Методические указания. 1.4.1 Общие положения

1.4.1 Общие положения

Кривая изменения активной, реактивной и токовой нагрузки во времени называется графиком нагрузки соответственно по активной мощности, реактивной мощности или току. Графики нагрузок подразделяются на индивидуальные - для отдельных приемников электроэнергии и групповые - для групп приемников электроэнергии.

Наиболее близко соответствует действительности непрерывный график (рисунок 1.1.а), а наименее - ломаный (рисунок 1.1.б). Последнее объясняется тем, что отсчеты и нанесение отдельных точек на этот график являются совершенно случайными, одномоментными.

Степень соответствия графика, снятого по показаниям счетчика, зависит от интервалов осреднения нагрузки. Чем меньше этот интервал, тем точнее будет этот график.

Индивидуальные графики нагрузок необходимы для определения нагрузок отдельных мощных приемников электроэнергии с резкопеременным характером нагрузки (например, прокатные станы, электрические печи и т.д.).

При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий в большинстве случаев используются групповые графики нагрузок (от графиков нагрузок группы, состоящей из нескольких приемников, до графиков нагрузок предприятия в целом). Графики нагрузок всего предприятия дают возможность определить потребление активной и реактивной энергии предприятием, правильно выбрать питающие источники тока и выполнить наиболее рациональную схему электроснабжения (рисунок 1.2).

Р,квт

Рисунок 1.1 – Различные способы записи графиков нагрузок:

а) с помощью самопишущих приборов;

б) визуальный отсчет показаний стрелочных приборов;

в) по показаниям счетчиков активной энергии.

Рисунок 1.2 – График нагрузки цеха (предприятия) за смену

1.4.2 Исследование графиков нагрузок

По графикам легко определить некоторые величины и коэффициенты, используемые в расчетах электрических нагрузок и при исследованиях режимов электропотребления предприятий. Для этого необходимо иметь характерные графики зимнего и летнего дня, а также годовой график по продолжительности. Основными для графика нагрузки величинами являются средняя, среднеквадратичная и максимальная нагрузки.

Средняя нагрузка всего графика за время Т является величиной, зависящей лишь от конфигурации самого графика и продолжительности цикла или периода наблюдений. Применительно к графикам активной и реактивной мощностей, площади которых определяют расход активной (W) и реактивной (V) энергии, можно написать

, (1.1)

. (1.2)

Средняя активная Р_см или реактивная Q_см мощность за наиболее загруженную смену является основной величиной при расчете нагрузок групп приемников.

Среднеквадратичная нагрузка за некоторый интервал времени определяется выражениями

, (1.3)

, (1.4)

(1.5)

где Т – рассматриваемый период времени.

Среднеквадратичная нагрузка характеризует эффект нагрева проводника током.

Среднеквадратичная реактивная мощность Q_cк имеет важное значение для оценки эффекта снижения потерь электроэнергии в сетях при повышении cos j.

Максимальные значения активной, реактивной, полной мощности или тока представляют собой наибольшие из соответствующих средних величин за некоторый промежуток времени.

По продолжительности различают два вида максимальных нагрузок:

1. Максимальные длительные нагрузки, определяемые для выбора элементов системы электроснабжения по нагреву и расчета максимальных потерь мощности в них.

Под расчетной нагрузкой (Р_Р) по допускаемому нагреву понимается такая длительная неизменная нагрузка элемента системы электроснабжения (трансформатора, линии и т.д.), которая эквивалентна ожидаемой изменяющейся нагрузке по наиболее тяжелому тепловому действию: максимальной температуре нагрева проводника или тепловому износу его изоляции. Расчетную нагрузку по допустимому нагреву сокращенно называют расчетной нагрузкой. Согласно “Указанию по определению электрических нагрузок”, расчетная нагрузка условно принимается равной вероятному максимальному значению нагрузки за интервал времени 30мин., близкий к трем постоянным времени нагрева, так как за это время перегрев большинства проводников достигает примерно 95% установившегося значения.

2. Максимальные кратковременные нагрузки (пиковые) длительностью 1-2с., определяемые для проверки колебаний напряжения в сетях, проверки сетей по условиям самозапуска электродвигателей, выбора плавкой вставки предохранителя, расчета тока срабатывания максимальной токовой релейной защиты (Р_пик, S_пик, I_пик).

При исследовании и расчетах электрических нагрузок удобно пользоваться, кроме именованных значений физических величин - максимальной, средней и среднеквадратичной нагрузки, - также некоторыми относительными показателями (коэффициентами), характеризующими режим работы отдельных приемников и их групп.

Рассмотрим эти показатели и связи между ними:

1) Основным показателем режима работы одного или группы электроприемников служит коэффициент использования, выражающий отношение средней нагрузки к номинальной

(1.6)

где Р_н – номинальная активная мощность группы электроприемников;

Р_см – средняя нагрузка за максимально загруженную смену.

2) Важнейшим расчетным показателем группового графика нагрузок является коэффициент максимума по активной мощности

(1.7)

где Р_р – расчетная нагрузка;

Р_см – средняя нагрузка за максимально загруженную смену.

Исследуемый период времени принимается равным продолжительности наиболее загруженной смены.

Коэффициент максимума К_м зависит от эффективного числа приемников n_э и ряда коэффициентов, характеризующих режим потребления электроэнергии данной группой приемников, и является расчетной величиной.

3) Коэффициент спроса, как и коэффициент максимума, относится обычно к групповым графикам нагрузки. Коэффициентом спроса по активной мощности К_С называется отношение расчетной (в условиях проектирования) или потребляемой (в условиях эксплуатации) активной мощности к номинальной (установленной) активной мощности группы приемников

. (1.8)

Можно установить следующие зависимости

. (1.9)

4) Коэффициент заполнения (коэффициент нагрузки) группового графика

, (1.10)

. (1.11)

Коэффициент заполнения графика нагрузок играет большую роль для оценки суточных и годовых графиков нагрузок. Своего предельного значения, равного единице, этот показатель достигает при неизменяющейся во времени нагрузке, чего практически не бывает.

5) По графику максимально загруженной смены можно определить Т_м.см – число часов использования максимума нагрузки за эту смену

. (1.12)

1.4.3 Годовые графики нагрузок

Особенности годового режима работы электроустановок наглядно выявляются при помощи годовых графиков нагрузок. В практике чаще всего пользуются годовым графиком по продолжительности. Приближенно годовой график по продолжительности можно построить по двум характерным суточным графикам нагрузок электроустановки (за зимние и летние сутки). Количество зимних и летних суток для разных климатических зон различно (см. рисунок 1.3).

Построение начинают с максимума и выполняют в порядке постепенного снижения мощностей. Для этого через оба суточных графика проводят ряд горизонтальных линий, расстояние между которыми выбирают в соответствии с желаемой точностью построения.

Площадь годового графика по продолжительности в определенном масштабе дает расход электроэнергии в кВт×ч за год

. (1.13)

Средняя годовая нагрузка установки

(1.14)

где 8760 – число часов в году.

По годовому графику можно определить

а) (1.15)

где a – годовой коэффициент сменности по энергоиспользованию, этот коэффициент отображает неравномерность загрузки по сменам.

б) (1.16)

где Т_м – годовое число часов использования максимума активной мощности.

Рисунок 1.3 – Годовой график нагрузок по продолжительности

Годовые графики нагрузки по продолжительности используют в технико-экономических расчетах при определении наивыгоднейшего числа и мощности агрегатов установки, потерь электроэнергии в сетях и трансформаторах.

Дата добавления: 2015-07-12