Графики электрических нагрузок

Графики электрических нагрузок позволяют правильно подойти к выбору основного оборудования подстанций — трансформаторов, компенсирующих устройств, кабелей и наметить наиболее экономичный режим их работы.

В условиях действующего предприятия графики электрических нагрузок помогают выявить основные показатели электрических нагрузок, которые необходимы для проектирования электроснабжения аналогичных производств.

Суточные графики показывают изменение нагрузок в течение суток. Их строят по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии через каждый час либо каждые полчаса (для выявления получасового максимума нагрузки).

Для суточных графиков активной и реактивной нагрузок характерны следующие величины: максимум активной (реактивной) нагрузки за сутки P ‘ м (Q ‘ м) кВт ( квар), максимум активной нагрузки в наиболее загруженной смене P м кВт, расход активной (реактивной) энергии за сутки Wcут ( V cут), кВт-ч (квар-ч), расход активной (реактивной) энергии за наиболее загруженную смену Wcм (Vcм), кВт-ч (квар-ч).

Используя эти характерные величины и зная общую номинальную мощность всех рабочих электроприемников (Ри, кВт), можно определить следующие характерные для суточных графиков показатели:

Cреднюю активную нагрузку за сутки (кВт) :

Средниюю активную нагрузку за наиболее загруженную смену (кВт) :

К оэффициент использования номинальной мощности Р н за наиболее загруженную смену :

К оэффициент мощности в период максимума :

Cредневзвешенный коэффициент мощности за наиболее загруженную смену

К оэффициент заполнения суточного графика активной и реактивной нагрузки :

К оэффициент максимума активной нагрузки за наиболее загруженную смену :

Годовые графики активной и реактивной нагрузок по продолжительности, построенные на основании суточных или месячных графиков нагрузок, позволяют уточнить величину годового потребления электроэнергии, наметить режим работы трансформаторов на подстанциях в течение года, правильно выбрать компенсирующие устройства.

Для годовых графиков активной и реактивной нагрузок по продолжительности характерны следующие величины: годовой максимум активной (реактивной) нагрузки P м.г (Qм.г), кВт (квар), годовой расход активной (реактивной) энергии Wг (V г ), кВт-ч (квар-ч).

Производными для этих графиков будут следующие характерные показатели:

Г одовое число часов использования максимума активной (Гм, ч) и реактивной (Гм. р, ч) нагрузок :

где Тт — годовой фонд рабочего времени, ч,

Г одовой коэффициент сменности по энергоиспользованию :

К оэффициент заполнения годовых графиков активной и реактивной нагрузок :

Для анализа и сопоставления показателей, полученных на одном предприятии, с показателями аналогичных производств других предприятий необходимо графики электрических нагрузок дополнять данными, характеризующими технологию производства в соответствующий графикам период времени.

В качестве примера на рис. 1 и 2 приведены суточный и годовой графики активных нагрузок цеха мощностью 5,5 млн. м2 в год, построенные на основании показаний счетчиков активной энергии во время обследования электрических нагрузок предприятия.

Источник

Графики электрических нагрузок

Содержание

Общее описание

Потребление энергии отдельным потребителем в каждый момент времени — величина случайная, однако в целом по предприятию, району, энергосистеме оно подчиняется определенным статистическим закономерностям и поэтому может быть предсказано с некоторой степенью достоверности. Знание этих закономерностей необходимо для планирования энергетического производства: определения резерва, проектирования энергообъектов и сетей, определения потребной мощности, экономичного и надежного электроснабжения

Основной такой закономерностью, определяющей в каждый момент времени [math]t[/math] величину потребления электроэнергии, является график нагрузки, то есть функция мощности от времени, который представляется в виде формулы, таблицы, чертежа.

По функциональному назначению различают:

Изменение нагрузок как энергосистем, так и отдельных потребителей происходит циклически, в соответствии с циклическим характером производства, жизни людей и космических процессов. Поэтому целесообразно выделять графики, соответствующие периодам этих процессов:

Анализ этих графиков позволяет изучить динамику развития и прогнозировать нагрузку. Такие же графики строятся и для потребителей: промышленных предприятий, транспорта, быта, сельскохозяйственных нагрузок. Это дает возможность получить типовые нормативные графики для разного рода потребителей. Типовые графики позволяют создать методики проектирования и расчёта по ним нагрузок.

