Элетроснабжение

 

38 Графики электрических  нагрузок и их основные безразмерные  показатели (коэффициенты графиков).

Безразмерными показателями графиков нагрузки являются коэффициенты, характеризующие режимы работы электроприемников, степень использования их по мощности и во времени, устанавливающие связь  между физическими величинами графиков:

а) коэффициент включения ( К_в ) – отношение продолжительности включения приемника в цикле (продолжительность работы под нагрузкой – t_р, на холостом ходу – t_хх ) ко всей продолжительности цикла t_ц:

 

                                         К_в = t_в / t_ц = t_р + t_хх / t_р + t_хх + t_пауз ;

 

 Коэффициент включения  характеризует использование электроприемника  во времени;

б) коэффициент использования ( К_и ) – отношение средней активной мощности отдельного электроприемника (или группы их) за наиболее загруженную смену к ее номинальному значению:

                                     К_и = Р_см / Р_н ;

коэффициент использования  характеризует использование электроприекника по мощности и во времени.

Для электроприемников одного режима работы коэффициент использования  является практически величиной  постоянной и приводится в справочниках для различного оборудования;

в) коэффициент загрузки ( К_з ) – отношение средней нагрузки за время включения в течение цикла к номинальной мощности:

К_з = Р_с.в. / Р_н

г) коэффициент формы графика ( К_ф.г. ) – отношение среднеквадратичной нагрузки за определенный промежуток времени к средней нагрузке за этот же период времени:

      К_ф.г. = Р_ск / Р_с ≥1

Коэффициент формы графика  характеризует неравномерность  графика, свое наименьшее значение, равное 1 , он принимает при неизменной во времени нагрузке;

д) коэффициент максимума ( К_м ) – отношение расчетной нагрузки к средней нагрузке ( обычно за наиболее загруженную смену ):

      К_м = Р_р / Р_см ;

е) коэффициент спроса ( К_с ) – отношение расчетной нагрузки к установленной (номинальной ):

                                          К_с = Р_р / Р_н

Коэффициент спроса связывает  расчетную нагрузку непосредственно  с номинальной мощностью электроприемников, минуя учет свойств графика в  явной форме;

ж) коэффициент заполнения графика ( К_з.г. ) – отношение средней нагрузки к максимальной за исследуемый период времени:

                                         К_з.г. = Р_с / Р_м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39.Методы определения  электрических нагрузок.

Проблема определения  расчетных электрических нагрузок возникает, если число электроприемников  в группе превышает три. При количестве  электроприемников в группе, равной три и менее, расчетная нагрузка определяется

Р_р = ∑ р_нi , кВт;         Q_р =Р_рtgφ =  ∑р_нitgφ_i, квар                          (1.1)

  Для единичных электроприемников  в качестве расчетных нагрузок  принимаются их номинальные активные  и реактивные мощности. Расчетная  нагрузка группы электроприемников  всегда меньше установленной  мощности, и ее необходимо определять  тем или иным методом.

  В соответствии с  РТМ 36.18.32.4-92 расчетная активная  мощность группы электроприемников  (количество электроприемников в  группе более одного) на напряжение  до 1 кВ определяется по выражению

                                                                                        (1.2)

где  K_p – коэффициент расчетной мощности;

k_иi – коэффициент использования i-го электроприемника;

р_нi – номинальная мощность i-го электроприемника;

n – количество электроприемников в группе.

 

Групповой коэффициент использования

                                                     (1.3)

Значение К_р зависит от эффективного числа электроприемников (n_э), группового коэффициента использования (К_и), а также от постоянной времени нагрева сети, для которой рассчитываются электрические нагрузки. 

В случаях, когда расчетная  мощность Р_р, вычисленная по выражению (1.2), окажется меньше номинальной наиболее мощного электроприемника (р_н.макс), следует принимать Р_р = р_н.макс.

