Структура электропотребления

Важной и самой главной особенностью электроэнергии, как вида продукции, является невозможность ее хранения. Эта особенность накладывает отпечаток на структуру энергохозяйства, поэтому исходя из экономических соображений электроснабжение потребителей в нашей стране, как правило, осуществляется централизованным путем от крупных энергетических систем (энергосистем).

Под энергетической системой понимается объединение электрических станций, с помощью электрических сетей обеспечивающих достаточно надежное и экономичное электроснабжение потребителей. Электрическая часть энергетической системы называется электрической системой. В электрическую систему, таким образом, кроме электрической сети, входят и генераторы станций.

Работа электростанций в системе дает возможность за счет большого числа параллельно работающих генераторов повысить надежность электроснабжения потребителей, полностью загрузить наиболее экономичные агрегаты электростанций, снизить стоимость выработки электроэнергии. Кроме того, в энергосистеме снижается мощность установленного резервного оборудования, обеспечивается более высокое качество электроэнергии, отпускаемой потребителям, увеличивается единичная мощность агрегатов и т. д.

Однако для обеспечения оптимального и надежного режима работы энергосистем и отдельных электростанций предъявляются следующие основные требования: выполнение плана выработки и распределения электроэнергии с покрытием максимумов нагрузки, надежная и бесперебойная работа всего оборудования станций, сетей и систем в целом; обеспечение необходимого качества отпускаемой потребителям электроэнергии (напряжение, частота) и надежного их электроснабжения.

Для обеспечения указанных требований энергосистемы оборудуются диспетчерскими пунктами, которые оснащаются средствами контроля, управления, связью и четкой мнемонической схемой расположения электростанций, линий электропередачи и подстанций.

Диспетчерская служба полностью отвечает за работу электростанций, электросетей и за электроснабжение потребителей. Распоряжение диспетчера является законом и должно быть безоговорочно выполнено всеми звеньями энергосистемы.

В качестве примера структуры энергопотребления можно привести пример на рис. 4.1 на котором приведена схема электроэнергетической системы. При напряжение генераторов теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) составляет 6-20 кВ, то экономически целесообразно снабжать электроэнергией на указанном напряжении потребителей, расположенных вблизи такой ТЭЦ. Этим исключаются потери при трансформации. Для электроснабжения потребителей, удаленных на значительные расстояния, и для связи ТЭЦ с энергетической системой применяют напряжения выше генераторного. С этой целью на ТЭЦ (гидроэлектростанциях ГЭС-1 иГЭС-2 и тепловых районных электростанциях ГРЭС-1 и ГРЭС-2) устанавливают трансформаторы для повышения генераторного напряжения до ПО-150 кВ. Трансформаторные районные подстанции п/ст1- п/ст4 и узловые распределительные подстанции УРП1-УРП4 предназначены для преобразования напряжения и связи отдельных частей системы и питания мощных потребителей, а трансформаторные подстанции ТП для питания потребителей меньшей мощности, расположенных вблизи районных подстанций.

Рис.1 Схема электроэнергетической системы.

Электрическая энергия передается и распределяется с помощью линий электропередачи (ЛЭП) и электрических сетей различных напряжений. Напряжение линий выбирают в зависимости от мощности, передаваемой по ним, и их протяженности; при этом потери и стоимость сооружения линий должны быть возможно меньшими.

В настоящее время производство, передача, распределение и потребление электроэнергий в СНГ осуществляются в основном на трехфазном переменном токе частотой 50 Гц. Это объясняется относительной простотой преобразования переменного тока и широким применением для привода промышленных механизмов несложных надежных трехфазных асинхронных двигателей. С помощью различных выпрямителей (двигатель-генераторов и полупроводниковых выпрямителей) преобразуют трехфазный переменный ток в постоянный.

В настоящее время под влиянием тяжелых экономических факторов (неплатежи, снижение объема производства и др.) и изменениях происходящих в Единой энергосистеме России структура энергоснабжения и энергопотребления может меняться.

1.2 Характерные группы приемников электроэнергии

Существует много электроприемников которые можно объединить в группы по тому или иному признаку.

Электроприемник - аппарат, агрегат, механизм предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

Основными группами электроприемников, составляющими суммарную нагрузку объектов, являются светильники всех видов искусственного света, электродвигатели производствен­ных механизмов (станки, подъемно-транспортные устройства, компрессоры, вентиляторы, насосы), сварочные установки, печные и силовые трансформаторы, электрические печи, выпря­мительные установки и др.

