Лекция 2. Определение электрических нагрузок промышленных предприятий

Основные характеристики электрических нагрузок

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.

При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов ее работы потребители электроэнергии (отдельный приемник электроэнергии, группа приемников, цех или завод в целом) рассматривают в качестве нагрузок.

Различают следующие виды нагрузок: активную мощность Р, реактивную мощность Q, полную мощность S и ток I Все показатели, характеризующие индивидуальный приемник электроэнергии, будем обозначать строчными буквами, показатели группы приемников — прописными.

Режимы работы приемников электроэнергии разнообразны и изменяются во времени. Для характеристики потребляемой мощности пользуются следующими понятиями.

1. Номинальная активная мощность приемника электроэнергии — это мощность, указанная на заводской табличке или в паспорте приемника электроэнергии (для источника света — на колбе или цоколе), при которой приемник электроэнергии должен работать [1].

Применительно к многодвигательным приводам, исключая крановые установки, под термином «приемник электроэнергии» следует понимать весь агрегат в целом, а под его номинальной мощностью — сумму номинальных мощностей всех его электродвигателей (приведенных к продолжительности включения ПВ = 1). Для крановых установок под термином «приемник электроэнергии» следует понимать электропривод каждого механизма, включая механизмы, приводимые двумя двигателями.

Для приемников повторно кратковременного режима (ПКР) работы номинальную мощность определяют по паспортной мощности путем приведения ее к длительному режиму работы (ПВ=1) в соответствии с формулами:

для электродвигателей.

для трансформаторов.

где.

• — паспортная продолжительность включения в долях единицы; - период, в течение которого приемник подключен к сети за цикл длительностью — продолжительность паузы в цикле.
• 2. Под номинальной реактивной мощностью приемника электроэнергии понимают реактивную мощность, потребляемую им из сети (знак плюс) или отдаваемую в сеть (знак минус) при номинальной активной мощности и номинальном напряжении.

Для синхронных двигателей дополнительно к. указанным выше условиям предусматривают номинальный ток возбуждения или номинальный коэффициент мощности.

Паспортную реактивную мощность приемников ПКР аналогично активной мощности приводят к длительному режиму (ПВ=1) по формуле.

3. Номинальную мощность (активную и реактивную) группы приемников определяют как алгебраическую сумму номинальных мощностей отдельных приемников, приведенных к ПВ=1:

4. Для характеристики переменной нагрузки приемников электроэнергии за рассматриваемый интервал времени определяют средние нагрузки. Средние активная и реактивная мощности приемника за интервал времени t определяют из выражений.

Средняя (активная или реактивная) мощность группы приемников представляет собой алгебраическую сумму средних мощностей отдельных приемников, входящих в данную группу:

В зависимости от интервала осреднения различают средние нагрузки за максимально загруженную смену, среднемесячные и среднегодовые нагрузки. Максимально загруженной считается смена с наибольшим потреблением электроэнергии, рассматриваемой группой приемников. По среднесменной нагрузке определяют расчетную нагрузку, а по среднегодовой — годовые потери электроэнергии.

5. В определенные промежутки времени значения активной, реактивной, полной мощности или тока представляют собой наибольшее из соответствующих средних значений. Такие нагрузки называют максимальными. В зависимости от продолжительности различают два вида максимальных нагрузок:

максимальные длительные нагрузки (продолжительностью 10, 30, 60 мин и т. д.);

максимальные кратковременные нагрузки — пиковые, длительность которых составляет 1−2 с.

Вероятностная максимальная нагрузка за 30 минут принята за расчетную нагрузку по допустимому нагреву (обычно пользуются сокращенным названием — расчетная нагрузка). Расчетная нагрузка по допустимому нагреву может быть активной реактивной полной или токовой Значения расчетной нагрузки определяют для выбора элементов системы электроснабжения по нагреву и расчета максимальных потерь мощности в них.

Пиковые нагрузки определяют для проверки сетей по условиям самозапуска электродвигателей, выбора плавких вставок предохранителей, расчета тока срабатывания максимальной токовой защиты, а также оценки потерь напряжения в контактных сетях и проверки колебаний напряжения в цеховых сетях.

При расчете электрических нагрузок применяют различные коэффициенты графиков нагрузок, характеризующие режимы работы приемников электроэнергии по мощности или во времени. Приведем определения основных коэффициентов.

Коэффициент использования активной мощности одного () или группы приемников () представляет собой отношение средней активной мощности отдельного приемника () или группы приемников. () за наиболее загруженную смену к номинальной мощности.

Для группы приемников с разными режимами работы коэффициент использования определяют с достаточным для практических расчетов приближением по формуле.

где n — число подгрупп приемников с разными режимами работы, входящих в данную группу; - средняя мощность подгруппы за наиболее загруженную смену; - номинальная мощность подгруппы приемников.

Аналогично определяют коэффициенты использования по реактивной мощности.

Коэффициентом формы () графика нагрузки называют отношение среднеквадратической (действительной) нагрузки приемника или группы приемников за определенный период времени к среднему значению () нагрузки за тот же период времени.

Коэффициент формы характеризует неравномерность графика во времени. При неизменной нагрузке.

Коэффициент максимума представляет собой отношение расчетного максимума нагрузки к средней нагрузке за наиболее загруженную смену и обычно относится к групповым графикам нагрузок.

Коэффициентом спроса называют отношение расчетной (в условиях проектирования) или потребляемой (в условиях эксплуатации) мощности к номинальной (установленной) () мощности группы приемников.

Коэффициентом разновременности максимумов нагрузок по активной мощности называют отношение суммарного расчетного максимума активной мощности узла системы электроснабжения к сумме расчетных максимумов активной мощности отдельных групп приемников, входящих в данный узел системы электроснабжения.