Метеорологические факторы

На величину электропотребления существенное влияние оказывают метеорологические факторы — в первую очередь температура и освещённость. Они в значительной степени определяют сезонные колебания и суточную неравномерность графиков потребления. Устойчивые сезонные и суточные колебания метеорологических факторов можно представить в аналитической форме. При этом необходимо учитывать, что для энергообъединений с распределенной по большой территории нагрузкой влияние фактора освещённости заметно снижается. С другой стороны, становится более заметно влияние температуры. Оставшиеся неучтённые метеорологические факторы (скорость ветра, влажность) в основном усиливают влияние основных двух (температура и освещённость).

Степень влияния метеорологических факторов на величину электропотребления в первую очередь зависит от доли коммунально-бытовой и осветительной нагрузки. Вторым фактором, увеличивающим влияние метеорологических факторов, является наличие, в последнее время, аномальных отклонений температуры от среднемноголетних тенденций. Это, в свою очередь, вызывает сильные скачки электропотребления особенно в весенний и осенний периоды. В эти периоды резкие отклонения температуры заставляют население прибегать к помощи отопительных (при похолодании) или охлаждающих (при потеплении) приборов.

Характеристики графиков нагрузки

Коэффициент заполнения

Коэффициент заполнения графика показывает долю времени, от общего периода анализа, за которое генератор выработает (нагрузка потребит) всю энергию, если будет работать с максимальной мощностью.

где [math]P_<\text<ср>>[/math] — средняя мощность на интервале; [math]P_[/math] — максимальная мощность на интервале.

Коэффициент неравномерности

Показывает отношение минимальной величины потребления к максимальной величине за анализируемый период времени.

где [math]P_[/math] — минимальная мощность на интервале; [math]P_[/math] — максимальная мощность на интервале.

Коэффициент регулируемости

На суточном интервале времени показывает долю нагрузки, которую необходимо покрывать за счёт маневровых свойств генерирующего оборудования.

Коэффициент формы

Назначение графиков нагрузки

Графики нагрузки предназначены для [2] :

При этом чем более равномерная загрузка генераторов, тем лучше условия и экономичность их работы, вследствие этого возникает проблема выравнивания графиков нагрузки.

Регулирование графиков нагрузки

С целью выравнивания графиков нагрузки используют несколько подходов [2] :

Источник

Графики электрических нагрузок

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 Р_мак.

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 W_сут. – энергия, потребленная за сутки;

W_г. – энергия, потребленная за год;

8760 – количество часов работы в году при трехсменном графике;

24 – количество часов в сутках.

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 Т_м – 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.

[Л2. §2.4; Л3 §2.2; Л16, §3.1; Л17, гл.8]

Контрольные вопросы:

1. Что понимается под электрическими нагрузками?

2. Что представляет собой график электрической нагрузки?

3. Как получить реальный график электрической нагрузки действующей системы электроснабжения?

4. Какой вид имеет идеальный график электрической нагрузки?

5. Какова пути достижения равномерности графика электрической нагрузки?

6. Почему равномерный график является наиболее предпочтительным?

7. Какой параметр в масштабе выражает площадь графика электрической нагрузки?

8. По какому принципу строится годовой график электрической нагрузки?

9. Дать определение параметру Т_м.

10. Как определить среднюю суточную и годовую мощность?

Источник

Графики нагрузок электрических станций. Экономические показатели электростанций

Любого потребителя электрической энергии, или их группу, можно охарактеризовать графиком нагрузки – количеством потребленной электроэнергии за единицу времени. Эта величина не является постоянной и, соответственно, с изменением нагрузки потребителя меняется и количество вырабатываемой электростанцией электроэнергии.

Изменение нагрузки электрических станций колеблется как по часам (в течении суток), ток и по дням (в течении года). Данные изменения изображают графически. Колебания электрической нагрузки будет зависеть от назначения электростанции и целей, для которых отпускается электроэнергия.

Ниже показан график работы электрической станции с преобладающей осветительной нагрузкой:

Из графика видно, что максимальный пик приходится на промежуток между 17-00 и 22-00 для зимнего периода (кривая а), и между 21-00 и 01-00 летом (кривая б). в летнее время пик потребления электрической энергии наступает значительно позднее, он значительно короче по времени и меньше по количеству потребленной электрической энергии.

