Годовые графики электрических нагрузок — разновидности и способы построения. Виды электрических нагрузок

Раздел №2. Электрические нагрузки Графики электрических нагрузок промышленных предприятий

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок (ЭН). По значению электрических нагрузок выбирают или проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения. В случае излишнего увеличения расчётных электрических нагрузок увеличиваются капитальные затраты, что приводит к неполному использованию дефицитного оборудования и проводникового материала. Эксплутационные расходы и надёжность работы электрооборудования также зависят от правильности выбора нагрузок, если в расчётах будут занижены электрические нагрузки, то величина потерь электроэнергии в электрической системе возрастает, что в конечном итоге приведёт к быстрому износу оборудования и увеличению эксплуатационных расходов.

При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов её работы потребители электроэнергии (отдельный приёмник электроэнергии, группа приёмников, цех или завод в целом) рассматривают в качестве нагрузок. Различают следующие виды нагрузок: активную мощность P, реактивную мощностьQ, полную мощностьSи токI.

За ЭН осуществляется постоянный контроль при помощи самопишущих приборов либо по показаниям измерительных приборов через определённые интервалы времени. В настоящее время получили широкое распространение автоматизированные системы учёта электроэнергии: КТС «Энергия», АСКУЭ «Миус», «Территориально-распределённая автоматизированная система учёта энергопотребления», КПТС «Дельта». По данным наблюдения строят графики электрических нагрузок, которые отражают эффективность функционирования системы электроснабжения объекта наблюдения.

Классификация графиков электрических нагрузок

Электрическая нагрузка характеризует потребление электроэнергии отдельными приёмниками, группой приёмников. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок: активная мощность Р, реактивная мощность Q и ток I.

Графики электрических нагрузок – это функциональные зависимости активной или реактивной мощности, либо тока от времени.

Электрическая нагрузка может наблюдаться визуально по измерительным приборам или регистрироваться через определённые интервалы времени приборами регистрации. В условиях эксплуатации изменения нагрузки по активной и реактивной мощности во времени записывают в виде ступенчатой кривой (гистограмма), снятыми через определённые интервалы времени. Кривая изменения активной, реактивной и токовой нагрузки во времени называется графиком нагрузки соответственно по активной мощности, реактивной мощности и току.

Различают следующие виды графиков:

1. По виду потребителей:

а) индивидуальные () графики электрических нагрузок – для отдельных приёмников электроэнергии;

б) групповые () графики электрических нагрузок – для группы приёмников электроэнергии.;

По продолжительности:

а) суточные;

б) годовые.

Рис. 3.1. Примеры отображения графиков нагрузки.

Записи графиков активной и реактивной мощности, а также тока, при n–ом количестве приёмников электроэнергии в группе будут:

(3.1)

Последнее приближённое равенство достоверно только при близких значениях отдельных приёмников электроэнергии.

Индивидуальные графики необходимы для определения нагрузок мощных приёмников (электрические печи, преобразовательные агрегаты главных приводов прокатных станов и т.п.). С точки зрения регулярности (характера изменения, периодичности) различают:

а) периодические, т.е. отвечающие строго ритмичному процессу работы с периодом

(3.2)

где - полное время цикла;

- время работы;

- время остановки (паузы).

Данный тип графика присущ поточному или автоматизированному производству.

б) цикличные - графики в которых нарушается периодичность из-за непостоянства длительностей пауз отдельных циклов.

в) нецикличные, присущи агрегатам выполняющие операции, которые строго не регламентированы. В таких графиках продолжительность рабочих интервалов и пауз различна.

г) нерегулярные – графики крайне нерегулярного режима работы приёмника электрической энергии. График нагрузки на рабочих участках существенно изменяется, продолжительность рабочих интервалов и пауз различна и условие стабильности потребления электроэнергии не выполняется (например, агрегаты разведочного бурения, электропривод игольчатого гидравлического затвора и т.п.).

