ХАРАКТЕРИСТИКА МОЩНОСТИ ПРОСТЕЙШЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ. Характер электрической нагрузкиГлава 3 Графики электрических нагрузок3.1 Краткая характеристика графиков нагрузокГрафики электрических нагрузок одна из основных характеристик режимов работы приемников (потребителей) электрической энергии и являются исходным материалом для расчетов электрических сетей. Графики электрических нагрузок представляют собой характер изменения электрической величины во времени. По электрическим показателям рассматриваются графики по активной, реактивной и полной мощности, графики по току. Если нагрузка создается одним ЭП, графики называют индивидуальными и все показатели, относящиеся к нему, обозначают строчными буквами p(t), q(t), s(t), и i(t). В случае, когда нагрузка характеризует группу электроприемников, её графики называют групповыми и все показатели, относящиеся к ней, обозначают прописными буквами P(t), Q(t), S(t), I(t). По рассматриваемому промежутку времени различают сменные, суточные, квартальные, сезонные, годовые графики. В справочной литературе приводятся графики электрических нагрузок по отраслям промышленности (машиностроение, химическая, нефтеперерабатывающая промышленности и др.), которыми можно пользоваться при проектировании СЭС заводов данной отрасли. Режимы работы ЭП разнообразны и это, несомненно, окажет влияние на форму результирующего графика – графика группы электроприемников (потребителя). От режимов потребления электроэнергии зависят режимы работы электроустановок: основного оборудования, линий электропередачи и трансформаторных подстанций. Значение и структура потребления электрической энергии имеют вероятностный характер, поэтому расчетные (прогнозируемые) графики отличаются от реальных. Построение графиков электрических нагрузок проектируемого объекта дает возможность выбрать все элементы СЭС с их оптимальными параметрами, а также выполнить наиболее рациональную схему электроснабжения, обеспечивающую необходимые уровни напряжения, и определить потребление активной и реактивной энергии. Индивидуальные графики необходимы для определения нагрузок отдельных электроприемников (электрических печей, преобразовательных агрегатов, главных приводов прокатных станов и т.п.). При проектировании СЭС промышленных предприятий чаще используются групповые графики нагрузок. Групповые графики нагрузок (узла нагрузки или предприятия в целом) дают возможность определить потребление активной и реактивной энергии (узла нагрузки), правильно выбрать элементы питающих сетей, а также спроектировать рациональную схему СЭС. В практике проектирования наибольшее применение находят суточные и годовые графики. Форма графиков очень разнообразна и, в основном, зависит от технологического процесса производства и режима работы предприятия (односменный, двухсменный или трехсменный). На рисунке 4.1 представлены эксперементальные зависимости изменения активной мощности за рассматриваемый промежуток времени (t) для индивидуальных ЭП и их суммарный (групповой) график.
Рисунок 3.1 Индивидуальные и групповой графики нагрузок активной мощности 1 – график индивидуального ЭП ; 2 – то же; 3 – групповой график нагрузок При практических расчетах функцию , полученную путем снятия показаний измерительных приборов, преобразуют в ступенчатый график, принимая, что за принятый интервал осреднения ∆t нагрузка остается неизменной и равной ее среднему значению за указанный интервал. Интервал осреднения принимается равным 30 мин. Для учебных расчетов интервал осреднения принимается равным или 1 час. studfiles.net ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ4.1. Понятие электрической нагрузкиЭлектрическая нагрузка – это мощность, потребляемая электрической установкой в определенный момент времени. Если электрическая нагрузка рассматривается на присоединении электроприемника к электрической сети, то в этом случае речь идет об электрической энергии, потребляемой электроприемником как преобразователем её в другие виды энергии. Когда же рассматривается узел электрической сети, то речь идет об электрической энергии, передаваемой по её элементам. Следовательно, в данном случае электрическая нагрузка в каждый момент времени будет определяться мощностью определенного числа включенных в работу электроприемников, присоединенных к этому узлу электрической сети. Электрическая нагрузка группы электроприемников P(t) является случайной величиной, как следствие случайной реализации электрифицированных технологических процессов, когда в каждый момент времени количество и мощность включенных в работу электроприемников случайны. Для узлов электрической сети, начиная с ТП 10/0,4 кВ и выше (рис.2.3), можно считать, что электрическая нагрузка как случайная величина распределена по нормальному закону распределения вероятностей. Эта гипотеза базируется на центральной предельной теореме теории вероятностей, смысл которой заключается в следующем: если случайная величина является следствием большого количества слагаемых, каждое из которых случайно и слабо влияет на сумму, то нет основания отвергать гипотезу о распределении этой случайной величины по нормальному закону распределения вероятностей. Математически это можно представить в виде i =1 где Рi – мощность отдельного электроприемника;Рt – значение электрической нагрузки узла электрической сети, к которому присоединеноn электроприемников. И чем большеn, тем больше основание не отвергать гипотезу о распределении электрической нагрузки по нормальному закону распределения вероятностей. Данное обстоятельство позволяет моделировать электрическую нагрузку при решении определенных задач проектирования и управления электроэнергетическими объектами. При указанном представлении электрической нагрузки как случайного явления, т.