Elektros energijos vartojimo efektyvumo matavimai

ELEKTROS ENERGIJOS VARTOJIMO PASISKIRSTYMAS

SANKEY DIAGRAMA

Pakankamai svarbu yra žinoti faktinius elektros energijos suvartojimus. Instaliuota galia ar momentiniai pamatavimai nebūtinai rodo realų elektros energijos suvartojimus. Laiko eigoje įrenginys gali dirbti ne visą laiką, arba gali nedirbti pastoviu planuotu režimu. Realiam elektros energijos suvartojimui taip pat turi įtakos apkrovos pokyčiai, tinklo parametrai, žmogiškasis faktorius.
Tikslus elektros energijos suvatojimo kontrolė leidžia:
1. Faktiškai įdentifikuoti didžiausius vartotojus – kWh (nebūtinai galingiausius kW).
2. Nustatyti norminius suvartojimo rodiklius
3. Išskaičiuoti energijos sąnaudas produkto vieneto gamybai ir juos kontroliuoti.
4. Išskaičiuoti/ įvertinti kitas sąlygas įtakojančias elektros energijos pokyčiams.

ELEKTROS ENERGIJOS SUVARTOJIMAI

(Elektros energijos apskaitos  prietaisai)

Norint efektyviai kontroliuoti elektros energijos sąnaudas nepakanka turėti įvadinių skaitiklių duomenis. Elektros energijos apskaitos prietaiso pastatymas ant atskiros nueinančios linijos ar individualaus vartotojo leidžia ne tik atskirti apskaitomo įrenginio (linijos) suvartojimus nuo bendrų suvartojimų, bet ir gauti papildomus duomenis leidžiančios įvertinti įrenginio (linijos) suvartojimo pokyčius. Šie duomenys pvz.:

1.  leidžia išgryninti gamybos savikainos sudėtinę dalį apskaitomojoje dalyje;
2. operatyviai sureguoti ir pakankamai tiksliai sureguoti į padidėjusius suvartojimus;
3.  kontroliuoti energijos sąnaudas produkcijos gamybai atsižvelgiant į norminius rodiklius;
4. kontroliuoti (palyginti) darbuotojų darbo kultūrą (žmogiškasis faktorius) keičiantis darbuotojams;
5. efektyviau nustatyti panaudotų priemonių ekonominį efektą, jų įtaką energijos sąnaudom.
6. turint norminių rodiklių duonbazę galima nustatyti atskirų įrenginių (jei jie individualiai apskaityti) patikimumą, nusidėvėjimo lygį.

PVZ: Lygindami (kontroliuodami) mėnesinius, savaitinius paros ar paros valandinius suvartojimo pokyčius galime efektyviau įvertinti vartojimo pokyčius, juos prognozuoti, arba operatyviai ir pakankamai tiksliai reaguoti. Pakankamai tiksliai žinodami net ir atbuline data, galime pakankamai tiksliai nustatyti energijos vartojimo pokyčių priežastis – tam reikia tik sulygiagretinti tuo laiku buvusius įvykius.

APKROVIMO GRAFIKAI

Elektros apskaitos skaitikliai perduoda energijos suvartojimo duomenis parodančias mėnesinius, paros, valandinius suvartojimus. Šie duomenys nelabai atspindi kaip realiai vartojama maomentinė galia, nes pateikiami to periodo suminė suvartota energija, kuri daugiau atspindi vidutinį to periodo suvartojimą.

Vertinant momentinius apkrovų grafikus galima įvertinti /nustatyti įrenginių/linijų maksimalias vartojamas galias, kaip kinta vartojamos aktyvios ir reaktyvios energijos priklausomybė (priminant tai, kad aktyvios ir reaktyvios energijos vartojimo santykis cos f  rodo kaip efektyviai išnaudojama įrengiuose elektrinė galia –  pvz: kuo mažiau variklis (jei jis be DK (dažnio keitiklio)) apkrautas tuo daugiau jis vartoja reaktyvinės galios).