При это группы можно классифицировать:

· По напряжению электроприемники классифицируют на две группы:

первая группа -это электроприемники, которые могут получать питание непо­средственно от сети 3,6 и 10 кв. К этой группе относят крупные электродвигатели, мощные печи сопротивления и ду­говые печи для плавки черных и цветных металлов, питаемые через собственные трансформаторы. Следует отметить, что при 10 кВ могут быть изготовлены двигатели мощностью 315 кВт и выше;

· По роду тока различают электроприемники, работающие:

1. от сети переменного тока нормальной промышленной частоты (50 Гц);

2. от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты,

3. от сети постоянного тока.

Отдельные потребители электроэнергии (электроинструмент, специальные станки в деревообрабатывающих цехах, ряд шлифовальных станков в подшипниковой промышленности и др.) используют для питания высокоскоростных электродвигателей

токов повышенной частоты (180-400 Гц). Установки индукционного и диэлектрического нагревов требуют токов повышенных и высоких частот, получаемых от машинных (до частот 10000 Гц) и электронных (свыше 10000 Гц) генераторов.

· По виду преобразования электроэнергии приемники подразделяют на электроприводы:

1. Электротехнологические установки

2. Электроосветительные установки.

3. Электроприводы производственных механизмов занимают наибольшее место среди электроприемников промышленных предприятий. Режимы и особенности работы в основном определяются характером основного производства (машиностроение, металлургия, химическое производство, горно-добывающее предприятие), что предопределяет выбор для них типа и мощности электроприводов в большом диапазоне от нескольких ватт до нескольких мегаватт.

4. Электротехнологические установки электронагревательные и электролизные, установки электрохимической, электрозвуковой и электроискровой обработки металла в основном работают на трехфазном или однофазном переменном токе частотой 50 Гц, некоторые электротехнологические установки работают на постоянном или переменном токе с частотой, отличной от 50 Гц, и питаются от преобразовательных установок.

5. Электроосветительные установки являются, как правило, однофазными электроприемниками. Лампы светильников имеют мощности от десятков ватт до нескольких киловатт и питаются напряжением до 220 В при четырехпроводной системе напряжения 380-220 В. Светильники местного освещения на напряжение 12, 36 и 42 В питаются от понижающих однофазных трансформаторов. В случаях, когда отключение освещения угрожает безопасности людей или других особых требований, предусматривается система аварийного освещения с гарантированным питанием от нее отдельных ламп или специально выделенных для этого из числа ламп общего освещения.

· По общности технологического процесса электроприемники можно разделить на:

1. производственные механизмы

2. общепромышленные установки

3. подъемно-транспортное оборудование

4. преобразовательные установки

5. электросварочное электрооборудование

6. электронагревательные и электролизные установки.

Общепромышленные установки (вентиляторы, компрессоры, насосы) занимают значительное место в системе электроснабжения. Диапазон их мощности от долей киловатт до десятков мегаватт. Характер работы электроприводов указанных механизмов ровный, с продолжительным режимом.

· По режиму работы электроприемники делят на три группы, для которых предусматривают три режима работы:

1. продолжительный в котором электрические машины могут работать длительное время, и превышение температуры отдельных частей машины не выходит за установленные пределы;

2. кратковременный при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, период же остановки машины настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды,

3. повторно-кратковременный характеризуемый коэффициентом продолжительности включения

ПВ = _* 100%,

В этом режиме рабочие периоды t_р чередуются с периодами пауз t_о, а длительность всего цикла не превышает 10 мин. При этом нагрев не превосходит допустимого, а охлаждение не достигает температуры окружающей среды.

Длительно, с неизменной или маломеняющейся нагрузкой работают электроприводы вентиляторов, насосов, компрес­соров, преобразователей, механизмов непрерывного транспорта и т. п. Длительно, но с переменной нагрузкой и кратков­ременными отключениями, за время которых электродвигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 мин, работают элект­родвигатели, обслуживающие станки холодной обработки ме­таллов и деревообрабатывающие, специальные механизмы литейных цехов, молоты, прессы, ковочные машины кузнечно-прессовых цехов. В кратковременном режиме работает подавляющее боль­шинство электроприводов вспомогательных механизмов ме­таллорежущих станков, а также механизмов для открывания фрамуг, гидравлических затворов, заслонок и т. п.