Станции, которые обслуживают осветительную нагрузку встречаются крайне редко. Они помимо осветительной нагрузки обслуживают еще промышленное оборудование, а также оборудование коммунальных нужд, городского электротранспорта и железных дорог. При этом график нагрузок резко изменяется. В дневное время количество потребляемой электрической энергии резко возрастет, и кроме вечернего, возникнет еще и дневной максимум.

Ниже показаны характерные суточные графики активной нагрузки (в процентном соотношении) промышленного и культурного центра для зимнего и летнего периода:

Проанализировав летний и зимний график можно построить годовой график, или как его еще называют – график по продолжительности. Для построения годового графика необходимо определить количество дней работы в году по летнему и зимнему графику.

Определив общую суточную длительность какой-то нагрузки, к примеру, максимальной, и умножив это число часов на количество дней работы по данному суточному графику (зимнему, например), находим продолжительность этой нагрузки за рассматриваемую часть года. Повторяя такие действия для каждого следующего значения нагрузки можно построить график годовой. Площадь годового графика (при выраженных осях ординат в киловаттах) будет выражать годовое количество отпущенной электростанцией электрической энергии в киловатт-часах.

Годовые графики могут строить как для электростанций, так и для потребителей. Имея значения суточные зимних и летних потреблений электрической энергии подбирают наиболее оптимальное количество генераторов, которые будут установлены на электростанции, при этом стремятся подобрать генераторы таким образом, что бы их мощность была одинакова. Эти же значения используют и при решении вопроса о мощности и количестве работающих агрегатов в различное время суток. Годовые графики необходимы для определения потребности в топливе, а также для решения вопроса о распределении нагрузки между параллельно работающими электростанциями и решения других задач.

Ниже показан годовой график электростанции промышленного и культурного центра, с выраженной нагрузкой в процентах:

На основе построенных суточных и годовых диаграмм можно определить некоторые коэффициент, которые характеризуют работу электрической станции, ее экономичность, а также правильность выбора ее агрегатов.

Где Э_а выработанная электроэнергия за определенное количество Т часов работы электростанции.

2. Число часов использования максимума:

Где Р_max нагрузка максимальная за рассматриваемый период времени.

Наиболее часто определяют годовое число часов использования максимума. Данная величина для электростанций районного значения находится в пределах 5000-7000 часов, для заводских ТЭЦ примерно 2500-5000 часов, а небольшие электростанции малых городов 2500-3000 часов. Чем больше Т_max – тем лучше используется оборудование электростанции.

3. Коэффициент нагрузки электростанции:

Данный коэффициент характеризует экономичность работы электростанции. Он показывает какую долю составляет электрическая энергия выработанная на электростанции от той, которая могла бы быть выработана при максимальной загрузке станции. Чем выше будет К_н, тем меньше себестоимость 1 кВт*ч электроэнергии.

Для электростанций районного значения К_н обычно составляет 0,7 – 0,8; для заводских 0,4 – 0,55; для электростанций небольших городов порядка 0,3 – 0,4.

4. Коэффициент резерва:

Где Р_уст – мощность установленная агрегатов электрической станции.

Коэффициент резерва всегда больше единицы и его значение всегда напрямую зависит от назначения и важности электростанции.

При эксплуатации могут иметь место кратковременные, но довольно значительные повышения потребление электрической энергии, вызванное совпадением максимального потребления электрической энергии со стороны потребителей (пиковые нагрузки).

Для того что бы снизить эти пики и, соответственно, снизить количество генераторов на станции применяют следующие методы регулирования графика нагрузок:

При резком росте потребляемой электроэнергии, например в случае аварии, отключение одной или нескольких машин на станции, регулирование графика потребления электроэнергии регулируется автоматически, путем отключения менее ответственных потребителей.

Естественное регулирование потребляемой электроэнергии легко достигается в крупных энергосистемах, которые могут охватывать большие районы и огромное количество потребителей, что позволит переводить нагрузку с одной электростанции на другую, которая менее загружена.

Экономические показатели электростанций

Для выявления степени экономичности при строительстве электростанции используют показатель стоимости 1 кВт установленной мощности, который можно определить по формуле:

Где К – стоимость сооружений общая, денежных единиц; Р_уст – мощность общая электростанции, кВт.