Vertinant pikinius/maksimalius suvatojimus, galima vertinti įrengnių/linijų darbą/įtaką  galingesnių įrenginių paleidimo metu.

ĮTAMPOS PARAMETRŲ KONTROLĖ

Tinklo įtampos parametrai yra svarbūs įrenginių darbo stabilumui

Įtampos svyravimų priežastys:

• generatorių ar elektros linijų atjungimai ar įjungimai;
• maitinimo įtampos svyravimai
• transformatorių apkrovos svyravimai (įtampos kritimas transformatoriuose)
• trumpieji jungimai;
• didelių elektros imtuvų įjungimas ar išjungimas;
• visų ar dalies apkrovų pokytis;
• trumpieji jungimai;
• elektros imtuvų įjungimas ar išjungimas;
• visos ar dalies apkrovų pokytis.

Standartinė vardinė žemoji įtampa 1 fazės sistemoje yra 230 V ± 10% , 3 fazių sistemoje – 400 V ± 10%. Tiekiamos įtampos kitimas normalios veikimo, išskyrus pažaidų ar įtampos pertrūkių būsenas, sąlygomis kiekvienos savaitės visų 10 min. trukmės intervalų tiekiamos įtampos vidutinių kvadratinių verčių 95% vidurkių turi būti U_N± 10.

Didelė dalis trifazių įrenginių savo eksploatavimo instrukcijose turi nuorodą, kad „Leistinas įtampos nuokrypis yra ± 10 %. Įtampos disbalansas tarp fazių turi būti ± 3 %“, o tai reiškia, kad įtampai neatitinkant minėtų reikalvimų įrenginys gali sugesti .

Padidinus įtampą, viršijantį leistiną gali atsirasti  prietaisų gedimas – jis tiesiog prietaiso elektros grandinės perdegti dega.

Įtampos sumažinimas žemiau leistino lygio yra pavojingas  prietaisams su elektros varikliu, nes pradinės srovės padidėja, todėl jų apvijos gali perkaisti ir pažeisti apvijų įzoliaciją, kad savo ruožtu, gali sukelti trumpą jungimą apvijose.

APKROVOS SROVINIŲ PARAMETRŲ VERTINIMAS

Apkrovos srovės pokyčių matavimai yra pakankamai svarbūs įvertinant apkrovimus fazėse. Srovių disbalansas linijose turi pakankamai didelę įtaką:

• padidinti nuostoliai galios transformatoriuose
• padidinti nuostoliai ir nepageidautina nulinio laidininko apkrova
• papildomas įtampos iškraipymas (įtampos disbalansas) ant vartotojų linijų galuose (dėl netolygios apkrovos netolygiai pasiskirsto įtampos kritimas laidininkuose), kas ypač įtakoja variklių darbo efektyvumą .

Nors varikliai paprastai nereaguoja į nedidelius įtampos pokyčius, neviršijančius nominalios įtampos, dirbdamas kitokio dydžio įtampa, nei nurodyta techniniuose dokumentuose, variklio efektyvumas gali sumažėti. Tai kartais gali sumažinti ir variklio eksploatacijos trukmę, nes gali perkaisti izoliacinė ir tepimo sistemos. Pavyzdžiui, variklis, veikiantis 10% žemesne nei numatyta įtampa, atlieka maždaug 80% numatytų apsisukimų. Variklis, veikiantis didesniais apkrovų lygiais, ims daugiau elektros srovės, dėl to gali įvykti perkrova, variklis gali perkaisti ir anksčiau laiko susidėvėti.

