Раздаточный материал СЭС ГиПП ЗО 2017 / Конспект лекций / Уч. пособие ЭСГ РИО 2012 / 14. Графики эл. нагр

4. ГРАФИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ГОРОДОВ

4.1. Общие положения

Потребление электроэнергии не остается постоянным, а изменяется в зависимости от характера производства, вида и типа электроприемников, времени года, часов суток.

Наглядное представление о характере изменения электрических нагрузок во времени дают графики нагрузок, т. е. диаграммы изменения мощности (тока) электропотребления во времени: P(t), Q(t), S(t) и I(t).

По виду фиксируемого параметра различают графики активной (Р), реактивной (Q), полной (S) мощностей и тока (I) электроустановки. Как правило, графики отражают изменение нагрузки за определенный период времени. По этому признаку их подразделяют на суточные, сезонные и годовые.

По месту изучения характера изменения электрических нагрузок

графики можно разделить на следующие группы:

- графики индивидуальных электроприемников;

- групповые графики нагрузки (графики узла нагрузки);

- сетевые графики нагрузок – на шинах ЦП, РП и ТП.

Реальный график нагрузки может быть получен с помощью регистрирующих приборов, которые фиксируют изменения соответствующего параметра (P, Q, S, I) во времени.

Графики нагрузок используют при: анализе работы электроустановки, проектировании системы электроснабжения объекта, составлении прогнозов электропотребления, а также в процессе эксплуатации для ведения нормального режима работы электроустановок и ремонта электрооборудования.

Для городских электрических сетей характерны летний и зимний суточные графики нагрузок. Оба графика имеют два ярко выраженных максимума в утренние и вечерние часы. Нагрузка зимнего периода, как правило, превышает нагрузку летнего периода. Однако для некоторых потребителей нагрузки летнего периода, могут быть значительно выше в результате работы холодильного оборудования, вентиляционных систем и кондиционеров.

Графики электропотребления городов и их характеристики определяются в комплексе с технологическими процессами: электроприемников предприятий, общественных зданий и сооружений, жилищно-коммунальных хозяйств, электрифицированного городского транспорта, жилого массива и электрического освещения.

Каждая из групп потребителей имеет определенный режим работы и соответственно характерные графики режимов электропотребления.

При проектировании, как правило, пользуются типовыми графиками нагрузок. Необходимо отметить, что типовые графики нагрузок представляют усредненные значения параметров однотипных потребителей.

4.2. Суточные графики нагрузок потребителей

Предприятия.

Электрическая нагрузка предприятий зависит от характера производства, режима рабочего дня и числа смен.

Для удобства расчетов график выполняется ступенчатым. Максимальная (расчетная) мощность за характерные сутки принимается за 100%, а остальные ступени графика показывают относительное значение нагрузки от максимальной для рассматриваемого времени суток.

На рисунках 4.1, 4.2, и 4.3 приведены примеры характерных графиков электрических нагрузок предприятий города.

Рис.4.1. - Типовой график нагрузок трехсменного предприятия

Рис.4.2. - Пример графика нагрузок двухсменного предприятия

Рис.4.3. - Типовой график нагрузок односменного предприятия

Общественные здания и сооружения.

Характерных графиков нагрузок общественных зданий и сооружений

достаточно большое количество. Это обусловлено разнообразием их деятельности, режимом работы и спецификой применяемого электрооборудования. Пример типового графика городской столовой приведен на рисунке 4.4. [14].

Рис.4.4. - Типовой график нагрузок общественной столовой

В приложении данного пособия (П-2) приведены ведомости типовых графиков электрических нагрузок объектов инфраструктуры города.

Электрифицированный транспорт.

Расчет нагрузок электрифицированного городского транспорта сводится к расчету рабочего тока контактной сети. Поэтому характерным графиком нагрузки электрифицированного городского транспорта является график нагрузки на шинах тяговой подстанции. Пример типового графика нагрузки тяговой подстанции приведен на рисунке 4.5 [14].

Рис.4.5. - Типовой график нагрузки тяговой подстанции трамвайно-троллейбусного депо

Жилой массив города.

Жилой район города характеризуется многообразием потребителей электрической энергии. В состав потребителей входят жилые здания и объекты инфраструктуры района. Поэтому при проектировании используются: графики нагрузок отдельных жилых зданий; графики нагрузок отдельных объектов инфраструктуры данного района; осветительной нагрузки района и суммарная нагрузка на шинах 0,4 кВ питающей подстанции. Типовые графики нагрузок на вводе жилого здания приведены на рисунках 4.6 и 4.7 [14].

