Что мешает сэкономить электроэнергию в силовых сетях объектов

Современные технологические процессы немыслимы без использования электроэнергии, естественно, стоимость каждого образца продукции включает затраты на энергообеспечение при производстве. К сожалению, расчетные показатели потребления оказываются ниже фактических замеров, то есть часть электричества расходуется и оплачивается сверх норматива.

Причины перерасхода электроэнергии в силовой сети

Большинство из школьного курса физики (разделы электричество и магнетизм) помнит о взаимозависимости электрического и магнитного полей. На практике любой магнитный материал «забирает» малую долю напряжения из линии, как минимум, на старте процесса. Деталей и узлов, содержащих подобные материалы, очень много не только в самой линии, но и в производственном оборудовании. Сюда относятся не только трансформаторы с намагничивающимися сердечниками, но и более «мелкие» изделия: конвертеры, инвертеры, ИБП, то есть, любая нелинейная нагрузка.

Влияние гармонических составляющих

Возникновение гармоник в электросетях обусловлено конструкцией и функционалом тех или иных деталей (в том числе биполярных транзисторов) и узлов связано с рабочей частотой (50 Гц) и реактивным сопротивлением узла. Чтобы не углубляться в теорию с множеством формул, достаточно рассмотреть график влияния гармоник на амплитуду токовой синусоиды при возникновении гармоник разного порядка.

Если вспомнить, что мощность определяется умножением тока на напряжение, становится очевидным: нарушение синусоиды приведет к повышению потребляемой мощности. Для каждого прибора в отдельности – всего лишь на уровне погрешности, около 2%, но если брать суммарно по линии, может «набежать» +10%, а то и значительно больше.

Магнитная составляющая

Основной вклад по увеличению потребляемой мощности сверх норматива вносят силовые трансформаторы в моменты включения оборудования. Связано это с остаточной намагниченностью сердечников (после предыдущих включений она очень редко принимает нулевое значение), которая оказывает сопротивление поданному току до достижения им зоны насыщения.

В установившемся режиме «перерасхода» почти нет.

Условия минимально возможного потребления электроэнергии

Поскольку до сих пор не созданы идеальные (теоретические) силовые линии без потерь, приходится принимать дополнительные меры, чтобы не платить за электричество, питающее «паразитные» с нашей точки зрения процессы.

Что можно реализовать на практике

Несколько правил при формировании силовой сети для конкретного объекта, соблюдение которых поможет приблизиться к номинальному (расчетному) значению потребления:

• обеспечить входные характеристики сети объекта на требуемом уровне, исключить, за счет применения защитных устройств, влияние на нее внешних воздействий;
• разработать (иногда проверить на практике) схему последовательности включения линий, участков, станков и т.д.; одновременное включение – худший вариант из всех возможных;
• применять защитные устройства и фильтры гармоник;
• при проектировании силовой линии предусматривать возможность бросков напряжения (прибавлять к заказанной мощности «запас») – это, скорее, не ради снижения расходов на электричество, а ради сохранности оснащения самой линии.

Каждая силовая линия разрабатывается и монтируется под те характеристики, которые необходимы оборудованию на момент проектирования. Но производство не стоит на месте, появляются новые устройства, приборы. В том числе – новые приборы учета электроэнергии, некоторые могут отдельно показать активную и реактивную мощность (классические, с диском вращения, показывали суммарную). Достаточно проанализировать показания, сравнить, и задуматься: не слишком ли много уходит на реактивную мощность и как ее снизить?