е. при фиксированном времени, она рассматривается как бы в «статике». Однако такой подход для решения задач по управлению электроэнергетическими объектами является явно недостаточным. Поэтому зачастую необходимо рассматривать электрическую нагрузку в «динамике», когда её характеристики как случайной величины изменяются во времени. При таком представлении электрическая нагрузка является случайным процессом и характер её поведения может быть описан теорией случайных процессов. Случайным процессом называют такой процесс, конкретный вид которого в результате реализации заранее неизвестен. Электрическая нагрузка на практике, как случайный процесс, всегда имеет только одну (из бесчисленного множества возможных) реализацию, которая является следствием случайного функционирования электрифицированных технологических процессов. Эта реализация, очевидно, есть обычный (неслучайный) процесс, который может быть представлен графически (рис.4.1). При фиксированном времени t (то есть в сечении времениt) случайный процесс превращается в случайную величину, а его реализация в значение случайной величиныP(t). В ходе дальнейшего изложения электрическая нагрузка будет рассматриваться либо как случайный процесс, либо как случайная величина, в зависимости от того, рассматривается ли она на всем диапазоне изменения времени t или при его фиксированном значении. P P(t) Θ Рис.4.1. Реализация электрической нагрузки С обобщенной точки зрения электрическая нагрузка может быть представлена как результат электрифицированной жизнедеятельности человека в различных её сферах: в промышленности, в быту, в сельском хозяйстве и т.д. Поэтому характер изменения её во времени зависит от характера названной жизнедеятельности человека, на который оказывают влияние множество факторов, приводящих к тому, что электрическая нагрузка проявляет изменчивый характер во времени. Эта изменчивость формируется, в основном, под действием таких природных явлений как суточное и годовое вращение земли, сказывающееся в смене времени суток и года, а так же принятых человеком понятий рабочего и выходного дня. Однако указанная изменчивость поведения электрической нагрузки, как правило, проявляет определенные устойчивые закономерности, позволяющие создать и использовать методики для физико-математического представления электрической нагрузки на стадиях проектирования и управления электроэнергетическими объектами. 4.2. Графики электрических нагрузок, их числовые характеристикиКак было определено выше – электрическая нагрузка является случайным процессом и графически может быть представлена в виде непрерывно изменяющейся реализации (рис.4.1). Для решения практических задач по управлению режимами работы электроэнергетических объектов такая форма представления информации об электрической нагрузке неприемлема, т.к. она не отражается в виде числовой последовательности и, следовательно, исключается возможность использования цифровых технических систем для обработки этой информации. Таким образом, исходя из этого, информацию об электрической нагрузке, представленную в виде реализации случайного процесса, необходимо преобразовать в числовую последовательность без потери информации о такой важной характеристике, как количестве электроэнергии, переданной по элементу электрической сети. Таким преобразованием является оценка средних значений электрической нагрузки на последовательных интервалах реализации Θ (рис.4.1, часто используют интервалы длиной 30 или 60 минут) одинаковой длины по выражению
где n соответствует длине рассматриваемого интервала времениТ. Эта форма представления информации называется графиком электрической нагрузки и может быть определена для полного тока (I(t)), активной, реактивной и полной мощности (P(t),Q(t),S(t)). Для решения некоторых практических задач часто используются следующие числовые характеристики графиков электрической нагрузки: • Среднее значение на интервалеТ
где n – число одинаковых интервалов осреднения (ступенек) на графикеI(t);i – номер интервала осреднения на графикеI(t);Ii – величинаi-йступеньки графикаI(t);Ir – величинаr-йступеньки, когда интервалы осреднения различной длины, и в этом случаеτr – длительностьr-йступеньки; •Среднеквадратическое или эффективное значение нагрузки на интервале Т
• Дисперсия нагрузки на интервалеТ
• Коэффициент максимума нагрузки Kmax= IImax ≥1; ср • Коэффициент формы графика
• Коэффициент равномерности
