Тема 2.4 Графики электрических нагрузок

 

Назначение и виды графиков нагрузки: индивидуальные, суточные, годовые. Основные величины и коэффициенты, характеризующие работу электроприемников и их определение при помощи графиков электрических нагрузок.

Выравнивание графиков нагрузки. Фактор, стимулирующий выравнивание графиков нагрузки.

 

Рекомендуемая литература: [29, 30]

 

Методические указания

 

Графиком электрических нагрузок называется кривая, показывающая изменение нагрузок за определенный (заданный) промежуток времени.

Ознакомьтесь с классификацией графиков электрических нагрузок по [29, с 45]. Запишите в конспект классификацию графиков. По [30, с.58 – 60] запишите в конспект основные величины и коэффициенты, определяемые по графикам.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. Как классифицируются графики электрических нагрузок по продолжительности?
2. Что представляет собой площадь годового графика Р=f(t)?
3. Перечислите основные коэффициенты, характеризующие график электрических нагрузок.
4. Определите среднюю нагрузку за год Р_c._год, если за этот период израсходовано электроэнергии W_а = 8760000 кВт·ч?
5. К чему приводит неравномерность графика нагрузки сетей и какие мероприятия проводятся для выравнивания графика нагрузок?

 

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление

· о назначении графиков электрических нагрузок;

знать

· виды графиков электрических нагрузок;

· основные величины и коэффициенты, определяемые по графикам электрических нагрузок.

 

Тема 2.5 Расчет электрических нагрузок в электроустановках напряжением до 1 кВ

 

Назначение расчетов электрических нагрузок. Понятие и определение расчетной и средней нагрузок. Методы расчета электрических нагрузок в электроустановках напряжением до 1кВ (упорядоченных диаграмм, удельной нагрузки, по удельному расходу электроэнергии, метод коэффициента спроса).

Порядок расчета электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм.

Расчет электрических нагрузок от однофазных электроприемников.

 

Рекомендуемая литература: [24]

 

Методические указания

 

Ознакомившись с основными понятиями предыдущей темы, следует перейти к разбору одного из важнейших вопросов дисциплины-расчету электрических нагрузок, т.е. определению величины расчетных активной Р_р, реактивной Q_р и полной S_Р нагрузок.

Определение расчетных электрических нагрузок производится с целью выбора и проверки токоведущих частей и силовых трансформаторов по нагреву, расчета потерь напряжения, выбора защитной аппаратуры и т. д.

Существует несколько методов определения расчетной нагрузки участка, цеха, установки. Они изложены в [24,с. 81 – 100].

В настоящее время расчеты электрических нагрузок производят методом упорядоченных диаграмм на основании Указаний по расчету электрических нагрузок (технический циркуляр ВНИПИ Тяжпромэлектропроект № 358-90 от 1 августа 1990г.)

Порядок расчета электрических нагрузок.

1.1 Расчет выполняется по форме ф636-90 (таблица 1).

1.2 Расчет электрических нагрузок электроприемников (ЭП) напряжением до 1 кВ производится для каждого узла питания (распределительный пункт, шкаф, сборка, распределительный шинопровод, щит станций управления, троллеи, магистральный шинопровод, цеховая трансформаторная подстанция), а также по цеху, корпусу, в целом.

1.3 Исходные данные (графы 1¸6) заполняются на основании полученных от технологов, сантехников и др. таблиц-заданий на проектирование электротехнической части (графы 1¸4) и согласно справочным материалам (графы 5, 6), в которых приведены значения коэффициентов использования и реактивной мощности для индивидуальных электроприемников.

При этом:

1.3.1 Все электроприемники группируются по характерным категориям с одинаковыми к_и и независимо от мощности электроприемников. В каждой строке указываются электроприемники одной характерной категории. Если для электроприемников заданы коэффициенты активной мощности , то значения коэффициента реактивной мощности определяются по таблице Брадиса.

1.3.2 Резервные электроприемники, ремонтные сварочные трансформаторы и другие ремонтные электроприемники, а также электроприемники, работающие кратковременно (пожарные насосы, задвижки, вентили и т.п.), при определении расчетной мощности не учитываются. В графах 2 и 4 указываются мощности рабочих электроприемников.

