Коэффициент нагрузки формула: Коэффициент нагрузки трансформатора: особенности расчета

Коэффициент нагрузки трансформатора: особенности расчета

Автор Andrey Ku На чтение 5 мин Опубликовано

При выборе трансформаторного оборудования учитывается целый ряд показателей: надежность энергоснабжения, характер потребления, территориальное местоположение потребителей, перспективы изменений, возможность возникновения аварийных ситуаций.

При технико-экономических расчетах используется коэффициент нагрузки трансформатора (β), который вычисляется, базируясь на время загрузок, сравнение реальной нагрузки с номинальной, сравнение получаемой и отдаваемой мощности с внутренними потерями в железе и обмотках. От этого показателя зависит так же КПД преобразователей. Обязательно вычисляется значение β, при котором КПД достигает максимума.

Содержание

  1. Расчет коэффициента по времени
  2. Формулы
  3. Зависимость КПД от коэффициента нагрузки
  4. Расчет на основе мощности
  5. Для масляных преобразователей
  6. Для сухих преобразователей
  7. В режиме после аварии

Расчет коэффициента по времени

Номинальную загрузку определяет производитель. На практике она не равномерная. В течение суток бывают как недогрузки, так перегрузки. Чтобы не ошибиться с выбором, требуются графики работы оборудования за различные периоды (сутки, месяцы, годы). Важно распределить нагрузку так, чтобы износ изоляции не превышал номинальный показатель. В противном случае срок эксплуатации оборудования сократится.

Летом средняя нагрузка должна быть ниже номинальной, зимой – на оборот. Если параллельно работает несколько трансформаторов, рассчитывается суммарный показатель. Независимо от количества трансформаторного оборудования коэффициент должен быть оптимальный.

На данный момент на двухтрансформаторных подстанциях актуальна проблема низкой загрузки. Повысить показатель можно, если использовать один преобразователь. Но в таком случае при выходе из строя или ремонте потребители останутся без электроэнергии.

При проектировании и реконструкции подстанций допускаются ситуации, при которых с перегрузкой работает один трансформатор. При расчете оборудования учитывается требуемая мощность подстанции, время перезагрузок и недогрузок. В любой ситуации коэффициент перегрузки не может превышать 1,4.

Мощность трансформаторов должна быть такой, чтобы они были загружены на 75-85% (средний показатель). Расчеты проводятся на основе суточных графиков загрузки, на которых видна продолжительность недогрузок и перегрузок. В то же время перегрузка не должна превышать 6 часов в течение 5-и суток.

Формулы

Формула коэффициента нагрузки трансформатора:

β= t1/t2, где:

t1– фактическое время работы под нагрузкой;

t2– номинальное время работы под нагрузкой.

Эта формула используется по только отношению к заранее определенному периоду времени (суткам, месяцу, году).

Зависимость КПД от коэффициента нагрузки

В процессе эксплуатации любого оборудования важен его КПД. Для трансформаторного оборудования на подстанции или на производстве это соотношение между напряжением, поступающим из сети, и напряжением, выдаваемым потребителям:

  • КПД = Р2/Р1

По сути, это эффективность преобразования напряжения.

На практике используется более точная формула:

  • КПД = 1- (∑P – (P2 + ∑P)), где:

∑P – сумма потерь на обмотках и железе.

Потери определяются, исходя из опытов короткого замыкания (Рк) и холостого хода (Р0).

КПД достигает максимального значения, если равны потери в стали и обмотках.

Так как отношение потерь холостого хода к выдаваемому напряжению (Р0/Р1) равно 0,25-0,4, то максимальное значение КПД достигается коэффициенте загрузки 0,5-0,7.

Как определить коэффициент нагрузки трансформатора на практике? Существуют каталоги и стандарты с таблицами Рк и Р0.

Для вычисления оптимальной величины используется формула:

  • βопт = √P0/Pк.

Это примерно 0,45-0,5.

При снижении или превышении показателя КПД снижается, что влечет за собой повышение эксплуатационных затрат.

Если токи небольшие, полезная работа равна потерям. При превышении оптимальной загрузки греются провода обмоток и насыщается сердечник, преобразователь греется. В процессе эксплуатации чаще всего есть возможность регулировать уровень нагрузки таким образом, чтобы получить оптимальную величину КПД.

