Лекции по электроснабжению.

Тема:

Электроприёмники и классификация.

 

 

Содержание:

	Электроприёмники. Классификация…………………………………………………….
	Характерные приёмники электроэнергетики и особенности режимов их работы.......
	Расчёт электрических нагрузок………………………………………………………….
	Основные определения и обозначения………………………………………………….
	Показатели, характеризующие графики нагрузок приёмников электроэнергии…….
	Определение эффективного числа ЭП - nэ……………………………………………...
	Характерные расчётные точки и методы расчёта нагрузок…………………………...
	Электрические нагрузки сельскохозяйственных потребителей………………………

1. Электроприёмники. Классификация.

 

Системой электроснабжения (СЭС) называется: совокупность устройств для производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии. СЭС создаются для обеспечения питания э/э промышленных предприятий, городских, сельскохозяйственных и прочих потребителей. Задача электроснабжения потребителей возникла одновременно с широким внедрением электропривода в качестве движущей силы различных машин и механизмов, а также строительством электростанций.

В настоящее время большинство потребителей получают энергию от энергосистем. Большинство электростанций связаны друг с другом ЛЭП ВН. В тоже время на ряде предприятий имеются собственные ТЭЦ (ТЭЦ СЛПК).

Далее про типы станций (кратко), с/х приёмники- тепло (от котельных), э/э- ЭЭС или местные ЭС.

В общем энергетическом балансе страны доля энергии потребителей в промышленности и строительстве составляет более 70%. По этому именно эти потребители являются основными и для них разработаны специальные методики по определению основных электрических величин. При этом нельзя забывать о менее энергоёмких потребителях- которым может быть и с/х.

Вообще электроприёмником называют электрическую часть установки получающую электроэнергию от источника и преобразующую её в другие виды энергии: механическую, тепловую, химическую, световую и т.п.

ЭП делятся по роду тока на: - постоянный ток, - переменный ток и импульсный ток. Основные ЭП- это трёхфазный ток. Для питания групп приёмников постоянного тока сооружаются преобразовательные п/ст- (транспорт, ДПТ и т.п.)

 

2. Согласно ПУЭ электроустановки делятся на ЭУ до 1000 В и свыше 1000 В Соответственно и ЭП делятся на до 1000 В и свыше 1000 В. Как правило ЭУ до 1000 В- с глухо заземлённой нейтралью или изолированной- (при повышенных требованиях по электробезопастности).

 

3. По режиму нейтрали:

- с глухозаземлённой нейтралью (до 1000 В и 110 кВ и выше).

- с эффективно заземлённой через активные сопротивления: нейтралью

- с компенсированной индуктивностью нейтралью (обычно от 1 кВ до 35 кВ).

- изолированной нейтралью (от 1000 В и до 35 кВ).

 

4. Электроустановки как и ЭП делятся по величине токов к.з. на землю и на ЭУ с малыми токами до 500 А и большими свыше 500 А.

 

5. По частоте:

- приёмники промышленной частоты- их большинство.

- повышенной, до 10 кГц.

- пониженной, ниже 50 Гц.

- высокой, выше 10 кГц.

 

6. По сходству графиков нагрузок ЭП. Деление ЭП по сходству графиковпозволяет более точно находить суммарную электрическую нагрузку.

- приёмники, работающие в режиме продолжительно неизменной или мало меняющейся нагрузки. В этом режиме ЭП может работать продолжительное время без повышения температуры основных частей (например электродвигатель насоса, вентилятор, компрессор) см. рис.1.

РИС. 1

- приёмники, работающие в режиме кратковременной нагрузки. В этом режиме рабочий период машины незначителен, а период остановки длителен и позволяет машине охладиться до температуры окружающей среды (электродвигатели электроприводов вспомогательных механизмов, металлорежущих станков) см. рис.2.

РИС. 2

- приёмники, работающие в режиме повторно кратковременной нагрузки. В этом режиме кратковременные рабочие периоды чередуются с кратковременными периодами отключения. П-К режим характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ) и длительностью цикла t_ц. В таком режиме аппарат может работать с допустимой для нег ПВ неограниченное время, при этом температура отдельных частей приёмника не выйдет за пределы допустимых значений (электродвигатели кранов, сварочные аппараты) см. рис. 3.

РИС. 3

 

 

7. Кроме разделения потребителей по режимам работы следует учитывать симметричность нагрузки по фазам. Бывают симметричные приёмники (АД, СД, трёхфазные печи) и несимметричные (освещение, однофазные сварочные аппараты).

 

8. По надёжности электроснабжения- 3 (три) категории электроснабжения:

1^-Я – приёмники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей или значительный материальный ущерб, связанный с повреждением оборудования, браком продукции или расстройством технологического процесса.