(4.4) (4.5) (4.6) (4.7) (4.8) (4.9) studfiles.net ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ Общие сведения -Электрическая нагрузка — величина, характеризующая потребление мощности отдельными электроприемниками или потребителями электрической энергии. Определение значения электрических нагрузок является первым этапом проектирования систем электроснабжения и в совокупности с расчетами токов короткого замыкания позволяет выбрать токоведущие части электроустановок, трансформаторы и коммутационные аппараты но техническим и экономическим критериям. 220 Проводники и их изоляция в процессе работы допускают определенное превышение температуры, при которой сохраняется их нормальная эксплуатация. Нагрев проводников пропорционален току нагрузки, следовательно, по значению тока можно судить о допустимой нагрузке по нагреву. В проектной практике широко применяется понятие расчетной нагрузки по активной мощности Рр, несмотря на то, что эффект нагрева проводника обусловлен его токовой нагрузкой. Это объясняется тем, что график Р (t) более просто получить в условиях эксплуатации и использовать в расчетах по сравнению с графиком. Так как нагрев проводника является результатом воздействия на него нагрузки за некоторый период времени, то средняя нагрузка Рт за некоторый интервал времени Т более точно характеризует нагрев проводника, чем наибольшая мгновенная нагрузка в том же интервале. Поэтому Рр оценивается с помощью понятия максимума средней нагрузки Рс max- В зависимости от условий задачи, решаемой на основании Ро max, выбирают продолжительность интервала осреднения Т. характер осреднения графика Р (t) и способ отыскания Рс тах. Например, для отыскания расчетной по нагреву мощности элементов электрической сети выбирают интервал Т = 3Т0, где Т0 — постоянная времени нагрева данного элемента. Именно поэтому с учетом унификации расчетов нагрузок, приняв, что для проводников малой и средней площадей сечения Т0 = 10 мин, за расчетную нагрузку принимают максимум получасовой средней нагрузки. Расчетной нагрузке соответствует расчетный ток /р. Кроме расчетной нагрузки по допустимому нагреву, выделяют расчетную нагрузку по максимальной потере напряжения. Пиковая нагрузка /пик вызывает максимальные потери и колебания напряжения в наиболее тяжелых условиях работы электрической сети, при которых должны быть обеспечены, например, надлежащие пусковые моменты электродвигателей и др. Для передающих элементов электрической сети можно определить экономическую нагрузку, соответствующую минимуму приведенных затрат. Между этими тремя токовыми величинами существует соотношение  Основными показателями для промышленных электросетей напряжением до и выше 1000 В являются допустимый нагрев и значение расчетного тока /р. Наиболее полно электрические нагрузки характеризуются графиками режима потребления мощности или токовой нагрузки. Однако графики нельзя использовать для расчета нагрузки на стадии проектирования систем электроснабжения. Поэтому при проектировании для расчетов электрических нагрузок применяют ряд методов, которые не требуют графиков электропотребления. При расчетах электрических нагрузок различают методы без использования элементов теории вероятностей (эмпирические) и методы, основанные на теории вероятностей. Поскольку нагрузка как случайная величина имеет вероятностную природу, то вероятностные методы являются более точными, но эмпирические методы проще в инженерной практике. alyos.ru ХАРАКТЕРИСТИКА МОЩНОСТИ ПРОСТЕЙШЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ — КиберПедияХАРАКТЕРИСТИКА МОЩНОСТИ ПРОСТЕЙШЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Если синхронную машину представить хти ЭДС Е, а трансформатор и линии - только их индуктивными сопротивлениями, то сумма индуктивных сопротивлений синхронной машины, трансформаторов и линий дает результирующее индуктивное сопротивление системы
После умножения обеих частей уравнения. получаем
формулу принято называть угловой характеристикой мощности. Таким образом, обязательным условием передачи активной мощности через реактивное сопротивление системы является наличие сдвига фаз между ЭДС синхронной машины и
мощность имеет синусоидальный характер, при этом синхронная машина работаем в режиме генератора или в режиме двигателя.
Наличие соответствующих регуляторов, например на турбине, позволяет автоматически изменять ее мощность с изменением режима работы генератора. Если возникает необходимость в увеличении мощности, выдаваемой в сеть, то увеличивают впуск пара в турбины, тем самым увеличивают мощность. то на валу ротора генератора возникает избыточный вращающий момент и ротор начинает вращаться быстрее, следовательно, увеличивается скорость вращения вектора ЭДС генератора Е. 2. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ УГЛА δ С электрической точки зрения угол δ, — это угловой сдвиг во времени синусоид напряжения на шинах бесконечной мощности и ЭДС генератора.. Известно, что ток возбуждения генератора создает магнитный ноток, основная часть которого пронизывает воздушный зазор, пересекает обмотку статора машины и при вращении ротора наводит в ней ЭДС Е . Поскольку ось полюсов вращается с такой же скоростью, как и вектор ЭДС, то при повороте вектора Е на некоторый угол она повернется на такой же угол. Таким образом, при работе генератора на холостом ходу поперечная ось полюсов совпадет с проведенной нами выше синхронно вращающейся осью. Следовательно, с механической точки зрения угол представляет собой угол в пространстве между поперечной осью полюсов
механический угол характеризует положение ротора относительно оси, совпадающей с вектором системы и вращающейся в пространстве. математическая точка зрения- угол в произвольный момент Т
Рассмотренные выше положения позволяют утверждать, что угол отражает связь между механическим состоянием агрегата, состоящего из первичного двигателя и генератора (его вращающим моментом, скоростью вращения, положением ротора в пространстве), и его электрическим состоянием (генерируемой мощностью и т. п.). Следовательно, угол может рассматриваться как один из наиболее важных и информативных параметров режима системы.
