Напряжения

Цель работы – ознакомление с методикой расчета потенциала энергосбережения в осветительных установках за счет улучшения уровня напряжения в системах освещения; изучение влияния уровней напряжения на технические и экономические характеристики различных источников света.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ

Энергосбережение является одним из основных направлений развития экономики России, способствующих снижению издержек производства и себестоимости производимых изделий, продуктов и услуг. В России каждый процент экономии топлива и энергии может дать 0,35 – 0,4 % прироста национального дохода.

Согласно концепции «Энергетической стратегии России на период до 2020 года», утвержденной Правительством РФ в 2003 г., динамика роста валового внутреннего продукта России должна опережать рост энергопотребления.

23 ноября 2009 г. Президент РФ утвердил Федеральный закон №261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности».

Примерно 5 – 10 % электропотребления многих предприятий, объектов и т.п. расходуется на функционирование системы освещения. Комплексная модернизация системы освещения позволяет экономить до 20 – 30 % электроэнергии, потребляемой этой системой, при среднем сроке окупаемости 1,5 – 2 года.

Уменьшение потребляемой электроэнергии возможно за счет следующих мероприятий, средств и т.п.:

- замена ламп накаливания на люминисцентные лампы (электропотребление снижается в 5 – 6 раз);

- применение металлогалогенных ламп вместо люминисцентных (в системах освещения, устанавливаемых на высоте более 5 м от уровня освещаемой поверхности). Средняя экономия электроэнергии 20-23%.

- автоматическое поддержание заданного уровня освещенности с помощью частотных регуляторов питания люминисцентных ламп (экономия электроэнергии достигает 25 – 30 %);

- использование пленочных отражателей на люминисцентных светильниках (число ламп сокращается на 35 – 40 %);

- применение для люминисцентных ламп электронных пускорегулирующих аппаратов (экономится до 30% электроэнергии, расходуемой люминисцентными лампами).

В данной работе рассматривается методика определения потенциала энергосбережения в системах освещения любых объектов (промышленных, коммунальных, административных и т.п.) за счет улучшения режима напряжения в осветительных сетях.

1. ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И

СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА.

Из теории работы источников света /3,4/ известно, что отклонение напряжения на зажимах осветительных приемников вызывает изменение их энергетических и светотехнических характеристик, в частности меняются ток, мощность (активная и реактивная), значения и качественные характеристики светового потока (например, коэффициент пульсации), световая отдача. Изменяется коэффициент амплитуды тока газоразрядных ламп, что в свою очередь приводит к изменению их срока службы.

Обследование осветительных установок 100 промышленных предприятий нашей страны, выполненное экспериментально-исследовательским отделом Сибэнергоцветмет показало, что отклонения и колебания напряжения на светильниках приводят к значительному народнохозяйственному ущербу /3,4/.

В расчёте на осветительные сети промышленных предприятий РФ годовой экономический ущерб в сетях с лампами накаливания составляет около 35 млн. руб, с люминесцентными лампами – 2,4 млн. руб., а с лампами ДРЛ –3,4 млн. руб. /3/.

Сибэнергоцветметом еще в 1966 г. был предложен способ местного регулирования напряжения в осветительных сетях при совместном питании силовой и осветительной нагрузок. При этом было рекомендовано устанавливать переключатели силовых трансформаторов, питающих совместно силовую и осветительную нагрузки, таким образом, чтобы при максимальной нагрузке трансформатора напряжение на последней лампе сети освещения было не меньше 0,975 Uн (согласно ПУЭ). Повышение напряжения на лампах при минимальной нагрузке трансформатора ограничивается тиристорными ограничителями напряжения, включаемыми в начале групповой осветительной сети /3,4/.

Кроме снижения ущерба, обусловленного повышением напряжения на светильниках, регулирующие устройства позволяют получить дополнительный эффект от регулирования освещенности объектов в зависимости от тех или иных факторов. Например, весьма эффективным является регулирование по времени суток освещенности объектов в зависимости от тех или иных факторов. Например, весьма эффективным является регулирование по времени суток освещенности наружных территорий, складов, улиц, проездов и т.п. Освещенность в этом случае регулируется уменьшением напряжения на осветительной линии путем изменения углов управления тиристорами регулятора.