1.3.3 В графе 3 указываются минимальная и максимальная мощности электроприемников одной характерной категории электроприемников.

1.3.4 Для многодвигательных электроприводов учитываются все одновременно работающие электродвигатели данного привода. Если в числе этих двигателей имеются одновременно включаемые (с идентичным режимом работы), то они учитываются в расчете как один электроприемник с номинальной мощностью, равной сумме номинальных мощностей одновременно работающих двигателей.

1.3.5 Для электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы не производится приведение их номинальной мощности к длительному режиму (ПВ = 100 %).

1.3.6 При включении однофазного электроприемника на фазное напряжение он учитывается в графе 2 как эквивалентный трехфазный электроприемник с номинальной мощностью:

 

р_н = 3 р_но,

 

где р_но - активная мощность однофазного электроприемника, кВт.

При включении однофазного электроприемника на линейное напряжение он учитывается как эквивалентный трехфазный электроприемник с номинальной мощность:

р_н = р_но

 

1.3.7 При наличии группы однофазных электроприемников, которые распределены по фазам с неравномерностью не выше 15 % по отношению к общей мощности трехфазных и однофазных электроприемников в группе, они могут быть представлены в расчете как эквивалентная группа трехфазных электроприемников той же суммарной номинальной мощности.

В случае превышения указанной неравномерности номинальная мощность эквивалентной группы трехфазных электроприемников принимается равной тройному значению мощности наиболее загруженной фазы.

1.3.8 При наличии в справочных материалах интервальных значений к_и следует для расчета принимать наибольшее значение.

1.4 В графах 7 и 8 определяются средние активные и реактивные мощности каждой характерной категории ЭП:

 

Р_с = Р_н к_и,

 

Q_с = Р_с tgj.

 

1.5 На этом расчет электрических нагрузок характерной категории электроприемников заканчивается.

1.6 Далее расчет производится для узла питания.

1.7 В графе 1 указывается наименование узла питания (согласно плана размещения электрооборудования).

1.8 В графе 2 записывается общее количество электроприемников, подключенных к данному узлу питания.

1.9 В графе 3 указываются минимальная и максимальная мощности электроприемников данного узла питания.

1.10 Общая номинальная мощность узла питания (графа 4) равна арифметической сумме общих номинальных мощностей всех характерных категорий узла питания.

1.11 Определяются суммарные значения средней активной и реактивной мощности (графа 7 и 8):

;

,

 

где m - число характерных категорий ЭП узла питания.

1.12 Определяется средневзвешенный коэффициент использования

 

.

 

Значение к _и заносится в графу 5 итоговой строки таблицы 1.

1.13 Определяется эффективное число электроприемников по выражению:

 

,

 

где Р_нmax - номинальная мощность наиболее мощного электроприемника, кВт.

Таблица 1 – Форма Ф636-90

 

Исходные данные

Средняя мощность

Эффективное число ЭП п э

Коэффициент расчетной нагрузки кр

Расчетная мощность

Расчетный ток Iр, А

по заданию технологов

по справочным данным

активная Рс,кВт

реактивная Qс, квар

активная Рр, кВт

реактивная Qр,квар

полная Sр, кВА

наименование характерных категорий ЭП, подключаемых к узлу питания

количество ЭП п, шт.

номинальная (установленная) мощность, кВт

коэффициент использования ки

коэффициент мощности cos j ¤ tg j

одного ЭП рнмин¸ рнмак

общая Рн

Если найденное по этой формуле число п _э окажется больше п, то следует принимать п_э=п. В случае, если р_нmax/р_нmin£3, также принимается п_э = п. Результат заносится в графу 9.

Внимание! В таблицу расчета электрических нагрузок может быть записано только целое число п _э.

1.14 В зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников по таблице 2 определяется коэффициент расчетной нагрузки к _р.

