Показатели графиков электрических нагрузок

Показателями графиков электрических нагрузок называются безразмерные расчетные коэффициенты, устанавливающие зависимость между номинальной установленной мощностью и видом расчётной нагрузки.

Для представления электрических величин и коэффициентов, характеризующих электропотребление, принята следующая система обозначений: показатели электропотребления индивидуальных ЭП обозначаются строчными буквами, а групп ЭП – прописными буквами латинского или греческого алфавита.

Номинальная (установленная) мощность одного ЭП – мощность, обозначенная на заводской табличке или в его паспорте. Применительно к агрегату с многодвигательным приводом под номинальной мощностью подразумевают наибольшую сумму номинальных мощностей одновременно работающих двигателей агрегата.

Групповая номинальная (установленная) активная мощность – сумма номинальных активных мощностей группы ЭП :

     где n- число электроприемников.    

 Номинальная реактивная мощность одного ЭП – реактивная мощность, потребляемая из сети или отдаваемая в сеть при номинальной активной мощности и номинальном напряжении, а для синхронных двигателей – при номинальном токе возбуждения.

Групповая номинальная реактивная мощность – алгебраическая сумма номинальных мощностей, входящих в группу ЭП.

,

где   - паспортное или справочное значение коэффициента реактивной мощности.

Групповая средняя активная или реактивная мощность за период времени Т определяется как частное от деления расхода активной ( W_a ) или реактивной (W_p ) энергии всех входящих в группу ЭП на длительность периода:

P_c=         ;               Q_c=

Средняя активная (или реактивная) мощность группы равна сумме средних активных (или реактивных) мощностей, входящих в группу ЭП (кроме резервных):

       ;          

В дальнейшем, под термином «средняя активная (или реактивная) мощность» имеется в виду наибольшее возможное значение средней активной (или реактивной) мощности за наиболее загруженную смену продолжительностью Т=Т_см  (Т_см – продолжительность смены), то есть смену с наибольшим потреблением энергии группой ЭП, цехом или предприятием в целом.

    Коэффициент спроса (К_с) – это отношение расчётной мощности Р_р к суммарной номинальной мощности группы:

                                   .

Следует отметить, что применение коэффициента спроса для расчётов нагрузки оправдано при больших значениях , т.е. при расчётах нагрузок целого участка, цеха, предприятия. Для таких групп 

К_с= (1,05…1,1)К_с.

Усреднённые значения К_с и К_и приведены в таблице.

Коэффициент формы графика нагрузки (К_ф) – характеризует неравномерность графика во времени. Он равен отношению средней квадратичной нагрузки Р_ск к её среднему значению Р_см за один и тот же интервал времени:

                           .

В условиях эксплуатации СЭС коэффициент формы определяют по показаниям счётчика за m интервалов времени Т по выражению

               ,

где m- число интервалов времени Т, на которое разбит весь график нагрузки.

Аналогично определяется коэффициент формы графика реактивной мощности К_ф.р.

Исследованиями установлено, что для предприятий с ритмичным процессом производства и постоянным объёмом продукции коэффициент формы близок к постоянному и равен 1,1…1,15.

 Коэффициент заполнения графика нагрузки (коэффициент нагрузки – К _н) – это отношение среднейактивной мощности Р_см к максимальной расчётной мощности Р_р:

                                            ,

таким образом, коэффициент нагрузки является величиной обратной коэффициенту максимума нагрузки.

Коэффициентом использования отдельного электроприемника ( k _и ) или группой ЭП (К_и) называется отношение средней активной мощности отдельного ЭП (р_с) или группы ЭП (Р_с) за наиболее загруженную смену к ее номинальному значению:

k=      ;     К=

В справочных материалах, содержащих расчетные коэффициенты для определения электрических нагрузок промышленных предприятий, справочные значения коэффициентов использования приведены по характерным (однородным) категориям ЭП. К одной характерной категории относятся ЭП, имеющие одинаковое технологическое назначение, а также одинаковые верхние границы возможных значений k_и и коэффициентов реактивной мощности tg j. Например, сверлильные станки относятся к характерной категории «металлорежущие станки», которая представлена в справочных материалах расчетными коэффициентами k_и =0,14 и tg j =2,3. Это означает, что активная и реактивная средняя (за максимально загруженную смену) мощность любого стакна, относящегося к указанной характерной категории может быть выше p_c=p_н* k_и и q_c=p_н* tg j c вероятностью превышения не более 0,05.

Для группы, состоящей из ЭП различных категорий (то есть с разными k_и), средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле:

где n - число характерных категорий ЭП, входящих в данную группу.

Эффективное число электроприемников ( n _э ) – это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обуславливает те же значения расчетной нагрузки, что и группа различных по мощности электроприемников. Величина n_э определяется по следующему выражению:

n_э=

где Р_нмакс – номинальная мощность наиболее мощного ЭП группы;

    n-фактическое число электроприемников.

Если найденное по этой формуле число n_э окажется больше n, то следует принимать n_э= n_. В случае, если Р_нмакс/ Р_нмин£3 , также принимается n_э= n_.

Расчетная мощность Р_р , Q_p - это мощность, соответствующая такой неизменной токовой нагрузке I_p , которая эквивалентна фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему возможному тепловому воздействию на элемент системы электроснабжения. Вероятность превышения фактической нагрузки над расчетной не превышает 0,05 на интервале осреднения, длительность которого принята равной трем постоянным времени нагрева (ЗТ_о) элемента системы электроснабжения, через который передается ток нагрузки (кабель, провод, шинопровод, трансформатор и т.д.).

Для одиночных ЭП расчетная мощность принимается равной номинальной. Для одиночных ЭП повторно-кратковременного режима расчетная мощность принимается равной номинальной, приведенной к длительному режиму.

Коэффициентом расчетной мощности (К_р) называется соотношение расчетной активной мощности Р_р к значению средней мощности Р_с группы ЭП с эффективным числом ЭП  п_э 2 :

Коэффициент расчетной мощности зависит от эффектного числа электроприемников, средневзвешенного коэффициента использования, а также от постоянной времени нагрева сети, для которой производится расчет электрических нагрузок.

Т_о=10 мин – для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты. Значения К_р для этих сетей принимаются по табл. 1 или номограмме (рис. 4.1)

Т_о=2,5 часа – для магистральных шинопроводов и цеховых трансформаторов. Значения К_р для этих сетей принимаются по табл. 4. 2.

Т_о  30 мин – для кабелей напряжением 6 кВ и выше, питающих цеховые трансформаторные подстанции и распределительные устройства. Расчетная мощность для этих элементов определяется при К_р=1.

Коэффициентом спроса (К_с) группы ЭП называется отношение расчетной активной мощности к номинальной мощности группы:

Коэффициентом одновременности (К_о) называется отношение расчетной мощности на шинах 6-10 кВ к сумме расчетных мощностей потребителей, подключенных к шинам 6-10 кВ.

Расчетная активная мощность цеха, предприятия в целом, выраженная через удельные показатели электропотребления

P_P=

P_P=P_уд*F

где W_уд - удельный расход электроэнергии на единицу продукции;

М - годовой выпуск продукции в натуральном выражении;

Р_уд – удельная плотность максимальной нагрузки на 1 кв.м площади цеха, предприятия.

 Годовой расход электроэнергии определяется по выражениям

W_аг= Р_{р *} a ;   Т_г=Р_{р *} Т_м

W_рг= Q_{р *} Т_мр

где a- коэффициент сменности по энергопользованию (из справочной литературы);

    Т_г -годовой фонд рабочего времени;

    Т_м (Т_мр) - годовое число часов использования максимума активной (реактивной) мощности;

    Р_р , Q_р - расчетные нагрузки.

Коэффициент разновремённости максимумов нагрузки (К_рм) – это отношение суммарного расчётного максимума нагрузки всего предприятия Р_р к сумме расчётных максимумов всех цехов, замеренных для каждого цеха отдельно:

                              .

Этот коэффициент учитывает сдвиг во времени максимумов нагрузки различных цехов, приводящих к снижению максимума нагрузки предприятия. Приближённо для системы внутреннего электроснабжения предприятия К_р.м.=0,85…1.

В результате учёта коэффициента К_р.м. расчётная нагрузка предприятия снижается, но она не может быть ниже средней за максимально загруженную смену Р_см.

Определение различных коэффициентов и значений электрической нагрузки базируется на том, что при расчёте известна номинальная мощность каждого приёмника (Р_н) – обозначенная на его щитке или в паспорте, длительно допустимая по нагреву мощность.

Для приёмников повторно-кратковременного режима (ПКР) на заводской паспортной табличке указывается мощность при неравномерной нагрузке, когда кратковременные рабочие периоды чередуются с паузами, а длительность рабочего времени Т_р и пауз Т₀ в каждом цикле работы не превышает 10 мин. И характеризуется показателем продолжительности включения (ПВ_пасп.):

                                  .

Чтобы поставить сети, питающие приёмники ПКР, в равные по нагреву условия с приёмниками длительного включения с постоянной нагрузкой, необходимо привести нагрузку ПКР к номинальной длительной мощности при ПВ=100% по следующим формулам:

- для двигателей ПКР (краны, тельферы, подъёмники и т.п.) ;

- для трансформаторов сварочных аппаратов, где задаётся мощность трансформатора S_пасп.

-                                           ,

- где - коэффициент мощности сварочного трансформатора по паспорту.