Расчетная реактивная мощность определяется следующим образом:

- для питающих сетей  (питающих распределительные шинопроводы,  пункты, сборки, щиты) в зависимости  от значения n_э:

при n_э £ 10                   (1.5)

при n_э > 10                         (1.6)

- для магистральных шинопроводов  и на шинах цеховых трансформаторных  подстанций, а также при определении  реактивной мощности в целом  по цеху, корпусу:

                                                          (1.7)

где tgj_i - коэффициент реактивной мощности i-го электроприемника, принимаемый по табл. 1.6 по значению cosj.

При определении р_н для многодвигательных приводов учитываются все одновременно работающие электродвигатели данного привода.

Для электродвигателей с  повторно кратковременным режимом  работы их номинальная мощность приводится к длительному режиму (ПВ=100 %).

  Значение токовой  расчетной нагрузки, по которой  выбирается сечение линии по  допустимому нагреву, определяется  по выражению:

                                                       (1.10)

где     - полная расчетная мощность узла нагрузки, кВ·А.

Расчет электрических  нагрузок выполняется в виде таблицы.

 

Определение расчетных электрических нагрузок упрощенными методами

 К упрощенным методам определения расчетных нагрузок относятся: а) метод удельного расхода электроэнергии на единицу выпускаемой продукции или выполняемой работы; б) метод коэффициента спроса (K_c); в) метод удельной мощности на единицу площади.

Метод удельного расхода электроэнергии на единицу выпускаемой продукции или работы. Согласно этому методу расчетная нагрузка определяется по формулам:

                                          Р_р = Р_с = Мw_о / Т                                            (1.11)

Q_p = P_p×tgj,                                                     (1.12)

где М - количество продукции (или объем работы), выпускаемой (или выполняемой) за время Т;

     W₀ -  удельный расход электроэнергии на единицу выпускаемой продукции или выполняемой работы; tgj - средневзвешенное значение коэффициента реактивной мощности:

                                                  (1.13)

где V_т, W_т - расходы соответственно реактивной и активной энергии за  время Т.

Метод удельного расхода  электроэнергии рекомендуется применять  при достаточно устойчивых значениях  w₀  и наличии соответствующей базы данных об электропотреблении (удельных норм расхода электроэнергии).

Метод коэффициента спроса (K_с). Расчетную нагрузку группы однородных по режиму работы электроприемников определяют по формулам:

P_p = K_с ×Р_н;                                                           (1.14)

          Q_p = Р_p×tgj,                                                          (1.15)

где K_с и tgj принимаются для характерной группы электроприемников по справочным материалам.

Основной недостаток данного  метода состоит в том, что величина коэффициента спроса принимается одинаковой для всех электроприемников. Такое  допущение возможно только при высоких  значениях коэффициентов использования  и эффективного числа электроприемников.

Данный метод рекомендуется  применять при отсутствии конкретных данных об электроприемниках, наличии  суммарной установленной мощности электроприемников (Р_н) цеха (участка) и общего характерного режима их работы.

Метод удельной мощности на единицу площади. Расчетная нагрузка по данному методу определяется по одной из следующих формул:

P_p = p_уд.рF;                                                            (1.16)

P_p = p_уд.уст FK_с;                                                       (1.17)

Q_p = P_p×tgj,                                                           (1.18)

где p_уд.р- удельная расчетная активная мощность на единицу площади, кВт/м²; p_уд.уст - удельная установленная активная мощность на единицу площади, кВт/м²; F - площадь размещения электроприемников, м².

Этот метод рекомендуется  применять при относительно равномерном  распределении электроприемников  по площади помещения. Наиболее точные результаты получаются при большом  количестве электроприемников и  малой их мощности.

 

 

40.Потери мощности  и энергии в элементах систем  электроснабжения.

При передаче электроэнергии от генераторов электростанций к  потребителям неизбежным являются потери мощности и энергии в проводниках  воздушных и кабельных линий, а также в обмотках и стальных сердечниках трансформаторов, установленных  на подстанциях (примерно 12-18% от всей энергии, вырабатываемой электростанциями).

