незнакомым и ставило в тупик многих энергетиков. Сегодня же оно стало привычным и даже модным.
В действительности, реклоузеры под названием пункт секционирования воздушных линий существовали с начала 60-х годов прошлого века. Тогда они использовались почти исключительно энергоснабжающими организациями для обеспечения бесперебойного электроснабжения предприятий и населенных пунктов, подключенных к воздушным линиям электропередачи. Из-за больших габаритов и высокой стоимости конечными потребителями эти устройства не использовались.
Реклоузер -включает в себя комплекс элементов мониторинга и управления сетью, необходимых для обнаружения аварийной ситуации и отключения участка сети, а также для последующего повторного включения цепи (автоматическое повторное включение — АПВ).
Выполняет функции:
-
автоматического пункта секционирования в сети с односторонним питанием;
-
автоматического пункта секционирования в сети с несколькими источниками
-
питания, в том числе пункта сетевого резервирования;
-
ячейки на ответвлении сети;
ячейки отходящего фидера на подстанции и распределительном пункте
-
ячейки вводного фидера на подстанции и распределительном пункте;
-
ячейки секционного выключателя на подстанции и распределительном пункте
-
пункта местного резервирования.
Конструктивно реклоузер состоит из следующих элементов
-
высоковольтного коммутационного модуля (ВМ), основу которого составляет вакуумный выключатель;
-
низковольтного шкафа управления (ШУ) ‒ включает современное микропроцессорное устройством, выполняющее функции защиты, управления и противоаварийной автоматики;
-
соединительного кабеля;
-
монтажного комплекта
Вопросы повышения надёжности электроснабжения привели к необходимости создания автоматического секционирования воздушных линий электропередач.
Как известно, по статистике, большинство причин, приводящих к отключению воздушных линий, относятся к падению веток на провода из-за резких порывов ветра. Также значительное число случаев отключения связано с перекрытием проводов птицами.
Такие причины самоустраняются через несколько секунд, поэтому целесообразно производить повторное включение линии для восстановления электроснабжения.
Другими причинами отключения линий электропередач являются обрывы проводов, например, из-за падения деревьев. Для обеспечения безопасности такая линия должна быть отключена как можно скорее.
Проблему дополняло то, что большинство линий распределительной сети в нашей стране были построены по радиальной схеме. То есть, от понижающей подстанции 35/10 кВ отходили воздушные линии (ВЛ), например, напряжением 10 кВ. К этим линиям были подключены комплектные трансформаторные подстанции (КТП) в населённых пунктах, которые понижали напряжение до 380 В. От КТП отходили воздушные линии 380 В к потребителям.
Рисунок 1-примерная схема ПС 35кВ и отходящих ВЛ 10 кВ
Для примера, при отключении ВЛ 10 кВ №1 без электроснабжения оставались все четыре населённых пункта, которые она питала. Для поиска повреждения диспетчер высылал бригаду на ПС 35/10 кВ Новая для осмотра оборудования.
После осмотра оборудования бригада докладывала диспетчеру об обнаружении отключённого выключателя В 10 кВ №1. При неуспешном включении этого выключателя бригада направлялась на отключение ЛР 10 кВ №1 для отключения. После этого бригада возвращалась на ПС 35/10 кВ Новая и пробовала включить выключатель В 10 кВ №1.
Если и в этом случае выключатель отключался релейной защитой, бригада приступала к осмотру участка ВЛ от ПС 35/10 кВ Новая до ЛР 10 кВ №1. Когда повреждение было обнаружено, бригада приступала к ремонту или вызывалась дополнительная бригада для помощи.
Для обеспечения электроснабжения ответственных потребителей, например, объектов нефтегазового хозяйства применялись ПСВЛ, которые позволяли автоматически отключить только участок ВЛ при его повреждении. Однако, как было сказано выше, такие пункты были оборудованы масляными выключателями, не отличались компактностью, обладали высокой стоимостью и требовали постоянного технического обслуживания.