Общая стоимость сооружений довольно существенно зависит от единичной мощности генераторов, их типов и числа, от видов применяемого топлива, а также от водоснабжения. Чем выше единичная мощность устанавливаемых агрегатов и общая электрическая мощность станции, тем ниже размер капиталовложений на 1 кВт.

Источник

Электрические нагрузки: характеристики, графики, зависимости

Целью расчета электрических нагрузок является определение токов, протекающих по токоведущим элементам, с точки зрения их допустимости по условиям нагрева элементов. Расчет электрических нагрузок является определяющим величину затрат в системах электроснабжения.

Ток, протекая по элементу вследствие его омического сопротивления, вызывает его нагрев. Температура нагрева проводников ограничивается по условиям износа изоляции и условиям работы самого элемента. Если бы токи в проводниках были неизменны, то расчет их сечений можно было бы производить, пользуясь допустимыми температурами перегрева. Для кабелей и проводов, например, она составляет 50…80°С. Но мы имеем изменяющийся во времени ток, который вызывает изменение температуры проводников. Нас интересует максимальная температура, которая может существовать некоторое время.

Требование, чтобы установившаяся температура была меньше допустимой (Туст Содержание

Расчет электрических нагрузок

Расчетная величина электрических нагрузок Рр определяет технические решения, диктуя затраты на изготовление электротехнических изделий, создание и развитие субъектов электроэнергетики, построение и функционирование объектов электрики. Ожидаемые Рр определяют электроснабжение всех уровней. Опыт показал, что Рр систематически завышаются и что проблемы расчета Рр не могут быть решены в рамках существующих теорий. Рынок снизил на четверть среднюю общезаводскую загрузку трансформаторов и сетей системы электроснабжения и коэффициент спроса предприятий.

Отсутствие анализа исходных данных (известных к моменту принятия решения по схеме электроснабжения при проектировании, во время эксплуатации и др.); отрыв расчета от технологических, временных и человеческих факторов; нечеткость представления, для каких целей, стадий проектирования и уровней системы электроснабжения выполняется расчет, порождают путаницу в терминологии, проявляющуюся в применении понятий, имеющих разный физический смысл, но одинаковое математическое представление. Понятие Рр многозначно и применяется, вопервых, как связанное с физическим процессом протекания электрического тока; вовторых, при инвестиционном проектировании, решении перспективных вопросов развития предприятия, модернизации отдельных производств, согласование вопросов присоединения (подключения) предприятия или отдельных его объектов с энергоснабжающей организацией; втретьих, для нормирования, оплаты и других целей, связанных с управлением электропотреблением и энергосбережением.

Исторически, со времен Вольта и Ома, греющее действие электрического тока поставило вопрос о выборе сечения проводников. И сейчас выбор элементов электрической сети из условий нагрева является одним из основных этапов проектирования. Максимальная температура перегрева проводника с постоянной времени нагрева Тн в общем случае определяется уравнением теплового баланса, решаемым до конечного результата только для неизменного во времени / графика нагрузки I(t) = const, т.е. для электроприемников, имеющих постоянную во времени нагрузку (не как на рис 2.3).

Закон изменения нагрузки (например, на протяжении года) достаточно сложен, особенно учитывая сезонную составляющую (рис. 2.5) и неравномерность потребления по дням недели (рис. 2.6). Подключение, соединение электроприемников в группу на распределительном щите или подстанции порождает случайный характер нагрузки, где уравнение теплового баланса неразрешимо изза математических трудностей.

Поэтому выбор сечения проводника по нагреву производят не по максимальной температуре перегрева, а по расчетной токовой на грузке /р, которая определяется на основании принципа максимума средней нагрузки.

Для оценки нагрева проводников правильнее использовать закон Джоуля—Ленца и вести расчет по максимуму среднеквадратичного (эффективного) тока для каждого изменения за определенное время. Расчетный ток /р, равный максимуму среднего тока, есть приближение, обеспечивающее инженерную точность при построении схемы электроснабжения.

При переменной нагрузке, когда график чаще всего случайный, использование выражения (2.7) приводит к эквивалентному по эффектам нагрева расчетному току /р, который вызывает в проводнике или такой же максимальный нагрев над окружающей температурой, или тот же тепловой износ изоляции, что и заданная переменная нагрузка /(/). ток /р обычно определяют по расчетной активной нагрузке.