 

Таблица 2 – Значение коэффициентов расчетной нагрузки к_р для питающих сетей

напряжением до 1 кВ

 

пэ	Коэффициент использования
0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
		5,3		2,67		1,6	1,33	1,14	1,0
	6,22	4,33	3,39	2,45	1,98	1,6	1,33	1,14	1,0
	4,05	2,89	2,31	1,74	1,45	1,34	1,22	1,14	1,0
	3,24	2,35	1,91	1,47	1,25	1,21	1,12	1,06	1,0
	2,84	2,09	1,72	1,35	1,16	1,16	1,08	1,03	1,0
	2,64	1,96	1,62	1,28	1,14	1,13	1,06	1,01	1,0
	2,49	1,86	1,54	1,23	1,12	1,1	1,04	1,0	1,0
	2,37	1,78	1,48	1,19	1,1	1,08	1,02	1,0	1,0
	2,27	1,71	1,43	1,16	1,09	1,07	1,01	1,0	1,0
	2,18	1,65	1,39	1,13	1,07	1,05	1,0	1,0	1,0
	2,11	1,61	1,35	1,1	1,06	1,04	1,0	1,0	1,0
	2,04	1,56	1,32	1,08	1,05	1,03	1,0	1,0	1,0
	1,99	1,52	1,29	1,06	1,04	1,01	1,0	1,0	1,0
	1,94	1,49	1,27	1,05	1,02	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,89	1,46	1,25	1,03	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,85	1,43	1,23	1,02	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,81	1,41	1,21	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,78	1,39	1,19	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,75	1,36	1,17	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,72	1,35	1,16	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,69	1,33	1,15	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,67	1,31	1,13	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,64	1,3	1,12	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,62	1,28	1,11	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,6	1,27	1,1	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,51	1,27	1,05	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,44	1,16	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,4	1,13	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,35	1,1	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,3	1,07	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,25	1,03	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,2	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,16	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,13	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,1	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

 

1.15 Определяются средневзвешенные коэффициенты мощности (графа 6):

 

- реактивной мощности по формуле:

 

;

 

- активной мощности по таблице Брадиса с учетом коэффициента реактивной мощности .

1.16 Расчетная активная мощность узла питания напряжением до 1 кВ (графа 11) определяется в зависимости от средней активной мощности Р_с и соответствующего значения к _р:

 

Р_р = Р_с к _р.

 

1.17 Расчетная реактивная мощность (графа 12) определяется следующим образом:

1.17.1 Для питающих сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от п _э:

 

если п _э £ 10, то Q_р = 1,1 Q _c;

если п _э > 10, то Q_р = Q_c.

 

1.17.2 Для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых трансформаторных подстанций, а также при определении реактивной мощности в целом по цеху, корпусу предприятию

 

Q_р = к _р Q_с.

 

1.18 Определяется полная расчетная мощность узла питания (графа 13):

 

.

 

1.19 Значение токовой расчетной нагрузки узла питания, по которой выбирается сечение линии по допустимому нагреву, определяется по выражению:

 

Значение I_р заносится в графу 14 итоговой строки.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. Перечислите методы определения электрических нагрузок.

2. Что называется эффективным числом электроприемников?

3. Как определяется полная нагрузка силового трансформатора?

4. Определите коэффициент расчетной нагрузки распределительного шкафа, если коэффициент использования K_u = 0,15, а эффективное число электроприемников п_э=5.

5. Определите соотношение между средней реактивной и расчетной реактивной мощностями, если К_u = 0,2, а эффективное число электроприемников п_э =15.

6. Назовите область применения метода удельного расхода электроэнергии на единицу продукции.

7. Что представляет собой коэффициент спроса?

8. Как учитываются в расчете нагрузок однофазные электроприемники, распределенные по фазам с неравномерностью не выше 15% по отношению к общей мощности трехфазных и однофазных электроприемников в группе?

 

В результате изучения темы студент должен:

иметь представление

· о назначении расчетов электрических нагрузок;

знать

· понятия расчетной и средней нагрузок;

· основные методы расчета электрических нагрузок;

· расчет нагрузок от однофазных электроприемников;

уметь

· рассчитывать электрические нагрузки распределительного щита производственного цеха методом упорядоченных диаграмм (используя справочную литературу).