Графики электрических нагрузок

 

Если имеются графики нагрузки (P = f(t), Q = f(t), S = f(t), I = f(t)), отдельных ЭП или группы приемников, то по ним легко можно определить расчетную мощность (нагрузку).

По назначению графики делятся:

1. эксплутационные (они строятся по результатам замера и электрических нагрузок в период эксплуатации),

2. проектные,

3. типовые (строятся для активной и реактивной мощностей).

По времени (по продолжительности) различаются: суточные, месячные, годовые.

Суточные графики нагрузки имеет каждая энергосистема или объединение энергосистем. Для экономичной работы энергосистемы ей выгодно, чтобы график за сутки был ровный, но т. к. он определяется потребителем, то носит пиковый характер.

При передачи электрической энергии с электростанции до потребителя, часть электрической энергии расходуется на нагрев проводников, создание электромагнитных полей и другие эффекты. Этот расход называется потерями, т.е. под потерей надо понимать технологический расход электроэнергии на ее передачу. Величина потерь зависит от характера электрической нагрузки и ее изменений в течении заданного времени. В линии работающей с постоянной нагрузкой и имеющей потери активной мощности, потери находятся следующим образом:

W = Р t

 

Если нагрузка изменяется, то потери электрической энергии рассчитываются различными способами. Наиболее точный из всех метод- это определение потерь по графику электрических нагрузок.

 

Р зимний (213 суток)

 

 

0,8

t1

0.6 t2

0.4

 

0.2

 

4 8 12 16 20 24 t

Р летний (153 дня)

1

t1

0.8

t2

0.6

 

 

0.4

 

 

0.2

 

0

4 8 12 16 20 24 t

 

 

Исходя из суточных, строится годовой график по продолжительности. Из двух графиков берутся максимальные значения по мощности. Существует понятие получасового максимума, если мощность держится меньше чем 30 минут, она в расчет не берется.

Т1 = t1 *213 + t1’ *153 = 4* 213 + 4* 153 = 1464 ч

T2 = t2 *213 + t2’ *153 = 2 *213 + 4 *153 = 1038 ч

T3 = t3 *213 + t3’ *153 = 10*213 + 4 *153= 2742 ч

…….

 

 

Р

 

1

 

0.8

 

 

0.6

 

0.4

 

0.2 Т,ч

0

Т2 Т3 8760

Т1 1464

 

 

Площадь ограниченная годовым графиком по продолжительности равна потреблению электроэнергии за год.

Тмах = – это время в течении которого работая с максимальной нагрузкой потребитель взял бы из сети энергию равную энергии действительно полученной потребителем за год.

Р_max – максимальная мощность, которая может иметь пиковое значение или среднее значение за какой-то интервал времени

Р_см = - средняя мощность за наиболее загруженную смену (за сутки), т. е. это такое постоянное значение мощности при котором вырабатывается тоже количество энергии, что и при переменном значение мощности.

Р_см = - средняя мощность за год.

 

Лекция 5

Коэффициенты, характеризующие графики

Электрических нагрузок

 

При проектировании системы электроснабжения очень редко известны групповые графики нагрузок, поэтому для определения расчетной мощности используют различные коэффициенты. Их получают в результате обработке данных эксплуатации, существующих предприятий. Для определения расчетной мощности с помощью коэффициентов все ЭП предприятия делят на группы, учитывая мощность, напряжение, род тока, частоту; режим работы; территориальное расположение; степень надежности.

К_исп – коэффициент использования определяет режим работы приемников, характеризует использование активной мощности электроприемников.

К_исп = = < 1

Коэффициент использования для: станков 0,12 – 0,14; вентиляторов и насосов 0,75 – 0,85.

К_м – коэффициент максимума нагрузки

К_м = > 1

Очень часто в качестве расчетной мощности принимается максимальная мощность, руководствуясь условием получасового максимума.

Р_р = Р_м , следовательно К_м =

К_с – коэффициент спроса

К_с = К_и К_м

К_зг – коэффициент заполнения графика

К_зг = < 1

К_ф – коэффициент формы графика, связывает среднеквадратичную мощность со средней мощностью

К_ф =

К_ф = 1,02 – 1,25

К_нер – коэффициент неравномерности графика

К_нер =

К_нер = 0,1 – 0,9

К_р – коэффициент расчетной мощности, представляет собой отношение расчетной нагрузки группы ЭП к произведению коэффициента использования и номинальной мощности

К_р = К_м

Этот коэффициент введен с 1995 года вместо коэффициента максимума. К_р принимает значения как меньше, так и больше единицы. Он дается в справочных материалах для определения расчетной нагрузки групп ЭП.

 

Расчетные нагрузки

1. Номинальная мощность ЭП (для одного ЭП):

Р_р = Р_н

Для отдельных ЭП в паспорте указывается не номинальная мощность, а паспортная. Тогда номинальная мощность определится (для групп ЭП, работающих в режиме ПВ):

а) для кранов Р_н = Р_{пасп ;}

б) для сварочных аппаратов (трансформаторов) Р_н = S_пасп cosj_пасп;

в) для электрических печей (ДСП) S_{ном печи} = S_{ном печного тр-ра}.

 

 

2. В качестве расчетной нагрузки принимается максимальная получасовая мощность (групп потребителей, участков цехов) Р_р = Р_{м (30)}; Q_р = Q_{р (30)} .

3. В качестве расчетной нагрузки принимается средняя мощность Р_р = Р_см

Рекомендуется среднюю мощность использовать в качестве расчетной при выборе мощности цеховых трансформаторов, однако в нормах технологии проектирования электроснабжения предприятий допускается выбирать цеховые трансформаторы по максимальной мощности.

4. В качестве расчетной мощности может приниматься среднеквадратичная мощность Р_р = Р_ск.

Область применения: для выбора мощности электродвигателей, а также для составления электрических балансов промышленных предприятий

Р_ск = ,

где m – число ступеней графика нагрузок;

W_i – мощность ступени,

Т = 8760 ч.

Лекция 6--7 эффективное число электроприемников

Эффективное (приведенное) число ЭП определяется тогда, когда электроприемники в группе имеют разные мощности и режим работы.

Эффективным числом ЭП n_э называют число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обуславливает то же значение расчетного максимума, что и группа из n действительных ЭП различных по мощности и режиму работы.

1. Точный расчет n_э при n £ 5 производят по следующей формуле:

n_э =

Пример. По 1 кВт – 2 шт, по 2 кВт – 1 шт, по 3 кВт – 2 шт. n_э = (1^.2 + 2^.1 +3^.2)² /1^{2 .} 2 +2^2. 1+3^2.2 = 4,2, следовательно n_{э =} 4.

2. При n > 5 используются упрощенные способы вычисления n_э, которые дают погрешность ± 10%. Эффективное число ЭП является функцией двух величин n_э = f (m, К_и). Предварительно определяют модуль сборки

m =

При этом приемники очень малой мощности суммарная мощность которых не превышает 5 % суммарной мощности всей группы ЭП можно исключать.

- если m £ 3, К_и 0,2, то n_э = n

Пример. По 1 кВт – 3 шт; по 10 кВт – 3 шт; по 25 кВт – 3 шт. Суммарная мощность 108 кВт, n^’ = 9. Отбрасываем 3 ЭП по 1 кВт, т. е. 3 кВт. 3/108 = 0,03 = 3% < 5%, следовательно можно исключить, тогда останется n = 6 = n_э.

- если m £ 3, К_и < 0,2, то эффективное число ЭП не определяется. Расчетная нагрузка находится следующим образом:

Р_р = К_з Р_см,

0,75 – для повторно-кратковременного режима;

где К_з – коэффициент загрузки = 0,9 – для продолжительного режима;

1,0 – для автоматических линий.

 

 

- если m > 3, К_и 0,2, то n_э = ,

если при этом получится n_э > n, то принимают n_э = n.

Пример. По 1 кВт – 3 шт; по 5 кВт – 3 шт; по 10 кВт – 3 шт; по 25 кВт – 1 шт. m = 25/1 = 25 > 3 n_э = 2 ^. 73/25 = 5,8 следовательно n_э = 6. Если отбросить 3 двигателя по 1 кВт (3/73 = 0,04 = 4% < 5%, следовательно можно), тогда m = 25/5 = 5 > 3 n_{э =} 2 ^. 70/25 = 5,6 следовательно n_э = 6.

- если m > 3, К_и < 0,2, то n_э = n_э* ^. n,

где n_э* - относительное эффективное число электроприемников, значение которого определяется следующим образом:

1. находят наибольший по номинальной мощности ЭП рассматриваемой группы;

2. определяют число крупных по мощности ЭП, номинальная мощность которых равна или превышает половину мощности наибольшего электроприемника, и подсчитывают n₁;

3. определяют суммарную номинальную мощность этих n₁ ЭП Р_н1;

4. определяют фактическое число ЭП n;

5. определяют суммарную номинальную мощность всех электроприемников рассматриваемой группы Р_н;

6. находят относительные значения n_* = n₁/n Р_* = Р_н1/Р_н;

7. по найденным n_*, Р_* по таблице или по кривым (Барыбин, Федоров) определяют n_э*;

8. n_э = n_э* ^. n.

Методы расчета электрических нагрузок

 

1. Метод упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума) с применением коэффициента расчетной нагрузки. Этот метод применяется для определения расчетной нагрузки узла питания, участков цеха и всего предприятия в целом. В настоящее время он является основным при разработке технических и рабочих проектов электроснабжения.

2. Метод коэффициента спроса. Применяется при определении расчетной нагрузки общезаводских установок (компрессорные, насосные станции) на первоначальном этапе проектирования предприятий. В некоторых случаях применяется для определения расчетной нагрузки цеха предприятия, а так же при определении расчетной нагрузки эл. освещения.

3. Метод удельного потребления электроэнергии на единицу выпускаемой продукции. Применяется на первоначальном этапе проектирования для определения расчетной нагрузки цехов или предприятия.

4. Метод удельной нагрузки на единицу производственной площади. Рекомендуется для среднего машиностроения (при наличии большого количества мелких электроприемников, расположенных на сравнительно большой площади).