В качестве расчетной нагрузки применяют среднюю нагрузку поактивной мощности за интервал реализации продолжительностью Г, который связывают с постоянной времени нагрева Г0. Использование максимальной из средних нагрузок (в этом и заключается принцип максимума средней нагрузки) позволяет судить о расчетном (проектном) максимуме, заявленном или фактическом суточном, недельном, месячном, квартальном и годовом 30минутном (Р = Pmax) максимуме.

В зависимости от конструкции, условий прокладки для каждого проводника любого назначения указывается неизменный во времени нормируемый (номинальный) ток /ном, длительно предельно допустимый по его нагреву. Например, по ПУЭ допустимый длительный ток для трехжильных кабелей напряжением 10 кВ сечением токолроводящей жилы 185 мм2 с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в земле, составляет 310 А. ток принят из расчета прокладки в траншее (земле) на глубине 0,7… 1,0 м не более одного кабеля при температуре земли 15 °С, с удельным сопротивленцем земли 120 см * К/Вт и допустимой температурой жилы кабеля 60 °С.

При прокладке нескольких кабелей рядом в зависимости от расстояния между ними и от их количества вводится понижающий коэффициент до 0,75 (теоретически все изложенное есть мировоззрение первой научной картины мира: все можно и нужно рассчитывать). По току р выбирают ближайшее сечение, номинальный ток которого с учетом всех расчетных коэффициентов больше (Iном > Iр).

Таким образом, при проверке на нагрев проводников любого назначения принимается получасовой максимум тока /тах, наибольший из средних получасовых токов данного элемента. Выбор сечений проводников в отношении предельно допустимого нагрева производится с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т.п.

Кроме определения сечений элементов системы электроснабжения по нагреву максимальная нагрузка Ртах необходима для определения потерь и отклонений напряжения, максимальных потерь мощности и энергии в сетях; выбора элементов электрических сетей по экономической плотности тока; определения тока трогания релейной защиты; выбора плавких предохранителей и уставок выключателей; проверки самозапуска электродвигателей, колебаний напряжения в сетях и в других случаях, когда необходимо рассчитать элементы электрической сети или их режимы, опираясь на законы Максвелла. Для простоты далее будем рассматривать идеальный случай, когда расчетная (проектная или иная) максимальная нагрузка совпадает с фактической максимальной, замеренной какимлибо способом, и равна максимальной заявленной (договорной) на уровне предприятия: Рр = Ртах = Рф = Рз(mах).

Заявленный максимум не передается по конкретному проводу, не трансформируется одним трансформатором, не отключается одним выключателем: физически нет тока, соответствующего расчетной мощности Рр и определяемого по формуле (2.8). Положение усложняется (рис. 2.7), если учитывать: максимальную электрическую нагрузку в часы утреннего и вечернего максимумов нагрузки; ночной максимум; максимальную нагрузку, превышающую заявленную и лимит, которая может быть разрешена, если есть резерв у субъектов электроэнергетики; максимальную нагрузку, соответствущую проектной технологической производительности; максимальную нагрузку, согласованную с энергоснабжающей организацией для подключения; перспективную максимальную проектную нагрузку; максимальную нагрузку при осуществлении регулирования режима электропотребления (управление потребителямирегуляторами) и др.

Таким образом, при решении вопросов электроснабжения определяющей величиной является расчетная электрическая нагрузка, которая принимается равной получасовому максимуму Ртах. Этот максимум может находиться по данным конкретных электроприемников и применяться для расчетов электрических сетей и их элементов (опираясь на теоретические основы электротехники). Но он может также рассчитываться с учетом системных свойств предприятия, устойчивости развития и ценологической устойчивости структуры. Такой Ртах нужен при выборе на перспективу схем электроснабжения предприятий, производств и цехов, определении их объемов электропотребления, решении вопросов технологического и технического присоединения к подстанциям и сетям энергоснабжающей организации, определении основных групп электрооборудования, инновационных вложений, штатов.

Рост числа элементов по уровням сверху вниз приводит к тому, что расчеты, которые жестко определяют каждый элемент системы электроснабжения, возможны лишь при многих допущениях для 6УР и 5УР. Для более низких уровней системы электроснабжения возможны лишь локальные расчеты (для данной секции РП, цеховой ТП, распределительного шкафа).