Появление вакуумных выключателей позволило значительно уменьшить габариты таких пунктов и обеспечить длительные сроки эксплуатации без частого технического обслуживания. Для сравнения вакуумные выключатели могут выдержать до 100 циклов включения и отключения при токах КЗ, а некоторые модели масляных выключателей требуют обслуживания уже после 10 отключений при КЗ.
Такие преимущества вакуумных выключателей позволили размещать их на опоре ВЛ и сделать пункты секционирования автоматическими, за счёт применения современных микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики.
Применение реклоузеров является одним из этапов создания «Цифрового района электрических сетей» за счёт модернизации существующих ВЛ. Такие работы выполняются в группе компаний ПАО «Россети» и доказали свою эффективность.
Применение реклоузеров позволяет обеспечить автоматическое выделение повреждённого участка ВЛ и переключение питания потребителей от другой ВЛ.
Вернёмся к нашей схеме. После установки реклоузеров она будет выглядеть следующим образом.
Рисунок 2-Схема ПС и ВЛ с реклоузерами
При возникновении КЗ на ВЛ 10 кВ №2, Р 10 кВ №2 и Р 10 кВ №3 автоматически отключатся и тем самым выведут повреждённый участок из работы. Электропитание потребителей от КТП №5 и КТП №6 будет восстановлено включением Р 10 кВ №4 и В 10 кВ №2 на ПС 35/10 кВ Новая. Бригада для ремонта последует на уже известный и отключённый участок ВЛ.
Устройство реклоузера
На опорах ВЛ устанавливается шкаф, где размещается высоковольтная аппаратура и шкаф управления, которые соединяются кабелем.
Шкаф высоковольтной аппаратуры включает в себя:
-
Вакуумный выключатель.
-
Датчик тока.
-
Датчик напряжения.
-
Трансформатор тока.
-
Трансформатор собственных нужд.
-
Трансформатор напряжения для подключения систем коммерческого учёта электроэнергии.
-
Ограничители перенапряжения.
Рисунок 3-шкаф с высоковольтным оборудованием в резерве
Внутри шкафа управления устанавливаются микропроцессорные устройства защит и автоматики, блок управления вакуумным выключателем, аккумулятор, радиомодем, системы обогрева и счётчики электрической энергии. Реклоузер работает по следующему алгоритму. Датчики тока и напряжения, при появлении повреждения на воздушной линии передают сигнал на устройство защиты.
Устройство защиты производит сравнение сигналов с заданными уставками. При превышении допустимых значений устройство защиты выдаст команду блоку управления вакуумным выключателем на его отключение.
После этого, через заданное время, например, 1 секунду, устройство защиты выдаёт команду на включение вакуумного выключателя, тем самым выполняется автоматическое повторное включение. Если неисправность самоустранилась, участок линии остаётся в работе. В противном случае, устройство защиты, в соответствии с заданной программой может произвести включение ещё несколько раз.
Если повреждение на линии остаётся, такой участок отключается, выполняется автоматическое включение резервного реклоузера и подаётся на диспетчерский пункт соответствующий сигнал посредством сотовой связи. После устранения повреждения диспетчер дистанционно производит переключения реклоузеров и включает повреждённый участок воздушной линии в работу.
2.Экономическая эффективность внедрения реклоузера
Экономическое преимущество реклоузеров
Очевидным преимуществом применения реклоузеров являются существенное сокращение затрат на эксплуатационные расходы и уменьшении недоотпуска электроэнергии
Экономический эффект в результате применения реклоузеров за 2008 год в «Карелэнерго» составил 1.467.8 тыс. рублей, в том числе:
За счет снижения недоотпуска электроэнергии – 102.6 тыс. рублей
За счет снижения эксплуатационных расходников – 1.3645.2 тыс.рублей. Средний срок окупаемости реклозеров в «Карелэнго» составляет 7.5 лет
Это позволяет снижать затраты эксплуатирующих организаций, уменьшать перерывы в электроснабжении объектов, собирать данные по АСКУЭ и АСДУЭ с распределительной сети и потребителей энергии.
