2 Суточные и годовой график нагрузки

От электрических сетей в сельских районах обычно питается большое число разнообразных потребителей электрической энер­гии, под которыми понимают приемник или группу приемников электрической энергии, объединенных технологическим процес­сом и размещенных на определенной территории. Приемником электрической энергии (электроприемником), в свою очередь, на­зывают аппарат, агрегат или механизм, предназначенный для пре­образования электрической энергии в энергию другого вида.

В сельских районах находятся следующие потребители электри­ческой энергии:

жилые дома рабочих и служащих в населенных пунктах, фермер­ские хозяйства;

больницы, школы, клубы, магазины, пекарни, прачечные и дру­гие предприятия, обслуживающие население;

производственные потребители хозяйств (животноводческие фермы, зерноочистительные пункты, теплицы, хранилища сельс­кохозяйственной продукции, мельницы, гаражи, котельные и т. п.);

предприятия агропромышленного комплекса, хлебоприемные пункты, предприятия по переработке сельскохозяйственной продук­ции (молокозаводы, консервные заводы, мясокомбинаты и т. п.);

прочие потребители, в числе которых могут быть промышлен­ные предприятия.

В особую группу должны быть выделены крупные предприятия по производству сельскохозяйственной продукции на промышлен­ной основе, в первую очередь животноводческие комплексы, пти­цефабрики и тепличные комбинаты. Схемы их электроснабжения отличаются от типовых схем в районах рассредоточенной нагрузки сельскохозяйственных потребителей и приближаются к соответ­ствующим схемам для промышленных предприятий.

Для проектирования электрических линий, подстанций и стан­ций необходимо знать нагрузки отдельных электроприемников и их групп.

Электрическая нагрузка в сельском хозяйстве, как и в других от­раслях народного хозяйства, — величина непрерывно изменяющаяся: одни потребители включаются, другие отключаются. Мощ­ность, потребляемая включенными электроприемниками, напри­мер электродвигателями, также уменьшается или увеличивается с изменением загрузки приводимых в действие рабочих машин. Кро­ме того, с течением времени общая электрическая нагрузка непре­рывно увеличивается, так как растет степень электрификация сель­скохозяйственного производства и быта сельского населения.

Эти изменения, как правило, носят случайный характер, однако они подчиняются вероятностным законам, которые могут быть ус­тановлены с той большей точностью, чем больше опытных данных было использовано при их определении.

Таким образом, обстоятельное изучение электрических нагру­зок в сельском хозяйстве — сложная самостоятельная задача. В дан­ном курсе эту задачу рассматривают частично и сводят в первую очередь к определению расчетных нагрузок, т. е. наибольших зна­чений полной мощности на вводе к потребителю или в электричес­кой сети за промежуток времени 0,5 ч в конце расчетного периода. Различают дневной Sд и вечерний Sв максимум нагрузок потребите­ля или группы потребителей.

За расчетный период принимают время, истекшее с момента ввода установки в эксплуатацию до достижения нагрузкой расчет­ного значения. В сельских электроустановках продолжительность такого периода принимают равной 5... 10 годам. Необходимо также знать коэффициент мощности расчетных нагрузок.

Для распространенных в сельском хозяйстве электроприемни­ков показатели нагрузки определяют по нормативам, приведенным далее. При составлении типовых проектов и определении нагрузок, данные по которым отсутствуют в типовой методике, используют реальные графики электрической нагрузки.

Графиком нагрузки называют зависимость активной Р, реактив­ной Q или полной S мощности нагрузки от времени. Графики на­грузки могут быть суточными и годовыми.

В большинстве случаев в разные периоды года суточные графики нагрузки отличаются один относительно другого. Особенно значи­тельно изменяется в средних и северных широтах осветительная на­грузка вследствие изменения продолжительности светового дня. При расчетах часто ограничиваются двумя характерными суточны­ми графиками для зимнего (рис. 3.1, а) и летнего (рис. 3.1,6) дней.

Годовой график (рис. 3.2, а) — это изменение по месяцам года максимальной получасовой нагрузки. Он характеризует колебания расчетной мощности объекта в течение года.

Для практических целей удобен годовой график нагрузки по продолжительности (рис. 3.2, б). На этом графике по оси абсцисс откладывают время (в году 8760 ч), а по оси ординат — минималь­ную нагрузку, которая соответствует этому времени. Годовой гра­фик по продолжительности составляют на основе суточных графи­ков за все дни года.

Рис. 3.1. Суточные графики нагрузки для зимнего (а) и летнего (б) дней:

Р — мощность в относительных единицах (по отношению к максимальной)

Рис. 3.2. Годовые графики нагрузки:

а — по месяцам года; 6— по продолжительности

С достаточной точностью годовой график по продолжительнос­ти можно построить, пользуясь суточными графиками только для двух дней в году — зимнего и летнего. Делают это следующим обра­зом. На рисунке 3.3, а показан суточный график нагрузки зимнего, а на рисунке 3.3, б — летнего дней. Проводят на графиках пунктир­ные прямые, соответствующие нагрузкам Р_ъ Р₂,..., Р_n. Для каждого суточного графика можно определить, сколько часов действует дан­ная (или большая) нагрузка Р;.

Если теперь предположить, что сельские потребители в среднем в течение года работают 200 дней по зимнему и 165 дней по летнему графикам, то продолжительность действия нагрузок Р₁ Р₂ ..., Р_n и больших их в течение года находят так:

Откладывая соответствующие точки в системе координат Р, t и соединяя их, получаем годовой график по продолжительности (рис. 3.3, в). На этом графике Р_ср — средняя годовая мощность, ко­торая равна количеству энергии W, переданной за год (т. е. площади годового графика по продолжительности), деленной на полное чис­ло часов в году — 8760.

По графикам нагрузки объекта можно найти все параметры, не­обходимые для проектирования системы электроснабжения.

Для определения расчетной нагрузки на графике берут участок, где в течение не менее получаса мощность наибольшая. В тех случа­ях, когда максимум нагрузки на графике длится менее получаса, эк­вивалентная мощность

Для того чтобы найти расчетную нагрузку, выраженную полной мощностью S._MB, необходимо знать коэффициент мощности нагруз­ки cosφ в период ее максимума:

По годовому графику нагрузки объекта по продолжительности (рис. 3.4) можно определить время использования максимальной на­грузки Т как основание прямоуголь­ника, равновеликого по площади фи­гуре ABCD, высота которого равна расчетной максимальной нагрузке. Очевидно,что время

8760

Зная расчетную нагрузку и время использования максимальной нагруз-

ки, легко найти энергию, потребляемую объектом в течение года:

Этот параметр необходимо знать при выполнении технико-эко­номических расчетов.

Очевидно, что чем больше значение Т, тем лучше используют электроснабжающую установку. В пределе при нагрузке, неизмен­ной в течение всего года и равной расчетной, Т= 8760 ч. В сельском хозяйстве нагрузка в течение суток и года сильно меняется и обычно значение T находится в пределах от 900 до 3400 ч.

Для всякого потребителя электроэнергии характерна его уста­новленная (или номинальная) мощность .S_ycT, указанная в паспорте электрической лампы, электродвигателя или другой установки. Учитывают также присоединенную мощность, т. е. мощность, ко­торую потребляет из сети электроприемник при его полной загруз­ке. Для всех электроприемников, кроме электродвигателей, присо­единенная мощность S_пр равна установленной Р_уст. Для электродви­гателей

При большом числе электроприемников они обычно одновре­менно не работают. Поэтому расчетную мощность на вводе в поме­щения определяют как арифметическую сумму присоединенных мощностей электроприемников, умноженную на коэффициент од­новременности к_о < 1. Коэффициентом одновременности называют отношение расчетной нагрузки группы из нескольких электропри­емников к сумме их максимальных нагрузок.

При использовании точных способов определения нагрузок тре­буются значительное количество исходных данных и большой объем вычислительной работы. Поэтому на практике широко при­меняют приближенные методы, с помощью которых можно срав­нительно быстро находить нужные значения с погрешностью, обычно не превышающей ±10 %. Следует отметить, что для многих задач большая точность и не требуется, так как средний интервал между ближайшими стандартными сечениями* проводов или сту­пенями мощности трансформаторов более чем в 2 раза превышает ±10%.

На основании статистической обработки большого опытного материала разработаны методические указания по расчету электри­ческих нагрузок в сетях 0,38... 110 кВ сельскохозяйственного назна­чения, а также программы для использования при расчетах на элек­тронно-вычислительных машинах. Далее изложены основные тео­ретические положения и результаты этой методики.