Расчет на основе мощности

При выборе трансформаторов для подстанций, обслуживающих жилые дома, обязательно собирается и анализируется информация о мощностях, которые требуются потребителям. Второй показатель – распределение этих мощностей по времени. Потребление может зависеть от времени суток и сезона. Типовые графики доступны в справочниках.

На предприятиях учитываются технологические особенности оборудования, время включения и выключения, периоды перезагрузки и недогрузки, возможность расширения производства и подключения дополнительных потребителей.

Определять коэффициент загрузки необходимо по формуле:

  • β =Sр/S, где:

Sр –расчетная загрузка;

S – номинальная загрузка.

Если суточный график имеет большие провалы и пики, значение все равно равное.

Существуют рекомендованные величины коэффициентов:

  • 0,65-0,7 – для потребителей первой категории;
  • 0,7-0,8 – для потребителей второй категории;
  • 0,9-0,95 – для потребителей третьей категории.

При таких значениях один трансформатор может взять на себя нагрузку другого при его выходе из строя.

К первой категории относятся потребители, которые без электроэнергии могут нанести ущерб, нарушить сложный техпроцесса, вывести из строя дорогостоящее оборудование. Чаще всего у них есть свои источники питания (батареи, аккумуляторы, шины напряжения, собственные электростанции).

Вторая категория – потребители, у которых без электроэнергии возможен брак, простой, нарушения распорядка жизни большого количества частных лиц. Третья категория – все остальные.

Для масляных преобразователей

Для масляных преобразователей допускаются перегрузки:

  • 30% – 2 часа;
  • 45% – 80 минут;
  • 60% – 45 минут;
  • 75% – 20 минут;
  • 100% – 10 минут.

Для автотрансформатора эти показания относятся к обмотке, которая наиболее нагружена.

Для сухих преобразователей

  • 20% – час;
  • 30% – 45 минут;
  • 40% – 32 минуты;
  • 50% – 18 минут;
  • 60% – 5 минут.

Перегрузки легче переносят масляные преобразователи.

При установке трансформаторов они проверяются на перезагрузку в аварийной ситуации:

  • β = Sр/S.

Показатель может достигать 1,7-1,8.

В режиме после аварии

  • 1,4* S≥ Sр.

Уменьшить показатель можно только до величины, позволяющей покрыть нагрузку при выходе из строя одного из преобразователей. Его завышение влечет за собой необходимость в установке дополнительного оборудования. Если на подстанции или предприятии два трансформатора, выбирается значение β= 0,7.

При наличии на подстанции или предприятии суточных графиков работы преобразователей они выбираются в соответствии с ГОСТ 1420985. Как определяют коэффициент нагрузки трансформатора, если графиков нет?

Руководствуются указаниями института «Росэнергосетьпроект» и учитывают рекомендованные величины. Желательно иметь на предприятии передвижной или складской резерв преобразователей.

Коэффициент загрузки

Коэффициент
загрузки по активной мощности отдельного
ЭП ()или
группы ЭП ()
есть отношение его (их) средней нагрузки
за время включения в течении рассматриваемого
промежутка времени (или)
к его (их) номинальной мощности (или
).

Для
отдельного ЭП:

,
(3.5)

где
– средняя нагрузка за время включения
ЭП, кВт;

– номинальная активная мощность ЭП,
кВт.

Так
как
,
то.
Коэффициент загрузки так же, как и,
зависит от характера технологического
процесса и изменяется с изменением
режима работы ЭП. Когда нагрузка ЭП
равномерна и постоянна,.
Соотношения коэффициентов

Для
группы электроприемников:

или
,
(3.6)

где
– средняя нагрузка за время включения
группы ЭП, кВт;
– номинальная активная мощность этой
группы ЭП, кВт.

При
наличии графиков по реактивной мощности
и по току коэффициенты загрузки этих
графиков определяются аналогично по
формулам (3. 5), (3.6), подставляя значения
соответственно реактивной мощности
или тока.

Коэффициент формы графика

Коэффициент
формы графика характеризует неравномерность
графика нагрузки и определяется как
отношение среднеквадратичной мощности
приемника или группы ЭП за определенный
промежуток времени к среднему значению
нагрузки за тот же период времени.

