Графики электрических нагрузок 2 страница

б) максимальные кратковременные нагрузки (пиковые) длительностью 1-2 с, необходимые для проверки размаха изменений напряжения в сетях, определения потерь напряжения в контактных сетях, проверки сетей по условиям самозапуска электродвигателей, выбора плавких вставок предохранителей, расчета тока срабатывания максимальной токовой релейной защиты.

Расчетные нагрузки

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

Эффекты нагрева проводника обусловлены его токовой нагрузкой, но вследствие большей простоты получения из опыта и использования в расчетах графиков P=f(t) по сравнению с графиками I=f(t) в проектной практике широко применяется понятие расчетной нагрузки P_p по активной мощности.

Понятие о максимуме средней нагрузки.

Средняя мощность потерь в проводнике, а следовательно, и его средний перегрев определяется среднеквадратичным током I_ск; средний перегрев меньше максимального перегрева проводника, кроме случая неизменной во времени нагрузки, когда перегрев одинаков. В общем случае можно записать

I_м ³ I_р ³ I_ск ³ I_с,

где I_м – наибольшее значение тока на данном графике.

Аналогично для графика нагрузок по активной мощности имеет место неравенство

Р_м ³ Р_р ³ Р_ск ³ Р_с.

Это неравенство дает достаточную, но обычно слишком грубую оценку расчетной нагрузки Р_р. Более точная оценка величины Р_р достигается с помощью использования понятия максимума средней нагрузки Р_м,_Т за скользящий вдоль графика интервал времени Т.

Существует оптимальная длительность интервала осреднения Т_оср, при которой средняя нагрузка Р_с,т будет достаточно характеризовать изменение нагрева проводника за время Т_оср. Длительность интервала осреднения не должна быть очень мала, так как иначе не успеет установиться режим нагрева проводника. Но она не должна быть слишком велика, так как в этом случае внутри некоторого интервала этой большой длительности даже при меньшей средней нагрузке возможен значительный пик графика, который успеет вызвать больший перегрев проводника, чем в другом таком же интервале с большей средней нагрузкой, но и более равномерным графиком.

Исходя из этих условий, оптимальная длительность интервала осреднения Т_оср принята равной трем постоянным времени нагрева проводника Т_о, т.е. Т_оср = 3Т_о, так как за это время перегрев проводника при неизменной нагрузке достигает примерно 95% установившегося значения.

Таким образом, максимальная средняя нагрузка за интервал времени Т_оср = 3Т_о принимается в качестве расчетной нагрузки, Р_р » Р_м.

Итак, в качестве расчетной нагрузки Р_р по допустимому нагреву при переменном графике нагрузок принимаются максимальные нагрузки различной продолжительности (0,5; 0,75; 1; 1,5; 2; 2,5 ч), а при мало изменяющемся (постоянном) графике нагрузок – средняя нагрузка.

Лекция № 4. Показатели, характеризующие приемники электроэнергии и графики их нагрузок

Содержание лекции:

- изучение коэффициентов и характерных показателей электроприемников.

Цели лекции:

- уметь правильно использовать показатели в расчетах нагрузок.

При расчетах и исследовании нагрузок применяются некоторые безразмерные показатели (коэффициенты) графиков нагрузок, характеризующие режим работы приемников электроэнергии по мощности или во времени.

Коэффициент использования

Коэффициент использования является основным показателем для расчета нагрузки.

Коэффициентом использования активной мощности приемника электроэнергии к_и.а. или группы приемников К_и.а. называется отношение средней активной мощности отдельного приемника (или группы их) к ее номинальному значению

; .

Этот коэффициент, как и средняя нагрузка р_с, Р_с относится к смене с наибольшей загрузкой приемников.

Для графика нагрузок по активной мощности средний коэффициент использования активной мощности приемника за смену может быть определен из выражения

, (см. рисунок 3)

где W_а – энергия, потребленная приемником за смену; W_а,возм – энергия, которая могла бы быть потреблена (возможная) приемником за смену при номинальной загрузке его в течение всей смены.

Коэффициент включения

Рисунок 7 – Индивидуальный график нагрузок по активной мощности

Коэффициентом включения приемника кв называется отношение продолжительности включения в цикле tв ко всей продолжительности цикла tц. Время включения приемника за цикл складывается из времени работы tр и времени холостого хода tх .

Коэффициентом включения группы приемников или групповым коэффициентом включения К_в называется средневзвешенное (по номинальной активной мощности) значение коэффициентов включения всех приемников, входящих в группу, определяемое по формуле

.

Для графика нагрузок по активной мощности коэффициент включения определяется из выражения

.