Групповой график нагрузок слагается из индивидуальных графиков нагрузок, входящих в данную группу. Групповые графики нагрузок используются при проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий и дают возможность: определить потребление активной и реактивной энергии предприятием, правильно выбрать источники тока, выполнить наиболее рациональную схему электроснабжения. Степень регулярности групповых графиков определяется типами индивидуальных графиков и взаимосвязями нагрузок отдельных приёмников по технологическому режиму работы. Различают два вида таких взаимосвязей:

1. между значениями нагрузки данного приёмника в различные моменты времени;

2. между значениями нагрузок двух различных приёмников в данный момент времени.

Для индивидуальных графиков нагрузок характерны следующие взаимосвязи между значениями нагрузки приёмника в различные моменты времени:

а) для периодических графиков с общим циклом связи являются жёсткими, т.к. время цикла равно периоду работы агрегата и заданное значение в момент времениоднозначно определяет значениев последующий момент времени;

б) для цикличного и нецикличного графиков нет однозначной зависимости между величинами и, однако при малых значенияхэти связи сохраняются, хотя и не являются жёсткими (однозначными). Для данных графиков связи приобретают вероятностный характер, поэтому такие связи называют корреляционными.

Для групповых графиков кроме взаимосвязей между значениями нагрузки данного приёмника в различные моменты времени, учитывается взаимосвязь между значениями нагрузок различных приёмников в данный момент времени.

В зависимости от взаимосвязи между значениями нагрузок отдельных приёмников различают:

антифазные приёмники, включённые в сеть разновременно;
синфазные приёмники, включённые в сеть одновременно;
приёмники, включённые в сеть всегда совместно, но нагрузки, которых за время включения приёмников не имеют корреляционной связи;
независимые (не имеющие корреляционной связи) приёмники, которые могут включаться как совместно, так и раздельно;
асинфазные приёмники, могут включаться как совместно, так и раздельно, но имеют корреляционную связь (т.к. вероятность включения одного из асинфазных приёмников зависит от того, включен ли другой).

По степени регулярности, зависящей от вида индивидуальных графиков и взаимосвязи между отдельными приёмниками, групповые графики подразделяют на три типа:

Периодические. Отвечают строго ритмичному процессу производства при жёсткой связи приёмников в технологическом процессе. При этом длительность периода циклов всех индивидуальных графиков будет одинаковой и совпадёт с периодом группового графика.
Почти периодические. Данный тип графиков отвечает непоточному производству, при этом в установившемся режиме работы непериодичный график удовлетворяет условию обобщенной периодичности, т.е. стабильности расхода электроэнергии:

(3.3)

где - расход энергии за период времени;

- удельный расход энергии на единицу продукции;

- производительность в единицах продукции за время ;

- время обобщённого цикла работы;

- начальный момент времени работы;

- число циклов длительностью за рассматриваемый период времени.

Нерегулярные. Имеют место в редких случаях, когда индивидуальные графики являются нерегулярными, а, следовательно, не выполняется условие стабильности расхода электроэнергии.

По продолжительности различают суточные и годовые графики нагрузок предприятия. Каждая отрасль промышленности имеет свой характерный график нагрузок, определяемый технологическим процессом производства.

Графики нагрузок предприятия не являются стабильными, а претерпевают изменения в связи с изменением технологических процессов производства, т.е. его оптимизацией (снижение удельного потребления электроэнергии на единицу продукции, повышение использования оборудования за счёт интенсификации и автоматизации производственных процессов и т.п.).

studfiles.net

Виды электрических нагрузок В процессе работы электроприемников

Виды электрических нагрузок

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. Резкопеременная нагрузка характеризуется резкими набросами 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. Эти установки, в основном, принадлежат промышленным предприятиям. Учитывая связь электрических сетей промышленных предприятий и сетей сельскохозяйственного назначения через трансформаторные подстанции, можно считать, что специфические нагрузки промышленных предприятий оказывают влияние и на электрические сети сельскохозяйственного назначения. По мощности электроприемники сельскохозяйственного назначения можно разделить на три группы: большой мощности (свыше 50 к. Вт), средней мощности (от 1 до 50 к. Вт) и малой мощности (до 1 к. Вт). Некоторые приемники используют для работы постоянный ток и токи повышенной (до 400 Гц) или высокой частоты (до 10 к. Гц). 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.

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.