В повторно-кратковременном режиме работают электродви­гатели мостовых кранов, тельферов, подъемников и аналогич­ных им установок, а также сварочные аппараты, для которых характерны постоянные большие броски мощности.

Самостоятельную группу электроприемников составляют нагревательные аппараты и электропечи, работающие в продол­жительном режиме с постоянной или маломеняющейся нагруз­кой, их осветительные приборы (лампы накаливания и люми­несцентные), отличительной особенностью которых является резкое изменение нагрузки в течение суток и постоянство нагрузки при включенном освещении.

1.3 Электрические нагрузки их характеристики.

Электрическая нагрузка - это характеристика режима работы потребителя или приемника электроэнергии, относящиеся к данному моменту времени или к большому интервалу.

Часто понятие нагрузка употребляется в смысле потребителя или преобразователя электроэнергии.

Одним из первых этапов при проектирования системы электроснаб­жения является определение электрических нагрузок.

По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, опреде­ляют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.

При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов ее работы потребители электроэнергии (отдельный приемник электроэнергии, группа приемников, цех или завод в целом) рассматривают в качестве нагрузок. Различают следующие виды нагрузок: активную мощность Р, реактивную мощность Q, полную мощность S и ток I*.

Режимы работы приемников электроэнергии разнооб­разны и изменяются во времени. Для характеристики по­требляемой мощности пользуются следующими понятиями.

1. Номинальная активная мощность приемника электро­энергии - это мощность, указанная на заводской табличке или в паспорте приемника электроэнергии, при которой приемник элек­троэнергии должен работать.

Применительно к многодвигательным приводам, исклю­чая крановые установки, под термином “приемник электро­энергии” следует понимать весь агрегат в целом, а под его номинальной мощностью - сумму номинальных мощностей всех его электродвигателей (приведенных к продолжитель­ности включения ПВ = 1). Для крановых установок под тер­мином “приемник электроэнергии” следует понимать элек­тропривод каждого механизма, включая механизмы, при­водимые двумя двигателями.

Для приемников повторно - кратковременного режима работы номинальную мощность определяют по пас­портной мощности путем приведения ее к длительному ре­жиму работы (ПВ=1) в соответствии с формулами:

для электродвигателей:

,

для трансформаторов:

где ПВ_пас= t _в / (t_в + t_п ) = t_в / Т_ц - паспортная продолжительность включения в долях единицы; t_в - период, в течение которого приемник подключен к сети за цикл длительностью Т_ц;

t_в -продолжительность паузы в цикле.

2. Под номинальной реактивной мощностью приемника электроэнергии понимают реактивную мощность, потребля­емую им из сети (знак плюс) или отдаваемую в сеть (знак минус) при номинальной активной мощности и номиналь­ном напряжении.

Для синхронных двигателей дополнительно к указан­ным выше условиям предусматривают номинальный ток возбуждения или номинальный коэффициент мощности.

Паспортную реактивную мощность q_пас приемников повторно - кратковременного режима аналогично активной мощности приводят к длитель­ному режиму (ПВ = 1) по формуле:

,

Номинальную мощность (активную Р_ном и реактив­ную Q_ном) группы приемников определяют как алгебраиче­скую сумму номинальных мощностей отдельных приемни­ков, приведенных к ПВ=1:

4. Для характеристики переменной нагрузки приемников электроэнергии за рассматриваемый интервал времени оп­ределяют средние нагрузки. Средние активная и реактив­ная мощности приемника за интервал времениопределя­ют из выражений

Средняя (активная или реактивная) мощность группы приемников представляет собой алгебраическую сумму средних мощностей отдельных приемников:

В зависимости от интервала осреднения различают сред­ние нагрузки за максимально загруженную смену, средне­месячные и среднегодовые нагрузки. Максимально загру­женной считается смена с наибольшим потреблением элек­троэнергии, рассматриваемой группой приемников. По среднесменной нагрузке определяют расчетную нагрузку, а по среднегодовой - годовые потери электроэнергии.

5. В определенные промежутки времени значения актив­ной, реактивной, полной мощности или тока представляют собой наибольшее из соответствующих средних значений. Такие нагрузки называют максимальными. В зависимости от продолжительности различают два вида максимальных нагрузок:

Максимальные длительные нагрузки (продолжительно­стью 10, 30, 60 мин и т.д.);

Максимальные кратковременные нагрузки - пиковые, длительность которых составляет 1-2 с.