ЛАВИНА ЧАСТОТЫ 1 Нулевая группа - относятся потребители, на потребляемую мощность которых изменение частоты не оказывает непосредственного влияния 2 первая группа - относятся потребители, потребляемая мощность которых изменяется пропорционально первой степени частоты 3 вторая группа - относится нагрузка, мощность которой зависит от частоты в квадрате 4 третья группа - относятся механизмы с вентиляторным моментом, потребляемая мощность которых пропорциональна кубу частоты. Графически частотные характеристики генерациии нагрузки При возникновении аварийного дефицита мощности частота в энергосистеме начнет снижаться, активная нагрузка потребителей Рив соответствии со своими характеристиками будет уменьшаться, а мощность генерации электростанций под действием АРС увеличиваться. Критерий устойчивости по частоте может быть записан в виде
Таким образом, значительное снижение частоты может вызвать крупную аварию - лавину частоты - вплоть до полного погашения электростанций и, электроприемников на больших территориях страны. Предотвращение понижения частоты до критических значений возможно в случае: 1. Наличия и мобилизации достаточно большого вращающегося резерва мощности. 2. Отключения некоторой части нагрузки. Лавина частоты возникает в условиях, когда полностью исчерпана мощность электростанций. Поэтому единственной возможностью удержать частоту на допустимом уровне является снижение мощности потребителей электроэнергии, возникает баланс мощности при аварийном установившемся значении частоты fав
ХАРАКТЕРИСТИКА МОЩНОСТИ ПРОСТЕЙШЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Если синхронную машину представить хти ЭДС Е, а трансформатор и линии - только их индуктивными сопротивлениями, то сумма индуктивных сопротивлений синхронной машины, трансформаторов и линий дает результирующее индуктивное сопротивление системы
После умножения обеих частей уравнения. получаем
формулу принято называть угловой характеристикой мощности. Таким образом, обязательным условием передачи активной мощности через реактивное сопротивление системы является наличие сдвига фаз между ЭДС синхронной машины и
мощность имеет синусоидальный характер, при этом синхронная машина работаем в режиме генератора или в режиме двигателя.
Наличие соответствующих регуляторов, например на турбине, позволяет автоматически изменять ее мощность с изменением режима работы генератора. Если возникает необходимость в увеличении мощности, выдаваемой в сеть, то увеличивают впуск пара в турбины, тем самым увеличивают мощность. то на валу ротора генератора возникает избыточный вращающий момент и ротор начинает вращаться быстрее, следовательно, увеличивается скорость вращения вектора ЭДС генератора Е. 2. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ УГЛА δ С электрической точки зрения угол δ, — это угловой сдвиг во времени синусоид напряжения на шинах бесконечной мощности и ЭДС генератора.. Известно, что ток возбуждения генератора создает магнитный ноток, основная часть которого пронизывает воздушный зазор, пересекает обмотку статора машины и при вращении ротора наводит в ней ЭДС Е . Поскольку ось полюсов вращается с такой же скоростью, как и вектор ЭДС, то при повороте вектора Е на некоторый угол она повернется на такой же угол. Таким образом, при работе генератора на холостом ходу поперечная ось полюсов совпадет с проведенной нами выше синхронно вращающейся осью. Следовательно, с механической точки зрения угол представляет собой угол в пространстве между поперечной осью полюсов
механический угол характеризует положение ротора относительно оси, совпадающей с вектором системы и вращающейся в пространстве. математическая точка зрения- угол в произвольный момент Т
Рассмотренные выше положения позволяют утверждать, что угол отражает связь между механическим состоянием агрегата, состоящего из первичного двигателя и генератора (его вращающим моментом, скоростью вращения, положением ротора в пространстве), и его электрическим состоянием (генерируемой мощностью и т. п.). Следовательно, угол может рассматриваться как один из наиболее важных и информативных параметров режима системы.