Как физическая величина электрическая нагрузка есть электрическая мощность Р = U*I. Если электрическая энергия А — совершая работу, расходуется равномерно в течение времени то Р = A/t. Изменение электрических нагрузок во времени представляют таблицами (временными рядами), указанием нагрузок для характерных режимов, например периодов расплавления, окисления и рафинирования дуговой сталеплавильной печи, или определенного временного интервала (получаса, часа, смены, суток, недели, месяца, года).

Графики электрических нагрузок

Для графиков важен интервал осреднения Д, сумма которых определяет 30-минутный интервал, принимаемый за расчетное время. Для индивидуальных графиков At должно соответствовать физике изучаемого процесса. Например, для рельефных сварочных машин должно быть малым из-за резкопеременного режима работы, отображаемого графиком нагрузки, когда время импульса сварки t = 0,04…0,12 с; время паузы между импульсами t2 = 0,02…0,20 с; число последовательных импульсов — 2… 10.

Регистрация ординат графиков нагрузки группы электроприемников, подключенных к какомулибо коммутационному аппарату 2УР, и графиков потребителей 6УР—4УР существующими регистрирующими приборами может осуществляться с любым интервалом осреднения. При измерении на одном электрическом присоединении с интервалом At = 3 мин общее число регистрируемых точек за сутки составит 24 • 60:3 = 480; всего за год — 175 200. Такое количество измерений затрудняет использование графика на большом временном интервале и для большого числа присоединений. Кроме технических трудностей съема информации, суммирования результатов, регистрации и обработки существуют и экономические ограничения.

Если индивидуальные графики нагрузки электроприемников известны и возникает необходимость аналитического формирования групповых графиков нагрузки, то применимы автокорреляционная функция индивидуального графика нагрузки рассматриваемого, как реализация стационарного случайного процесса.

Чтобы получить достаточно снять показания счетчика электроэнергии, пересчитать их в киловаттчасы и разделить на 0,5 ч. Отклонение от Рмах учитывается счетчиком, определяющим среднюю нагрузку Рср за интервал. Суммирование, проводимое счетчиком за 30 мин, упрощает допущения о значении и вероятности изменения нагрузки за Д.

Из рис. 2.4 очевидно, что величина Р зависит от начала отсчета. Технически возможно рассчитывать Рмах за 30 минутный интервал, начинающийся с любого момента. Возникает вопрос о цели таких измерений и их экономической целесообразности, которая оправдывается при регулировании электропотребления предприятий и создании систем управления электрическими нагрузками. Пока, как правило, измерение производится в фиксированное время, совпадающее с началом часа. Усредненные по формуле максимумы фиксируются, образуя суточный график (рис. 2.7), состоящий из 48 точек.

На суточном графике выделяют утренний и вечерний (обычно больший) максимумы и ночной провал, когда нагрузка понижается до минимума. Часы прохождения утреннего и вечернего максимумов задаются энергоснабжающей организацией.

Наибольший из максимумов принимается за суточный максимум (при регулировании максимум может не совпадать с этими значениями) и наносится на годовой (месячный, квартальный) график нагрузки. Наибольший из суточных максимумов в течение квартала должен приниматься за заявленный максимум и оплачиваться. В этом случае фактический расчетный и заявленный максимумы будут совпадать. Аналогично определяется среднесуточная мощность.

Максимальная электрическая нагрузка

Графики наглядно характеризуют электрическую нагрузку (и многие другие стороны работы предприятия, например ритмичность, использование оборудования по сменам). Но в инженерной практике оперировать с графиками неудобно (а сейчас на начальных стадиях проектирования они отсутствуют вообще, в отличие от проектных заданий 1930— 1940х гг.), когда, не предполагая ценологических ограничений, стремились сделать заводы одинаковыми, будто это два электродвигателя. Поэтому при расчетах электрических нагрузок, согласовании технических условий на электроснабжение предприятий, лимитировании и управлении электропотреблением оперируют показателями, применение которых является достаточным практически для всех расчетов.

Поэтому, говоря в электроснабжении предприятия (об объекте потребителя) о мощности Рр, Рмах, Рф, всегда явно или неявно предполагается, что присутствует время и как интервал, и как точка на текущем времени Ньютона.

