38

Раздел №2. Электрические нагрузки Графики электрических нагрузок промышленных предприятий

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок (ЭН). По значению электрических нагрузок выбирают или проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения. В случае излишнего увеличения расчётных электрических нагрузок увеличиваются капитальные затраты, что приводит к неполному использованию дефицитного оборудования и проводникового материала. Эксплутационные расходы и надёжность работы электрооборудования также зависят от правильности выбора нагрузок, если в расчётах будут занижены электрические нагрузки, то величина потерь электроэнергии в электрической системе возрастает, что в конечном итоге приведёт к быстрому износу оборудования и увеличению эксплуатационных расходов.

При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов её работы потребители электроэнергии (отдельный приёмник электроэнергии, группа приёмников, цех или завод в целом) рассматривают в качестве нагрузок. Различают следующие виды нагрузок: активную мощность P, реактивную мощностьQ, полную мощностьSи токI.

За ЭН осуществляется постоянный контроль при помощи самопишущих приборов либо по показаниям измерительных приборов через определённые интервалы времени. В настоящее время получили широкое распространение автоматизированные системы учёта электроэнергии: КТС «Энергия», АСКУЭ «Миус», «Территориально-распределённая автоматизированная система учёта энергопотребления», КПТС «Дельта». По данным наблюдения строят графики электрических нагрузок, которые отражают эффективность функционирования системы электроснабжения объекта наблюдения.

Классификация графиков электрических нагрузок

Электрическая нагрузка характеризует потребление электроэнергии отдельными приёмниками, группой приёмников. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок: активная мощность Р, реактивная мощность Q и ток I.

Графики электрических нагрузок – это функциональные зависимости активной или реактивной мощности, либо тока от времени.

Электрическая нагрузка может наблюдаться визуально по измерительным приборам или регистрироваться через определённые интервалы времени приборами регистрации. В условиях эксплуатации изменения нагрузки по активной и реактивной мощности во времени записывают в виде ступенчатой кривой (гистограмма), снятыми через определённые интервалы времени. Кривая изменения активной, реактивной и токовой нагрузки во времени называется графиком нагрузки соответственно по активной мощности, реактивной мощности и току.

Различают следующие виды графиков:

1. По виду потребителей:

а) индивидуальные () графики электрических нагрузок – для отдельных приёмников электроэнергии;

б) групповые () графики электрических нагрузок – для группы приёмников электроэнергии.;

2. По продолжительности:

а) суточные;

б) годовые.

Рис. 3.1. Примеры отображения графиков нагрузки.

Записи графиков активной и реактивной мощности, а также тока, при n–ом количестве приёмников электроэнергии в группе будут:

(3.1)

Последнее приближённое равенство достоверно только при близких значениях отдельных приёмников электроэнергии.

Индивидуальные графики необходимы для определения нагрузок мощных приёмников (электрические печи, преобразовательные агрегаты главных приводов прокатных станов и т.п.). С точки зрения регулярности (характера изменения, периодичности) различают:

а) периодические, т.е. отвечающие строго ритмичному процессу работы с периодом

(3.2)

где - полное время цикла;

- время работы;

- время остановки (паузы).

Данный тип графика присущ поточному или автоматизированному производству.

б) цикличные - графики в которых нарушается периодичность из-за непостоянства длительностей пауз отдельных циклов.

в) нецикличные, присущи агрегатам выполняющие операции, которые строго не регламентированы. В таких графиках продолжительность рабочих интервалов и пауз различна.

г) нерегулярные – графики крайне нерегулярного режима работы приёмника электрической энергии. График нагрузки на рабочих участках существенно изменяется, продолжительность рабочих интервалов и пауз различна и условие стабильности потребления электроэнергии не выполняется (например, агрегаты разведочного бурения, электропривод игольчатого гидравлического затвора и т.п.).

Групповой график нагрузок слагается из индивидуальных графиков нагрузок, входящих в данную группу. Групповые графики нагрузок используются при проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий и дают возможность: определить потребление активной и реактивной энергии предприятием, правильно выбрать источники тока, выполнить наиболее рациональную схему электроснабжения. Степень регулярности групповых графиков определяется типами индивидуальных графиков и взаимосвязями нагрузок отдельных приёмников по технологическому режиму работы. Различают два вида таких взаимосвязей:

1. между значениями нагрузки данного приёмника в различные моменты времени;

2. между значениями нагрузок двух различных приёмников в данный момент времени.

Для индивидуальных графиков нагрузок характерны следующие взаимосвязи между значениями нагрузки приёмника в различные моменты времени:

а) для периодических графиков с общим циклом связи являются жёсткими, т.к. время цикла равно периоду работы агрегата и заданное значение в момент времениоднозначно определяет значениев последующий момент времени;

б) для цикличного и нецикличного графиков нет однозначной зависимости между величинами и, однако при малых значенияхэти связи сохраняются, хотя и не являются жёсткими (однозначными). Для данных графиков связи приобретают вероятностный характер, поэтому такие связи называют корреляционными.

Для групповых графиков кроме взаимосвязей между значениями нагрузки данного приёмника в различные моменты времени, учитывается взаимосвязь между значениями нагрузок различных приёмников в данный момент времени.

В зависимости от взаимосвязи между значениями нагрузок отдельных приёмников различают:

1. антифазные приёмники, включённые в сеть разновременно;

2. синфазные приёмники, включённые в сеть одновременно;

3. приёмники, включённые в сеть всегда совместно, но нагрузки, которых за время включения приёмников не имеют корреляционной связи;

4. независимые (не имеющие корреляционной связи) приёмники, которые могут включаться как совместно, так и раздельно;

5. асинфазные приёмники, могут включаться как совместно, так и раздельно, но имеют корреляционную связь (т.к. вероятность включения одного из асинфазных приёмников зависит от того, включен ли другой).

По степени регулярности, зависящей от вида индивидуальных графиков и взаимосвязи между отдельными приёмниками, групповые графики подразделяют на три типа:

1. Периодические. Отвечают строго ритмичному процессу производства при жёсткой связи приёмников в технологическом процессе. При этом длительность периода циклов всех индивидуальных графиков будет одинаковой и совпадёт с периодом группового графика.

2. Почти периодические. Данный тип графиков отвечает непоточному производству, при этом в установившемся режиме работы непериодичный график удовлетворяет условию обобщенной периодичности, т.е. стабильности расхода электроэнергии:

(3.3)

где - расход энергии за период времени;

- удельный расход энергии на единицу продукции;

- производительность в единицах продукции за время ;

- время обобщённого цикла работы;

- начальный момент времени работы;

- число циклов длительностью за рассматриваемый период времени.

3. Нерегулярные. Имеют место в редких случаях, когда индивидуальные графики являются нерегулярными, а, следовательно, не выполняется условие стабильности расхода электроэнергии.

По продолжительности различают суточные и годовые графики нагрузок предприятия. Каждая отрасль промышленности имеет свой характерный график нагрузок, определяемый технологическим процессом производства.

Графики нагрузок предприятия не являются стабильными, а претерпевают изменения в связи с изменением технологических процессов производства, т.е. его оптимизацией (снижение удельного потребления электроэнергии на единицу продукции, повышение использования оборудования за счёт интенсификации и автоматизации производственных процессов и т.п.).