Модуль 2. Потребление электроэнергии и электрические нагрузки

Тема 2.1. Параметры электропотребления

Главным показателем отдельных ЭП является их номинальная мощность.

По роду тока различают потребители переменного тока промышленной частоты (50 Гц), потребители переменного тока повышенной или пониженной частоты и потребители постоянного тока.

По напряжению ЭП делятся на низковольтные до 1000 В и высоковольтные.

Установлена наиболее экономичная область применения асинхронных и синхронных электродвигателей в зависимости от напряжения. При напряжении до 1 кВ и мощности до 100 кВт экономичнее применять асинхронные двигатели, а выше 100 кВт – синхронные. Мощности 400 кВт и более – это область напряжения 6 и 10 кВ.

Цель расчета электрических нагрузок – определение мощностей (токов), протекаю­щих по токоведущим элементам, для выяснения их допустимости по условиям нагрева элементов. Величина электрических нагрузок определяет техниче­ские решения и затраты на создание и развитие субъектов электроэнергетики.

Нагрузки большинства ЭП и их групп не являются неизменными. Характер их изменения во времени наиболее полно может быть представлен в виде графиков (рис. 2.1).

Графики нагрузок делятся на графики активной P(t), реактивной Q(t) и полной S(t) мощности или тока I(t). По числу ЭП графики нагрузок делятся на индивидуальные и групповые. Графики нагрузок могут быть сняты и построены для любого промежутка времени. На практике наибольший интерес представляют суточные и годовые графики нагрузок.

На основе характерных суточных графиков нагрузок строятся годовые графики, которые, 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 или функции, убывающие от максимального значения нагрузки до минимального (рис. 2.2).

Рис. 2.1. Суточный график нагрузки

Графики нагрузок могут быть представлены либо в виде непрерывных кривых (рис. 2.1 и 2.2), либо ступенчато (рис. 2.3). Для ступенчатых графиков период осреднения принимается 0,5 или 1 ч.

Годовые графики нагрузки по продолжительности необходимы для получения ряда характеристик, в частности, числа часов использования максимума нагрузок T_м. Это такое время, за которое потребитель, работая с максимальной нагрузкой, получит столько же электроэнергии, что и по действительному графику.

Рис. 2.2. Годовой график нагрузки по продолжительности

Рис. 2.3. Ступенчатый график нагрузки

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

1. Коэффициент заполнения графика нагрузки

(2.1)

где P_c – средняя активная нагрузка по графику нагрузки за соответствующий период времени (например, P_ср.год на рис. 2.2);

P_max – максимальная активная нагрузка.

2. Коэффициент формы графика нагрузки

(2.2)

где P_c.к – среднеквадратичная активная нагрузка за время T, определяемая по формуле

(2.3)

где p – мгновенное значение нагрузки.

3. Коэффициент неравномерности графика нагрузки

(2.4)

Коэффициенты k_з и α не могут быть больше единицы, коэффициент k_ф не может быть меньше единицы. Чем ближе к единице значения коэффициентов, тем равномернее график нагрузки.

С помощью k_з может быть определено значение Т_м:

(2.5)

где W_г – годовое потребление электроэнергии;

T_г =8760 – число часов в году.