Ко второй категории относятся электроприемники и комплексы электроприемников, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недовыпуску продукции, простоям рабочих и механизмов. Электроснабжение приемников второй категории должно обеспечиваться от двух независимых источников питания. Перерыв в электроснабжении допускается на время, необходимое для автоматического и оперативного переключения на второй источник. К третьей категории относятся электроприемники и комплексы электроприемников, не попадающие под определения первой и второй категорий. Электроснабжение их может осуществляться от одного источника питания. Перерыв электроснабжения допускается на время проведения восстановительных работ, но не более одних суток.

Нагрузка в электрической сети представляется активными и реактивными нагрузками. Появление в распределительной сети электрической нагрузки вызывает нагрев токоведущих частей – проводов, кабелей, коммутационных аппаратов, обмоток электродвигателей и трансформаторов. Чрезмерный их нагрев может привести к преждевременному старению изоляции и ее износу. В связи с этим температура токоведущих частей не должна превышать допустимых значений. Сечение проводов и кабелей, коммутационных аппаратов должно выбираться по допустимому току нагрузки. Для определения допустимого (расчетного) тока нагрузки должна быть определена расчетная мощность нагрузки.

За расчетную нагрузку при проектировании и эксплуатации СЭС принимается такая неизменная во времени нагрузка , которая вызывает максимальный нагрев токоведущих и соседних с ними частей, характеризующийся установившейся температурой. Нагрев не должен превышать допустимого значения. Обычно установившееся тепловое состояние для большинства проводов и кабелей наступает за 30 минут (около трех постоянных времени нагрева – 3 Т, т. е. постоянная времени нагрева Т = 10 мин). В установках с номинальным током нагрузки более 1000 А установившаяся температура достигается за время не менее 60 мин.

present5.com

Виды электрических нагрузок В процессе работы электроприемников

Описание презентации Виды электрических нагрузок В процессе работы электроприемников по слайдам

Виды электрических нагрузок

present5.com

Классификация графиков электрических нагрузок — КиберПедия

Различают следующие виды графиков:

1. По виду потребителей:

а) индивидуальные ( ) графики электрических нагрузок – для отдельных приёмников электроэнергии;

б) групповые ( ) графики электрических нагрузок – для группы приёмников электроэнергии.;

2. По продолжительности:

а) суточные;

б) годовые.

Рис. 3.1. Примеры отображения графиков нагрузки.

(3.1)

а) периодические, т.е. отвечающие строго ритмичному процессу работы с периодом

(3.2)

где - полное время цикла;

- время работы;

- время остановки (паузы).

Данный тип графика присущ поточному или автоматизированному производству.

1. между значениями нагрузки данного приёмника в различные моменты времени;

2. между значениями нагрузок двух различных приёмников в данный момент времени.

а) для периодических графиков с общим циклом связи являются жёсткими, т.к. время цикла равно периоду работы агрегата и заданное значение в момент времени однозначно определяет значение в последующий момент времени ;

б) для цикличного и нецикличного графиков нет однозначной зависимости между величинами и , однако при малых значениях эти связи сохраняются, хотя и не являются жёсткими (однозначными). Для данных графиков связи приобретают вероятностный характер, поэтому такие связи называют корреляционными.

В зависимости от взаимосвязи между значениями нагрузок отдельных приёмников различают:

1. антифазные приёмники, включённые в сеть разновременно;

2. синфазные приёмники, включённые в сеть одновременно;

3. приёмники, включённые в сеть всегда совместно, но нагрузки, которых за время включения приёмников не имеют корреляционной связи;

4. независимые (не имеющие корреляционной связи) приёмники, которые могут включаться как совместно, так и раздельно;

5. асинфазные приёмники, могут включаться как совместно, так и раздельно, но имеют корреляционную связь (т.к. вероятность включения одного из асинфазных приёмников зависит от того, включен ли другой).

1) Периодические. Отвечают строго ритмичному процессу производства при жёсткой связи приёмников в технологическом процессе. При этом длительность периода циклов всех индивидуальных графиков будет одинаковой и совпадёт с периодом группового графика .