Коэффициент
формы графика по активной мощности:

,
(3.7)

где
– среднеквадратичная мощность,
определяемая по графику нагрузки за
рассматриваемый период времени, кВт;
Так как,
то.

Для
группы электроприемников:

,
(3.8)

где
и
– среднеквадратичная и средняя мощности
соответственно, кВт.

При
наличии графиков по реактивной мощности
и по току коэффициенты формы этих
графиков определяются аналогично по
формулам (3. 7), (3.8), подставляя значения
соответственно реактивной мощности
или тока.

Коэффициент спроса

Коэффициент
спроса применяется только для групповых
графиков и при числе ЭП в группе
.
Коэффициент спроса – это отношение
потребляемой (в условиях эксплуатации)
или расчетной (при проектировании)
мощности к номинальной мощности группы
ЭП:

,
(3.9)

где
– потребляемая мощность из сети группой
ЭП, кВт. Так как
,
то.

Значение
для определенных технологических
процессов и отраслей промышленности
является практически постоянным. При,
поэтомуможно использовать только при большом
значении ().

Соотношения
коэффициентов
.

Коэффициент максимума

Коэффициент
максимума характерен для группового
графика нагрузок.

Коэффициент
максимума ()
по активной мощности есть отношение
максимальной нагрузки за определенный
промежуток времени к средней за тот же
промежуток времени:

,
(3. 10)

где
– максимальное значение мощности
(30-минутный максимум), кВт.

Коэффициент одновременности максимумов нагрузки

Коэффициент
одновременности максимумов нагрузки
()
– это отношение расчетной мощности на
шинах 6; 10 кВ к сумме расчетных мощностей
потребителей до и выше 1 кВ, подключенных
к шинам 6; 10РП или ПГВ.

Для
узла СЭС, к которому подключена группа
ЭП, можно записать

,
(3.11)

где
расчетное значение активной мощности
всех ЭП, подключенных к шинам 6; 10 кВ,
кВт;сумма расчетных активных мощностей
групп ЭП до и выше 1 кВ, подключенных к
шинам 6; 10 кВ.

Как
правило,
меньше, чем сумма расчетных нагрузок
()
групп ЭП, присоединенных к узлу, поэтому.
Для распределительных сетей одного
уровня напряжения принимают
.

Расчет коэффициента нагрузки | Новости Energy Sentry

Коэффициент загрузки, по сути, означает КПД. Это отношение фактических киловатт-часов, использованных за данный период, к общим возможным киловатт-часам, которые могли бы быть использованы за тот же период,
на пиковом уровне кВт, установленном заказчиком в течение расчетного периода.

Высокий коэффициент нагрузки — это «хорошо», а низкий коэффициент нагрузки — «плохо». Низкий коэффициент нагрузки означает
что вы используете электроэнергию неэффективно по сравнению с тем, что могло бы быть, если бы вы контролировали свой пиковый спрос.

Коэффициент нагрузки рассчитывается с использованием нескольких простых чисел из счета за электроэнергию. Необходимая информация:

  • Фактические киловатт-часы, использованные за расчетный период, в кВтч:
  • Пиковая потребность в киловаттах, кВт:
  • Количество дней в расчетном периоде:

Отношение, которое выражает формула коэффициента загрузки, представляет собой сравнение между фактически использованными киловатт-часами и общими возможными киловатт-часов, что может использоваться на конкретном уровне кВт.

кВтч

——————————— = LF
кВт x Дни x 24

На диаграмме справа красная ячейка представляет общее количество киловатт-часов, которое может быть использовано в зависимости от пика потребления электроэнергии. Синяя область представляет киловатт-часы, фактически использованные в течение месяца (дневной профиль показан для упрощения рисования). Незаштрихованная область представляет неиспользуемую мощность — область, где энергия могла бы быть использована, но не была использована. Дело в том, что вы заплатили за емкость (спрос) всего ящика (спрос на спрос), но большую его часть не использовали. Все, что находится в незаштрихованной области, — это емкость, за которую вы заплатили, но не использовали.