Предварительные исследования показали целесообразность включения ламп накаливания с плавным нарастанием пускового тока, что, кроме увеличения срока их службы, улучшает селективность защиты осветительных сетей /3/.

Зависимость срока службы источников света от фактического уровня напряжения U_ф на их зажимах чаще всего выражается эмпирической формулой вида

К_Т =Т_ф/Т_н =(U_н/U_ф )^q = (1/К_u)^q, (1)

где Т - срок службы; U_ф и U_н - фактическое и номинальное напряжение; q - показатель изменения срока службы лампы; К_и = U_н/U_ф — уровень напряжения.

При небольших отклонениях напряжения ∆U от номинального эта формула позволяет считать, что отклонение срока службы лампы, %, ∆T= - q∆U, т. е, иначе говоря, изменение напряжения на 1% вызывает изменение срока службы на q % в сторону, обратную изменению напряжения /3,4/.

Значение показателя q хорошо известно для ламп накаливания и может быть принято равным 14 /4/. В работе предлагается принимать qравным 13. К сожалению, для газоразрядных ламп (люминесцентных и ДРЛ) достоверных данных о величине q в литературе нет. Для люминесцентных ламп приводятся кривые, из которых можно получить q = 1,5 для емкостных схем и q = 3 для индуктивных.

В этих условиях Ленинградское отделение ВНИПИ «Тяжпромэлектропроект» (ЛО ТПЭП) рекомендует принимать для обоих типов газоразрядных ламп ориентировочное значение q = 3,2.

Для галогенных ламп накаливания типа КГ характеристики срока службы по данным ВНИИИС одинаковы с характеристиками обычных осветительных ламп накаливания, т. е.q= 14.

Для ламп ДКсТ достоверных данных в литературе нет, согласно наблюдениям Сибэнергоцветмета зависимость срока службы от напряжения для этих ламп может быть принята также аналогичной лампам накаливания, т. е. q =14.

На рис.1 приведены рассчитанные по указанным значениям qкривые зависимости срока службы ламп от фактически подводимого к ним напряжения.

В условиях эксплуатации напряжение никогда не бывает постоянным. Характер зависимости срока службы от напряжения не позволяет исходить при расчетах из среднего по времени значения напряжения, а заставляет пользоваться упорядоченными графиками напряжения (гистограммами), показывающими, какой процент общего времени имеет место тот или иной уровень напряжения.

Пусть для каждого уровня напряжения известна его относительная длительность а_i и по графику или формуле для этого уровня определен срок службы ламп Т_i в долях номинального.

Тогда ожидаемый срок службы ламп при данном характере гистограммы /4/.

, (2)

где Т_н – номинальный срок службы ламп.

Рис.1. Зависимость срока службы ламп от фактического

напряжения

Относительные энергетические и световые характеристики источников света К_х в зависимости от величины напряжения могут быть описаны (при небольших изменениях напряжения) линейным двухчленном

К_х = X_ф / X_н = a·К_u + b, (3)

где Х_ф и X_u — соответственно фактическое и номинальное значения характеристики;

K_u = U_ф /U_н — уровень напряжения,

или степенной функцией /3/

К_х = К_u^m, (4)

где m — показатель степени для соответствующей характеристики.

Рассмотрим подробнее влияние напряжения на характеристики некоторых источников света.

Лампы накаливания

Известно / 3/, что все характеристики ламп накаливания могут быть представлены степенной функцией вида (4).

При этом показатель m будет равен: 1,58 — для мощности, 1,8 — для тока, 3,61—для светового потока, 2,03 — для светоотдачи, 14 — для срока службы.

Расчеты показывают, что при изменении напряжения на зажимах потребителя в пределах 0,9 ≤ К_u ≤ 1,1 изменение тока лампы составляет 0,5%, потребляемой мощности 1,8%, светового потока 3,5%, светоотдачи 2,0 на каждый процент изменения напряжения сети.

Галогенные лампы

Галогенные лампы типа КГ являются разновидностью обычных ламп накаливания, но имеют по сравнению с последними значительно лучшие энергетические и светотехнические характеристики.

В технической литературе отсутствуют единые данные по отдельным характеристикам ламп КГ. Согласно исследованиям ЛО Тяжпромэлектропроект изменения характеристик ламп КГ при изменении U_ф аналогичны изменениям характеристик ламп накаливания и могут быть представлены степенной функцией (4):

К_х = К_u^m

Люминесцентные лампы

По данным /3,4/ характеристики комплектов «Лампа –ПРА(пускорегулирующие аппараты)», когда ПРА принимаются индуктивными или индуктивноемкостными (2УБК, УБЕ + УБИ), не зависят от типа ламп (ЛД, ЛБ и т.п.). В то же время эти характеристики различны при разных схемах ПРА.

Существенно, что если у ламп накаливания изменению напряжения на 1 % соответствует изменение светового потока на 3,7%, то у люминесцентных ламп поток изменяется в этом случае в среднем на 1—1,5%.

Срок службы люминесцентных ламп от фактического напряжения на зажимах комплекта «Лампа – ПРА» определяется по формуле К_Т =(U_н/U_ф)^3,2.

Мощность, потребляемая комплектом «Люминисцентная лампа – ПРА», меняется с изменением напряжения в пределах (-10 ÷ + 10%) в соответствии с соотношением ∆P/Pном =2 ∆U/Uном или К_р = 2 · К _u – 1,

где ∆P - прирост или уменьшение потребляемой мощности при изменении напряжения; Pном – мощность, потребляемая при номинальном напряжении; U – фактическое напряжение у ламп.

Более подробно влияние изменения напряжения на характеристики люминесцентных ламп с различными ПРА(УБИ, УБЕ и т.д.) можно определить по графикам/3, рис. 4-6/.

С изменением подводимого напряжения световая отдача люминесцентных ламп меняется очень мало, причем она даже увеличивается с уменьшением напряжения сети,

достигая максимума при напряжении 90 — 80 % номинального, снижаясь при дальнейшем уменьшении напряжения.

Лампы ДРЛ

Исследования показывают, что характеристики ламп ДРЛ при изменении уровня напряжения в пределах ±10% изменяются практически прямолинейно и могут быть аппроксимированы следующими линейными уравнениями:

для мощности, потребляемой комплектом «Лампа ДРЛ-дроссель»

К_р = 2,43 · К _u – 1,43; (5)

для тока лампы

К_I = 2,1 · К _u – 1,1; (6)

для напряжения на лампе

К_uл = 1,02 ∙ К_u – 0,02; (7)

для светоотдачи

К_в=0,41∙ К_u+0,59 (8)

Срок службы ламп ДРЛ с учетом фактического уровня напряжения, определяется по формуле К_Т =(U_н/U_ф)^3,2.

Из уравнений (5)—(8) следует, что изменение уровня напряжения на зажимах комплекта «Лампа — дроссель» на 1% вызывает изменение потребляемой мощности на 2,4%, тока - на 2,1%. Светоотдача лампы при этом сохраняется практически постоянной. Мало изменяется также напряжение на самой лампе: около 1% на каждый процент изменения напряжения сети. Коэффициент пульсации светового потока К_п при отклонениях напряжения в пределах ±10% U_нпрактически не изменяется.

На основе анализа характеристик источников света можно сделать следующие обобщения.

Наиболее чувствительными к изменению питающего напряжения по потребляемой мощности и световому потоку являются ксеноновые лампы ДКсТ, лампы накаливания и галогенные типа КГ.

Снижение напряжения, даже в допустимом по ПУЭ пределе - 5% U_н, ведет для ламп ДКсТ к потере 20% светового потока, для других газоразрядных ламп - в среднем 8 - 12%. Повышение напряжения в допустимом по ПУЭ пределе (т. е. на 5%) вызывает увеличение мощности, потребляемой всеми источниками света, на 7 - 15%. Срок службы люминесцентных ламп сокращается при этом на 20 - 30%, а ламп накаливания и ДКсТ – в 2 раза. Это обуславливает необходимость жесткой стабилизации напряжения на зажимах источников света. Стабилизация напряжения позволяет резко повысить экономичность использования осветительных установок промышленных предприятий.