Вероятностная максимальная нагрузка за 30 мин при­нята за расчетную нагрузку по допустимому нагреву (обыч­но пользуются сокращенным названием -расчетная на­грузка). Расчетная нагрузка по допустимому нагреву может быть активной Р_р,кВт, реактивной Q_р, кВАр, полной S_р, кВА, или таковой I_р, А. Значения расчетной нагрузки оп­ределяют для выбора элементов системы электроснабже­ния по нагреву и расчета максимальных потерь мощности в них.

Пиковые нагрузки определяют для проверки сетей по условиям самозапуска электродвигателей, выбора плавких вставок предохранителей, расчета тока срабатывания мак­симальной таковой защиты, а также оценки потерь напряжения в контактных сетях и проверки колебаний напряже­ния в цеховых сетях.

При расчете электрических нагрузок применяют раз­личные коэффициенты графиков нагрузок, характеризую­щие режимы работы приемников электроэнергии по мощно­сти или во времени.

1.4 Номинальная и средняя нагрузка.

Номинальная мощность приемника электрической энергии - это мощность, обозначенная на заводской табличке или в паспорте двигателя, силового или специального трансформатора либо на колбе или цоколе источников света.

Под номинальной активной мощностью электрического двигателя Р ном понимается мощность, развиваемая двигателем на валу при номинальном напряжении, а под номинальной активной мощностью других приемников эл. эн. — потребляемая ими из сети мощность при номинальном напряжении.

Паспортная мощность приемников повторно-кратковременного режима (ПКР) приводится к номинальной длительной мощности при продолжительности включения ПВ = 100% по следующим фор­мулам (для электродвигателей):

где ПВ_пасп — паспортные данные мощности и относительно продолжительности включенного приемника.

Для трансформаторов электрических печей номинальная активная мощность — это некоторая условная мощность:

где cos _пасп — номинальный коэфицент мощности трансформаторов электрических печей.

Для трансф., сварочных машин и аппаратов и транс­ф. ручной сварки ном. акт. мощность — это некоторая условная мощность, приведенная к ПВ = 100%:

,

где cos _пасп — коэфицент мощности сварочной трансформации.

Средние нагрузки. Среднее значение изменяющейся величины является ее основной статистической характеристикой, следовательно, постоянно осредненные значения нагрузки характеризуют график переменных нагрузок. Суммарная средняя нагрузка всех приемников электрической энергии группы дает возможность прибл. оценить нижний предел возможных знач.

1.5 Расчётная нагрузка

Под расчётной нагрузкой – это величина, определяющая эквивалентный температурный режим на поверхности проводника при прохождении по проводнику изменяющегося во времени тока и мощности. Введение понятия расчётная нагрузка связано с особенностями работы изоляционных конструкций и сроком их службы. Срок службы изоляционной конструкции определяется температурой. Увеличение температуры изоляции ускоряет процесс химических реакций и срок службы уменьшается.

По максималь­ной температуре его нагрева и тепловому износу различают:

- расчётную нагрузку по максимальной Температуре нагрева, т. е. такую неизменную во времени нагрузку I_p1, которая вызывает в проводнике тот же максимальный перегрев над окружающей температурой, что и заданная переменная нагрузка I(t);

- расчётную нагрузку по тепловому износу изоляции, т. е. такую неизменную во времени нагрузку I_р, которая вызывает в провод­нике тот же тепловой износ изоляции, что и заданная переменная нагрузка I(t).

- расчётная нагрузка по I_р для данного графика I (t) является наибольшая из отвечающих ему величин I_p1 или I_р2

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

Однако следует иметь в виду, что так как:

то для определения Р_р необходимо знать cos j, что далеко не всегда возможно.

1.6 Схемы электроснабжения потребителей, имеющих резнопеременную нагрузку.

Для снижения или устранения влияния ударных резкопеременных нагрузок создаваемых мощными электропечами, крупными двигателями, ртутными выпрямителями и т. п., при проектировании электроснабжения необходимо преду­сматривать следующие мероприятия:

а) выделение крупных приемников электрической энергии с резкопеременной толчковой нагрузкой питающихся по самостоятельным линиям непосред­ственно от источника электроэнергии.