Рис.4.6. - График нагрузки жилого здания с электроплитами

Рис.4.7. - График нагрузки жилого здания с газовыми плитами

Графики нагрузок района города.

Нагрузкой района города являются не только жилые массивы, но и другие объекты инфраструктуры района города включая предприятия района. Крупные и энергоемкие районы города, как правило, запитываются от подстанций глубокого ввода напряжением 110/10 кВ. Графики районных подстанций определяются с учетом потерь активной и реактивной мощностей в питающих линиях и трансформаторах. На рисунке 4.8 приведен характерный график нагрузки районной подстанции 110/10 кВ, питающей один из районов города Омска с комплексным составом потребителей.

Рис.4.8. - Типовой суточный график нагрузок подстанции 110/10 кВ,

питающей городской район с комплексным составом потребителей

Как правило, для каждого потребителя дается несколько суточных графиков нагрузок, которые характеризуют его работу в рабочие дни недели, в выходные и праздничные дни.

Кроме графиков потребления активной мощности, используют графики реактивной мощности.

Суточный график полной мощности можно получить, используя известные графики активной и реактивной нагрузок.

Характерными сезонными графиками нагрузок потребителей являются: графики потребления электрической энергии за зимний и летний периоды. Основным является, как правило, зимний суточный график нагрузок рабочего дня.

Годовой график нагрузки по продолжительности строится по сезонным суточным графикам нагрузок. Можно условно принять (для Омского региона) продолжительность зимнего периода 213 дней, летнего – 152. Площадь годового графика выражает количество потребленной электроэнергии объектом за год в кВт·ч. По данным графика определяют годовое число часов использования максимальной нагрузки (час):

График продолжительности нагрузок применяют в расчетах

технико-экономических показателей установки, расчетах потерь электроэнергии, при оценке использования оборудования в течение года и т. п.

4.3. Построение графиков нагрузок потребителей

Построение реальных графиков нагрузки производится по показаниям приборов учета действующей электроустановки.

Для учебных целей в технической литературе приводятся типовые графики нагрузок в относительных единицах. В приложении данного пособия (П-2) приведены ведомости типовых графиков нагрузок основных городских потребителей электрической энергии.

При известном типовом графике нагрузок потребителя в относительных единицах и известном значении Р_мак (расчетная мощность, кВт) типовой график можно построить реальный график нагрузки данного потребителя в именованных единицах, используя соотношение для каждой ступени графика по формуле

, (4.1)

где Р_ст – значение мощности данной ступени графика, кВт; n, % − ордината соответствующей ступени типового графика, %.

Более подробно построение графиков нагрузок и их обработка приведены в [11] и прорабатываются при проведении лабораторных работ по дисциплине.

4.4. Технико-экономические показатели графиков нагрузок

Потребляемая энергия.

Площадь, ограниченная ступенями графика активной нагрузки,

численно равна энергии, потребленной (W_П) электроустановкой за рассматриваемый промежуток времени

, (4.2)

где Р_i – мощность i- той ступени графика, кВт; t_i – продолжительность

i- той ступени графика, ч; n – число ступеней графика, о.е.

Среднее значение мощности (Р_ср , кВт) потребленной электроустановкой за рассматриваемый промежуток времени (сутки, квартал и т. д.)

, (4.3)

где W_П – потребленная электроэнергия за рассматриваемый период, кВт∙ч; Т – длительность рассматриваемого периода, ч.

Коэффициент использования установленной мощности характерен для индивидуальных электроприемников, на пример лифтовых установок, насосов, вентиляторов, кондиционеров, электроплит и т.п. Коэффициент использования (k_И) характеризует долю использования установленной мощности электроприемников.

(4.4)

Число часов использования максимальной нагрузки(Т_и ) показывает, сколько часов за рассматриваемый период Т (за год) установка должна была бы работать с неизменной максимальной нагрузкой, чтобы потребить действительное количество электроэнергии W_П за этот период времени (определяется по годовому графику потребления активной мощности).

(4.5)

Число часов использования максимальных нагрузок основных потребителей города (Т_и ) приведены в П-2 данного пособия (табл. П.2.7).

36