2^-Я категория- приёмники, перерыв в электроснабжении которых связан с существенным недоотпуском продукции, простоем людей и механизмов.

 

 

3^-Я категория- приёмники, перерыв в электроснабжении которых приводит к ущербу соизмеримому по величине со стоимостью сооружения резервных источников питания

Особая группа- сверхответственные потребители- для них обязателен независимый ИП.

 

9. По величине пусковых токов различают ЭП с существенными и несущественными пусковыми токами. Существенные пусковые токи- когда их учёт приводит к коррекции параметров элементов СЭ, выбранных по токам нормального режима. В противном случае- несущественные пусковые токи. Как правило, существенные пусковые токи- токи АД с к.з. ротором превышающие номинальные в 4-7 раз и длящиеся от долей секунды до нескольких секунд. Здесь могут быть ещё и разрядные лампы (I_пуск=1,5÷2I_ном) и пусковые токи преобразователей. А вот в лампах накаливания (I_пуск=6I_ном) и конденсаторных батареях (I_пуск=20I_ном) пусковые токи не считаются существенными вследствие малой длительности процесса (несколько миллисекунд).

Важными характеристиками ЭП установленная мощность и коэффициент мощности. У различных ЭП номинальная мощность принимается по разному. У электродвигателей номинальная мощность равна мощности на валу при номинальной продолжительности включения; у электротехнологических установок – равна полной мощности потребляемой из сети; у ламп накаливания номинальная и потребляемая мощности совпадают. В связи с этим при определении установленной мощности ЭП номинальной мощности разнохарактерных потребителей приводятся к одинаковым условиям определения, и только затем суммируются.

Коэффициент мощности является отношением активной мощности к полной- cosφ и характеризует потребление реактивной мощности.

 

Характерные приёмники электроэнергетики

и особенности режимов их работы.

1. Силовые общепромышленные установки (компрессоры, вентиляторы, насосы и подъёмно-транспортные устройства). Двигатели компрессоров, вентиляторов и насосов работают примерно в одинаковом режиме (продолжительном и неизменном-НИ); U=0.22÷10 кВ. Питание ~ тока, 50 Гц. Перерыв в электроснабжении не допустим (шахты и т.п.). Создают симметричную равномерную нагрузку. Сosφ=0,8÷0,95 Подъёмно-транспортные устройства работают в ПК режиме. Характерны частые толчки нагрузки. Сosφ=0,3÷0,8 ~ ток 50 Гц или (-) постоянный ток.

2. Электрические осветительные установки. Однофазная нагрузка мощность не более 2 кВт. При правильной установке можно достичь не симметрии в 5÷10%. Ток ~, 50 Гц сosφ для ламп накаливания =1, для газоразрядных ламп 0,6. Кратковременное отключение допустимо.

3. Преобразовательные установки служат для преобразования трёхфазного тока 50 Гц в (-) постоянный ток или в ток повышенной и пониженной частоты на территории какого- либо предприятия.

Преобразовательные установки делятся на:

а) полупроводниковые

б) с ртутными выпрямителями

в) с двигателями-генераторами

г) с механическими выпрямителями.

Они служат для питания двигателей машин и механизмов; электролизных ванн; электротранспорта; сварочных установок и др. Перерыв при электролизе допустим- связан только с недовыпуском продукции. На транспорте (подъёмники, лифты и т.п.) перерыв в электроснабжении недопустим. Преобразовательные установки для питания электрофильтров д 100-200 кВт имеют широкое применение для очистки газов. Сosφ=0,7÷0,8 U_Н за счёт трансформаторов до 110 кВ.

4. Электродвигатели производственных механизмов. Этот вид встречается практически на всех промышленных и с/х предприятиях. Мощность двигателей разработана от долей до сотен кВт. U=660-380/220 кВ, f=50 Гц. Бывают ДПТ (от преобразователя) сosφ в широких пределах. Как правило 2^-Я категория, иногда по условиям ТБ останов не допустим.

5. Электрические печи и электротермические установки. Делятся по способу превращения электроэнергии в тепловую на:

- печи сопротивления

- индукционные печи и установки

- дуговые электропечи

- печи со смешанным нагревом

Печи сопротивления бывают косвенного и прямого действия ~ ток 50 Гц 1,2 и 3^Х фазные, S до 2000 кВА сosφ=0,2÷0,8

Дуговые электропечи- разогрев металла и его плавления осуществляется теплом, выделяемым электродугой, горящей между электродом и расплавленным металлом. Как правило питаются током 50 Гц U от 6 до 110 кВ через повышающий трансформатор. Трёхфазные до 45000 кВА. сosφ=0,85÷0,9. По характеру работы – частые к.з. Ток к.з. в 2,5-3,5 раза превышают I_ном. Они приводят к снижению U_ном. Это сказывается на работе других ЭП, поэтому есть проблемы с электроснабжением. Мощность п/ст. должна как минимум в 2,5 раза превышать мощность печи

6. Электросварочные установки бывают на постоянном (-) и ~ токе. Электросварочные аппараты постоянного тока – это двигатель ~ тока и генератор (-) тока на одном валу.