Так что определение Рр есть конвенционное соглашение 1930— 1950х гг. (хотя так и не называемое) об интервале Д/, привязки этого интервала к протяженности суток … года. Это утверждение нашло отражение в замерах в характерный летний и зимний дни, когда предприятия по требованию энергоснабжающей организации предоставляют фактические замеры своего Ртах в течение суток с 30минутным интервалом.

Таким образом, для действующих предприятий на высших уровнях системы электроснабжения 6УР, 5УР, 4УР всегда имеется достоверная величина — расход электроэнергии за отчетный период: смену, сутки, неделю, месяц, квартал, год. Годовая отчетность для 6УР есть государственная статистическая отчетность; отчетность для 5УР (частично и для 4УР) — ведомственная, которая может быть положена в основу отраслевых информационных банков по удельным и общим расходам электроэнергии.

Используем наиболее известную и достоверную величину Л. Если площадь А = const и А = Р^Т, где Т — число часов в сутках, в году (Тт = 8 760 ч), то при работе предприятий с нагрузкой, равной Рмак это же количество электроэнергии А было бы израсходовано за число часов Tmаx, называемое числом часов использования максимума или продолжительностью использования максимальной нагрузки.

Из всех интервалов, усредненных на At = 30 мин, нагрузка с 21 ч до 21 ч 30 мин является максимальной.

Именно эта нагрузка, являясь средней за некоторый интервал времени, иллюстрирует положение, согласно которому максимальная нагрузка Ртах, принимаемая при расчете, есть максимальная из средних нагрузок. Это положение распространяется на любой интервал, в том числе на квартал, год. Развитие вычислительной техники и потребности в регулировании электропотребления требуют уменьшения временного интервала (в идеале — ежесуточная заявка Ртах реализован переход на заявку Ртах по месяцам и неделям).

Назовем установленной мощностью электроприемника Ру его номинальную мощность, указанную изготовителем электротехнического устройства (паспортная мощность, указанная в документации). Установленным назовем любой электроприемник, подключенный к электрической сети, работающий или неработающий, но могущий быть включенным или отключенным в любое время по технологическим требованиям, условиям безопасности, ремонтным соображениям.

Установленная мощность для любого присоединения и на любом уровне системы электроснабжения равна сумме установленных (номинальных) мощностей без какихлибо поправочных коэффициентов. В случае, например, установки трех насосов водоотлива с электроприводом (таких, что в нормальном режиме один обеспечивает удаление воды, второй включается взамен или аварийно, третий должен быть в состоянии готовности к периоду интенсивного поступления воды; все три насоса могут быть в любом из трех состояний).

При этом исключается неопределенность, которая вносилась исключением из формулы (2.18) всех заведомо резервных потребителей, простаивавших в дни производства записи (замера нагрузки) по причинам, не свойственным условиям нормальной эксплуатации.

В расчетах часто используется номинальная (паспортная) мощность электродвигателя Рном — мощность, развиваемая на валу при номинальном напряжении. Это значит, что на зажимах электродвигателя и далее на 2УР и выше потребуется большая мощность, определяемая КПД электродвигателя и потерями в сети, которые изменяются при изменении загрузки электродвигателя и напряжения. Однако несмотря на вносимую погрешность в расчетах используют паспортные данные электроприемников (РноЫ9 /ном, coscp).

Определим коэффициент использования по активной мощности как отношение средней мощности к установленной.

В различных теоретических расчетах используют годовой коэффициент энергоиспользования АГПЭИ, принимая среднегодовую нагрузку Рсг = Аг/Тп где Тп — годовое число работы предприятия, заимствованное электриками в 1950—1960е гг. у экономистов. Со временем Тп трансформировалось в число часов использования максимума, которое для силовых нагрузок цехов и предприятий составляет: одна смена — 1 500…2000 ч/год; две смены — 2 500… 4000 ч/год; три смены — 4 500…6000 ч/год; непрерывная работа — 6500…8000 ч/год. Естественно, что ценологические пределы существенно отличаются. Понятнее для технологического менеджмента использовать коэффициент электроиспользования Ктъп и, физический смысл которого заключается в следующем: сколько часов в сутки, неделю, месяц, квартал, год работало предприятие (объект 2УР— 5УР), если работало бы с нагрузкой неизменной и равной Лпах.

Источник