Результаты обследования показали, что 66,7% случаев отклонения напряжения находятся в зоне только положительных значений, при этом максимальное повышение напряжения достигают 30% номинального; 26,2% случаев имеют место двусторонние отклонения напряжения, причем максимальное напряжения достигают 30%, и только 7,1% случаев отклонения напряжения укладываются в пределы, предусмотренные ПУЭ и ГОСТ 13109-67 (+5 ÷ - 5%), /3,4/.

2. СПОСОБЫ И СРЕДСТВА УЛУЧШЕНИЯ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ

Характеризуя в целом развитие проблемы регулирования напряжения в осветительных установках можно наметить следующие направления:

Централизованное регулирование напряжения на шинах подстанций электрической сети, для чего применяются

- трансформаторы и автотрансформаторы, а также линейные регуляторы подстанций, снабженные устройствами для регулирования вторичного напряжения под нагрузкой;

- устройства, компенсирующие реактивную мощность и изменяющие напряжение, к числу которых относятся регулируемые батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели; не исключена возможность применения безынерционных источников реактивной мощности - специальных схем с электрическими управляемыми вентилями, работающими в режиме искусственной коммутации тока;

- трансформаторы, у которых переключение регулировочных выводов и изменение коэффициента трансформации производится при отключенном напряжении, без возбуждения (ПБВ);

Размещение стабилизаторов, регуляторов и ограничителей напряжения в осветительных сетях определяется структурой и конфигурацией сети, размещением и характером нагрузок и изменением уровней напряжения во времени. Как следует из соображений, изложенных выше, качество напряжения зависит в первую очередь от вероятности совпадения графиков нагрузок отдельных мощных токоприемников, а также от возможностей регулирования напряжения на ЦП, в том числе на главных понизительных подстанциях (ГПП) и трансформаторных понизительных подстанциях (ТП).

Примерные возможные отклонения напряжения в узловых точках разветвления сети, в частности в распределительных пунктах, питающей сети распределительных (РП) и на групповых осветительных щитках (ГЩ), должны быть определены уже на стадии проектирования, причем сразу же должны быть выбраны средства регулирования напряжения.

В случае совпадения графиков нагрузки отдельных ГЩ хорошие результаты могут быть достигнуты включением стабилизатора или ограничителя на входе в РП питающей

сети. Если на ТП установлен трансформатор с ПБВ, то при одинаковой электрической удаленности потребителей и одинаковой структуре линии низкого напряжения на выходе ТП может быть включен автоматически управляемый вольтодобавочный трансформатор ВДТ.

В работе /3, с. 51-58/ приводится описание трёхфазных стабилизаторов напряжения типа СТС, которые выпускались Тираспольским заводом «Электромаш». Эти стабилизаторы обеспечивают стабилизацию выходных линейных напряжений в пределах 1,5% при изменении первичного напряжения питающей сети от -15 до +10%. Стабилизаторы типа СТС пригодны для работы с нагрузкой, коэффициент мощности которой может измениться от 1 до 0 /3/.

Значительная экономия издержек на осветительные установки за счет нормализации электропотребления лампами и увеличения сроков их службы может быть достигнута применением одностороннего регулирования, т.е.ограничением напряжения только сверху.

Ограничители напряжения ТОН – 3

Тиристорные ограничители напряжения типа ТОН предназначены для установки в сетях как с лампами накаливания, так и с газоразрядными источниками света /3,4/.

Основу силовой части схемы ограничителя составляют три блока вентилей, каждый из которых выполнен по встречно-параллельной схеме и включен в соответствующую фазу нагрузки. Для защиты тиристоров от выхода из строя при коротком замыкании на стороне нагрузки в блоках вентилей установлены быстродействующие предохранители типа ПНБ5М-380/400. Укрупненная структурная схема ТОН приведена на рис.2.

Рис.2. Структурная схема тиристорного

ограничителя напряжения:

где, ∑ - сумматор; БФУ – блок фазового управ-

ления; У – усилитель; ТРО – тиристорный

регулирующий орган

Исследования показали, что ТОН работает достаточно хорошо при изменении нагрузки от очень малой до номинальной и при изменении напряжения сети в пределах 130-140% номинального.