 

Режим работы - симметричный сosφ=0,7÷0,8.

Электросварочные установки ~ тока f=50 Гц- однофазные режим ПК, нагрузка неравномерна, сosφ=0,3÷0,35.

 

Соотношение нагрузок ЭП в различных отраслях н/х.,

характерных для ПК.

 

Горнорудная промышленность – электродвигатели-90%

освещение- 5%

прочие- 5%

 

Нефтяная промышленность – электродвигатели-86%

освещение- 5%

прочие- 9%

 

Газовая промышленность – электродвигатели-97%

освещение- 2%

прочие- 1%

 

Коммунальнобытового хозяйства – электродвигатели-48%

освещение- 30%

эл. сварка- 1%

выпрямители- 2%

прочие- 17%

 

Сельское хозяйство – электродвигатели-38%

освещение- 44%

прочие- 18%

 

Расчёт электрических нагрузок

 

Правильное определение электрических нагрузок является основой рационального построения и эксплуатации систем электроснабжения любых объектов с/х и промышленных. Завышение расчётных нагрузок (планируемых) приводит к работе систем электроснабжения в недогруженном режиме, а значит и не экономичном. Занижение может привести к ненадёжному энергоснабжению.

 

Графики электрических нагрузок, их назначение и классификация

 

Электрическая нагрузка характеризует потребления электроэнергии отдельными электроприёмниками, группой приёмников в цехе (в с/х КРС, птицефабрикой), заводом в целом. При проектировании и эксплуатации СЭ основными являются три вида нагрузок: P, Q, и I. В условиях эксплуатации график P и Q строят по показаниям приборов (эл. счётчика) см рис. 4.

РИС. 4

Кривая изменения P, Q, и I во времени называется графиком нагрузки соответственнопо P, Q, и I. Графики нагрузки бывают:

индивидуальные – p(t), q(t), i(t).

групповые – P(T), Q(T), I(T).

примерность – т.к

При проектировании СЭ – используются как правило групповые графики.

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

РИС. 5

Надо всегда помнить, что графики нагрузок не постоянны и изменяются при изменении технологического процесса (Пн, Вт,Ср, Чт, Пт, Сб, Вс).

 

 

Основные определения и обозначения

Номинальная мощность (установленная)- это мощность, обозначенная на заводской табличке или в паспорте двигателя, силового или специального трансформатора, на колбе или цоколе источника света.

Под Р_ном электродвигателя понимается, выраженная в кВт мощность, развиваемая двигателем нап валу при U_ном, а под номинальной мощностью других приёмников – потребляемая ими из сети в кВт при U=U_ном.

Паспортная мощность приёмников ПК режима приводится к номинальной длительной мощности при ПВ =100% по формулам:

- для электродвигателей:

- для обычных силовых трансформаторов:

- для специальных трансформаторов (сварка):

- коэффициент мощности при номинальной мощности (сварочного аппарата).

ПВ – относительная единица.

- для трансформаторов электропечей(сварка):

Групповая номинальная активная мощность – это ∑ номинальных активных мощностей (n) отдельных приёмников:

Под номинальной реактивной мощностью q_н – понимается реактивная мощность потребляемая приёмником из сети (знак +) или отдаваемая им в сеть (знак(-)) при номинальной активной мощности ипри номинальном напряжении (для СМ – ещё и токи возбуждения I_{в ном}).

Паспортная реактивная мощность приёмников ПКР приводится к длительному по формуле:

Групповая номинальная реактивная мощность – это алгебраическая сумма q_н и ЭП т.е:

Номинальные токи определяются аналогично:

или

Средняя нагрузка. Среднее значение изменяющейся величины является её основной статистической характеристикой, следовательно постоянные осреднённые нагрузки характеризуют графики переменных нагрузок. Именно средняя нагрузка всех приёмников электроэнергии даёт возможность ~ оценить нижний предел расчётной нагрузки.

В условиях эксплуатации р_с и q_с рассматриваются за определённый интервал (цикл, смена и т.п.) и определяются по показаниям счётчиков.

- для ЭП

- для группы ЭП

 

Важное место в расчётах нагрузок имеет средняя нагрузка за наиболее загруженную смену и среднегодовая нагрузка. Наиболее загруженной сменой является смена с наибольшим электропотреблением.