cyberpedia.su 14. Расчетная электрическая нагрузка.Используется для проектирования систем электроснабжения. По ней определяются сечения токоведущих частей, применяемые электрические аппараты, мощности трансформаторов и т.д. При определении расчётной нагрузки следует избегать как завышенных её значений, так и заниженных. При завышенной расчётной нагрузке СЭС получится излишне мощной, т.к. в этом случае оборудование будет взято с запасом мощности, несоответствующим реальной нагрузке предприятия. В результате этого СЭС окажется дорогостоящей, сл-но, себестоимость продукции предприятия будет выше, чем у аналогичных предприятий. Если расчётная нагрузка окажется ниже реально существующей, то в этом случае СЭС окажется с недостатком мощности, т.е. будет работать в перегруженном режиме. Это приведёт к увеличению tтоковедущих частей выше допустимых значений. В результате этого превышенияtсоздастся перегрев изоляции, резко снижающий срок её службы, т.е. несмотря на низкие капитальные затраты для её строительства, СЭС окажется дорогостоящей из-за больших расходов на её эксплуатацию и ремонт. Под расчётной нагрузкой принимается такое значение нагрузки, неизменной во времени, которое будет равно по тепловому воздействию на рассматриваемый элемент СЭС, что и реально изменяющаяся во времени нагрузка за некоторый временной интервал 3Т0. Т0– постоянная времени нагрева для рассматриваемого элемента СЭС. Наименьшее значение времени приходится на провода. Т0=10мин. У остальных элементов это время больше. Наиболее просто расчётная нагрузка определяется для одиночного электроприёмника, т.к. для него она принимается равной номинальной мощности. Для группы электроприёмников. Составляющих участок цеха, цех предприятия, расчётная нагрузка определяется более сложным образом, т.к. мощность, потребляемая группой электроприёмников из сети в подавляющем большинстве случаев будет меньше суммы номинальных мощностей. (Рр<ΣРн). 15. Определение расчетной электрической нагрузки вспомогательными методами.Вспомогательные методы дают довольно большую погрешность, поэтому они используются в основном при приближённых расчётах или в случае недостатка исходной информации для применения точных методов. Расчет с использованием коэффициента спроса. Коэффициент спроса kс– отношение расчетной нагрузки к номинальной. Расчётная нагрузка определяется методом kспо формуле: Рр =kс*Рн, кВт
Wуд -удельный расход электрической энергии, кВт*ч /ед.прод,N– объём выпуска продукции.Т – время выпуска продукции.
studfiles.net Тема Электрическая нагрузка Понятие электрической нагрузки OТема Электрическая нагрузка Понятие электрической нагрузки O Под электрической нагрузкой понимается величина мощности, потребляемой отдельными приемниками электроэнергии или их группами. В состав группы могут входить электроприемники как одинакового, так и различного назначения и режима работы. В процессе работы электроприемников характер нагрузки в сети может оставаться неизменным, изменяться в отдельных или всех фазах, сопровождаться появлением высших гармоник тока или напряжения. В связи с этим нагрузку в сети можно разделить на спокойную симметричную (преобладающее большинство трехфазных электроприемников), резкопеременную, несимметричную и нелинейную. Резкопеременная, несимметричная и нелинейная нагрузка относятся к специфическим нагрузкам. O Резкопеременная нагрузка характеризуется резкими набро- сами и провалами мощности или тока. Несимметричная нагрузка характеризуется неравномерной загрузкой фаз. Она вызывается однофазными и реже трехфазными приемниками с неравномерной загрузкой фаз. При несимметричной нагрузке в сети возникают токи прямой, обратной и нулевой последовательности. Нелинейная нагрузка создается электроприемниками с нелинейной вольт-амперной характеристикой. При нелинейной нагрузке в сети появляются высшие гармоники тока или напряжения, искажается синусоидальная форма тока или напряжения. Специфические нагрузки обычно создаются электродуговыми печами, сварочными установками, полупроводниковыми преобразовательными установками. O Виды нагрузок Промышленная Сельскохозяйственная Коммунально-бытовая O Каждый из этих видов нагрузки характеризуется определен- ным составом электроприемников. O Промышленная нагрузка весьма разнообразна и определяется профилем промышленного предприятия. Основным видом электроприемников в них являются электродвигатели силовых установок и производственных механизмов, электросварочные и электротермические установки. O Сельскохозяйственная производственная нагрузка также определяется профилем предприятия. Основные их электроприемники – электродвигатели, осветительные и нагревательные установки. O Коммунально-бытовая нагрузка включает осветительные установки жилых и общественных зданий и наружного освещения, бытовые приборы. Преобладания здесь однофазных приемников приводит к неразрывной нагрузке отдельных фаз. O Во время работы одни группы приемников могут допускать перерывы в электроснабжении, в то же время перерыв в электроснабжении других недопустим. По надежности и бесперебойности электроснабжения электроприемники делятся на три категории. O К первой категории относятся электроприемники и комплексы электроприемников, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб (повреждение основного оборудования), расстройство технологического процесса. Эти приемники должны иметь возможность обеспечения электроэнергией не менее чем от двух независимых источников питания. Нарушение их электроснабжения допускается только на время автоматического восстановления электроснабжения от второго источника. O Из состава электроприемников первой категории выде- ляется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров. O Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания. O