Проведем расчет окупаемости внедряемого реклоузера РВА/TEL
Сумм. пот. = ((цена барр. цена долл. кол-во барр.) 3 + цена Квт. /час. мощн. 3 10) время простоя = (83,31 74,32) 3+2,17 30 3) 22=3898536,73 рублей.
Экономический эффект обеспечивается снижением текущих эксплуатационных затрат на обслуживание и ремонт, без учета дополнительного объема и рассчитывается по формуле:
Эt= Э1- Э2 = 3936938,59-2059800=1877138,59 (92)
где Э1 – потери при использовании масляного выключателя;
Э2- затраты на внедрение и обслуживание реклоузера;
Эt- экономический эффект от внедрения реклоузера
Срок окупаемости:
Токуп= К/C =1175800/3936938,59=0,29 года = 3,5 мес. ,
где - Токуп- окупаемость
С - экономия эксплуатационных затрат, тыс. руб.
К - капитальные дополнительные вложения, тыс. руб.
Таблица Показатели затрат на установку вводимого оборудования.
-
Показатели
Ед. измерения
Сумма, руб.
Среднегодовые потери
из-за простоя нефтедобывающего оборудования
Руб./год
3898536,73
Расходы по
ремонту поврежденного оборудования
Руб. /год
27536,97
Затраты на поиск места повреждения ВЛ
Руб. /год
10864,89
Всего издержки
Руб. /год
3936938,59
Стоимость реклоузера
Руб. шт.
558000
Стоимость монтажных работ
Руб.
59800
Объём внедрения
Шт.
2
Итоговые капиталовложения
Руб.
1175800
Экономическая эффективность внедрения реклаузера обеспечивается за счет снижения затрат на поиск и локализации устойчивого повреждения, снижение непосредственных затрат путем предоставления информации о качестве поставленной энергии, снижение затрат на предупредительный ремонт, сохранение инфраструктуры, поддержание ресурса сетей, экономия на ремонте или замене сетей.
Заключение
Реклоузер используется для автоматического включения и отключения цепи переменного тока по предварительно заданной последовательности циклов отключения и включения с последующим возвратом в исходное состояние Реклоузер случит для экономии электроэнергии. Известный на всю Башкирию совхоз «Рощинский» относится к первой категории электроснабжения. Отключение электричества даже на короткое время здесь может привести к серьезным проблемам: размораживанию рефрижераторов с мясом, холодильников с молоком, остановке работы вентиляторов, которые непрерывно удаляют аммиак из свинарников. Были случаи срабатывания реклоузера на ВЛ 10 кВ «Газопровод – РП – Рощинский РПЗ», который переключал питание животноводческого хозяйства с ПС «Газопровод» 110/10 кВ на ПС «Подлесное» 110/10 кВ. Предотвращенный экономический ущерб составил миллионы рублей. И подобные примеры можно приводить во множестве
Список используемых источников и литературы
-
Гришин, Д. А. Экономическая эффективность применения вакуумных реклоузеров серии PBA/TEL [Электронный ресурс] / Д.А. Гришин, Т.М. Василькова. // Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии. − Электрон. дан. − 2016. − № 85. − С. 141-147. − Режим доступа: https://e.lanbook.com/journal/issue/303224. − Загл. с экрана.
-
Жуков, В. В. / Децентрализованная система релейной защиты и автоматики в протяженных распределительных сетях с рассредоточенной нагрузкой потребителей// Информационные материалы IV международного семинара по вопросам использования современных компьютерных технологий для АСУ электрических сетей. / В. В. Жуков, Б. К. Максимов и [др.]− М.: «Издательство НЦ ЭНАС». − 2000.
Интернет ресурсы
URL https://moluch.ru/archive/66/10970/https://www.energoreg.ru/info/articles/stati/reklouzer-chto-eto-i-kak-on-ekonomit-vashi-dengi/
https://eepir.ru/article/reklouzery-naskolko-jeto-vygodno/
https://tmtrade.ru/chto-takoe-reklouzer
https://dzen.ru/a/YYtIFHNdjCRzhZrt
https://tmtrade.ru/chto-takoe-reklouzer