Среднегодовая нагрузка – отношение годового расхода э/э к годовому фонду рабочего времени:

Время Т_Г не следует путать с годовым числом использования максимума активной нагрузки:

(Р_М – максимальная нагрузка)

Максимальные нагрузки – максимальные значения: р_М, Р_М; q_М, Q_М; s_М, S_М; i_М, I_М за некоторый промежуток времени.

По продолжительности различают два вида максимальных нагрузок:

1) максимально кратковременные нагрузки (пиковые) длительностью 1-2 сек, необходимые для проверки колебаний напряжения в сетях, проверке сетей по условиям самозапуска ЭД, выбора плавкой вставки предохранителя, расчёта токов срабатывания МТЗ.

2) максимальные длительные нагрузки различной продолжительности (10, 15, 30, 60 мин) определяемые для выбора СЭ по нагреву и расчёта максимальных потерь мощности в них.

Расчётные нагрузки. Под расчётной нагрузкой по допустимому нагреву понимается такая длительная неизменная во времени нагрузка элемента СЭ (трансформатора, ЛЭП и т.п.), которая эквивалентна ожидаемой изменяющейся нагрузке по наиболее тяжёлому тепловому воздействию: максимальной температуре нагрева или тепловому износу изоляции. Именно поэтому различают:

- расчётную нагрузку по максимальной t^°С нагрева – т.е. такой ток (именно ток) который вызывает в проводнике тот же перегрев над окружающей температурой, что и заданная переменная нагрузка.

- расчётную нагрузку по тепловому износу изоляции – т.е. такую неизменную нагрузку (ток), которая вызывает в проводнике тот же самый максимальный перегрев, тепловой износ изоляции, что и заданная переменная нагрузка.

Необходимо отметить, что эффекты нагрева – обуславливает ток, в расчётах же используют Р_расч. Следует всегда иметь в виду, что , а сosφ – var, поэтому есть некоторые допущения, и всегда в расчётах берут повышенный сosφ.

Нагрев проводника является результатом воздействия на него нагрузки за некоторый период времени, поэтому средняя нагрузка за интервал времени Т более точно характеризует нагрев проводника, чем наибольшая пиковая нагрузка. Проблема, - каким выбрать этот период Т. За, смену пиковых нагрузок множество и проводник нагреваясь – остывает.

Существует оптимальная длительность интервала осреднения Т_оср, при которой среднеквадратичная нагрузка: при прочих равных условиях будет более точно характеризовать изменения нагрева проводника. Оптимальная длительность интервала осреднения Т_оср принимается трём постоянным времени нагрева проводника.

 

 

РИС. 6

Т_оср=3 Т_о. Именно в этом случае перегрев проводника достигает 95% установившегося значения, затем падает. Чем меньше сечение, тем меньше и Т_о и Т_оср

Например: (см. таб 1)

Таблица - 1

Сечение токоведущей жилы, мм2	Напряжение, кВ	Кабели	Провода (возд)
В воздухе	В земле	t0. мин	tоср, мин
t0. мин	tоср, мин	t0. мин	tоср, мин
35-70
150-185
25-35				-	-	-	-
150-185				-		-	-

 

Наибольшая из средних нагрузок за интервал времени Т_оср=3 Т_о принимается в качестве расчётной нагрузки

В системах электроснабжения именно по этой величине (по условию нагрева) выбирается вся аппаратура – кабели, трансформаторы и т.п. По тепловому износу изоляции не используются т.к. нет информации у заводов изготовителей о числовых характеристиках устойчивости изоляции проводников по тепловому износу.

 

Показатели, характеризующие графики нагрузок

приёмников электроэнергии

 

При расчётах нагрузок применяются некоторые безразмерные показатели (коэффициенты) графиков нагрузок, характеризующие режимы работы приёмников электроэнергии по мощности или во времени.

1. Коэффициент использования активной мощности является основным показателем для расчёта нагрузки.

Коэффициент использования активной мощности приёмника k_и.а. или группы приёмников К_и.а. называют отношение средней активной мощности ЭП (или группы) к её номинальному значению.

Этот коэффициент как и средняя нагрузка относятся, как правило, к смене с наибольшей загрузкой.

2. Коэффициент включения – есть отношение продолжительности включения ЭП в цикле t_в ко всей продолжительности цикла t_ц.

ЭП:

Группы:

РИС. 7

 

3. Коэффициентом загрузки по активной мощности приёмника – называют отношение фактически потребляемой им активной мощности, т.е. его средней нагрузки за время включения t_ц к его номинальной мощности.

Групповым коэффициентом загрузки К_з.а называют отношения:

 

Коэффициент загрузки, как и коэффициент включения, связан непосредственно с технологическим процессом и изменяется с изменением режима работы.

Для графика изображённого ранее:

,

что показывает степень использования мощности ЭП за рабочее время, т.е. за время его включения.