REAKTYVINĖS GALIOS KOMPENSAVIMAS

Reaktyvioji galia, kurią suvartoja magnetinė elektros srovė esant tokioms apkrovoms, kaip varikliuose ar fluorescenciniame apšvietime, padidina elektros srovės cirkuliaciją kabeliuose ir kanaluose tai pačiai aktyviajai galiai. Elektros srovės įtampos pokytis turi įtakos galios kokybės blogėjimui:

– atsiranda papildomų energijos nuostolių bendrajame paskirstymo tinkle (α RI2)

– transformatorių su ribota aktyviaja galia perkrova ir perkaitimas

– įtampos kritimas dėl sensorinių apkrovų avarinio veikimo

– sumažėjęs variklių ir transformatorių eksploatacijos laikas

– elektros energijos tiekėjui mokamos baudos.

Reaktyvinės galios poreikis pagal apkrautumą yra kintamas, todėl jo kompensavimui yra naudojami reaktyvinės galios kompensavimo įrenginiai (RGKĮ) su automatiniu valdymu. Nežiūrint į tai galimi kompensavimo įrenginio darbo sutrikimai dėl reguliatoriaus nustatymo klaidos, pasikeitusios reaktyvinės galios apkrovos (rekomenduojama, kad RGKĮ srovės matavimo transformatorius būtu pakabintas ant vidutiniškai apkrautos fazės. Paveiksle parodyti grafikai apima laikotarpį kuriuo tikslas buvo patikrinti kaip veikia RGKĮ įrenginys ir kokią įtaką jis duoda tinklo charakteristikoms: – grafikuose parodytas laikotarpis apimantis laikotarpį prieš RGKĮ atjungimą, atjungus RGKĮ (nuo 24 dienos 16 val, iki 25 dienos 15 val), ir vėl atstačius jo darbą. Pagal pateiktuose grafikuose gautas diagramas, galima daryti prielaidą, kad srovės matavimo transformatorius yra sumontuotas ant daugiausiai reaktyvine galia apkrautos fazės , todėl RGKĮ kompensuodamas pagal didžiausios apkrovos fazę, likusias dvi fazes perkompensuoja, efektyviam kompensavimo vykdymui šiuo atveju gali būti ir per didelė pirmos pakopos kondensatoriaus talpa.

ĮTAMPOS IR SROVĖS CHARMONIKOS

ES standartas [1] riboja tiek bendrą netiesinių iškreipimų faktorių, kuris neturi viršyti 8%, tiek ir atskirų harmonikų amplitudžių santykį su pirmosios harmonikos amplitude(3 – 5%. 5 – 6%, 7 – 5%, 9 – 1,5%, 11 – 3,5% ir t.t., iki 25

Įtampinės harmonikos sudaro įtampos padidėjimą, sukelia papildomus kaitimus, mažina elektros mašinų naudingumo koeficientą, padidina srovę nuliniame laide ir t.t.

Harmonikos srovės, cirkuliuojančios paskirstymo tinkle ne tik prastina galios kokybę (bangų formą ir dažnį), bet taip pat padaro nuostolių, kurie siekia iki 10% kabeliuose, transformatoriuose ir krūviuose. Sūkurinės srovės nuostoliai sudaro apie 10% visų pilnos apkrovos nuostolių.

Įtampos ir srovės aukštesniųjų harmonikų sukeliami efektai

Akimirkinio (momentinio) tipo efektai yra tokie:

• maitinimo įtampos formos iškraipymai;
• įtampos kritimai skirstomajame tinkle;
• harmonikų, kartotinių 3 efektas (trifaziam tinkle);
• rezonansiniai aukštesniųjų harmonikų dažnių reiškiniai;
• infiltracijos telekomunikaciniuose ir valdymo sistemų tinkluose;
• padidintas akustinis triukšmas elektromagnetinėje įrangoje;
• vibracijos elektromašininėse sistemose.

Ilgalaikės problemos:

• įšilimas ir papildomi nuostoliai transformatoriuose ir elektros mašinose;
• kondensatorių įšilimas;
• kabelių skirstomuose tinkluose įšilimas.