В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п. O Электроприемники второй категории – электроприем- ники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. O Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. O Электроприемники третьей категории - все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий. O Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток. O Работа большинства электроприемников сопровождается потреблением из сети не только активной, но и реактивной мощности. Активная мощность преобразуется в теплоту, механическую мощность на валу рабочей машины и т. п. Реактивная мощность расходуется на создание магнитных полей в электроприемниках. Ее основными потребителями являются асинхронные двигатели, трансформаторы, реакторы, индукционные печи, в которых ток отстает по фазе от напряжения. Потребителями реактивной мощности также являются электроустановки, работа которых сопровождается искажением синусоидальной кривой тока или напряжения. Потребление реактивной мощности характеризуется коэффициентом мощности сosφ, представляющим собой отношение активной мощности Р к полной мощности S. O Удобным показателем является коэффициент реактивной мощности tgφ, выражающий отношение реактивной мощности Q к активной Р, т. е. он показывает, какая реактивная мощность потребляется на единицу активной мощности. O Установки с опережающим током являются источниками реактивной мощности. Их применяют для компенсации реактивной нагрузки с индуктивным характером цепи. O Таким образом, нагрузка в электрической сети представляется активными и реактивными нагрузками. Графики электрических нагрузок O Изменение электрической нагрузки во времени называется графиком электрической нагрузки. Графики электрических нагрузок строятся в прямоугольных координатах и представляются плавными кривыми или ломаными линиями. O На рис. 1 показаны различные способы представления графиков электрических нагрузок Р= f(t). Графики нагрузок могут быть представлены плавными кривыми линиями и ломаными (ступенчатыми) линиями с интервалом осреднения на каждой ступени 30 мин (рис. 1, а) и 60 мин (рис. 1, б). O Рис. 1. Сменные графики электрических нагрузок, выраженные кривыми и ломаными линиями: а – с интервалом осреднения 30 мин. ; б – с интервалом осреднения 60 мин. O Характер и форма индивидуального графика нагрузки электроприемника определяются технологическим процессом. Групповой график представляет собой результат суммирования индивидуальных графиков электроприемников, входящих в группу. Конфигурация группового графика зависит от многих случайных факторов – различной загрузки отдельных электроприемников, сдвигом во времени их включения и отключения. Устойчивые графики для отдельных предприятий, производств называют типовыми. O Графики электрических нагрузок во времени действия нагрузки делят на сменные, суточные, месячные, сезонные (летние, зимние) и годовые. O На рис. 2 представлен суточный график активной и реактивной нагрузки группы сельскохозяйственных предприятий при трехсменной работе в зимнее время. Рис. 2. Суточный график активной (Р), реактивной (Q) нагрузки O Из суточного графика видно, что наиболее загруженной сменой является вечерняя (с 16 до 24 часов), менее загруженной – ночная (с 23 до 7 часов). Максимальная нагрузка наблюдается с 18 до 20 часов. В это время наряду с силовой нагрузкой технологического оборудования добавляется осветительная нагрузка. Максимальная нагрузка из приведенного графика принимается за расчетную нагрузку при выборе электрических устройств по допустимому нагреву. O На графике электрических нагрузок площадь, ограниченная ломаной линией изменения активной нагрузки Р = f(t) и осями координат, представляет собой активную энергию Wa, потребляемую приемниками из сети для преобразования в другие виды. O Площадь, ограниченная линией изменения реактивной нагрузки Q=f(t) и осями координат, выражает реактивную энергию Wp, циркулирующую между сетью и электроприемниками. Эта энергия необходима электроприемникам для создания магнитных полей. O Годовой график нагрузки может быть построен аналогично суточному графику, т. е. по средним мощностям, но не за 30, 60 мин, а за месяц (рис. 3, а). O Рис. 3. Годовой график изменения активной мощности: а – по средним месячным мощностям; б – по продолжительности O Чаще строят годовые графики по продолжительности. Такой график представляет собой кривую изменения убывающей нагрузки в течение года (8760 час). Годовой график по продолжительности (рис. 3, б) можно построить по годовому графику, построенному по средним месячным мощностям (рис. 3, а) или двум характерным суточным графикам нагрузки за зимние и летние сутки. O При этом условно принимают, что продолжительность зимнего периода 213 суток или 183 суток, а летнего – 152 или 182 суток в зависимости от климатического района, в котором находится промышленное предприятие. O На рис. 4 показаны графики электрической нагрузки: годовой график по продолжительности (рис. 4, в), построенный на основании суточных графиков –зимнего (рис. 4, а) и летнего (рис. 4, б). Для построения годового графика можно воспользоваться вспомогательной таблицей (табл. 1). O Таблица 1 - Вспомогательная таблица для построения годового графика Показатели графиков нагрузки O Рассмотрим график активной нагрузки (рис. 5). Из графика четко видны значения Рмах и Рмin нагрузки. Под максимальной нагрузкой понимается абсолютный максимум фактического индивидуального или группового графика. Максимальную мощность по графику принимают за расчетную. При изображении графика ломаной линией, величина максимума зависит от интервала осреднения и является его функцией. O Аналогично следует говорить и о минимальной нагрузке. На графике можно выделить среднюю активную нагрузку