При подключении к ТОНу ламп накаливания изменение напряжения сети дало следующие значения напряжения на нагрузке:

Напряжение в сети, U_с, В– 220; 230; 240; 250; 260.

Напряжение выхода ограничителя, U_н, В – 220; 220; 221; 222; 222,5.

При подключении к ТОНу ламп ДРЛ получены следующие данные:

Напряжение в сети, U_с,В – 200; 220; 230; 240; 250; 260; 280;300.

Напряжение на выходе ограничителя, U_н, В - 198; 216; 219; 221; 222; 223; 224; 226.

В работе /4/ приводится описание преобразователя типа ППТТ, который выпускается заводом «Электровыпрямитель» (г. Саранск). Он позволяет кроме поддержания заданной уставки напряжения на нагрузке при повышении напряжения питающей сети, производить своевременное автоматическое отключение и включение искусственного освещения в зависимости от фактического уровня естественного освещения, снижать освещенность во время пересмен и обеденных перерывов, плавное нарастание напряжения на нагрузке в течении времени от 0,5 до 2 с. при включении.

3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОРПОТРЕБЛЕНИЯ ОСВЕТИТЕЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ

Покажем экономическую целесообразность применения устройства регулирования напряжения применительно к осветительным установкам пристанционной зоны станции Димитровград.

На объекте установлены лампы: КГ (галогенные) мощностью 1000 Вт и 5000 Вт; лампы газоразрядные ДРЛ 250. Замеры напряжения в осветительных сетях пристанционной зоны показали, что 5% времени осветительные установки (О.У.) эксплуатируются при U_факт = 98%U_н ; 40% –при U_факт = 100% U_н ; 20% - при U_факт = 105% U_н ; 30% - при U_факт =110% U_н ; 5% - при U_факт = 115% U_н .

Исследования показывают, что для таких объектов, расположенных в данном регионе, характерно использование осветительной установки в течение 2500 часов в год /3,4/.

Для ламп типа ДРЛ, установленных в системе освещения (см. формулу (2))

Т.е. срок службы ламп ДРЛ при фактическом напряжении, отличающемся от номинального, составляет всего 8230 ч. вместо 10000 ч. по норме, т.е. замену их необходимо производить в 1,215 раз чаще, чем при номинальном сроке, равном 10000 ч.

Для ламп типа КГ

Замена этого типа ламп производится в 2,3 раз чаще, чем при номинальном сроке службы, равном 2000 ч.

Для освещения пристанционной зоны установлено следующее количество осветительных приборов:

прожекторные мачты (ламп КГ на 4-х мачтах):

4 шт – 1000 Вт;

4 шт – 1000 Вт;

8 шт – 1000 Вт;

4 шт – 5000 Вт;

4 шт – 5000 Вт;

2 шт – 5000 Вт;

наружное освещение перрона (лампы ДРЛ) 11 шт – 250 Вт.

При номинальном напряжении для освещения пристанционной зоны необходимо приобретать в год:

- ламп типа КГ: N_{норм 1000Вт} =1,25 · 16 = 20 ламп;

N_{норм 5000Вт} = 1,25 ∙ 10 = 13 ламп,

где 1,25 – количество замен ламп в год, определяемое с учетом номинального срока службы Т_ном = 2000 ч и числа часов работы ламп в году Т_год = 2500 ч (2500/2000 = =1,25);

- лампы ДРЛ: N_{норм ДРЛ} = 0,25 ∙ 11 = 3 лампы,

где 0,25 – т.к. Т_ном = 10000 ч, а число работы в год 2500 часов.

При фактическом напряжении, отличающемся от номинального, и без применения ТОНа нужно N_{факт.год}:

- ламп КГ: 1000 Вт – 2,3 ∙20 = 46 шт;

5000 Вт – 2,3 ∙ 13 = 30 шт;

- ламп ДРЛ: 250 Вт – (10000/8230) ∙ 3 = 4 шт.

Таким образом, при применении устройств, обеспечивающих на зажимах ламп напряжение, близкое к номинальному, получится экономия за счет уменьшения затрат на приобретение ламп

Э₁ = С_л ∙ (N_{факт.год} – N_норм),

где С_л – стоимость одной лампы соответствующего типа, руб:

- для ламп типа КГ:

Э_1КГ = 132 ∙ (46 – 20) + 884(30 – 13) = 18460 руб.

- для ламп типа ДРЛ:

Э_1ДРЛ = 100 ∙ (4 – 3) = 100 руб.

Э₁ = Э_1КГ + Э_1ДРЛ = 18460 + 100= 18560 руб.

Как отмечалось выше, экономическая целесообразность применения устройств регулирования напряжения в осветительных сетях обуславливается также экономией на затратах по оплате электроэнергии, расходуемой на цели освещения, т.е. за счет снижения электропотребления.

Для определения второй составляющей экономической эффективности применения устройств регулирования напряжения в осветительных сетях Э₂найдем значения мощности, потребляемой лампами при следующих фактических напряжениях и длительности работы с этими напряжениями. Для ламп типа КГ:

І. 5% времени лампы работают при напряжении 0,98U_н. Обращаемся к зависимости

Кр = f (U): Кр = 0,969;

Рфак. 98%= 1000 Вт · 0,969 = 969 Вт;

Рфак.98% = 5000 Вт · 0,969 = 4845 Вт.

2. 40% времени (1000 ч) лампы работают при 100% U_н , Кр = 1,0;

Рфак.100% = 1000 Вт · 1,0 = 1000 Вт;

Рфак.100% = 5000 Вт · 1,0 = 5000 Вт.

3. 20% времени (500 ч) лампы работают при 105% U_н , Кр = 1,08;

Рфак.105% = 1000 Вт · 1,08 = 1080 Вт;

Рфак.105% = 5000 Вт · 1,08 = 5400 Вт.

4. 30% времени (750 ч) лампы работают при 110% U_н , Кр = 1,16;

Рфак.110% = 1000 Вт · 1,16 = 1160 Вт;

Рфак.110% = 5000 Вт · 1,16 = 5800 Вт.

5. 5% времени (125 ч) лампы работают при 115% U_н , Кр = 1,247;

Рфак.115% = 1000 Вт · 1,247 = 1247 Вт;

Рфак.115% = 5000 Вт · 1,247 = 6235 Вт.

Для ламп типа ДРЛ (на основе формулы (5)):

1. Лампы работают (5% времени) при 98% U_н : К_р = 0,95; Р_факт. = 250 ∙ 0,95 = =237 Вт;
2. Лампы работают (40% времени) при 100% U_н : К_р = 1; Р_факт. = 250 ∙ 1 =
3. =250 Вт;
4. Лампы работают (20% времени) при 105% U_н: К_р = 1,12; Р_факт. = 250 ∙ 1,2 = =280 Вт;
5. Лампы работают (30% времени) при 110% U_н: К_р = 1,24; Р_факт. = 250 ∙ 1,24 = =311 Вт;
6. Лампы работают (5% времени) при 115% U_н: К_р = 1,36; Р_факт. = 250 ∙ 1,36 = =340 Вт;

Определим расход электроэнергии лампами, применяемыми для освещения пристанционной зоны при фактическом напряжении.

Лампы типа КГ:

W_{факт.1000 Вт} = 125 ч · 969 Вт + 1000 ч· 1000 Вт + 500 ч · 1080 Вт +750 ч· 1160 Вт + 125 ч · 1247 Вт = 2687 кВт∙ч;

W_{факт.5000 Вт} = 125 ч· 4845 Вт + 1000 ч· 5000 Вт + 500 ч· 5400 Вт +750 ч · 5800 Вт + 125 ч · 6235 Вт = 13435 кВт∙ч.

Определим расход электроэнергии осветительными приборами с одной лампой типа КГ при применении ограничителей ТОН:

W_{1000 Вт} = 1000 Вт · 2375 ч+969Вт·125 ч = 2496 кВт·ч;

W_{5000 Вт} = 5000 Вт · 2375ч+4845Вт·125ч = 12480 кВт·ч.

Для ламп типа ДРЛ:

W_{факт.250 Вт} = 125 ч · 237 Вт + 1000 ч · 250 Вт + 500 ч · 280 Вт +

+ 750 ч · 311 Вт + 125 · 340 = 695 кВт∙ч.