Для покрытия потерь мощности и энергии в электрических  сетях на стан циях увеличивают нагрузку генераторов, что ведет к увеличению капиталовложений и дополнительному  расходу топлива, а следовательно, к возрастанию себестоимости  электроэнергии.

Потери  мощности в линии. Потери активной мощности (кВт) в линиях трехфазной электрической сети по закону Джоуля-Ленца определяют по формуле:                                               ΔР_л = 3I²_расч R_л∙10^-3,

Где I_расч – расчетный ток данного участка линии, А; R_л – активное сопротивление линии, Ом.

Соответственно потери (квар)

ΔQ_л = 3I²_расч X_л ∙10^-3,

 Потери мощности в трансформаторах. Потери активной мощности в трансформаторах состоит из потерь, не зависящих и зависящих от нагрузки. Потери в стали ΔР_ст от нагрузки не зависят, а зависят только от мощности трансформатора и значения приложенного к первичной обмотке напряжения. Потери в обмотках ΔР_об зависят от нагрузки трансформатора.

ΔР_тр = ΔР_ст + ΔР_об β²,

где ΔР_ст – потери активной мощности в стали трансформатора при номинальном напряжении, кВт ( ΔР_ст приравнивают к потерям холостого хода трансформатора ΔР_х ); ΔР_об – потери в обмотках при номинальной нагрузке трансформатора, кВт ( ΔР_об приравнивают к потерям мощности короткого замыкания ΔР_к ); β = S / S_ном – коэффициент загрузки трансформатора, представляющий собой отношение фактической нагрузки трансформатора к его номинальной мощности.

Потери реактивной мощности также разделяют на не зависящие  и зависящие от нагрузки. К первым относятся потери, связанные с  намагничиванием. Ко вторым относятся  потери, обусловленные потоками рассеяния  в трансформаторе, которые определяют в зависимости от нагрузки.

ΔQ_тр = ΔQ_ст + ΔQ_рас β²,

Где ΔQ_ст – потери реактивной мощности на намагничивание, квар (ΔQ_ст принимают равным намагничивающей мощности холостого хода трансформатора ΔQ_х); ΔQ_рас – потери реактивной мощности рассеяния в трансформаторе при номинальной нагрузке.

Потери  электроэнергии

Токовая нагрузка в электрической  сети меняется в течение суток  года в зависимости от изменения  режима работы потребителей. Вместе с  изменением нагрузки меняются и потери электроэнергии. Поэтому потери энергии  нельзя рассчитать умножением потерь мощности при какой-нибудь определенной нагрузке на число часов работы линии.

Для определения потерь электроэнергии применяют метод, основанный на понятиях времени использования потерь и  времени  использования максимума  нагрузки.

Время максимальных потерь τ есть условное число часов, в течение которых максимальный ток, протекающий в линии непрерывно, создает потери энергии, равные действительным потерям энергии за год.

Временем  использования максимальной нагрузки или временем использования максимума T_max называют условное число часов, в течение которых линия, работая с максимальной нагрузкой, могла бы передать потребителю за год столько энергии, сколько при работе по действительному переменному графику.                                           Т_max = W / Р_max

На основании статистических данных определено среднее число  часов использования максимальной нагрузки T_max для характерных групп потребителей: для внутреннего освещения – 1500-2000 ч; наружного освещения – 2000-3000 ч; промпредприятия односменного режима работы – 2000-2500 ч, двухсменного – 3000-4500 ч, трехсменного – 3000-7000 ч.

На практике величину времени  максимальных потерь τ определяют по кривым зависимости этого времени  от продолжительности использования  максимума нагрузки Т_max и коэффициента мощности.

Потери  энергии в линиях. Эти потери определяют по формулам

ΔW_ал = 3I² R_л τ∙10^-3                                       ΔW_рл  = 3I² Х_л τ ∙10^-3.

Потери  энергии в трансформаторах. Эти потери складываются из потерь энергии в стали и в обмотках. Величина потери энергии в стали определяется как произведение потерь мощности ΔР_ст, не зависящих от нагрузки,  на время работы t трансформатора:                  ΔW_ст = ΔР_ст t.