Рср за время Т. Рис. 5. График активной нагрузки где Wа – активная энергия, потребляемая за время Т. Из графика можно определить эквивалентную мощность: O Таким же образом на графике реактивных нагрузок определяется средняя реактивная нагрузка Qср: где Wр – реактивная энергия, циркулируемая между сетью и приемниками. O Из графиков электрических нагрузок – активной нагрузки (рис. 2) и аналогичного ему графика реактивной нагрузки, могут быть определены следующие показатели: O а) полная мощность в любой момент времени O б) полная мощность в часы максимума активной нагрузки O в) активная энергия, потребляемая электроприемником из сети O г) реактивная энергия, циркулирующая между сетью и электроприемниками O д) число часов использования максимумов активной и реактивной нагрузки O Число часов использования максимума активной нагрузки представляет собой время, за которое электроприемники могли потреблять электроэнергию Wa при работе с максимальной нагрузкой Рм; O ж) коэффициент мощности в период максимума активной нагрузки O з) средневзвешенный коэффициент мощности за время Т O График нагрузки или режим работы одного или группы приемников характеризуется рядом коэффициентов. O 1. Коэффициент использования – отношение средней нагрузки (pср , Рср) к номинальной (рном, Рном). Различают коэффициенты использования по активной мощности Киа, реактивной мощности Кир и току Кит. O 2. Коэффициент включения характеризует степень использования электроприемника по времени. Для одиночного приемника коэффициент включения определяется по формуле: O 3. Коэффициент формы графика нагрузки выражает неравномерность графика нагрузки во времени. Коэффициент формы графика нагрузки определяется как отношение среднеквадратичной (эффективной) нагрузки к средней за данный период времени. O При равномерной нагрузке Кф=1. O 4. Коэффициент заполнения графика определяется отношением средней активной мощности за исследуемый период времени к максимальной мощности за тот же период: O 5. Коэффициент максимума представляет собой отношение максимальной нагрузки к средней нагрузке той же продолжительности. Коэффициент максимума относится к групповым графикам. O 6. Коэффициент спроса определяется отношением максимальной нагрузки к номинальной Определение пиковых нагрузок O Пиковой нагрузкой называется максимальная нагрузка одного или группы приемников, действующая кратковременно (от долей до нескольких секунд). Такие нагрузки возникают при пусках и самозапусках электродвигателей, при эксплуатационных коротких замыканиях, характерных для электросварки и ду-говых электропечей. Пиковая нагрузка, как правило, характери-зуется пиковым током. Для одиночного электродвигателя пиковым током будет является пусковой ток O где Кп– кратность пускового тока. O Пиковый ток для групповой нагрузки может быть определен по одной из следующих формул где Iм – расчетный ток группы приемников; Iном. нб – номинальный ток электродвигателя наибольшей мощности; Pм, Qм – расчетные активная и реактивная мощности группы приемников; рн. нб, qн. нб – номинальная активная и реактивная мощность электродвигателя наибольшей мощности; Ки, Км – коэффициенты использования и максимума, которые были применены при определении расчетной нагрузки; iп. нб – пусковой ток электродвигателя наибольшей мощности. O present5.com Статические характеристики электрической нагрузки — МегаобучалкаПроцесс потребления электрической энергии отождествляется с понятием электрической нагрузки, которая характеризуется мощностью и энергией. Нагрузкой может быть один электроприемник, группа однотипных электроприемников или совокупность различных электроприемников – смешанная нагрузка. К основным электроприемникам в электрической системе относятся: · асинхронные двигатели, · синхронные двигатели, · лампы накаливания, · люминесцентные лампы, · печи сопротивления, · дуговые печи. Существует также большое число устройств и бытовых приборов, в которых сочетаются различные по типу электроприемники. В задачах анализа установившихся режимов электрических систем необходима величина активной и реактивной мощности нагрузки. Физическая природа потребления энергии электрической нагрузкой такова, что ее активная и реактивная мощности зависят от подведенного напряжения и частоты в электрической системе. Такие зависимости носят название статических характеристик нагрузок по частоте и по напряжению. Разные типы электрических нагрузок имеют различные статические характеристики. В совокупности различных типов электроприемников рассматриваются статические характеристики смешанной нагрузки. Статические характеристики используются при регулировании частоты и напряжения в ЭЭС. В общем они записываются как . Здесь мы будем рассматривать зависимости мощности нагрузки только от напряжения – статические характеристики нагрузки по напряжению . При этом будем считать частоту в ЭЭС неизменной величиной. По статическим характеристикам, построенным в относительных номинальных единицах, могут быть определены регулирующие эффекты нагрузки – как производные в какой-либо рабочей точке характеристики, например при U = Uном. Регулирующий эффект показывает степень снижения активной и реактивной нагрузки при изменении напряжения. Чем больше регулирующий эффект, тем сильнее изменяется мощность, потребляемая нагрузкой при изменении напряжения или частоты. Для различных электроприемников и их сочетаний статические характеристики получаются разными и зависящими от их рабочих режимов. Практически приходится пользоваться статическими характеристиками, полученными экспериментально. В некоторых случаях их удается получить расчетным путем. Статические характеристики изображают в координатах относительных величин – активной и реактивной мощности от частоты и напряжения (рис. 2.17).