б) ограничение токов пуска и само­запуска двигателей.

в) прим. автом. ре­г. возбуждения мощных син­хронных двигателей работающих в ре­жиме перевозбуждения для уменьшения набросов реак. мощности;

г) применение парал. р-ты питающих линий и трансформаторов на ГПП с учетом вызываемого этим режимом увеличения тока короткого замыкания;

д) применение продольной компенсации;

е) выделение на отдельные линии или отдельные трансформаторы потребителей, не допускающих толчков нагрузки, например осве­щения;

ж) присоединение ударных и спокойных нагрузок на разные плечи сдвоенных реакторов или разные обмотки трансформаторов с расщепленными обмотками.

1.7 Выбор силовых трансформаторов для приемников электроэнергии

Однотрансформаторные подстанции рекомендуется при­менять при наличии в цехе (корпусе) приемников электро­энергии, допускающих перерыв электроснабжения на вре­мя доставки «складского» резерва, или при резервирова­нии, осуществляемом по линиям низшего напряжения от соседних ТП, т. е. они допустимы для потребителей III и II категорий, а также при наличии в сети 380—660 В неболь­шого количества (до 20 %) потребителей I категории.

Двухтрансформаторные подстанции рекомендуется при­менять в следующих случаях:

-при преобладании потребителей I категории и наличии потребителей особой группы;

-для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдельно сто­ящих объектов общезаводского назначения (компрессор­ные и насосные станции);

- для цехов с высокой удельной плотностью нагрузок (вы­ше 0,5—0,7 кВА/м²).

Иногда оказывается целесообразным применение двухтрансформаторных подстанций при неравномерном суточ­ном или годовом графике нагрузок. В этом случае можно изменять присоединенную мощность трансформаторов, используя их в более рациональных режимах работы.

Для двухтрансформаторных подстанций также необхо­дим складской резерв для быстрого восстановления нормального питания потребителей в случае выхода из строя одного трансформатора на длительный срок. Оставшийся в работе трансформатор должен обеспечивать электроснаб­жение всех потребителей I категории на время замены по­врежденного трансформатора.

1.8 Основные электрические показатели энергохозяйства.

В качестве электрических показателей энергохозяйства применяют безразмерные показатели коэффициенты графиков нагрузок, характеризующие режим работы электроприёмников по мощности или во времени.

Правильное определение электрических нагрузок является ос­новой рационального построения и эксплуатации систем электро­снабжения промышленных предприятий.

· Коэффициент включения

Коэффициентом включения приемника к_в, называется отношение продолжительности включения приемника в цикле t_в ко всей про­должительности цикла t_ц . Время включения приемника за цикл складывается из времени работы t_р и времени холостого хода t_х:

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

Простейшее определение к_в, выраженное формулой (2-6), при пе­реходе к групповому коэффициенту включения не может быть при­нято, а формула (2-7) выведена с использованием условного поня­тия - средней за цикл групповой включенной мощности.

Для графика нагрузок по активной мощности, представленного на рис. 2-1, коэффициент включения определяется из выражения:

Приближенно значение к_в определяется в эксплуатации с по­мощью простейшего электрического счетчика времени. Коэффициент включения зависит от характера технологического процесса.

· Коэффициент загрузки

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

Аналогично выражению (2-9) коэффициенты загрузки по реак­тивной мощности и току равны:

Групповым коэффициентом загрузки по активной мощности на­зывается отношение группового коэффициента использования к групповому коэффициенту включения К_в, т. е.

Коэффициент загрузки, как и коэффициент включения, связан непосредственно с технологическим процессом и изменяется с из­менением режима работы приемника. Коэффициент загрузки по активной мощности для графика на­грузки, представленного на рис. 2-1, определяется из выражения:

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

Принимая во внимание уравнения (2-9) и (2-12), получаем сле­дующие основные соотношения:

В первом уравнении (2-14) величины к_в и к_з,а являются неза­висимыми, связанными только с технологическим процессом; вели­чина к_и,а , являясь функцией к_в, и к_з,а , весьма просто определяется в эксплуатации по показаниям счетчика активной энергии и харак­теризует важнейший параметр графика - среднюю нагрузку.

· Коэффициент использования.

Коэффициент использования является основным показателем для расчета нагрузки.

Коэффициентом использования активной мощности приемника 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, как правило, к смене с наибольшей нагрузкой приемников.

