Електричні навантаження характеризують споживання еле-ктричної енергії окремими споживачами, групою споживачів в це-хові, групою цехів і підприємством в цілому.

Електричні навантаження можна спостерігати візуально за допомогою експериментально знятих осцилограм, вимірюва-льних приладів тощо. В умовах експлуатації зміни навантажен-ня за активною і реактивною потужністю в часі записують, як правило, у вигляді ступінчатої кривої за показами лічильників активної і реактивної енергії, що знімаються через певні промі-жки часу.

Криві зміни активної, реактивної потужності і струму в часі називаються графіками навантажень відповідно активної, реактивної потужності та струму.

Графіки електричних навантажень у відповідності з затве-рдженою методикою поділяються на індивідуальні (для окремих споживачів) і групові – для групи приймачів електричної енергії (рис.3.2).

Рис.3.2. Індивідуальні та груповий графіки навантаження.

Залежності P, Q, I, для n приймачів будуть мати вигляд:

. (3.9)

Індивідуальні графіки необхідні для визначення наванта-жень потужних електроприймачів. При проектуванні систем еле-ктропостачання промислових підприємств використовуються, як правило, групові графіки електричних навантажень (від графіків групи споживачів, до графіків групи цехів і до графіка електрич-ного навантаження всього підприємства в цілому) .

За тривалістю розрізняють добові, сезонні, річні графіки електричних навантажень.

Кожна галузь промисловості має свій характерний графік електричних навантажень, що визначається технологічним проце-сом виробництва.

3.2. Показники графіків навантаження

У практичних розрахунках зручно користуватися, крім ма-ксимального, середнього і середньоквадратичного навантажень, також деякими відносними показниками (коефіцієнтами), що ха-рактеризують режим роботи окремих ЕП і їхніх груп. Розгля-немо ці показники і зв'язки між ними.

Коефіцієнт використання є основним показником для розрахунку електричних навантажень і виражає відношення се-реднього навантаження до номінального.

Для індивідуальних графіків:

(3.10)

для групових:

(3.11)

де Р_н – номінальна активна потужність групи ЕП.

Оскільки у формулі стоїть середня потужність за певний час, то коефіцієнт використання повинен бути віднесений до того ж інтервалу усереднення. У теорії і практиці розрахунків най-більш вживаними інтервалами усереднення є цикл – індивіду-ального ЕП і робоча зміна для групових коефіцієнтів. Коефі-цієнт використання завжди менше одиниці.

Коефіцієнт ввімкнення характеризує ступінь використа-ння ЕП за часом. Щодо одного ЕП цей показник аналогічний рані-ше наведеному поняттю тривалості ввімкнення:

(3.13)

Груповим коефіцієнтом ввімкнення споживачів назива-ють середньозважене (за номінальною активною потужністю) значення коефіцієнтів ввімкнення всіх приймачів, що входять в групу:

(3.13)

Або це відношення середньої за цикл групової ввімкне-ної потужності до всієї номінальної потужності.

Коефіцієнт завантаження – це відношення середньої потужності за час ввімкнення до його номінальної потужності за цикл. Для індивідуального ЕП:

(3.14)

Останній вираз дозволяє записати формулу для групо-вого коефіцієнта завантаження:

(3.15)

Коефіцієнт форми індивідуального чи групового графі-ка навантажень k_фі, K_фі називається відношення середньоква-дратичного струму (чи середньоквадратичної повної потужно-сті) приймача чи групи приймачів за певний проміжок часу до його середнього значення за той же період часу:

(3.16)

Якщо віднести їх до активної чи реактивної потужності одного чи групи споживачів, то коефіцієнти форми можна виз-начити з наступних виразів:

(3.17)

; (3.18)

Коефіцієнт форми характеризує нерівномірність графіка в часі. Cвого найменшого, рівного одиниці, значення, він набу-ває при навантаженні незмінному в часі.

Коефіцієнт максимуму – це відношення максимуму тієї або іншої тривалості до відповідного середнього навантаження тієї ж тривалості, тобто

(3.19)

Коефіцієнт попиту – це відношення розрахункової (в умовах проектування) чи споживаної (в умовах експлуатації) ак-тивної потужності до номінальної (встановленої) активної по-тужності споживачів:

(3.20)

З іншого боку коефіцієнт попиту є добутком коефіцієн-тів використання та максимуму

(3.21)

Коефіцієнт заповнення або коефіцієнт навантаження:

(3.22)

Свого граничного значення, рівного одиниці, цей показ-ник досягає лише при навантаженні, яке не змінюється в часі, чого в реальних системах не спостерігається.

Порівнюючи K_в з K_max можна побачити, що коефіцієнт навантаження є величиною, зворотною коефіцієнту максимуму, тобто:

Коефіцієнтом різночасності максимумів навантаження K_р.м називається відношення сумарного розрахункового макси-муму активної потужності вузла системи електропостачання до суми розрахункових максимумів активної потужності окремих груп приймачів, що входять в даний вузол системи електропос-тачання:

(3.23)

Усі вище викладені формули для активної потужності можна переписати і для реактивного навантаження.

Вище було наведено визначення максимуму середнього навантаження за змінний інтервал часу. Величина і розміщення ковзаючого інтервалу Θ на графіку повинні бути обрані так, щоб усереднене навантаження, що одержується при цьому, було максимальним. Таке навантаження приймається за вихідне при проектуванні й експлуатації мереж і називається розрахунковим.

Протікання струму по провідниках викликає їх нагріван-ня, тому розрахункове навантаження повинне вибиратися так, щоб перегрів провідника щодо температури навколишнього се-редовища не перевищив допустимого.

За розрахункове навантаження приймають незмінний в часі струм I_р, що викликає перегрів провідника, який дорівнює пе-регріву при фактичному, що змінюється в часі, навантаженні I(t).

З'ясуємо, який інтервал осереднення повинен бути прий-нятий при визначенні розрахункового навантаження. Зазвичай вважають, що сталий тепловий стан тіла (провідника), що нагрі-вається настає після закінчення трьох теплових постійних часу (3τ₀).

У дійсності до кінця цього періоду перегрів досягає ли-ше 95% свого усталеного значення. Отже, максимум Р_мах на ри-сунку можна розглядати як розрахункове навантаження лише тоді, коли інтервал його осереднення Θ дорівнює 3τ₀ або хоча б приблизно відповідає цьому. Тоді можна вважати I_р = I_м.

Провідники й кабелі найбільш розповсюджених серед-ніх перерізів і звичайних конструкцій мають постійну часу бли-зько 10 хв. Це дає підставу прийняти за розрахунковий макси-мум середнє навантаження тривалістю 30 хв. (так званий півго-динний максимум). Інші елементи заводських мереж, наприклад потужні струмопроводи або трансформатори, володіють, зви-чайно, більшою постійною часу нагрівання, і тому їх варто ви-бирати не за півгодинним максимумом, а за максимумом біль-шої тривалості.