4. Коэффициентом формы индивидуального или группового графика нагрузок

k_{ф(p, q, i)}, К_{ф(P, Q, I)} – называются отношения среднеквадратичного значения мощности (тока) ЭП или их группы за определённый период времени к среднему значению его за тот же период времени:

Коэффициент формы характеризует неравномерность графика во времени; своё наименьшее значение, равное 1,0 он принимает при неизменной во времени нагрузке.

Коэффициент формы группы приёмников одного режима работы (k_и.а и k_ф.а совпадают), но включённых независимо друг от друга определяется:

где n_э – эффективное число приёмников группы (об его определении позже).Эффективное (приведённое) число приёмников группы ЭП определяется достаточно точно формулой:

Правильнее и в числителе и в знаменателе использовать не Р_н, а Т_оср. Однако, как правило, погрешность не велика, а расчёты усложняются.

Если все группы имеют одинаковую номинальную мощность Р_н, то

Если различные номинальные мощности р_нi, то, обозначив через р_н.с. и р_н.ск. среднего и среднеквадратичного номинальной мощности приёмников группы, можно записать:

Тогда:

Где: - коэффициент формы упорядоченной диаграммы номинальных мощностей ЭП группы.

 

 

Т.о. из этого выражения имеем, что n_э ≤ n, причём равенство, только, когда р_нi = const

В условиях эксплуатации величину К_ф.а удобнее всего находить по показаниям счётчиков активной и реактивной энергии.

Поясним данную формулу на примере графика нагрузки ЭП по активной мощности за 24 часа. (см. рис. 8).

РИС. 8

Величина Э_а – электроэнергия – за сутки (площадь); ΔЭ_а - за интервал.

- это из понятия среднеквадратичной мощности.

Если , то

Тогда

В тоже время

Средняя активная мощность за время Т:

Тогда коэффициент формы группового графика нагрузки:

что и т.п.

Аналогично определяется К_ф.р для реактивной мощности:

Отметим для себя, что для большинства ЭП с достаточно ритмичным процессом производства К_ф.а изменяется в пределах 1,05÷1,15.

 

5. Коэффициент ом максимума активной мощности k_м.а., К_м.а. называется отношение расчётной активной мощности р_р., Р_р к средней нагрузке р_с., Р_с за исследуемый период времени Исследуемый период времени обычно принимается, равным продолжительностью наиболее загруженной смены. Обычно коэффициент максимума относится к групповым потребителям. - К_м..а, К_м..р и К_м.I;

Коэффициент максимума, связывая две найденные из графика величины – расчётную и среднюю нагрузки представляет собой очень важную характеристику ЭП и графика. Его величина зависит от эффективного (приведённого) числа ЭП и ряда коэффициентов режима электропотребителения приёмников данной группы.

В методе упорядоченных диаграмм, предложенном Г. М. Каяловым и принятом в «Указаниях по определению электрических нагрузок в промышленных установках» устанавливается в общем виде приближённая аналитическая зависимость К_м..а от основных показателей режима работы отдельных независимых ЭП и их эффективного числа n_э (Для справки: имеется ещё метод Харчева М. К)

Упорядоченные диаграммы показателей режима работы определяются экспериментальным путём для наиболее загруженных смен.

При расчёте электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм используются приближённые, эмпирически полученные зависимости, К_м..а от основных показателей режима работы отдельных независимых ЭП.

 

При n_э ≥5

-коэффициент формы упорядоченных диаграмм для коэффициента использования по активной мощности

- коэффициент формы упорядоченных диаграмм индивидуальных коэффициентов включения и загрузки

-среднее значение коэффициента включения.

 

Для упрощения расчётов по формуле - , построены семейства кривых К_м.а = f(n_э)

При различных значениях К_и.а (см.рис. 9). Правильнее было бы построение семейства кривых для и т.п. но такой информации нет.

 

 

РИС. 9

Для удобства использования вместо кривых используется таблицы в которых приводятся значения К_м.а для различных сочетаний n_э и К_и.а.

Кривые К_м.а = f(n_э) построены при условии постоянной времени нагрева Т_о =10 мин., т.е. Т_оср =30 мин. Этот интервал явно не соответствует режиму нагрева проводника больших сечений, где Т_о гораздо выше. Поэтому при выборе проводов и кабелей по нагреву и значительном превышении их постоянных времени нагрева Т_о над положенной в основу кривых К_м.а = f(n_э), определённый по ним К_м.а должен быть пересчитан на другу продолжительность по формуле:

6. Коэффициентом спроса – К_с.а как и К_м.а относится обычно к групповым графикам. Им называется К_с.а – отношение расчётной (в условиях проектирования) или потребляемой (в условиях эксплуатации) активной мощности к номинальной (установленной) активной мощности группы ЭП.

или

Зная, что: и

В справочных таблицах даётся лишь глубокая оценка К_с.а, которая может быть устойчивой только при высоких К_и.а и большом n. В общем случае при принятии К_с.а = = const получаются большие погрешности в расчётах В принципе, и используя К_с.а, можно достаточно точно определить Р_р. Подставив в выражения для К_м.а в можно получить номограммы и из них определить К_с.а и следовательно Р_р. (как в методе упорядоченных диаграмм)

7. Коэффициент заполнения графика нагрузки: К_з.га – есть отношение средней активной мощности к максимальной за исследуемый период времени (наиболее загруженная смена)

 

Если учесть, что Р_м.= Р_р., то

К_з.га – относятся к групповым графикам нагрузки. Этот коэффициент играет большую роль для сравнительной оценки суточных и годовых графиков нагрузок. Числовые значения К_з.га при проектировании различных предприятий принимаются по справочной литературе

8. Коэффициент равномерности Максимов нагрузки по активной мощности К_р.м.а – есть отношение суммарного расчётного максимума активной мощности узла СЭС к сумме расчётных максимумов активной мощности отдельных групп ЭП, входящих в данный узел:

 

Определение эффективного числа ЭП - n _э

 

Под эффективным (приведённым) числом приёмников группы различных по номинальным по номинальным мощностям и режиму работы приёмников понимается. такое число однородных по режиму работы приёмников одинаковой мощности, которое обуславливает ту же величину расчётной нагрузки, что и исходная рассматриваемая группа различных по номинальной мощности и режиму работы ЭП.

 

Определение n _э при трёхфазных нагрузках

Формула:

Иногда её применение приводит к сложностям вычисления, правда не сегодня. Но тем не менее возможны следующие упрощения:

1. Если

- номинальная активная мощность наибольшего и наименьшего ЭП в группе.

2. При

Если

Во всех других отраслях порядок определения n_э следующий:

1. Выбирается наибольший по номинальной мощности ЭП рассматриваемой группы.

2. Выбирается наиболее крупные приёмники, Р_н которых равна или больше половины мощности наибольшего ЭП.

 

3. Определяется число n₁ и их суммарная мощность Р_н1 и суммарная мощность Р_нi наибольших приёмников группы.

4. Определяется число n и суммарная номинальная мощность Р_н всех приёмников группы

5. Находятся значения

6. По специальным кривым или таблицам (2,2 стр25 в мет. книжке) определяется , а за тем из выражения находится

 

Пример: Определить для группы приёмников длительного режима работы следующих номинальных мощностей:4 по 10 кВт; 5 по 7 кВт; 5 по2,8 кВт; 20 по 1 кВт. Групповой К_и.а =0,1

Рассмотрим возможность применения каждого из способов упрощённого вычисления n_э

Определим величину:

Получается, что следовательно нельзя применять условия

и

Определим n_э третьему способу

1. Наибольший приёмник Р_н =10 кВт

2. Наиболее крупные приёмники Р_н ≥ 0,5 Р_н крупного их 5 штук по 7 кВт;

3.

4.

5.

По таблице 2,2 (мет пос.) находим по

Следовательно

По точной формуле:

т.е. n_э по третьему упрощённому способу практически совпадает с результатом расчёта по точной формуле.

 

Определение эффективного числа ЭП

при однофазных нагрузках

1. Для ЭП однофазного тока равномерно распределённые по фазам (15% Р_н неравномерно распределённые от суммарной номинальной мощности группы трёхфазных приёмников)

n_э считается таким, как для трёхфазных нагрузок.

2. В обратном случае Р_н.э. – (эквивалентная номинальная мощность) определяется в зависимости от количества и схемы включения однофазных ЭП в трёхфазную сеть.

а) при включении однофазного ЭП на фазное U

при двух – четырёх ЭП: Р_н.э =3Р_н.м.ф.; Р_н.м.ф. – номинальная мощность максимально загруженной фазы.

Пример: Определить Р_н.э однофазного сварочного трансформатора:

В данном случае:

б) при включении однофазного ЭП на линейное U эквивалентной номинальной мощности определяется:

при одном ЭП: Р_н.э =√3Р_н.м.л.;

при двух – четырёх ЭП: Р_н.э =3Р_н.м.л.;

Пример: Определить значения Р_н.э однофазного сварочного трансформатора, включенного на одно из междуфазных напряжений трёхфазной сети 380/220 В;

Пример: Три однофазных сварочных трансформатора, со следующими исходными данными:

Они включены на разные междуфазные напряжения -380/220 В. Определить Р_н.э.

в) при смешанной системе включения двух однофазных ЭП (одного на U_ф, другого на U_л, мощностью Р_н.1 и Р_н.1) для определения Р_н.э надо найти:

и в основу расчёта принять большее из них.

Пример: Определить Р_н.э для двух электрических печей сопротивления

Следует в расчётах принимать:

 

При числе нераспределённых по фазам однофазных ЭП > 4 номинальная мощность каждой фазы определяется суммированием однофазных нагрузок данной фазы и однофазных нагрузок, включенных на линейное напряжение, приведённых к этой фазе и фазному напряжению с помощью специального коэффициента приведения. После такого приведения выбирается наиболее загруженная фаза Р_н.м.ф по которой вычисляется Р_н.э =3Р_н.м.ф.. Эффективное число ЭП n_э трёхфазной группы приёмников, эквивалентных по номинальной мощности однофазным приёмникам определяется так же, как и для трёхфазных нагрузок с поправкой на коэффициент приведения.

Р_н.ф – номинальная (приведённая к ПВ = 100%) мощность однофазного ЭП, включённого на U_ф; Р_н.л - U_л. Р_прив – коэффициент приведения нагрузок; n₁ – число ЭП подключённых к наиболее загруженной фазе; n^/₁ – приведённых.

 

Характерные расчётные точки

и методы расчёта нагрузок

В СЭС промышленного предприятия и с/х существует несколько характерных мест определения расчётных нагрузок. Рассмотрим схему (см. рис.10).

РИС. 10

 

(1) – Определениё расчётной нагрузки создаваемой одним ЭП: U до 1000 В. Необходимо для выбора сечения провода или кабеля подходящему к данному ЭП и аппарата их присоединения (АВМ или предохранитель).

(2) – Определение Р_р, создаваемое группой ЭП до 1000 В. Необходимо для выбора радиальной линии или выбора магистрали и аппарата их присоединения к РП (0,69-0,4 кВ).

(3) - Определение Р_р, на НН (0,69-0,4) цеховой ТП отдельными крупными ЭП. Необходимо для определения сечений линий, отходящих от шин ТП (0,69-0,4 кВ).

(4) – Определение общей расчётной нагрузки на шинах НН ТП (0,69-0,4 кВ). Необходимо для выбора числа и мощности цеховых трансформаторов, сечения и материала шин ТП и отключающих аппаратов, установленных на стороне НН (4).

(5) - Определение Р_р, создаваемой на шинах 6-10 кВ отдельными ЭП, или отдельными

 

 

цеховыми трансформаторами с учётом потерь в них. Необходимо для определения сечения проводов линий, отходящих от шин РП и питающих цеховые трансформаторы ВН, а так же для выбора отключающих аппаратов.

(6) – Определение общей расчётной нагрузки на шинах каждой секции РП. Необходимо для выбора сечения и материала шин 6-10 кВ РП, сечения линий, питающих секции и отключающей аппаратуры со стороны секции ГПП 6-10 кВ.

(7) – Определение общей Р_р, на шинах 6-10 кВ каждой секции ГПП. Необходимо для выбора числа и мощности понизительных трансформаторов, выбора сечения и материала шин ГПП, выбора отключающей аппаратуры.

(8) - Определение расчётной нагрузки со стороны высшего напряжения 35-220 кВ трансформатора ГПП. Необходимо для выбора сечений ЛЭП и аппаратуры присоединения и отключения трансформаторов и питающих линий.

В зависимости от места присоединения расчётных нагрузок и стадии проектирования применяются и методы их подсчёта, - более точные или упрощённые.

 

Основные методыопределения расчётных (ожидаемых)электрических нагрузок применяется в настоящее время в практике проектирования электроснабжения промышленных предприятий, могут быть разделены на три группы:

1. Методы, определяющие расчётную нагрузку путём умножения номинальной мощности на коэффициент, меньший единицы (например: по Р_уст, и коэффициент спроса).

2. Методы, определяющие расчётную нагрузку путём умножения средней нагрузки на коэффициент > или = 1 (метод по средней мощности и коэффициенту формы, по Р_р, и К_м.а – метод упорядоченных диаграмм), либо путём добавления к величине средней нагрузки, некоторой величины, характеризующей отклонения расчётной нагрузки от средней: (статистический метод) – в с/х – рассмотрим далее.

3. Методы определения Р_р, по удельным показателям производства:

а) – по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции.

б) – по удельной нагрузке на единицу производственной площади.