2) Почти периодические. Данный тип графиков отвечает непоточному производству, при этом в установившемся режиме работы непериодичный график удовлетворяет условию обобщенной периодичности, т.е. стабильности расхода электроэнергии:

(3.3)

где - расход энергии за период времени ;

- удельный расход энергии на единицу продукции;

- производительность в единицах продукции за время ;

- время обобщённого цикла работы;

- начальный момент времени работы;

- число циклов длительностью за рассматриваемый период времени.

3) Нерегулярные. Имеют место в редких случаях, когда индивидуальные графики являются нерегулярными, а, следовательно, не выполняется условие стабильности расхода электроэнергии.

Основные определения и обозначения

Режимы работы приёмников электроэнергии разнообразны и изменяются во времени. С точки зрения электрических нагрузок потребители классифицируются по следующим признакам:

1. Режиму работы.

a) Длительный – режим, при котором электрические установки работают длительное время без превышения температуры частей сверх допустимой нормы. В длительном режиме работают электрические двигатели привода насосов, вентиляторов, а также компрессоров.

b) Кратковременный – режим, при котором температура частей электрической машина не успевает достигнуть установившегося критического значения, а за время паузы снижается до температуры окружающей среды. В таком режиме работают, например, задвижки с электрическим приводом.

c) Повторно-кратковременный – режим, при котором происходит чередование периодов работы с паузами. Цикл работы электрического привода обычно составляет менее 10 с, за это время температура частей электрической машины может достигать предельного значения, но за время паузы снижается до температуры несколько превышающую температуру окружающей среды.

2. По величине мощности и напряжения.

a) Потребители малой мощности и напряжения до 1000 В ( кВт, В).

b) Потребители большой мощности и напряжения свыше 1000 В ( кВт, кВ).

3. По роду тока.

a) Потребители переменного тока промышленной частоты ( Гц), таковыми являются: асинхронные и синхронные машины, тиристорные преобразователи и т.п.

b) Потребители переменного тока повышенной частоты ( Гц), к таким установкам относятся: электроинструмент, высокоскоростной электропривод, шлифовальные станки и т.д. В промышленности нашли также применение установки питающиеся токами высокой и сверхвысокой частоты ( кГц и кГц), к ним относятся, например, печи индуцированного нагрева.

c) Потребители постоянного тока (двигатели постоянного тока, электроизмерительные и гальванические установки, сварочные аппараты и т.п.).

4. По степени надёжности питания (категории потребителей).

Для характеристики потребляемой мощности пользуются следующими понятиями.

1. Номинальная активная мощность. Это мощность приёмника электроэнергии – это мощность, указанная в паспорте приёмника электроэнергии. Под номинальной активной мощностью электродвигателя понимается выраженная в киловаттах мощность, развиваемая двигателем на валу при номинальном напряжении, а под номинальной активной мощностью других приёмников электроэнергии – потребляемая ими из сети мощность в киловаттах при номинальном напряжении. Применительно к многодвигательным приводам, исключая крановые установки, номинальная мощность – сумма номинальных мощностей всех его электродвигателей (приведённых к продолжительности включения ПВ=100%). Для крановых установок под термином «приёмник электроэнергии» понимают электропривод каждого механизма, включая механизмы, приводимые двумя двигателями. Для приёмников повторно-кратковременного режима (ПКР) работы мощность определяют по паспортной мощности путём приведения её к длительному режиму работы (ПВ=100 %) в соответствии с выражениями:

(3.4)

(3.5)

где - активная мощность, указанная в паспорте, кВт;

- полная паспортная мощность, кВА;

- паспортная продолжительность включения в долях единицы;

- период, в течение которого приёмник подключён к сети за цикл длительностью ;

- продолжительность паузы в цикле.

Для трансформаторов электрических печей номинальная активная мощность – это некоторая условная мощность:

(3.6)

где - коэффициент мощности электропечного трансформатора при номинальной мощности электропечи.

Для трансформаторов сварочных аппаратов активная мощность – это некоторая условная мощность, приведённая к ПВ=100 %:

(3.7)

где - коэффициент мощности сварочного трансформатора, отвечающий номинальному длительному режиму работы.