Концептуально вы можете думать об управлении спросом как об уменьшении общего размера коробки за счет уменьшения высоты. На приведенных ниже рисунках желтая линия — это предел потребления или уставка. При использовании контроллера энергопотребления Energy Sentry пиковое энергопотребление снижается за счет управления нагрузкой, а
первоначальный пик потребления энергии перераспределяется ниже предела. Дело не в том, сколько электроэнергии используется, а в том, когда она используется.

Использование коэффициента нагрузки для определения предела нагрузки

Чтобы определить лимит потребления кВт для желаемого коэффициента нагрузки в процентах, возьмите фактические кВтч, использованные домом в данном месяце, и разделите на 720 (общее количество часов в среднем 30-дневном месяце):

3000 кВтч разделить на 720 часов = 4,16 (предел потребления при коэффициенте нагрузки 100 %)

Если требуется коэффициент нагрузки 60 %, возьмите 4,16 (коэффициент нагрузки 100 %) и разделите на 0,60.

4,16 разделить на 0,60 = ~7кВт

Если известна пиковая мощность в кВт и известна мощность в кВтч, коэффициент нагрузки можно найти, умножив мощность в кВт на общее количество часов и разделив фактическую мощность в кВтч на это число. Например:

20 кВт умножить на 720 часов = 14 400 Всего кВтч (при коэффициенте нагрузки 100 %)

3000 кВтч разделить на 14 400 Всего кВтч = коэффициент нагрузки 21% при 20 кВт

Рекомендуемые максимальные пределы потребления (типичное жилое помещение)

33.

Максимальное месячное использование Часов/Месяц Желаемый коэффициент нагрузки Лимит спроса
8000 ÷ по 720 ÷ по 60% = 18,5
7000 ÷ по 720 ÷ по 60% = 16
6000 ÷ по 720 ÷ по 60% = 14
5000 ÷ по 720 ÷ по 60% = 11,5
5000 ÷ по 720 ÷ по 80% = 8,5
4000 ÷ по 720 ÷ по 60% = 9,5
4000 ÷ по 720 ÷ по 80% = 7
3000 ÷ по 720 ÷ по 60% = 7
2000 ÷ по 720 ÷ по 60% = 4,5

Примечание. Предел потребления может быть выше или ниже в зависимости от индивидуального образа жизни или экстремальных погодных условий.

Расчет коэффициента нагрузки с коэффициентами времени использования

Если вы работаете со ставками TOU, коэффициент загрузки должен рассчитываться другим способом. Тарифы на время использования имеют отдельные периоды пиковой и непиковой нагрузки, которые должны рассчитываться отдельно. Единственный
изменения здесь:

  1. Чтобы узнать, сколько часов в течение расчетного периода было в пиковом режиме и сколько киловатт-часов было использовано за это время
  2. Непиковые часы в течение расчетного периода и кВтч, использованные в течение этого времени

Если Пиковая нагрузка была разной между рабочим и непиковым временем, используйте соответствующую пиковую мощность в кВт и используйте приведенный выше расчет базового коэффициента нагрузки.

Если ставка TOU, с которой вы имеете дело, не учитывает спрос в периоды низкой нагрузки, то расчет коэффициента нагрузки непиковой нагрузки не требуется.

Пример

Предположим, вы находитесь в ситуации, когда:

  • Время использования Зимнее расписание тарифа спроса — пиковая нагрузка с 7:00 до 12:00, всего
    5 часов, с понедельника по пятницу
  • В месяце

    • 31 день.

  • 9 выходных (непиковые дни), осталось 22 пиковых дня
  • 744 часа в период
  • 110 часов пиковой нагрузки (15%) и 634 часа непиковой нагрузки (85%)

Чтобы рассчитать коэффициент нагрузки пиковой нагрузки, просто возьмите энергию, используемую в часы пиковой нагрузки, и используйте расчет коэффициента нагрузки. Предположим, что всего за время работы было использовано 4000 киловатт-часов.
расчетный период. Мы предположим, что 15% или 600 кВт/ч были использованы в пиковые периоды с потреблением 8 кВт. Коэффициент нагрузки:

600

LF = —————— = 68%
8 x 110

Таким образом, примерно две трети всей энергии (кВтч), которая может быть использована в течение расчетного периода, приходятся на эти 22 пятичасовых периода.

