9)Методы определения расчетных электрических нагрузок. Определение расчетных электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм.

Ответ: Правильное определение электрических нагрузок является важной задачей, так как способствует обоснованному выбору любого элемента электроснабжения с точки зрения допустимого нагрева.

Сложности при определении расчетной нагрузки возникают при количестве электроприемников в группе более трех. При количестве равном 3 расчетная нагрузка равна:

для электроприемников номинальная мощность которых потребляется из сети

з а номинальную мощность принимается мощность на выходе:

Для одиночных ЭП в качестве расчетной принимается ном. нагрузка, приведенная к длительному режиму работы:

На практике в ряде случаев отсутствуют графики эл. нагрузки, а также сведения о режимах работы ЭП. В этих случаях расчетную нагрузку определяют вспомогательными методами.

1)Метод коэффициента спроса:

Используется для определения расчетной нагрузки цехов предприятия и завода в целом, особенно на предпроектных стадиях. Расчетная нагрузка определяется: где Kс – коэффициент спроса группы электроприемников, tg φ – средневзвешенный коэффициент.

2)Метод удельного расхода электроэнергии на единицу выпускаемой продукции:

где П – объем произведенной продукции за время Т; C_уд – удельный расход э/э, хар-ет эффективность использования электроэнергии.

Метод используется для определения средней нагрузки участков и цехов, где технологическая продукция П однородна и количественно мало меняется.

3)Метод удельной плотности нагрузки на единицу производственной площади:

Значения Sуд, Pуд приводятся в справочной литературе.

Р асчетная нагрузка определяется по выражению Данный метод используется для определения расчетной осветительной нагрузки.

Метод упорядоченных диаграмм:

Применяется в основном при проектировании цехового электроснабжения. Сущность метода упорядоченных диаграмм заключается в установлении связи между расчетной мощностью нагрузки и показателями режимов электроприемников группы: где К_м – коэффициент максимума графика нагрузки; К_и – групповой коэффициент использования; P_уст – установленная мощность электроприемников в группе.

Резервные ЭП, ремонтные сварочные трансформаторы и другие ремонтные электроприемники, а также электроприемники, работающие кратковременно (пожарные насосы, задвижки, вентили и т. п.), при подсчете расчетной мощности не учитываются (за исключением случаев, когда мощности пожарных насосов и других противоаварийных электроприемников определяют выбор элементов системы электроснабжения).

Для многодвигательных приводов учитывается наибольшая сумма номинальных мощностей одновременно работающих электродвигателей данного привода. Если в числе этих двигателей имеются одновременно включаемые (с идентичным режимом работы), то они учитываются в расчете как один электроприемник номинальной мощностью, равной сумме номинальных мощностей одновременно работающих двигателей. Для электрических двигателей с повторно-кратковременным режимом работы их ном. (паспортная) мощность не приводится к длительному режиму (ПВ=100 %).

Согласно методу упорядоченных диаграмм активная расчетная нагрузка при количестве электроприемников в группе более трех определяется как: , где K_р – коэф. расчетной активной нагрузки; Р_уст – установленная мощность группы ЭП; К_И – групповой коэффициент использования:

; где k_иi – коэффициент использования i-го ЭП, принимается по справочным данным в зависимости от наименования ЭП.

Определение эффективного количества электроприемников в группе – такое количество электроприемников, одинаковых по мощности и по режиму работы, которое обеспечивают такую же расчетную нагрузку, как и реальное количество электроприемников, разных по мощностям и режимам работы. Кр – коэффициент расчетной активной мощности, зависит от эффективного числа электроприемников n_Э и группового (средневзвешенного) коэффициента использования Ки, а также от постоянной времени нагрева сети Т₀, на которую рассчитывается электрическая нагрузка: ,

Для определения значений Кр существуют номограммы, в которых приняты следующие постоянные времени нагрева:

мин – для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты;

 ч – для магистральных шинопроводов, вводно-распределительных устройств и цеховых трансформаторов;

мин – для кабелей напряжением 6 кВ и выше, питающих цеховые трансформаторные подстанции и РУ. Расчетная мощность нагрузки для этих элементов определяется при .

Определяется расчетная активная нагрузка:

Определение расчетной реактивной нагрузки. При этом возможны 2 случая:

_{1.Если Т0=10,то}

где К_м.р – коэффициент расчетной реактивной нагрузки при n_э 10 К_м.р = 1,1; при n_э > 10 К_м.р = 1.

2. _{Если Т0=2.5ч и Т0=30 мин,то} Q_p = P_р∙tg_ср.взв.

tg_ср.взв. – средневзвешенный коэффициент реактивной мощности группы электроприемников:

Расчетный ток группы электроприемников:

Полученный ток используется для выбора элементов электрической сети по условию допустимого нагрева.

Расчет электрических нагрузок на напряжении выше 1 кВ производится в целом аналогично. При этом в зависимости от числа присоединений к РУ высокого напряжения и группового коэффициента использования К_и, определяется значение коэффициента одновременности К_o.

Расчетная мощность нагрузки определяется по выражениям: P_p = К_o ∙∑ k_и∙p_н, Q_p = К_о ∑ k_и∙p_н∙tg , . Результирующая нагрузка на стороне высокого напряжения определяется с учетом средств компенсации реактивной мощности и потерь мощности в трансформаторах.

Статистический метод:

Статистический метод применяется на стадии реконструкции СЭС, когда известны графики нагрузки. Данный метод основывается на результатах исследований, согласно которым групповая нагрузка (начиная с 4 – 5 электроприемников) подчиняется нормальному закону распределения случайных величин(закон Гаусса). При этом плотность распределения вероятности нагрузки определяется выражением:

В основе статистического метода залажено одно из основных правил теории вероятности случайных величин, правило трех сигм: вероятность того, что случайная величина, подчиняющаяся нормальному закону распределения вероятности, отклонится от своего математического ожидания на величину, превышающую утроенное значение среднеквадратического отклонения, практически равна 0. Распространяя данное правило к определению расчетной нагрузки получим

Тогда критические значения нагрузки могут быть определены по выражениям: где Р_с – средняя нагрузка

– среднеквадратичное (стандартное) отклонение, – принятая кратность меры рассеяния ( = -3…+3). В практических целях определяют расчетную (максимальную) нагрузку по выражение: Чем меньше β, тем выше вероятность того, что реальная нагрузка превысит расчетную. Поэтому важным моментом статистического метода является определение значения β.

На практике при определении расчетной нагрузки без учета теплового износа изоляции принимают β=2,5 . В этом случае вероятность того, что реальная нагрузка превысит расчетную, составляет 0,005 или 0,5 % . В некоторых случаях β=1,65 , при этом вероятность превышения реальной нагрузки составляет 0,05 или 5%, что является приемлемым для инженерных расчетов. Под вероятностью превышения реальной нагрузки расчетной понимается доля времени, в течение которого реальная нагрузка может быть больше, чем расчетная.

Для современных потребителей электроэнергии, режимы работы которые отличаются нестабильностью, закон распределения вероятности нагрузки иногда отличается от нормального. Вероятности нагрузки при равномерном законе распределения:

При этом все значения нагрузки равновероятны.