Technologijos efektyviam elektros energijos vartojimui pramonėje

Dr. Virginijus Radziukynas

Lietuvos energetikos institutas

Aukštesniųjų eilių srovės harmonikų filtrai

Aukštesnių eilių srovės harmonikos sukelia:

• papildomus aktyviosios galios ir elektros energijos nuostolius tinklo elementuose;
• šilimą ir papildomus nuostolius transformatoriuose ir elektros mašinose;
• dėl papildomo šilimo greitesnį elektros įrangos izoliacijos senėjimą;
• galios faktoriaus sumažėjimą;
• padidėjusį akustinį triukšmą elektromagnetiniuose įrenginiuose;
• vibraciją elektromašininėse sistemose;
• kondensatorių baterijų kaitimą/šilimą;
• nulinio laidininko apkrovos padidėjimą;
• įtampos tarp nulinio laidininko ir įžeminimo kontūro padidėjimą;
• maitinimo įtampos ir srovės sinusoidės formos iškraipymą;
• padidėjusias indukcinių aktyviosios ir reaktyviosios energijos skaitiklių paklaidas, atsirandančius netikslumus įtampos ir srovės matavimo prietaisų parodymuose;
• kai „kurių“ relinių apsaugų klaidingą suveikimą, valdymo, automatikos, telemechanikos ir ryšių sistemų darbo kokybės prastėjimą, bei padidėja jų gedimo tikimybė.

Harmonikų filtrų rūšys:

1. Pasyvusis filtras yra paprastai suderinamas su tos eilės harmonika, kuri turi būti panaikinta; tinklai, kuriuose reikia reaktyviosios energijos kompensacijos;
2. Hibridinis filtras – apjungia pasyvaus ir aktyvaus filtrų privalumus;
3. Aktyvusis filtras – filtruoja harmonikas plačiame dažnių diapazone; tinka naudoti prie visų apkrovų; apsaugos nuo harmonikų galia yra ribota.

Įtampos stabilizatoriai

Neigiami įtampos svyravimų poveikiai:

• Įtampos svyravimai gali sutrikdyti įmonių gamybinius procesus. Gali atsirasti gamyklinis brokas;
• Įtampos svyravimai pažeidžia normalų elektroninės aparatūros darbą, trumpina jos tarnavimo laiką;
• Fazinės įtampos svyravimai sukelia elektros variklių vibracijas ir mechaninių konstrukcijų, ant kurių jie tvirtinami, nuovargį, sutrumpindami jų tarnavimo laiką;
• Įtampos nuokrypiai veikia elektros variklių darbą –perkaista izoliacija. Per didelis izoliacijos susidėvėjimas trumpina variklių eksploatavimo laiką;
• Įtampos svyravimai (10 – 15) % gali sugadinti kondensatorių baterijas, keitiklius, indukcines krosnis, elektrolizės įrenginius;
• Įtampos svyravimai sukelia kaitrinių lempų mirgėjimą, nemalonų žmogui psichologinį efektą, akių ir viso organizmo nuovargį.

Įtampos stabilizatorius – įtaisas, tam tikru tikslumu automatiškai palaikantis nustatytą įtampos vertę išėjime, kai maitinimo šaltinio įtampa kinta tam tikrame intervale.

Pav. Stabilizatoriaus veikimo principinė schema

T – transformatorius, R – reguliuojamas autotransformatorius, C – elektroninė valdymo schema, M – servovariklis

Esant įtampos padidėjimui tinkle, atsiranda energijos „pereikvojimas“. Naudojant įtampos stabilizatorių „pereikvojimas“ yra eliminuojamas ir taip ženkliai sutaupoma lėšų už elektros energiją. Prijungta įranga veikia tik tame įtampos diapazone, kuriame ji yra gamintojo suprojektuota.

Elektros energijos kaupimo technologijos

Elektros energijos kaupimo sistemos:

1. Elektrinės,
2. Mechaninės,
3. Šiluminės,
4. Cheminės.

Energijos kaupikliai

Poreikis kaupikliams atsiranda kai vėjo ir saulės elektrinės padengia 15-20 % EES suvartojimo. Bendra kaupiklių galia pasaulyje: 130 GW, iš kurių apie 99 % sudaro HAE. Netolimoje ateityje gali būti naudojami paskirstytieji energijos kaupikliai su baterijomis, superkondensatoriais (skirstomąjame elektros tinkle), bei vandenilio kaupikliais.

Kitos ateities technologijos:

• Mikrogeneracija;
• Mikrokaupikliai, įskaitant elektros imtuvuose įmontuotus kaupiklius;
• Mikrotinkluose – elektromobilių panaudojimas apkrovoms maitinti;
• Netiesioginis energijos kaupimas: elektrolizės būdu iš organinių atliekų gaminamos dujos (vandenilis), juo maitinami kuro elementai;
• SMEK – Superlaidininkų magnetinės energijos kaupikliai;
• SEK- Smagratiniai energijos kaupikliai.

Nepertraukiamo maitinimo šaltiniai

Nepertraukiamo maitinimo šaltinių tipai:

1. Komutacinio veikimo (angl. Passive stand – by [„Off-Line“]);
2. Interaktyvaus veikimo (angl. Line – interactive);
3. Nuolatinio veikimo su dvigubu energijos keitimu (angl. Double conversion [„On – line“]).

Modulinė elektros energijos kaupimo sistema

SIEMENS Totally Integrated Power – SIESTORAGE:

• 1 keitiklių spinta,
• 1 valdymo spinta,
• 1 spinta prijungimo prie tinklo,
• X akumuliatorių spintų*,
• nominali galia: max. 472 kVA,
• nominali talpa nuo 180 iki 900 kWh.

Sistemos funkcijos:

• resursų adekvatumo užtikrinimas,
• dažnio reguliavimas,
• AEŠ generacijos stabilizavimas.

Papildomos naudos:

• „karštas rezervas“,
• tiesioginis valdymas,
• reaktyviosios galios šaltinis,
• galimybė atidėti tinklų modernizavimą,

• AEŠ generacijos svyravimų išlyginimas,
• tinklo perkrovos mažinimo galimybė,
• įtampos valdymas,
• pikinių apkrovų valdymas,
• elektros energijos kokybės tinkle stebėsena,
• generatorių efektyvumo padidinimo galimybė.

Išvados:

• Aukštesniųjų eilių srovės harmonikų filtrai ir įtampos stabilizatoriai gali padėti padidinti įmonės veiklos efektyvumą, tačiau jų poreikį reikėtų įvertinti atlikus techninę – ekonominę analizę.
• Įmonėje veikiant jautriai įrangai įtampos kryčiams ir trumpalaikiams elektros energijos tiekimo nutraukimams, rekomenduojama naudoti elektros energijos kaupimo priemones, atsižvelgiant į gamybinių procesų pobūdį.
• Siekiant padidinti įmonės energijos naudojimo efektyvumą bei įrangos veikimo patikimumą, rekomenduojama naudoti stebėsenos sistemas. Sistema turi būti parenkama geriausiai atitinkanti poreikius, įvertinus įmonės gamybinius procesus.