Низкое напряжение: тарифы и учет

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Содержание


В данном Руководстве не рассматриваются конкретные тарифы, поскольку в мире действуют столько же различных тарифов, сколько энергоснабжающих компаний.

Некоторые из тарифов очень сложные по структуре, но определенные элементы являются для всех них общими и направленными на то, чтобы стимулировать потребителей к контролю потребления и снижения стоимости, производства, передачи и распределения.

Имеются два основных метода, которые позволяют снизить стоимость электроэнергии, поставляемой потребителям:

  • снижение потерь энергии при ее производстве, передаче и распределении; в принципе, минимальные потери в энергосистеме достигаются тогда, когда все ее компоненты функционируют при коэффициенте мощности 1,0;
  • снижение пикового спроса на электроэнергию при одновременном увеличении спроса в периоды низкого энергопотребления, благодаря чему обеспечивается более полное использование генерирующей установки и минимизируется степень ее резервирования.


Снижение потерь

Хотя оптимальное условие, указанное выше в первом способе снижения стоимости электроэнергии, не может быть реализовано на практике, многие структуры тарифов основаны частично как на величине максимума нагрузки кВА, так и на потребленных кВт • ч. Поскольку при заданной нагрузке в кВт • ч минимальное значение кВА имеет место при коэффициенте мощности, равном единице, то потребитель может минимизировать свои затраты на оплату энергии, приняв меры по повышению коэффициента мощности своей нагрузки (этот вопрос рассматривается в главе Энергоэффективность в электрических сетях). Максимум нагрузки кВА, обычно используемый для тарифных целей, представляет собой наибольшее, среднее за фиксированный промежуток времени (обычно 10, 30 или 60 минут) значение нагрузки в кВА, имевшее место в течение каждого расчетного периода. Этот принцип описан ниже в подразделе Принцип учета максимального потребления электроэнергии.

Снижение пикового спроса на электроэнергию

Вторая цель, т.е. снижение пикового спроса на электроэнергию при одновременном увеличении спроса в периоды низкого энергопотребления, привела к появлению тарифов, которые предлагают существенное снижение стоимости электроэнергии:

  • в определенные часы в течение суток;
  • в определенные периоды года.

Простейшим примером является бытовой потребитель с водонагревателем накопительного типа (или комнатным электрообогревателем накопительного типа). Датчик электроэнергии имеет два цифровых регистра, один из которых работает днем, а другой (переключаемый таймером) – ночью. Контактор, управляемый этим таймером, замыкает цепь питания водонагревателя, и потребление им электроэнергии показывается регистром, к которому применяется сниженный тариф. Этот нагреватель может быть включен и выключен в любое время в течение дня, но учет энергии будет проводиться по обычному тарифу. Крупные промышленные потребители могут иметь три или четыре тарифа, действующие в разные периоды суток, и аналогичное число тарифов для разных периодов года. В таких схемах соотношение стоимости киловатт в час в периоды максимального и минимального спроса в течение года может достигать 10:1.


Счетчики энергии

Следует отметить, что для реализации этого вида учета с использованием традиционного электромеханического оборудования необходимы высококачественные приборы и устройства.К настоящему времени внедрены в эксплуатацию последние разработки в области электронного учета, микропроцессоров и дистанционного телеуправления[1] из диспетчерского центра энергоснабжающей организации (призванного изменить распределение периодов пикового потребления по времени, на протяжении года и др.). Это позволило значительно облегчить применение рассмотренных выше принципов.

Как отмечалось выше, в большинстве стран некоторые тарифы частично основаны на учете не только потребленных киловатт в час, но и потребленной полной мощности (кВт • ч) в течение расчетных (обычно трехмесячных) периодов. Максимальное потребление полной мощности, зафиксированное счетчиком, который будет описан далее, представляет собой фактически максимальное среднее количество кВА, зафиксированное в последующие интервалы на протяжении расчетного периода, т.е. максимум нагрузки в кВА.

На рис. C10 показана типовая кривая спроса на электроэнергию для двухчасового периода, разделенного на 10-минутные интервалы. Счетчик измеряет среднее значение кВА в течение каждого из этих 10-минутных интервалов.


Рис C10.jpg


Рис. C10: Максимальное среднее значение мощности за двухчасовой период

Принцип учета максимального потребления электроэнергии

Счетчик кВА • ч во многом аналогичен счетчику кВт • ч потребленной энергии с той разницей, что в нем соотношение фаз тока и напряжения было изменено с тем, чтобы он измерял кВА • ч. Кроме того, вместо набора шкал декадных датчиков, используемых в обычном счетчике электроэнергии, данный прибор оснащен вращающимся стрелочным указателем. Когда этот указатель поворачивается, он измеряет кВА • ч, перемещая перед собой красный индикатор. По окончании 10 минут стрелочный указатель поворачивается на определенную часть шкалы (он спроектирован так, что не сможет совершить полный оборот за 10 минут), а затем электрически сбрасывается в нулевое положение, чтобы начать новый 10-минутный цикл. Красный индикатор остается в положении, которое было достигнуто измерительным указателем, и это положение соответствует количеству кВА • ч, потребленных нагрузкой в течение 10 минут. Вместо шкалы, градуированной в кВА • ч, можно использовать градуировку в единицах средней мощности (кВА). Эта ситуация поясняется ниже.

Предположим, что точка, в которой остановился красный индикатор, соответствует 5 кВА • ч. Известно, что в течение 10 мин, т.е. 1/6 часа, имели место потоки реактивной мощности.

Если теперь 5 кВА • ч разделить на количество часов, то можно получить среднее количество кВА за этот период.

В данном случае среднее количество кВА за указанный период составит:

5\times\frac{1}{\frac{1}{6} }={5\times6}={30\ \mbox{kBA} }

Каждая точка шкалы будет аналогичным образом градуирована, т.е. среднее величина кВА будет в шесть раз больше, чем величина кВА • ч для данной точки. Аналогичное рассуждение можно применить к любому другому интервалу времени возврата указателя в исходное положение.

В конце расчетного периода красный индикатор будет находиться в максимальном из всех средних значений, зафиксированных за рассматриваемый отчетный период.

В начале каждого расчетного периода красный индикатор возвращается в нулевое положение. Описанные выше электромеханические счетчики в настоящее время быстро заменяются электронными приборами. Однако, основные принципы измерения, используемые в этих электронных счетчиках, остались такими же, что и описанные выше.

Примечания

[1] Система телеуправления представляет собой систему управления, в которой на соответствующих подстанциях в низковольтную сеть подается ток звуковой частоты (обычно 175 Гц). Этот сигнал передается в виде кодированных импульсов. В системе используются реле, настроенные на эту частоту сигнала и распознающие используемый код, которые сработают и инициируют выполнение требуемой функции. Предусмотрены до 960 дискретных управляющих сигналов.