Коэффициент загрузки

Коэффициентом загрузки приемника по активной мощности к_з,_а называется отношение фактической потребляемой им средней активной мощности р_с,в за время включения t_в в течение времени цикла t_ц к его номинальной мощности

.

Групповым коэффициентом загрузки по активной мощности называется отношение группового коэффициента использования к_и,а к групповому коэффициенту включения К_в

.

Коэффициент загрузки, как и коэффициент включения, связан непосредственно с технологическим процессом и изменяется с изменением режима работы приемника.

Коэффициент загрузки для графика нагрузки (рисунок 3) определяется из выражения

,

и показывает степень использования мощности приемника за рабочее время, т.е. за время включения.

Можно получить следующее соотношение

.

Коэффициент формы графика нагрузок

Коэффициентом формы графика нагрузок к_ф,I, К_ф,I называется отношение среднеквадратичного тока (или среднеквадратичной полной мощности) приемника или группы приемников за определенный период времени к среднему значению его за тот же период времени

; ,

или по активной и реактивной мощности

; ;

; .

Коэффициент формы характеризует неравномерность графика во времени; свое наименьшее значение, равное единице, он принимает при нагрузке, неизменной во времени.

К_ф,а для большинства предприятий с ритмичным процессом производства изменяется в пределах от 1,05 до 1,15.

Коэффициент максимума

Коэффициентом максимума активной мощности к_м,а, К_м,а называется отношение расчетной активной мощности р_р, Р_р к средней нагрузке р_с, Р_с за исследуемый период времени

; .

Исследуемый период времени принимается равным продолжительности наиболее загруженной смены.

Коэффициент максимума активной мощности К_м,а приближенно можно представить функцией n_э и К_и,а (рисунок 8).

Кривые построены для Т_о=10 минут, т.е. при длительности интервала осреднения Т_оср=3Т_о=30 минут (получасовой максимум). Для проводников больших сечений этот интервал не соответствует.

Поэтому при Т_о >> 10 минут определенный по этим кривым К_м должен быть пересчитан на другую продолжительность по формуле

,

где К_м,а принят при Т_оср=30 минут.

Рисунок 8 – Кривые для определения К_м= f(К_и и n_э)

Коэффициент спроса

Коэффициентом спроса по активной мощности К_с,а называется отношение расчетной Р_р мощности к номинальной (установленной) мощности группы приемников

.

Значения К_с для различных групп приемников в различных отраслях промышленности принимаются при проектировании по справочным данным.

Можно установить следующие зависимости

.

В справочных материалах величины К_с,а постоянны и не зависят от числа приемников группы, т.е. в них дается лишь грубая оценка величины К_с,а, которая может быть постоянной только при высоких К_и,а и большом n.

Коэффициент заполнения графика нагрузок (коэффициент нагрузки)

Коэффициентом заполнения графика нагрузок по активной мощности К_з.г,а называется отношение средней активной мощности к максимальной за исследуемый период времени

.

Исследуемый период времени принимается равным продолжительности наиболее загруженной смены.

Числовые значения К_з.г.а при проектировании принимаются по справочным материалам.

Коэффициент разновременности максимумов нагрузок

Коэффициентом разновременности максимумов нагрузок по активной мощности называется отношение суммарного расчетного максимума активной мощности узла системы электроснабжения к сумме расчетных максимумов активной мощности отдельных групп приемников, входящих в данный узел системы электроснабжения

.

Этот коэффициент характеризует смещение максимумов нагрузок отдельных групп приемников во времени, что вызывает снижение суммарного максимума нагрузок узла по сравнению с суммой максимумов отдельных групп. Коэффициент К_р.м,а£1 применяется при ориентировочных расчетах. Значение его определяется отраслевыми инструкциями в зависимости от местных условий. Приближенно можно принять К_р.м,а= 0,85¸1,0, для линий напряжением выше 1кВ системы внутреннего электроснабжения предприятия и К_р.м,а=0,95¸1,0 для шин электростанций предприятия, шин ГПП и питающих ЛЭП (внешнее электроснабжение).

Коэффициент сменности по энергоиспользованию за год

, a< 1

W_г – расход электроэнергии за год;

W_г=Р_сг×Т_г;

Т_г – годовой фонд рабочего времени.

.

Определение приведенного (эффективного) числа приемников

Под эффективным (приведенным) числом приемников группы различных по номинальной мощности и режиму работы понимается такое число однородных по режиму работы приемников одинаковой мощности, которое обусловливает ту же расчетную нагрузку, что и данная рассматриваемая группа различных по номинальной мощности и режиму работы приемников.