При использовании регуляторов напряжения годовой расход электроэнергии одной лампой ДРЛ составит:

W_{норм. дрл} = 2375 ч · 250 Вт+125ч · 237 Вт = 623 кВт∙ч

При расчетах учтено, что ТОН не может увеличить напряжение на зажимах ламп.

Экономия электроэнергии при использовании ТОНа

для ламп КГ, применяемых для освещения пристанционной зоны ст. Дмитровград равна:

∆W_1000Вт = W_{факт.1000 Вт} - W_{1000 Вт} = 2687кВт·ч –2496кВт·ч =191 кВт·ч;

∆W_5000Вт = W_{факт.5000 Вт} - W_{5000 Вт} = 13435 кВт·ч – 12480 кВт·ч =955 кВт·ч.

Для ламп типа ДРЛ

∆W_ДРЛ = W_факт. – W_{норм.ДРЛ} = 695 кВт·ч – 625 кВт·ч = 70 кВт·ч.

Полученные значения экономии электроэнергии определены относительно одной лампы. Для освещения пристанционной зоны применяется, как указывалось выше, 16 ламп КГ мощностью по 1000 Вт; 10 ламп типа КГ мощностью 5000 Вт и 11 ламп типа ДРЛ мощностью 250 Вт

Таким образом, общее снижение расхода потребляемой электроэнергии на освещение пристанционной зоны составит:

∆W = ∆W₁₀₀₀ · 16 + ∆W₅₀₀₀ · 10 + ∆W_ДРЛ ∙11 = 191 · 16 + 955 · 10 +72 · 11 = 13398 кВт·ч.

Cледовательно, общая экономия за счет снижения оплаты за электроэнергию при установке ТОН составляет:

Э₂ = ∆W · С_э = 13398 кВт·ч · 0,7 руб/кВт·ч = 9378,6 руб,

где С_э - стоимость 1 кВт·ч электрической энергии (по двухставочному тарифу)

За счет улучшения уровня (величины) напряжения на зажимах осветительных приборов можно также получить снижение затрат на выполнение работ по замене ламп в светильниках (особенно в прожекторных мачтах). Данную составляющую в работе не определяем.

Общая экономия, обусловленная только 2-мя составляющими: экономией за счет снижения затрат на приобретение ламп Э₁ и экономией за счет снижения оплаты за электроэнергию Э₂ составит:

Э = Э₁ + Э₂ = 18560 руб +9378,6 руб = 27938,6руб.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с предварительными сведениями по работе.

2. Для заданного преподавателем варианта исходных данных по системе освещения объекта (табл.1) определить величину мощности, фактически потребляемой осветительными приборами объекта.

При расчетах в данном и последующих пунктах счи-

тать, что величина и продолжительность конкретного

напряжения относится ко всем видам источников света указанным в задании.

3. Определить влияние уровня напряжения в сети осветительных установок на потребление электроэнергии для заданного преподавателем варианта исходных данных (табл.1).

4. Определить потенциал энергосбережения в осветительных установках объекта при применении ограничителей напряжения, устанавливаемых в сети освещения.

При расчетах считать, что после установки ограничителей напряжения фактическое напряжение на зажимах осветительных приборов равно номинальному для всех случаев, когда оно превышало номинальное.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. После названия, целей и задач работы необходимо изложить в сжатой форме основные положения энергосбережения в осветительных установках объектов с указанием конкретных способов.

2. Результаты расчетов по определению мощности, потребляемой различными источниками света при фактических напряжениях, указанных в задании.

Результаты расчетов целесообразно представить в виде таблицы 2.

3. Результаты расчетов по определению количества электроэнергии, потребляемой различными источниками света при фактических напряжениях, указанных в задании. Результаты расчетов целесообразно представить в виде таблицы 3.

4. Результаты расчетов по экономии электроэнергии в осветительных установках объекта при установке в сетях освещения ограничителей напряжения (табл.3).

5. Выводы по работе.