Групповая номинальная активная мощность – это сумма номинальных (паспортных) активных мощностей отдельных рабочих приёмников электроэнергии, приведённых к ПВ=100 %:

(3.8)

Под номинальной реактивной мощностью приёмника электроэнергии понимают реактивную мощность, потребляемую им из сети (знак плюс) или отдаваемую в сеть (знак минус) при номинальной активной мощности и номинальном напряжении (а для синхронных машин и при номинальном токе возбуждения или номинальном коэффициенте мощности). Паспортная реактивная мощность приёмников ПКР приводится к длительному режиму, т.е. к ПВ=100 %, по формуле:

(3.9)

Групповая номинальная реактивная мощность – это алгебраическая сумма номинальных (паспортных) реактивных мощностей отдельных рабочих приёмников, приведённых к ПВ=100 %:

(3.10)

Номинальные токи определяются аналогично:

(3.11)

(3.12)

При достаточно близких значениях отдельных приёмников группы можно принимать:

(3.13)

2. Средние нагрузки. Для характеристики переменной нагрузки приёмников электроэнергии за рассматриваемый интервал времени определяют средние нагрузки. Средние активная и реактивная мощность приёмника за интервал времени t определяют из выражений:

(3.14)

В условиях эксплуатации средние нагрузки рассматриваются за определённый характерный интервал времени, например за цикл, и определяются по показаниям счётчиков активной и реактивной энергии с помощью выражений:

для одного приёмника

(3.15)

для группы приёмников

(3.16)

где эа, Эа, эр, Эр – потребление активной и циркуляция в системе реактивной электроэнергии соответственно отдельными приёмниками или группой приёмников.

Средняя (активная и реактивная) мощность группы приёмников представляет собой алгебраическую сумму средних мощностей отдельных приёмников, входящих в данную группу:

(3.17)

Аналогично средняя нагрузка по току группы приёмников (приближённо):

(3.18)

В зависимости от интервала осреднения различают средние нагрузки за максимально загруженную смену, среднемесячные и среднегодовые нагрузки. Максимально загруженной считается смена с наибольшим потреблением электроэнергии, рассматриваемой группой приёмников, её значение используется при расчёте нагрузок групп приёмников. По среднесменной нагрузке определяют расчётную нагрузку, а по среднегодовой – годовые потери электроэнергии. Характерными считаются те сутки, в течение которых потребление электроэнергии примерно равно величине средневзвешенного потребления электроэнергии за один рабочий день в рассматриваемом периоде (неделя, месяц, год). Средневзвешенное потребление активной Эа, ср. взвеш. и реактивной Эр, ср. взвеш. электроэнергии определяется из выражений:

(3.19)

где - средневзвешенное потребление активной и реактивной энергии за сутки в рассматриваемом периоде времени;

- полное потребление активной и реактивной энергии за рассматриваемый период времени;

n - число рабочих дней в рассматриваемом периоде времени.

3. Среднеквадратичные нагрузки. Потери мощности в проводнике пропорциональны квадрату нагрузки. Групповые квадратичные графики нагрузки P2(T), Q2(T), I2(T) характеризуются значениями среднеквадратичной нагрузки Pck, Qck, Ick исходного графика за рассматриваемый период времени (цикл, смена, год). Среднеквадратичные нагрузки Pck, Qck, Ick за любой интервал времени в общем виде определяются из выражений:

(3.20)

где Т – рассматриваемый период времени.

Среднеквадратичная реактивная мощность Qck имеет важное значение для оценки эффекта снижения потерь электроэнергии в сетях при повышении коэффициента мощности .

4. Максимальные нагрузки. Максимальные значения активной, реактивной и полной мощности, а также тока, представляют собой наибольшие из соответствующих средних величин за некоторый промежуток времени. Максимальные нагрузки характеризуются ожидаемой частотой появления за тот или иной период времени. По продолжительности различают два вида максимальных нагрузок:

· максимальные длительные нагрузки различной продолжительности (10, 15, 30, 60 мин), определяемые для выбора элементов системы электроснабжения по нагреву и расчёта максимальных потерь мощности в них;

· максимальные кратковременные нагрузки (пиковые) длительностью 1-2 сек, необходимые для проверки колебаний напряжения в сетях, определения потерь напряжения в контактных сетях, проверки сетей по условиям самозапуска электродвигателей, выбора плавкой вставки предохранителя, расчёта тока срабатывания максимальной токовой защиты.