Приведенное число приемников группы определяется по формуле

,

где в числителе стоит квадрат суммы номинальных активных мощностей всех приемников (т.е. квадрат групповой мощности) данной группы, а в знаменателе – сумма квадратов номинальных активных мощностей отдельных приемников группы. Подробно способы определения n_э приведены ниже.

Лекция № 5. Определение электрических нагрузок различными методами

Содержание лекции:

- определение средних и расчетных нагрузок.

Цели лекции:

- методы (вспомогательные и основные) расчета нагрузок.

Определение средних нагрузок

Средняя активная мощность за наиболее загруженную смену какой-либо группы силовых приемников с одинаковым режимом работы определяется путем умножения суммарной номинальной мощности группы рабочих приемников Р_ном, приведенной для приемников ПКР к ПВ=100%, на их групповой коэффициент использования К_и,а

Р_см=К_и,а×Р_ном.

Средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену Q_см для какой-либо группы силовых приемников (с отстающим током) одинакового режима работы определяется следующим образом

а) Q_см=К_и.р.×Q_ном;

б) Q_см=Р_см×tgj.

Реактивные нагрузки приемников с опережающим током (СД, БК) принимаются со знаком минус.

Средняя активная мощность за наиболее загруженную смену Р_см узла системы электроснабжения, включающего какое-либо количество групп приемников с разными режимами работы

.

Средняя реактивная мощность узла нагрузки

,

где Q_см,i – средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену i-й группы приемников с отстающим током;

n – число групп приемников с отстающим током с разными режимами работы, входящих в данный узел;

Q_см.сд,i – средняя реактивная мощность синхронных двигателей за наиболее загруженную смену;

Q_смБК – то же, для конденсаторов.

Среднегодовая мощность, потребляемая цехом, находится из соотношений

; .

Определение расчетных нагрузок

В системе электроснабжения промышленного предприятия существует несколько характерных мест определения электронагрузок (см. рисунок 9).

1. Определение расчетной нагрузки, создаваемой одним приемником до 1000 В (нагрузка 1); необходимо для выбора сечения провода или кабеля, отходящего к данному приемнику, и аппарата, при помощи которого производиться присоединение приемника к силовому распределительному шкафу или распределительной линии.

2. Определение расчетной нагрузки, создаваемой группой приемников до 1000 В (нагрузка 2). Определение данной нагрузки необходимо для выбора сечений радиальных линий или распределительной магистрали, питающих данную группу приемников и аппарата присоединения данной группы приемников к главному силовому распределительному шкафу или питающей магистрали в схеме блока трансформатор – магистраль.

3. Определение расчетной нагрузки, создаваемой на шинах напряжения 0,69-0,4/0,23 кВ цеховой п/ст (ТП) отдельными крупными приемниками или силовыми распределительными шкафами, питающими отдельные приемники или группы приемников (нагрузка 3). Определение данной нагрузки необходимо для выбора сечения линий, отходящих от шин 0,69 или 0,4/0,23 кВ цеховой ТП и питающих указанные выше приемники, и аппаратов присоединения отходящих линий к шинам низшего напряжения цеховой ТП.

4. Определение расчетной нагрузки, создаваемой на шинах 6-20 кВ распределительных пунктов (РП) отдельными приемниками или отдельными цеховыми трансформаторами с учетом потерь в трансформаторах (нагрузка 4), необходимо для выбора сечения проводов линий, отходящих от шин РП и питающие цеховые трансформаторы и приемники высокого напряжения, и отключающих аппаратов, устанавливаемых на этих линиях.

5. Определение общей расчетной нагрузки на шинах каждой секции РП (нагрузка 5), необходимо для выбора сечения и материала шин 6-20 кВ РП, сечения линий, питающих каждую секцию шин РП, и отключающей аппаратуры со стороны шин ГПП. Если от шин 6-20 кВ ГПП непосредственно питаются цеховые трансформаторы или приемники, нагрузка 5 означает то же самое, что и нагрузка 4, только относительно шин 6-20 кВ ГПП.

6. Определение общей расчетной нагрузки на шинах 6-20 кВ каждой секции ГПП (нагрузка 6), необходимо для выбора числа и мощности понизительных трансформаторов, установленных на ГПП, выбора сечения и материала шин ГПП и отключающих аппаратов, устанавливаемых на стороне низкого напряжения 6-20 кВ трансформаторов ГПП.

7. Определение расчетной нагрузки на стороне высшего напряжения 35-220 кВ трансформатора ГПП с учетом потерь в трансформаторе, необходимо для выбора сечений линий, питающих трансформаторы ГПП, и аппаратов присоединения трансформаторов и питающих их линий.