Результаты расчета мощности, фактически потребляемой осветительными

приборами, при напряжениях на их зажимах, отличающихся от номинального

Таблица 2

Тип лампы	Номиналь-ная мощ- ность	Фактическое напряжение на зажимах осветительных приборов	Потребля- емая мощность
Накаливания
- - -	- - -	- - -	- - -
Галогенная

Результаты расчета электроэнергии, фактически потребляемой осветительными приборами, при напряжениях на их зажимах, отличающихся от номинального

Таблица 3

Тип лампы	Номинальная мощность, кВт	Фактический расход эл. энергии при фактических напряжениях, кВт∙ч	Расход эл. энергии при применении ограничителя напряжения, кВт∙ч	Экономия эл. энергии от установки ограничителя напряжения, кВт∙ч

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Укажите аналитическую зависимость мощности, потребляемой лампами накаливания, от уровня напряжения на их зажимах.

2. Укажите аналитическую зависимость мощности, потребляемой комплектом «Лампа ДРЛ-дроссель» от уровня напряжения на зажимах комплекта.

3. Каким образом величина напряжения на зажимах ламп накаливания влияет на их светотехнические характеристики?

4. Начертите укрупненную структурную схему тиристорного ограничителя напряжения, применяемого в системах освещения.

5. Объясните последовательность расчета потенциала электроснабжения в осветительных установках от применения ограничителей напряжения.

6. Укажите средства и способы экономии электрической энергии в системах освещения.

7. Укажите основные достоинства электронного пускорегулирующего аппарата для люминисцентных ламп по сравнению с традиционными электромагнитными пускорегулирующими аппаратами.

8. Назовите перспективные (с позиции экономии электроэнергии) источники света.

9. Определите мощность, потребляемую лампой накаливания номинальной мощностью 500 Вт, для случая, когда фактическое напряжение на ее зажимах равно 237 В и при номинальном напряжении на ее зажимах 220 В.

10. Какую мощность будет потреблять лампа накаливания номинальной мощностью 200 Вт, если фактическое напряжение на ее зажимах будет равно 212 В, а номинальное напряжение на её зажимах 220 В.

11. Какую мощность потребляет лампа накаливания мощностью 150 Вт при фактическом напряжении на ее зажимах 233 В? Номинальное напряжение лампы равно 220 В.

12. Определите мощность, потребляемую комплектом «Лампа ДРЛ 400 Вт – дроссель», при фактическом напряжении на его зажимах 238 В. Номинальное напряжение комплекта равно 220 В.

13. Какую мощность потребляет комплект «Лампа ДРЛ 250 Вт – дроссель» при фактическом напряжении на его зажимах 209 В? Номинальное напряжение комплекта равно 220 В.

14. Какую дополнительную мощность потребляет лампа накаливания мощностью 200 Вт, если фактическое напряжение на ее зажимах вместо номинального 220 В равно 230 В?

15. Какую дополнительную мощность потребляет комплект «Лампа ДРЛ 700 Вт – дроссель», если фактическое напряжение на его зажимах вместо номинального 220 В равно 235 В?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Вернавский Б.П., Колесников А.И., Федоров М.Н. Энергоаудит объектов коммунального хозяйства и промышленных предприятий. – М.: МИКС и С, 1998.

2. Рекомендации по экономии электрической энергии в промышленном освещении. – М.: ВНИИС, 1992.

3. Кунгс Я.А., Твардовский П.М. Автоматизация управления и регулирования напряжения в осветительных установках. – М.: Энергия, 1979. – 128 с.

4. Кунгс Я.А. Автоматизация управления электрическим освещением. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 112 с.

5. Копытов Ю.В., Чуланов Б.А. Экономия электроэнергии в промышленности: Справочник. – М.: Энергоатомиздат. 1982. – 112 с.

6. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий/Б.И.Кудрин. – М.: Интермет Инжиниринг, 2005. – 672 с.

7. Железко Ю.С., Артемьев А.В., Савченко О.В. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005. – 280 с.

8. Кузнецов А.В. Исследование вопросов эффективности электрических ламп накаливания.// Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2009, №5 – С 13 – 15.

9. Узикова Т.И., Горбатенко Б.Ю.. Наумов А.Б., Ронская В.А. Уменьшение потребления электроэнергии в осветительных установках учреждений здравоохранения. Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетика промышленности. Материалы четвёртой российской научно-технической конференции. Ульяновск, 2003. – С. 199 – 201.