2.4. Графики нагрузок

Нагрузки большинства ЭП и их групп не являются неизменными. Характер их изменения во времени наиболее полно может быть представлен в виде графиков, на которых эти нагрузки изображаются кривыми в прямоугольной системе координат (см. рис.2.1).

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 1314 15 16 17 18 19 20 2122 23 24

Рисунок 2.1 – График электрической нагрузки

Графики нагрузки классифицируются по следующим признакам:

а) по виду нагрузки, отражаемой графиком;

б) по числу электроприемников, режим электропотребления которых описывается графиком;

в) по длительности периода времени, для которого строятся графики.

По первому признаку графики делятся на графики активной P(t), реактивной Q(t) и полной мощности S(t) или тока I(t).

По числу электроприемников, режим электропотребления которых описывается, графики нагрузок делятся на индивидуальные и групповые. Индивидуальный график характеризует режим нагрузки одного какого-либо электроприемника, а групповой - любой рассматриваемой группы электроприемников. Практический интерес представляют собой индивидуальные графики нагрузки только мощных электроприемников, нагрузка которых носит резкопеременный характер (например, дуговых печей, прокатных станов и т. п.). В большинстве же случаев используют групповые графики нагрузок - для крупных цехов и предприятий в целом и других групп потребителей.

Графики нагрузок могут быть сняты и построены для любого промежутка времени или для любого периода технологического процесса. На практике для большинства групп ЭП наибольший интерес представляют суточные и годовые графики нагрузок. Суточные графики нагрузок показывают последовательность изменения нагрузки в течение суток (рис.4). Суточные графики строятся для наиболее характерных суток - рабочих, выходных, зимних, летних и т. п. На основе характерных суточных графиков нагрузок могут быть построены годовые графики нагрузок. Годовые графики нагрузок, как правило, характеризуют продолжительность существования нагрузки какой-либо величины во времени. В связи с этим годовые графики нагрузки называют «графиками по продолжительности», они представляют собой упорядоченные диаграммы, на которых функции изображены убывающими от максимальных значений до минимальных (рис.2.2).

Рисунок 2.2 – График электрической нагрузки по продолжительности

Графики нагрузок могут быть представлены либо в виде кривых без разрывов непрерывности (рис. 2.1 и 2.2), либо в виде ступенчатых кривых (рис.2.3). График в виде кривых без разрывов непрерывности может быть построен с помощью самопишущих приборов - ваттметров, варметров и амперметров. Такие графики снимаются и строятся для индивидуальных электроприемников, работающих в резкопеременном режиме. Эти графики необходимы для разработки мероприятий по улучшению режимов реактивной мощности и напряжения в сетях промышленных предприятий.

Рисунок 2.3 – График электрических нагрузок в виде ступенчатых

Кривых

Графики в виде ступенчатых кривых могут быть получены либо путем осреднения данных, полученных с помощью самопишущих приборов, либо с помощью интегрирующих приборов - счетчиков активной и реактивной энергии. При этом тоже происходит осреднение нагрузки за промежуток времени между снятием показаний счетчиков.

В общем случае период осреднения может быть выбран произвольным, однако на практике он обычно принимается равным одному часу или чаще 30 мин. Суточные графики с 30-минутным осреднением представляют интерес для энергоснабжающей организации - для контроля режима электропотребления и прогнозирования суммарных графиков нагрузок.

Годовые графики нагрузки по продолжительности необходимы для получения ряда характеристик (прежде всего - так называемого числа часов использования максимума нагрузок Т_м), применяющихся при технико-экономических расчетах и обоснованиях в энергетике.

Графики нагрузки могут быть охарактеризованы прежде всего максимальным, минимальным и средним значениями величины, изображенной на графике, а также рядом коэффициентов, характеризующих равномерность режима электропотребления, к числу которых относятся:

1. Коэффициент заполнения графика нагрузки

(2.1)

где Р_с - средняя активная нагрузка по графику нагрузки за соответствующий период времени;

Р_мах - максимальная активная нагрузка.

2. Коэффициент формы графика нагрузки

(2.2)

где Р_ск - среднеквадратичная активная нагрузка за время Т, определяемая по формуле

(2.3)

где р - мгновенное значение нагрузки.

3. Коэффициент неравномерности графика нагрузки

Для большинства графиков нагрузки, описывающих режимы электроснабжения больших групп электроприемников (например, крупного участка, цеха, предприятия в целом и т.п.), между k_ф и k₃ существует связь вида

(2.4)

(2.5)

Коэффициенты k₃ и α не могут быть больше единицы, коэффициент k_ф - не может быть меньше единицы. Абсолютно равномерный режим электропотребления характеризуется значениями всех коэффициентов, равными единице. Поэтому, чем ближе к единице значения коэффициентов, тем равномернее график нагрузки.

Аналогичные коэффициенты могут быть получены и для графиков других величин {Q, S, I).

С помощью k₃ может быть определено значение Т_м:

(2.6)

где W_Г - годовое потребление электроэнергии;

Т_Г =8760 - число часов в году.

Из последнего выражения видно, что Т_м - это такое число часов, в течение которого потребитель мог бы использовать всю электроэнергию, потребляемую им за год, если бы его нагрузка была бы постоянной и равной максимальной.

Значения k₃ и Т_м являются статистически устойчивыми величинами, характеризующими режимы электропотребления отдельных характерных групп электроприемников или их совокупностей. В связи с этим они могут быть получены путем обследования работающих предприятий и использованы при проектировании аналогичных новых. Использование численных характеристик режимов электропотребления взамен графиков нагрузок существенно упрощает проектирование, делает возможным разработку проекта электроснабжения даже в тех случаях, когда ожидаемый график нагрузки известен лишь приблизительно или неизвестен вообще.