5. Расчётные нагрузки.

а) Под расчётной нагрузкой по допустимому нагреву понимается такая длительная неизменная нагрузка элемента системы электроснабжения (трансформатора, линии и т.п.), которая эквивалентна ожидаемой изменяющейся нагрузке по наиболее тяжёлому тепловому воздействию: максимальной температуре нагрева проводника или тепловому износу его изоляции.

Соответственно двум эффектам нагрева проводника (максимальной температуре его нагрева и тепловому износу его изоляции) различают:

· расчётную нагрузку по максимальной температуре нагрева, т.е. такую неизменную во времени нагрузку IpI, которая вызывает в проводнике тот же максимальный перегрев над окружающей температурой, что и заданная переменная нагрузка I(T);

· расчётную нагрузку по тепловому износу изоляции, т.е. такую неизменную во времени нагрузку IpII, которая вызывает в проводнике ту же величину теплового износа изоляции, что и заданная переменная нагрузка I(T).

Расчётной нагрузкой Ip для данного графика I(T) является наибольшая из отвечающих ему величин IpI и IpII.

Между величинами относительного износа изоляции и максимальным перегревом проводника имеется связь, количественная оценка которой возможна лишь на основе изучения характеристик теплового износа различных видов изоляции. Однако числовые характеристики устойчивости изоляции проводников по тепловому износу производителями не указываются. Поэтому при расчётах приходится принимать в качестве исходной величину расчётной нагрузки по допустимому максимальному перегреву проводника, т.е. IpI.

Эффект нагрева проводника обусловлен его токовой нагрузкой, вследствие простоты в проектной практике широко применяется понятие расчётной нагрузки по активной мощности Pp. Однако следует иметь в виду, что, так как

(3.21)

то для определения Pp необходимо знать величину коэффициента мощности, что далеко не всегда возможно.

Расчётная нагрузка соответствует работе приёмников электроэнергии с повышенной нагрузкой, а следовательно и с повышенным значением расчётного коэффициента мощности (данные которого отсутствуют), то используют завышенное (с запасом) значение коэффициента мощности . Величина равна средневзвешенному значению коэффициента мощности за рассматриваемый период времени, характерный для приёмников определённого вида при однотипной технологии производства. Средневзвешенный коэффициент мощности определяется по выражению:

(3.22)

где и - соответственно расходы активной и реактивной энергии за рассматриваемый период времени Т.

Расчётная нагрузка по допустимому нагреву может быть активной Pp, реактивной Qp, кажущейся (полной) Sp, или токовой Ip. Расчётную нагрузку по допустимому нагреву сокращённо называют расчётной нагрузкой.

б) Под расчётной нагрузкой по допустимой потере напряжения понимают пиковую нагрузку, выраженную в амперах (Iпик), киловаттах (Pпик) или в киловольт-амперах (Sпик), которая вызывает максимальные потери напряжения и наиболее тяжёлые условия работы электрической сети, при которых обеспечивается нормальная работа электроприёмников.

cyberpedia.su

19. Электрические нагрузки. Основные понятия и определения.

Электрическая нагрузка- в соответствии с ГОСТом 1943 г, мощность потребляемая ЭУ в определенный момент времени.

Определение ЭН является первым этапом проектирования любой СЭС. От величины ЭН зависит выбор всех элементов и технико-экономических показателей проектируемой СЭС.От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на СЭС, эксплуат. расходы и надежность ЭО. Ошибки при определении ЭН приводят к снижению техн.эконом. показателей предприятия. Если в расчетах будет допущена ошибка в сторону уменьшения ЭН то это вызовет повышенные расходы на потерю ЭЭ, ускорит износ ЭО, м/т ограничить производительность предприятия. Все это приводит к необходимости увеличить сечение проводов ЭС и заменять ЭО на более мощное.

Различают следующие виды нагрузки:

1. Активная мощность.

2. Реактивная мощность.

3. Полная мощность.

4. Ток.