Рис. 2.17. Средние статические нагрузки по напряжению для смешанной нагрузки На рис. 2.17 относительная величина напряжения U* = U / Uном, а относительные мощности определяются по отношению к номинальной или какой либо выбранной величине мощности нагрузки: P* = P / Pном, Q* = Q / Qном. Следует отметить, что в ЭЭС и конкретно у потребителей устанавливаются специальные автоматические регулирующие устройства, которые компенсируют изменение напряжения на электроприемниках, что в значительной мере снижает регулирующие эффекты нагрузки. В простейшем случае это стабилизаторы напряжения, а в высоковольтных сетях – мощные регулируемые компенсирующие устройства реактивной мощности и регуляторы напряжения силовых трансформаторов. Рассмотрим статические характеристики отдельных видов нагрузки. Асинхронные двигатели Принцип действия асинхронного двигателя основан на явлении электромагнитной индукции. В неподвижную трехфазную обмотку статора асинхронного двигателя подается переменный ток, который формирует в статоре вращающееся магнитное поле. Это поле пересекает проводники замкнутой обмотки ротора и наводит в них ЭДС, под действием которых по обмотке ротора будет протекать ток. Взаимодействие этого тока с полем статора создает на проводниках обмотки ротора электромагнитные силы – вращающий момент, направление которого определяется по правилу «левой руки». Эти силы увлекают ротор в сторону вращения магнитного потока. Скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения магнитного поля статора. Если предположить, что в какой-то момент времени частота вращения ротора оказалась равной частоте вращения поля статора, то проводники обмотки ротора не будут пересекать магнитное поле статора и тока в роторе не будет. В этом случае вращающий момент станет равным нулю, и частота вращения ротора уменьшится по сравнению с частотой вращения поля статора, пока не возникнет вращающий момент, уравновешивающий момент нагрузки на валу двигателя и момент сил трения в подшипниках. Асинхронные двигатели имеют различные статические характеристики. Активная мощность двигателей в значительной мере зависит от характеристик машин, приводимых во вращение двигателями. Реактивная мощность имеет разную зависимость от напряжения, обусловленную номинальной мощностью двигателя. Маломощные двигатели имеют более крутые характеристики по сравнению с мощными двигателями. Реактивная мощность, потребляемая асинхронными двигателями, складывается из намагничивающей мощности, связанной с намагничивающим током, и мощности рассеяния, связанной с созданием полей рассеяния в статоре и роторе. При снижении напряжения реактивная мощность рассеяния растет, а намагничивающая мощность снижается. Суммарная мощность вначале снижается, а затем вновь начинает расти. При определенном напряжении, называемом критическим, дви-гатель останавливается и его дальнейшая работа становиться невозможной. Синхронные двигатели Вращающееся магнитное поле статора синхронной машины увлекает за собой ротор, который является электромагнитом-индуктором. Разноименные полюса магнитного поля статора и ротора притягиваются, и ротор вращается с постоянной скоростью. Для того чтобы ротор стал электромагнитом, на него подается постоянный ток – ток возбуждения. Этот ток при вращении ротора вызывает магнитное поле в статоре – реакцию якоря. В зависимости от величины тока возбуждения синхронный двигатель может работать в режиме перевозбуждения или недовозбуждения. Режим перевозбуждения – это нормальный режим работы двигателя. Мощные синхронные двигатели изготавливают с номинальным коэффициентом мощности 0,9 и 0,8 при работе с перевозбуждением. В режиме перевозбуждения синхронный двигатель выдает реактивную мощность, т. е. имеет емкостный характер реактивной мощности по отношению к сети. При недовозбуждении синхронный двигатель имеет реактивную мощность индуктивного характера, но вследствие ограничений по устойчивости работы и перегреву лобовых частей машины максимально возможная потребляемая реактивная мощность не превышает 30 % от номинальной реактивной мощности при перевозбуждении. Синхронные двигатели используются как источники реактивной мощности в ЭЭС и применяются для регулирования напряжения. Ток возбуждения синхронных машин изменяется в соответствии с законом регулирования напряжения в сети, поэтому статические характеристики синхронного двигателя по реактивной мощности зависят от закона регулирования напряжения в узле нагрузки, к которому он присоединен. В целом синхронные двигатели имеют положительный регулирующий эффект как по активной, так и по реактивной мощности. megaobuchalka.ru | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