Для группы приемников, состоящей из подгрупп приемников с разными режимами работы, средневзвешенный коэффициент ис­пользования активной мощности К_и,а определяется с достаточным для практических расчетов приближением по формуле:

где n- число подгрупп приемников с разными режимами работы, входящих в данную группу; Р_cм - средняя мощность подгруппы за наиболее загруженную смену; Р_ном - номинальная мощность подгруппы приемников.

Значения коэффициента использования должны быть отнесены к тому же периоду времени (цикл, смена, год), к которому отнесены мощности, на основе которых этот коэффициент вычисляется. Для графика нагрузок по ак­тивной мощности (рис. 2-1)

средний коэффициент использования актив­ной мощности приемника за смену может быть определен из выраже­ния

где э_а - энергия, потребленная приемником за смену; э_а,возм - энергия, которая могла бы быть потреблена приемником за смену при номинальной загрузке его в течение всей смены.

Аналогично определяются коэффициенты использования по ре­активной мощности к_и.р , К_и,р и току к_и.I, К_и,I:

· Коэффициент максимума

Коэффициентом максимума активной мощности к_м.а, К_м.а на­зывается отношение расчетной, активной мощности р_p, Р_рк средней нагрузке р_с, Р_с за исследуемый период времени:

Исследуемый период времени принимается равным продолжи­тельности наиболее загруженной смены. Обычно коэффициент мак­симума относится к групповым графикам нагрузок, т. е. определя­ется значение К_м.я.

Аналогично выражению (2-28) коэффициент максимума графика нагрузок по току определяется как

Коэффициент максимума К_м.а, связывая две найденные из гра­фика величины - расчетную и среднюю нагрузки, представляет собой определенную и важную характеристику графика. Коэффи­циент максимума к_м.я зависит от приведенного числа приемников ни и ряда коэффициентов, характеризующих режим потребления элек­троэнергии данной группой приемников. Рассмотрим более по­дробно вопрос о коэффициенте максимума.

В методе упорядоченных диаграмм, устанавливается в общем виде приближенная аналитическая зависи­мость К_м.а от основных показателей режима работы отдельных независимых приемников и их приведенного числа.

Зависимости основных показателей режи­ма работы отдельных приемников определя­ются по графикам на рис. 2-4. Коэффициент максимума активной мощно­сти К_м,я приближенно можно представить функцией n_п и К_и.а.

В зависимость К_м.я = f (n_пК_и.а) Дана в виде упрощенных расчетных кривых (рис. 2-4). Каждая кривая К_м.а = f (n_п) (рис. 2-4) отвечает одному значе­нию к_и.с.а»К_м.а, т. е. так, как если бы К_м.а при данном n_п зави­сел только от к_и.с.а. В действительности К_м.а зависит не от к_и.с.а, а от к_{в. с ,} но вследствие того, что принято к_в.с = 1,25 к_и.с.а , зависи­мость К_м.а от к_в.с переходит в зависимость его от к_и.с.а.

· Коэффициент формы графика нагрузок

Коэффициентом формы индивидуального или группового 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:

Будучи отнесены к активной и реактивной мощности одного или группы приемников, коэффициенты формы определяются из сле­дующих выражений:

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

Для индивидуального графика нагрузок следует различать значения коэффициента формы:

к_ф,а - за полный цикл, к_ф,в,а - за время включения, к_ф,в,а - которые связаны зависимостью:

Коэффициент формы графика нагрузок группы приемников од­ного режима работы включаемых независимо, определяется уравнением:

где n_п - приведенное число приемников группы, определяемое достаточно точно по формуле

где в числителе стоит квадрат суммы номинальных активных мощно­стей всех п приемников (т. е. квадрат групповой мощности) дан­ной группы, а в знаменателе - сумма квадратов номинальных ак­тивных мощностей отдельных приемников группы.

Если все приемники группы имеют одинаковую номинальную мощность p_ном то

Если приемники группы имеют различные номинальные мощно­сти, то n_п < n.

При n_п ®¥ согласно выраже­нию (2-20) К_ф.а®1; это означает, что при неограниченном возрастании числа приемников групповой график нагрузок стремится к Р(t) = соnst. Но этот вывод и формула (2-20) справедливы только при установившемся режиме наиболее загруженной смены.

