double arrow

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК


При разработке проекта электроснабжения промышленного предприятия необходимо определить электрическую нагрузку, пе­редачу которой требуется обеспечить для нормальной работы объек­та. В зависимости от этого значения, называемого расчетной на­грузкой, выбирают источник электроснабжения и все оборудова­ние электрической сети: линии, трансформаторы, распредели­тельные устройства. Неточность определения расчетной нагрузки приводит или к перерасходу шин, кабелей и проводов, или к низкой надежности электроснабжения.

Максимальная мощность, потребляемая группой приемников с переменной нагрузкой, всегда меньше суммы номинальных мощ­ностей этих приемников. Это объясняется тем, что приемники не всегда загружаются на полную мощность, а их наибольшие на­грузки не совпадают по времени. Указанное обстоятельство следу­ет иметь в виду при выборе элементов системы электроснабжения во избежание завышения их пропускной способности и стоимос­ти. Необходимо также учитывать неравномерность электрических нагрузок по часам суток, дням недели и сезонам года. Следова­тельно, при расчете потребляемой мощности надо анализировать графики нагрузок.




Графиком нагрузки называется кривая изменения во времени тока I, активной Р, реактивной Qили полной S мощности, по­требляемых в процессе работы. При расчетах удобнее пользоваться графиками активной нагрузки Р{Т).

В соответствии с принятой методикой графики нагрузок под­разделяют на индивидуальные — для отдельных приемников элек­троэнергии (рис. 3.1 и 3.2) и групповые — для группы приемни­ков электроэнергии (рис. 3.3).

Индивидуальные графики нагрузок обозначаются строчными буквами: р(t), q (t), i(t); групповые графики нагрузок обознача­ют прописными буквами: Р(Т), Q(T), I(Т).

 

Рис. 3.1. Индивидуальный график активной нагрузки, полученный с помощью регистрирующего при­бора

,'

Рис. 3.2. Индивидуальный график активной нагрузки, полученный показаниям счетчика активной энергии:

 

tИ интервал времени

При п приемниках электроэнергии в группе

где Uндействительное значение номинального напряжения.

Приближенное равенство в выражении (3.1) справедливо лишь при близких значениях коэффициентов мощности отдельных при­емников электроэнергии.

Индивидуальные графики необходимы для определения нагру­зок мощных приемников электроэнергии (электрических печей, преобразовательных агрегатов главных приводов прокатных ста­нов и т.п.).

При проектировании систем электроснабжения промышлен­ных предприятий используют, как правило, групповые графики нагрузок (от графиков нагрузок нескольких приемников электро­энергии до графиков нагрузок предприятия в целом).



На рис. 3.4 приведен групповой график Р(Т) за наиболее за­груженную смену, т.е. за смену, характеризуемую наибольшим потреблением электроэнергии. Именно такие графики служат ос­новой для анализа показателей нагрузки. На графике изменения активной нагрузки Р показаны значения, которые требуется оп­ределять для расчетов систем электроснабжения: средняя на­грузка за смену Рсм, средняя квад­ратичная нагрузка Рс.к, пиковая нагрузка Рпик, максимальная на­грузка 30-минутной продолжи­тельности Р30’.

 

Рис. 3.3. Групповой и индивидуальные графи­ки активной нагрузки:

 

Средней нагрузкой Рсм называ­ется такая нагрузка, работая с ко­торой в течение интересующего

промежутка времени (смена, сутки, год) электропотребитель по­треблял бы то же количество электроэнергии, которое он потреб­ляет в действительности при неравномерной нагрузке. В условиях эксплуатации эту нагрузку легко определить по показанию счет­чика за интервал времени Т.

Средние за наиболее загруженную смену активная Рсм, реактивная Qсм нагрузки и ток Iсм определя­ются по формулам

где Эа, Эрсоответственно активная и реактивная энергия за время смены Тсм.

Среднюю квадратичную нагрузку Рс.к. за интервал времени Г мож­но получить из ступенчатого графика нагрузки, если воспользо­ваться выражением

где Р1, Р2 — фактические активные нагрузки первого и второго единичных потребителей; Т1, Т2фактическое время работы пер­вого и второго потребителей.



По средней квадратичной нагрузке (мощности) рассчитывают потерю мощности, оценивают эффект снижения потерь мощнос­ти в сетях, а также выбирают элементы электрической сети с не­стабильной нагрузкой, например в сварочных сетях.

Максимальная нагрузка заданной продолжительности представ­ляет собой наибольшее ее значение из всех значений за заданный промежуток времени. Например, Р30’максимальная нагрузка по­лучасовой продолжительности, остальные получасовые интерва­лы за всю смену менее загружены.

Максимальная кратковременная нагрузка продолжительностью несколько секунд называется пиковой нагрузкой. По РПИК проверяют колебания напряжения, выбирают уставки защиты, плавкие вставки предохранителей.

Чтобы найти расчетную нагрузку, надо заменить действитель­ную переменную нагрузку такой максимальной постоянной на­грузкой, которая была бы эквивалентна фактической нагрузке по максимальной температуре нагрева проводников или по теплово­му износу изоляции. Из этого определения следует, что расчетная нагрузка определяется как максимальная усредненная за опреде­ленный интервал времени нагрузка, а длительность этого интер­вала зависит от постоянной времени нагрева х проводников. Вре­мя нагрева Т, как известно, принимается равным трем постоян­ным времени нагрева, т.е. Т= 3х. Исследования показали, что про­водники малых и средних сечений в сетях промышленных пред­приятий имеют х ~ 10 мин, поэтому интервал усреднения расчет­ной максимальной нагрузки принят равным 30 мин. Таким обра­зом, расчетную нагрузку Рр для выбора проводников и аппаратов электрической сети следует определять по получасовому макси­муму:

РР = Р30’ (3.4)

У проводников крупных сечений и мощного электрооборудо­вания электросетей 3т > 10 мин, поэтому выбор их по формуле (3.4) дает несколько завышенные значения сечений токоведущих частей.

Таблица 3.1. Значения постоянной времени нагрева т для проводов и кабелей с медными жилами

Площадь   сечения медной жилы, мм2   Значения х, мин,   Значения с, мин, для трехжильных бронированных кабелей с бумажной изоляцией на 1 ...ЗкВ
для проводов с резиновой изоляцией
       
       
одножиль- ных, про- ложенных открыто на опорах двух- жильных трех- жильных четырех- жильных
проложенных в одной трубе проло- женных в земле проло- женных на воздухе
2,4 2,5
4,75 6,25 7,2 19,1
4,2 6,75 7,5 9,5 8,4 20,6
5,6 9,3 13,7 10,8 21,6
7,2 15,7 19,5 26,4
15,7 19,5 14,4 28,8
23,5 28,3 32,4
27,5 21,6 32,4
18,4 26,3 37,5 26,4
21,4 29,5 35,8
24,4 33,5 34,7
__
 

«Руководящие указания по электроснабжению промыш­ленных предприятий» допускают это как некоторый запас. Ис­ключение составляют трансформаторы. Для них т = 1,5... 3 ч и бо­лее, соответственно интервал усреднения получается равным 4,5...9 ч. Поэтому за расчетную нагрузку при выборе транс­форматоров принимают среднюю нагрузку за максимально за­груженную смену:

При необходимости более точного учета влияния постоянной времени нагрева (например, при выборе площади сечения кабе­лей 70 мм2 и выше) следует определить уточненное значение ко­эффициента максимума нагрузки Км.р. и через него — расчетную мощность Рр. Расчеты выполняют в такой последовательности.

1. Определяют время усреднения расчетной нагрузки (табл. 3.1). Например, для кабелей с площадью сечения жил 150... 185 мм2 т = 50 мин,

2. Находят коэффициент максимума активной нагрузки Км.р. для Т- часового максимума нагрузки по формуле:

где Км — коэффициент максимума, рассчитанный для получасо­вого максимума нагрузки (рис. 3.5, табл. 3.2).

Пусть для кабелей с площадью сечения жил 150... 185 м2 , пи­тающих группу приемников, Км = 1,5. Тогда для 2,5-часового мак­симума

3. Определяют Рр. В данном примере для 2,5-часового максимума РРМ.РРСМ=1,22РСМ. (3.7)

Без учета действительного значения Р30' = КМРСЫ = 1,5,РСМ, т.е. расчетная нагрузка завышена в 1,5/1,22 = 1,23 раза. Соответствен­но завышается и выбираемая площадь сечения жил кабеля.

Для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами при оди­наковой площади сечения с медными жилами, одинаковой конст­рукции изолирующих и защитных покровов и одинаковом спосо­бе прокладки постоянную времени нагрева можно принять: для голых проводов ; для изолированных проводов ; для кабелей где и — постоянные времени нагрева проводов и кабелей соответственно с алюминиевыми и медными жилами.

Таким образом, при наличии графика нагрузки за наиболее загруженную смену (см. рис. 3.4) можно найти расчетную нагрузку

Таблица 3.2. Зависимость коэффициента максимума активной нагрузки Км от эффективного числа приемников при различных значениях коэффициента использования активной мощности КИ

 

как самую большую нагрузку, усредненную за 30 мин (или за другое время Т), а для трансформаторов — как Рсм. Но при проек­тировании электроснабжения новых предприятий такие графики отсутствуют. Поэтому необходимо пользоваться коэффициента­ми Км, Ки, коэффициентом формы Кф (см. подразд. 3.2) и дру­гими, полученными на действующих предприятиях того же про­филя и приведенными в справочной литературе.







Сейчас читают про: