Лабораторна робота № 3 дослідження графіків активних і реактивних електричних навантажень.

3.1. Мета роботи:Знайомство з методом дослідження кількісних характеристик індивідуальних і групових графіків активних і реактивних навантажень.

3.2. Основні теоретичні відомості.

Основними споживачами в електричній системі є промислові підприємства, комунально-побутові споживачі міст, сільськогосподарські споживачі, електрифікований транспорт тощо. Найбільш розповсюдженими електроприймачами є асинхронні електродвигуни, потужність яких складає біля 50 % від сумарної потужності навантаження. Освітлювальне і побутове навантаження складає біля 20 %, синхронні двигуни біля 10 %, печі і вентильні пристрої – біля 12 %. Значну частину (біля 9 % від сумарної потужності) складають втрати потужності в мережах.

Електричні навантаження електроприймачів визначають величину перерізу проводів і жил кабелів,величину напруги. Крім того, вони визначають втрати напруги і потужності, які негативно впливають на якість електроенергії в її приймачів і на економність роботи, як самої системи електропостачання, так і приймачів електроенергії і зв’язаних з ними технологічних установок. Кількісно вказані впливи залежать від розміру споживання електроенергії і характеру графіків електричних навантажень і їх груп.

Навантаження електричної мережі залежить від складу і режиму роботи її споживачів, тобто не залишається постійним у часі. Характеристики навантаження відіграють важливу роль при проектуванні й експлуатації електричних мереж, оскільки впливають на вибір обладнання й економічність роботи мереж.

Основними характеристиками навантаження споживача електричної енергії є добові графіки навантаження, які характеризують зміну активної та реактивної потужностей навантаження протягом доби. Добові графіки електричних навантажень можуть бути побудовані у вигляді ступеневих кривих на підставі результатів вимірювань активної та реактивної енергії, які проводять через кожних 30 хв. або щогодини протягом доби.

Для оцінювання характеру графіків електричних навантажень використовується ряд коефіцієнтів, які відображають закономірність зміни навантажень в часі. Кількісними показниками графіків є найбільша ( ) і найменша ( ) потужності навантаження (рис. 3.1). Аналогічними показниками характеризуються графіки реактивних навантажень.

Рисунок 3.1 – Добовий ступеневий графік активного навантаження.

У практичних розрахунках використовують півгодинні максимуми навантаження за найбільш завантажену зміну (в години найбільших навантажень). Добові графіки будують для характерних періодів роботи споживачів – зимового, літнього, весняного та осіннього. Зимовий графік характеризується максимальним значенням найбільшої потужності, а літній – мінімальним значенням найменшої потужності. Таким чином, розрізняють режими максимальних (найбільших) і мінімальних (найменших) навантажень.

На підставі добових графіків, побудованих для характерних періодів (у тому числі і для неробочих днів), можна побудувати річний графік тривалості навантаження (рис. 3.2).

Рисунок 3.2 – Річний графік тривалості навантаження.

Користуючись річним графіком тривалості навантаження, можна визначити кількість електричної енергії, що споживається за рік,

, (3.1)

де – інтервал часу, протягом якого споживається потужність ; n - кількість інтервалів.

У загальному вигляді можна записати

. (3.2)

Аналогічно, користуючись добовим графіком наванта-ження, можна визначити кількість електричної енергії, спожитої за добу. Таким чином, спожиту електроенергію визначають за площею, обмеженою графіком навантаження.

Одним з важливих показників річного графіка тривалості навантаження є час використання найбільшого навантаження , протягом якого споживання електричної енергії при найбільшому навантажені було б таким самим, як при реальному навантаженні протягом року.

Кількість енергії, спожитої за рік, можна визначити як

. (3.3)

Прирівнявши праві частини виразів (3.2) і (3.3), отримаємо

. (3.4)

Час використання найбільшого (максимального) навантаження , визначений для різних галузей промисловості, сільського господарства, побутово-комунальних та інших споживачів на підставі типових графіків електричних навантажень, наводиться в довідниках. Величина залежить від характеру навантаження споживачів.

Для визначення повної потужності навантаження споживачів, крім графіків активної потужності, потрібно мати графіки реактивної потужності. Під час проектування електричних мереж реактивну потужність навантаження визначають за середнім значенням коефіцієнта потужності (cos _ср).

Потужність, що споживається в електричній системі, залежить не тільки від складу електроприймачів і режиму їх роботи, але й від параметрів режиму системи – величини напруги у вузлах навантаження і частоти .

Залежності активної та реактивної потужностей навантаження від напруги і , які відповідають усталеним режимам, називають статичними характеристиками навантаження за напругою, а залежності цих потужностей від частоти і – статичними характеристиками навантаження за частотою.

При зміні параметрів режиму змінюються активна і реактивна потужності навантаження, що в свою чергу впливає на рівні напруг і баланс потужностей в системі.

При розгляді зміни навантажень, як випадкового процесу графік навантаження є випадковою функцією часу, кількісні характеристики якої можна виразити на основі теорії імовірності і теорії випадкових величин.

Встановлену потужність визначають шляхом сумування номінальних потужностей окремих електроприймачів без будь-яких поправочних коефіцієнтів.

Середньодобова потужність визначається на основі значень півгодинних інтервалів

. (3.5)

Коефіцієнт максимуму по активній потужності визначається як відношення максимального навантаження до середнього за найбільш завантажену зміну

. (3.6)

Коефіцієнт використання рівний відношенню середньої потужності до встановленої

. (3.7)

Коефіцієнт попиту – це відношення максимального навантаження до встановленого

. (3.8)

Степінь нерівномірності графіку характеризується коефіцієнтом заповнення

. (3.9)

На основі формул 3.2 3.3

(3.10)

(3.11)

Коефіцієнт форми визначається на основі ефективного навантаження

(3.12)

(3.13)

Згідно з формул (3.5) (3.13) визначається також коефіцієнти для графіка реактивних навантажень.

3.3. Завдання на роботу.

3.3.1. 3а допомогою лічильників активної і реактивної енергії, а також секундоміра записати і занести з таблицю добові графіки споживання електроенергії електроприймачів.

3.3.2. На основі їх побудувати графіки споживання активної, реактивне і повної потужності.

3.3.3. Визнати основні величини і коефіцієнти, що характеризують графіки потужностей.

Рисунок 3.3 – Схема дослідження,

Таблиця 3.1- Результати вимірювань та розрахунків

Дані вимірювань			Дані розрахунків
t , c	Число обертів лічильників		W Квтгод	V кВаргод	P кВт	Q кВар	S кВа
	Na	Np
1 2 . . . . . . . . 24