Три интереса:

  1. Факторы непиковой нагрузки будут ниже, поскольку они имеют больше часов. Это часы, когда наблюдается наименьшее среднее использование в час.
  2. Коэффициенты нагрузки для периодов пиковой нагрузки будут выше для более коротких периодов пиковой нагрузки. Более низкие пределы потребления могут быть достигнуты в течение более коротких периодов времени. Поскольку период пиковой нагрузки зимой длится всего 5 часов, можно избежать использования большого количества киловатт-часов, что позволяет очень легко достичь более низкого предела потребления.
  3. Праздничные дни, обозначенные тарифом на электроэнергию как непиковые дни в непиковые часы, также включаются. В приведенном выше примере есть праздник, в результате чего количество дней в непиковое время достигает 10, а дней в пиковое время — 21.

Хотите узнать больше о спросе? Свяжитесь со специалистами Brayden Automation Corp.

Следующая статья: Расчеты спроса

Предыдущая статьяПомощь окружающей среде

Как рассчитать коэффициент нагрузки

0010

Опубликовано 10 ноября 2021 г. автором LaoRen
Последнее обновление 30 сентября 2022 г.
Время чтения: 3 мин, 3 изображения, 1,4 тыс. просмотров

Промышленным и коммерческим клиентам могут выставляться счета по максимальному требованию. Ежемесячный счет отражает потребление энергии в кВтч плюс надбавка за потребление.

Это самый старый способ покрытия коммунальных расходов за обеспечение дополнительной выработки электроэнергии по требованию. Измеритель спроса Райта позволил чикагской компании Эдисона ввести тарифы на спрос в 1897.
Для расчета коэффициента нагрузки нам необходимо помимо потребления энергии также максимальное потребление.

Расчет коэффициента нагрузки

n = количество дней

Максимальная нагрузка также иногда называется пиковой нагрузкой. Он извлекается через определенные промежутки времени в течение дня (например, каждые 15 минут). Обычно коэффициент нагрузки в счете рассчитывается ежемесячно.
Оптимальный коэффициент загрузки равен 1 или выражается в процентах, 100 %. Если ваш расчет показывает более высокое значение, скорее всего, есть готовая ошибка.

Ваш электронный счетчик энергии поддерживает различные исторические регистры. Вы можете прочитать на дисплее, например. общее потребление за последний месяц и максимальная нагрузка за последний месяц.

Если вам посчастливилось получить данные профиля нагрузки, вы можете провести дополнительное исследование.

Нам любезно предоставлен профиль однодневной нагрузки кВтч с 15-минутными интервалами для завода по производству кремния в неизвестном месте. ТТ/РТ-счетчик подключается к измерительному трансформатору напряжения 35 кВ/100 В и к трансформатору тока 300 А/5 А.
Суммарное потребление за сутки: 270270 кВтч
Максимальная нагрузка за тот же период: 12600 кВт
Используя формулу, получаем Коэффициент нагрузки = 0,89375

Что мы можем сделать с коэффициентом нагрузки?

Теперь смотрим в нашу коммунальную службу договор на поставку электроэнергии. В большинстве контрактов указываются надбавки за спрос в зависимости от коэффициента загрузки. Если ваш коэффициент нагрузки выше 0,75, ваше потребление электроэнергии достаточно эффективно. В нашем примере фабрика и коэффициент загрузки почти 0,9нечего делать.
В этой области не будет доплаты по требованию.

Тем не менее, мы можем сделать быстрый график, чтобы получить представление о спросе в течение дня.

Профиль нагрузки за 24 часа

Красная линия отмечает оптимальное использование электроэнергии заводом в течение одного дня. Значение может измениться в течение месяца или года. Длительный анализ даст вам дополнительную выгоду. Если вы чувствуете, что график не соответствует расчетному коэффициенту нагрузки, посмотрите на ось Y. У нас есть смещение 9000 кВт.

Типичные коэффициенты нагрузки для коммерческих объектов

9003

Тип Средний коэффициент нагрузки
больница 0,55 до 0,65
SUPER SUPER SUPER SUPER SUPERTAMET HOL.

Опубликовано

в

от

admin

Метки:

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *