6. Основные физические величины, характеризующие электрическую нагрузку

Электрические нагрузки характеризуют потребление электроэнергии отдельным ЭП или группой ЭП (цехом, производством или предприятием в целом). Электрические нагрузки могут быть представлены в виде мощностей активной (P), реактивной (Q), полной (S) или тока (I). Режимы работы элктроприемников разнообразны и изменяются во времени, поэтому полную характеристику электрических нагрузок дают зависимости изменения электрических параметров во времени, которые и называют графиками нагрузок.

Для полной характеристики электрических нагрузок рассматриваются следующие показатели:

- установленная мощность;

- номинальные нагрузки;

- средние значения нагрузок;

- среднеквадратичные значения нагрузок;

- максимальные значения нагрузок;

- расчетные значения нагрузок;

- потребление электроэнергии.

4.1. Показатели нагрузок, характеризующие индивидуальные электроприемники

Все показатели нагрузок, характеризующие индивидуальные приемники электроэнергии и их графики, условились обозначать строчными буквами

(p, q, s, i). Для характеристики электрических нагрузок пользуются следующими определениями.

Установленная мощность

Установленная мощность индивидуального электроприемника ( ) – его номинальная мощность, указанная в паспорте ЭП ( ). При указанной мощности ЭП должен работать при номинальной нагрузке и номинальном напряжении длительное время в установившемся режиме без превышения допустимой температуры. Будем считать установленным любой ЭП, подключенный к электрической сети (работающий или не работающий), но который может быть включен в любое время по требованию технологии.

7. Основные коэффициенты, характеризующие график электрических нагрузок

1. Коэффициент использования - является основным показателем для расчета нагрузки (   ).

Коэффициентом использования активной мощности приемника  или группы приемников  называется отношение средней активной мощности отдельных приемников (или их группы) к ее номинальному значению:

 ;   ;   всегда

Номинальная (установившаяся) мощность электродвигателей длительного режима это паспортная мощность двигателя, обозначенная на заводской табличке или в паспорте. Эта мощность на валу двигателя, а та мощность, которую двигатель потребляет из сети, называется присоединенной:

 ; 

Для многодвигательных потребителей в качестве номинальной мощности берется сумма номинальных мощностей всех электродвигателей данного потребителя.

Для двигателей работающих в повторно кратковременном режиме номинальная мощность приводится к длительному режиму (ПВ=100%)

 ;

 ,

где   - время включения

 - время паузы

 - время цикла

ПВ – продолжительность включения

 - паспортная мощность.

8. Сравнительная оценка методов определения расчетных нагрузок

Для расчета электрических нагрузок промышленных предприятий применяют в основном два метода: метод коэффициента спроса и метод расчетного коэффициента. К вспомогательным методам относятся метод удельных плотностей нагрузок и метод удельного потребления электроэнергии на единицу продукции.

1. Метод коэффициента спроса

Для определения расчетных нагрузок по методу коэффициента спроса необходимо знать номинальную (или установленную) мощность P_ном, кВт, группы приемников и коэффициенты мощности cosj и спроса k_с данной группы.

Расчетную нагрузку группы однородных по режиму работы электроприемников определяют по формулам:

, (3.14)

, (3.15)

 (3.16)

Значения k_c и cosj – принимают по справочнику для данной характерной группы ЭП или отрасли.

При использовании, данного метода коэффициент спроса, k_c, принимается постоянной величиной независимо от значений n, p_i, q_i, при этом погрешность расчета увеличивается. Поэтому метод коэффициента спроса рекомендуется при определении общезаводских нагрузок (НГ) в сетях 6 – 10 кВ.

Расчетную нагрузку узла системы электроснабжения (например, на шинах ГПП), содержащего группы приемников электроэнергии с различными режимами работы, определяют с учетом разновременности максимумов нагрузок отдельных групп

, (3.17)

где  – соответственно сумма расчетных активных и реактивных нагрузок отдельных групп ЭП;

К_рм(а) = 0,95 – коэффициент разновременности максимумов нагрузок для активной мощности;

К_рм(р) = 0,9 – коэффициент разновременности максимумов нагрузок для реактивной мощности.

2. Метод расчетного коэффициента

Метод расчётного коэффициента – основной метод при разработке технических и рабочих проектов (как правило, широко применяется в низковольтных сетях). В соответствие с методом

 

, (3.18)

 

где  – за исключением резервных ЭП,

P_см – средняя мощность за максимально загруженную смену:

а) для группы ЭП с одинаковым режимом работы

 

, (3.19)

; (3.20)

 

б) для группы ЭП с разными режимами работы

, (3.21)

. (3.22)

Значения k_u i и cosj_i (tgj_i) принимают по справочнику, значения расчетного коэффициента k_p – по таблице П.1 (для распределительных сетей 0,4 кВ) или по таблице П.2 (для выбора цеховых трансформаторов).

Если в группе электроприёмников есть ЭП, работающие с опережающим током, то их реактивная мощность принимается со знаком «-» (например, конденсаторная батарея, – Q_БК). Зная Р_р и Q_ропределяют по (3.17) полную расчетную мощность. С учетом мощности конденсаторной установки, формула (3.17) имеет вид

S_р =  . (3.23)

 

3. Метод удельных плотностей нагрузок

Этот метод применяется на первых стадиях проектирования для выявления основных нагрузок по цехам, подстанциям, линиям. Исходными данными для расчета являются: площадь цеха F, м²; удельная плотность нагрузок р_уд, Вт/м²; среднее значение коэффициента мощности cos φ.

Значение расчетной активной мощности равно

 

Р_Р = р_уд F. (3.23)

 

Далее по формулам (3.15), (3.16) определяют значения Q_р и S_р.

 

4. Метод удельного потребления электроэнергии на единицу продукции

Потребляемую электрическую мощность в целом по предприятию и по отдельным цехам можно определить по данным удельного расхода электроэнергии ω_уд, кВт·ч, на единицу продукции, которые устанавливаются для различных производств на основе анализа материалов обследования действующих предприятий (приводятся в справочной литературе).

Годовое потребление электроэнергии предприятием или отдельным цехом определяется по формуле

 

W_год = ω_уд М_год, (3.24)

 

где М_год – годовой выпуск продукции в натуральном выражении (штук, тонн и т.д.).

Расчетная активная мощность равна

Р_р =  . (3.25)

При оценке активной расчетной нагрузки величины Т_м можно принимать равными следующим значениям:

- для металлургической промышленности до 6500ч;

- для химической промышленности до 6000ч;

- для горнорудной промышленности до 6000 ч;

- для машиностроительной промышленности до 4000ч.

Этот метод пригоден для расчета нагрузок по предприятиям или цехам с крупносерийным или массовым типом производства.