В условиях эксплуатации коэффициент формы удобнее всего находить по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии. Коэффициент формы графика актив­ной мощности определять по формуле:

1. При постоянном (неизменном) технологическом процессе производства и постоянном объеме выпускаемой продукции коэффи­циент формы К_ф,апрактически постоянен и не меняется в зависи­мости от изменения графика нагрузок за рассматриваемый период времени (при условии стабильности потребления электроэнергии), т.е. Э_а = const (рис. 2-3), гдеЭ_а,1 = Э_а,2, что подтверждается много­численными опытными данными.

2. Коэффициент формы К_ф,а для подавляющего количества пред­приятий с достаточно ритмичным процессом производства изменя­ется в пределах от 1,05 до 1,15.

3. Отклонения К_ф,а , от указанных выше значений наблюдаются до 1,02 в сторону уменьшения и до 1,25 в сторону увеличения. Когда коэффициент формы К_ф.янеизвестен, в расчетах его можно прибли­женно принимать равным 1,1 - 1,15.

Данные выводы справедливы для графиков нагрузок групп, объединяющих значительное число приемников, например шины цеховых трансформаторных подстанций (ТП), главных распредели­тельных подстанций (ГРП) и т. п., т. е. там, где n_п велико.

· Коэффициент спроса

Коэффициент спроса, как и коэффициент максимума, относится обычно к групповым графикам. Коэффициентом спроса по активной мощности К_с,аназывается отношение расчетной (в условиях проектирования) или потребляемой Р_п(в условиях эксплуатации) активной мощности к номинальной активной мощности группы приемников:

Аналогичный коэффициент применим и для токовой нагрузки:

Значения коэффициентов спроса К_са для различных групп приемников в различных отраслях промышленности и различных производств п предприятий в целом определяются из опыта эксплу­атации и принимаются при проектировании по справочным матери­алам.

· Коэффициент заполнения графика нагрузок

Коэффициентом заполнения графика нагрузок по активной мощ­ности К_з,г,а называется отношение средней активной мощности к мак­симальной за исследуемый период времени (обычно Р_м = Р₃₀):

Исследуемый период времени принимается равным продолжи­тельности наиболее загруженной смены.

Если учесть, что Р_м по существу то же, что Р_р, то коэффициент заполнения графика К_з.г.а является величиной, обратной коэффи­циенту максимума (смотри. (2-28) и (2-32)):

Коэффициент заполнения графика обычно относится к группо­вым графикам нагрузок, так же как и коэффициент максимума.

Аналогичны выражения для коэффициентов заполнения графиков нагрузок по реактивной мощности и току (кажущейся мощности):

Числовые значения коэффициентов заполнения суточного гра­фика нагрузок К_з.г.а , К_з.г.р для различных предприятий при про­ектировании принимаются по справочным материалам.

· Коэффициент разновременности максимумов нагрузок

Коэффициентом разновременности максимумов нагрузок по ак­тивной мощности К_р.м.а 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 разновременности максимумов нагрузок К_р.м.а £ 1. Чем меньше К_ф,а, т. е. чем ближе К_ф.а к единице, тем ближе К_р.м.а к единице, и наоборот. Коэффициент К_р.м.а из­меняется в течение года, так как изменяется максимум нагрузок освещения и отопления. Принято считать К_р.м.а по декабрьским суткам для цеха:

для завода:

Применение К_р.м.а необходимо при расчете нагрузок узлов в си­стеме электроснабжения в том случае, если расчетная нагрузка узла определяется суммированием расчетных нагрузок отдельных групп потребителей его, т. е. при ориентировочных расчетах.

Значение этого коэффициента устанавливается отраслевыми инструкциями в зависимо­сти от местных условий.

Коэффициент разновременности максимумов нагрузок К_р.м.а принимается в пределах 0,9-0,95, а при наличии нескольких ступе­ней в системе электроснабжения общий понижающий коэффициент должен быть не ниже 0,85, за исключением случаев, при которых технологический процесс производства обусловливает более низкие значения этого коэффициента.

Приближенно можно принимать:

для линий высокого напряжения системы внутреннего электро­снабжения предприятия К_р.м.а = 0,85 - 1,0;

для шин электростанции предприятия, шин ГПП и питающих линий электропередачи (система внешнего электроснабжения) К_р.м.а =0,9-1,0.

При этом необходимо обращать внимание на то, чтобы суммар­ная расчетная нагрузка узла системы электроснабжения была не меньше его средней нагрузки.