Расчет ЭН проводится в 2 этапа. На первом этапе определяется нагрузка отдельных ЭП цехов и производственных участков, а также всего предприятия. На этом этапе расчета предполагают отсутствие источников реактивной мощности. Результаты первого этапа исп. как исходные данные для выбора числа и мощности силовых трансформаторов, с одновременным определением мощности и местом подключения компенсирующих устройств. На 2 этапе рассчитывают ЭН всей сети с учетом мощности и места подключения конденсаторных установок и степени использования Q СД.

Исходные данные для расчета ЭН:

1. Номинальная установленная мощность ЭП.

2. Режим работы.

3. Назначение рабочего механизма или технологической установки.

4. Число фаз.

Номинальная мощность ЭП- мощность, которая указана в паспорте, либо на заводской табличке двигателя, силового или специального трансф-ра, или на цоколе источника света.

Номинальная мощность двигателя- мощность, развиваемая двигателем на валу при Uн.

Номинальная мощность др. ЭП- мощность, потребляемая ими из сети при Uн.

Pпасп. ЭП повторно-кратковременного режима работы приводят к номинальной длительной мощности, при ПВ=100% по следующим формулам:

1. Для ЭД: Pном= Pпасп.

2. Для трансформаторов: Sном= Sпасп.

3. Для трансворматоров сварочных машин и ручной сварки: Pном= Sпасп.

Номинальная реактивная мощность ЭП- мощность, потребляемая ими из сети или отдаваемую в сеть при Pном и Uном , а СД еще и при номинальном iв , либо номинальном коэффициенте мощности.

Qном= Qпасп.

Суммарную нагрузку группы ЭП определяют:

Pном=

Qном=

Pном= Pпасп

В расчетах СЭС пром. предприятий используют следующие значения ЭН:

1. Средние нагрузки.

Средняя нагрузка за год, необходима для определения годовых потерь мощности ЭЭ. Средняя нагрузка за наиболее нагруженную смену для определения расчетного мах.

2. Максимальные нагрузки различной длительности.

Необходимы для определения и выбора СЭС по нагреву, для определения мах-х потерь мощности в сетях для выбора элементов эл.сетей по экономической плотности тока, определение потерь и отклонения U.

3. Максимальные кратковременные нагрузки.

Необходимы для проверки, колебания U в сетях, для выбора плавких вставок предохранителей, для проверки эл.сетей по условиям самозапуска ЭД, для расчетов токов срабатывания РЗ.

В начало

dabarov.narod.ru

Тема 2.4 Графики электрических нагрузок

ТОП 10:

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

Как классифицируются графики электрических нагрузок по продолжительности?
Что представляет собой площадь годового графика Р=f(t)?
Перечислите основные коэффициенты, характеризующие график электрических нагрузок.
Определите среднюю нагрузку за год Рc.год, если за этот период израсходовано электроэнергии Wа = 8760000 кВт·ч?
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 Рр, реактивной Qр и полной SР 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 ки 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 производитсяприведение 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:

рн = 3 рно,

где рно - активная мощность однофазного электроприемника, кВт.

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

рн = рно

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 ки следует для расчета принимать наибольшее значение.

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

Рс = Рн ки,

Qс = Рс 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 Рнmax - 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 пэ=п. В случае, если рнmax/рнmin£3, также принимается пэ = 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 кр 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 Рс и соответствующего значения к р:

Рр = Рс 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 Qр = 1,1 Q c;

если п э > 10, то Qр = Qc.

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

Qр = к р Qс.

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 Iр 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 Ku = 0,15, а эффективное число электроприемников пэ=5.

5. Определите соотношение между средней реактивной и расчетной реактивной мощностями, если Кu = 0,2, а эффективное число электроприемников пэ =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).

infopedia.su

Годовые графики электрических нагрузок — разновидности и способы построения.

Под электрическими нагрузками понимаются значение мощности, потребляемой системой, или тока в питающей линии.

Режим работы приемников электроэнергии изменяется в течение суток, недель и месяцев года. При этом изменяется и нагрузка на все звенья СЭС. Эти изменения изображают в виде графиков, на которых по оси ординат откладывают значения нагрузок в кВт или в процентах от максимальной нагрузки, а по оси абсцисс – время действия этих нагрузок.

Определение:

Графики электрических нагрузок представляют собой графическое изображение изменения во времени активной и реактивной мощности и потерь мощности в СЭС.

Графики электрических нагрузок дают наглядное представление о характере изменения электрической нагрузки в лини или в системе.

Значение электрических нагрузок определяют выбор всех элементов СЭС: мощности генераторов, силовых трансформаторов подстанций, сечение проводников питающей и распределительной сети, тип и технические параметры коммутационной и защитной аппаратуры.

Различают суточные и годовые графики нагрузок. Годовой график строится на основании суточного по суммарной продолжительности действия отдельных значений нагрузок за год в порядке их убывания.

Реальные графики электрических нагрузок действующих систем можно получить, установив в питающей линии измерители мощности или самописцы. Реальные графики имеют вид плавной кривой. Для удобства расчета их заменяют ступенчатой линией с минимальной продолжительностью ступени 30 или 60 мин.

Наиболее благоприятным с точки зрения эксплуатации системы электроснабжения и рационального использования электротехнического оборудования является равномерный график нагрузки. Получение равномерного графика нагрузки можно добиться соответствующей организацией производственного технологического процесса и созданием объединенных энергетических систем.

При равномерном графике колебания напряжения в сети будут минимальными. Поэтому отпадает необходимость проведения мероприятий по поддержанию напряжения в системе в пределах, установленных нормами на качество электроэнергии: переключать регулятор РПН силовых трансформаторов, регулировать мощность компенсирующего устройства, переключать питание отдельных потребителей на резервные линии и т.п.

Кроме того, стабильное значение электрической нагрузки позволяют выбрать типы и параметры всех элементов системы с минимальным запасом по всем показателям, в результате чего они будут работать с нагрузкой, близкой к номинальной. Это повышает эффективность использования всего электрооборудования. При равномерном графике нагрузок становится возможным более точное определение расчетных токов на всех участках системы и токов срабатывания защиты от ненормальных режимов работы. При этом снижается количество несанкционированных отключений в системе, т.е. повышается надежность электроснабжения

Рисунок 8. Пример реального (1) и идеального (2) суточного графика активной нагрузки.

Рисунок 9. Пример ступенчатого суточного (а) и годового (б) графика активной (Р) и реактивной (Q) нагрузки.

Графики могут быть построены как для всей энергетической системы, так и для отдельных ее частей, вплоть до производственных участков и конкретных питающих линий.

Чтобы полнее охарактеризовать работу СЭС в течение года, необходимо иметь зимний и летний суточные графики электрических нагрузок за наиболее загруженную смену.

Наибольшую нагрузку по суточному графику называют максимальной суточной нагрузкой Рмак.

Площадь графика электрической нагрузки, ограниченная осями координат и кривой изменения нагрузки, представляет собой в масштабе количество электроэнергии в кВ час, выработанной или потребленной данной установкой или системой за соответствующий промежуток времени.

Для действующих предприятий, зная потребленную электроэнергию, можно рассчитать среднюю мощность за определенный промежуток времени.

Например, среднесуточная и среднегодовая нагрузка определяется:

где Wсут. – энергия, потребленная за сутки;

Wг. – энергия, потребленная за год;

8760 – количество часов работы в году при трехсменном графике;

24 – количество часов в сутках.

Графики могут быть построены для активной и реактивной мощности и для потерь мощности (DР, ∆Q) в системе.

Различают постоянные и переменные электрические потери. Постоянные потери не зависят от величины нагрузки; к ним относятся потери на нагрев сердечников электрических машин и аппаратов от вихревых токов.

Переменные потери зависят от величины нагрузки; к ним относятся потери на активных сопротивлениях обмоток электрических машин и аппаратов.

Важным показателем, характеризующим работу СЭС, является время использования максимума электрической нагрузки.

Определение:

Время использования максимума электрической нагрузки Тм – это время, в течение которого система при условии, что она работает постоянно с максимальной нагрузкой, передает или производит то же количество электроэнергии, что и работая по реальному переменному графику нагрузки.

megalektsii.ru