Приемники и потребители электроэнергии

Приемником электрической энергии (электроприемником) называется аппарат, агрегат, механизм (электродвигатель, преобразователь, светильник и др.), предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. (ПУЭ, п. 1.2.7)

Потребителем электрической энергии (ПУЭ 1.2.8) называется электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

С позиции структурной иерархии к потребителям может быть отнесена совокупность электрических приемников (дом, поселок, завод и др.), получающих электропитание с шин подстанций того или иного напряжения. В ряде случаев в качестве потребителей рассматривают подстанции, от которых осуществляется электроснабжение жилого района, промышленного предприятия и других объектов.

Основная доля всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии потребляется промышленными предприятиями. Приемники электроэнергии промышленных предприятий делятся на следующие группы:

1) приемники трехфазного тока напряжением до 1000 В, частотой 50 Гц;

2) приемники трехфазного тока напряжением выше 1000 В, частотой 50 Гц;

3) приемники однофазного тока напряжением до 1000 В, частотой 50 Гц;

4) приемники, работающие с частотой, отличной от 50 Гц, питаемые от преобразовательных подстанций и установок;

5) приемники постоянного тока.

Потребители (приемники) электрической энергии различаются по режиму работы, назначению, принципиальному исполнению, потребляемой мощности, частоте потребляемого тока, условиям работы, ответственности (категорийности), по требованиям к надежности электроснабжения.

Спрос потребителей характеризуется мощностью нагрузки (обычно применяется просто термин «нагрузка») и ее изменением во времени, т.е. графиками нагрузки потребителей P (t). Важной характеристикой является электропотребление на определенных интервалах времени (за сутки, месяц, год, несколько лет).

По режиму работы приемников электроэнергии обычно делят на три группы:

- приемники с неизменной (малоизменяющейся во времени) нагрузкой. В этом режиме электрическая машина или аппарат может работать продолжительное время без превышения температуры отдельных частей машин или аппарата выше допустимой. Примерами приемников, работающих в этом режиме, являются электродвигатели компрессоров, насосов, вентиляторов и т.п.;

- приемники, работающие с повторно-кратковременной (в том числе и с ударной) нагрузкой. В этом режиме кратковременные рабочие периодов машины или аппарата чередуются с кратковременными периодами отключения. В повторно-кратковременном режиме электрическая машина может работать с допустимой для них относительной продолжительностью включения неограниченное время, причем превышение температур отдельных частей машины или аппарата не выйдет за пределы допустимых значений. Примером этой группы приемников являются электродвигатели кранов, сварочные аппараты и т.п.

- приемники, работающие в режиме кратковременной нагрузкой. В этом режиме рабочий период машины или аппарата не на столько длителен, чтобы температура отдельных частей машины или аппарата могла достигнуть установившегося значения. Период остановки настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды. Примерами данной группы приемников являются электродвигатели электроприводов вспомогательных механизмов металлорежущих станков, гидравлических затворов и т.п.

В действительности график нагрузки каждого приемника отличается от заданного при проектировании. На режим работы приемника влияют технологические особенности каждой отрасли промышленности. График нагрузки приемника является основным показателем, по которому его следует классифицировать.

Кроме разделения потребителей по режимам работы следует учитывать несимметричность нагрузки или неравномерность загрузки фаз. К симметричным нагрузкам относятся электродвигатели и трехфазные печи. К несимметричным нагрузкам (одно- и двухфазным) следует отнести электрическое освещение, однофазные и двухфазные печи, однофазные сварочные трансформаторы и т.п. в том случае, когда распределить их симметрично по фазам не удается.

По назначению приемники электроэнергии делят на пять групп:

1) Силовые общепромышленные установки. К этой группе приемников относятся компрессоры, вентиляторы, насосы и подъемно-транспортные устройства;

2) Электрические осветительные установки. Электрические светильники представляют собой однофазную нагрузку, однако благодаря незначительной мощности приемника в электрической сети при правильной группировке осветительных приборов можно достичь достаточно равномерной нагрузки по фазам;

3) Электропривод производственных механизмов. Этот вид приемников встречается на всех промышленных предприятиях. Для электропривода современных станков применяются все виды двигателей;

4) Электрические печи и электротермические установки по способу превращения электроэнергии в теплоту можно разделить на печи сопротивления; индукционные печи и установки; дуговые электрические печи, а также печи со смешанным нагревом;

5) Преобразовательные установки используются для преобразования трехфазного тока в постоянный или трехфазного тока промышленной частоты в трехфазный или однофазный ток пониженной, повышенной или высокой частоты.

 

Требования потребителей к СЭС

Электроприемники (потребители) определяют технические и экономические условия работы энергосистем. Известно, что в энергетике продукция не может складироваться. Режим производства и потребления совпадает по времени. Без информации о требованиях потребителей невозможно управлять технической деятельностью энергетических предприятий. Требуется глубокий экономический анализ потребителей для разработки продуктовой и ценовой стратегий на рынке электроэнергии и мощности. Только потребитель определяет, какой вид и объем продукции ему нужен и за что он готов платить. В коммерческих отношениях купли-продажи должны устанавливаться обоснованные тарифы на электрическую и тепловую энергии. Одной из важных составляющих задач управления режимами энергосистем является составление «досье» на потребителей. Информация из него позволит правильно определить товарно-денежные отношения.

Для правильного построения систем промышленного электроснабжения всех приемников необходимо учесть:

1) требования, предъявляемые действующими ПУЭ к надежности питания приемников;

2) данные о величине мощности и электроэнергии потребляемых приемниками;

3) режимы работы (продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный);

4) требования к качеству электроэнергии;

5) места расположения приемников электроэнергии, необходимо также выяснить стационарные они или передвижные.

Потребители энергии предъявляют к энергоснабжению следующие основные требования:

- безопасность;

- бесперебойность;

- надежность;

- обеспечение качества электрической энергии;

- обеспечение экономичности энергоснабжения;

- возможность дальнейшего развития.

Требование экономичности состоит в том, что приведенные затраты на строительство и эксплуатацию элементов СЭС должны быть минимальными.

Экономичность энергоснабжения зависит от цены товара (энергии) на рынке, который является регулятором цен. Цены зависят от затрат на производство энергии. Если затраты минимальные, то они обеспечивают предприятию-продавцу конкурентные преимущества по цене. При управлении режимами должны минимизироваться удельные расходы топлива на производство энергии, расход электроэнергии на собственные нужды, электроэнергии, теряемой в сетях при ее транспорте.

Если станции работают в системе, то показатели экономичности должны определяться с позиции их совместной работы и они не равны показателям при изолированной работе. Правильная оценка экономичности требует решения ряда режимных задач на основе методов оптимизации.