 

Определение расчётной нагрузки

по установленной мощности и коэффициенту спроса

 

Расчётная нагрузка для группы однородных по режиму ЭП определяется:

К_с.а – принимается по справочникам. Для средней величины К_включ. =0,8; К_с. – определяется следующей таблицей в зависимости от К_и.а:

 

Расчётная нагрузка узла системы электроснабжения (цеха, корпуса, предприятия) определяется суммированием Р_р, отдельных групп ЭП, входящих в данный узел с учётом коэффициента разновременности максимумов нагрузки:

 

К_р.м =0,85-1,0 в зависимости от нахождения данного узла в СЭС (0,85-1,0- АП ВН, системы внутреннего электроснабжения, предприятия; 0,9-1,0- для шин электроснабжения предприятия, шин ГПП)

 

Определение расчётной нагрузки по удельной

нагрузке на единицу производственной площади

 

Может быть определена по формуле:

F – площадь размещения ЭП группы, м²; - удельная расчётная нагрузка на 1 м² производственной площади, кВт/м²; - определяется для подобных цехов уже эксплуатируемых. Т.о. - определяется по статистическим данным. Перспективы применения метода высоки, когда будет статистика. Сейчас не актуально.

 

Определение расчётной нагрузки по удельному

расходу электроэнергии на единицу продукции

Для ЭП, имеющих, неизменные или мало меняющиеся графики нагрузки Р_р, принимается равной средней в наиболее загруженную смену. К таким ЭП относятся электроприводы вентиляторов, воздуходувок, насосов, преобразовательных агрегатов электролизных установок, печи сопротивления, большинство приёмников бумажной и химической отраслей промышленности Коэффициенты включения К_в.а = 1, а коэффициенты загрузки практически неизменны. Именно для таких ЭП следует применять этот метод:

Э_а.у – удельный расход электроэнергии на единицу продукции, кВт·ч; М – количество продукции за смену; Т_с.м – продолжительность наиболее загруженной смены, ч. Э_а.у – в справочных материалах.

 

Определение расчётной нагрузки по

методу упорядоченных диаграмм

Этот метод положен в основу «Временных руководящих указаний по определению расчётной нагрузки промышленных предприятий»

В основу определения Р_р, положен принцип максимума средней нагрузки. Под расчётной, понимается максимальная средняя нагрузка за интервал времени . (см.рис.6)

К_м.а – определяется по кривым К_м.а =f(n_э. К_и.а): (рис. 2.7 методички, или по справочнику таблица 2,1-методички)

 

 

Если выбираемый по нагреву проводник имеет , то расчётная нагрузка должна быть пересчитана на другой временной интервал большей длительности.

Расчётная реактивная нагрузка группы ЭП с ~ графиком нагрузки:

Определение расчётных нагрузок по вышеприведенным формулам возможно только при n_э ≥4 (нет кривых К_м.а =f(n_э. К_и.а)). При n_э <4 рекомендуется следующий упрощённый способ.

1. при

n – число фактических приёмников.

2. при числе фактических ЭП >3, но n_э <4

- характерный коэффициент загрузки i – го ЭП.

 

Расчётная нагрузка для ЭП с мало меняющимся графиком

Для группы ЭП длительного режима работы с практически с постоянным графиком нагрузки ( коэффициент заполнения графика нагрузки за наиболее загруженную смену) К_м.а может быть принят = 1. Расчётная нагрузка: Категория «Б»

Т.е расчётная нагрузка = среднесменной.

Расчётная реактивная нагрузка от СД принимается равной максимальной средней за наиболее загруженную смену, а от статических конденсаторов- номинальной мощности с пересчётом последней на фактическое напряжение сети.

 

Определение расчётной нагрузки отдельных узлов СЭС

 

При определении Р_р, отдельных узлов СЭС, включающих в общем случае разнородные силовые ЭП с различным режимом работы, трёхфазного и однофазного тока, напряжением до 1000 В и выше и выше, и осветительные приёмники рекомендуется производить по методике метода упорядоченных диаграмм.

В общем случае в узле СЭС могут быть ЭП с переменными и мало меняющимся режимами работы. Первые ЭП условно относят к группе «А», вторые - к группе «Б».

Расчётные нагрузки узла, состоящего из ЭП групп «А» (m – электроприёмников) и «Б» (f электроприёмников).

 

 

Где - расчётная активная, реактивная и полная нагрузка узла; - коэффициент максимума по активной мощности всех ЭП с переменным режимом работы; - максимальные средние активная и реактивная нагрузки i – го ЭП или несколько однотипных ЭП с переменным режимом работы; - то же для ЭП мало меняющимся режимом работы; и - расчётные активные и реактивные нагрузки соответственно группы А и Б.

 

Определение пиковых нагрузок

Пиковая нагрузка – это максимальная нагрузка длительностью 1-2 секунды. Пиковый ток I_пик группы ЭП, работающих при отстающем токе, с достаточной для практических расчётов точностью определяется как арифметическая сумма наибольшего из пусковыхтоков ЭД, входящих в группу, и расчётного тока нагрузки всей группы ЭП за вычетом номинального тока с учётом К_и.а –двигателя, имеющего i_пуск.

где: - наибольший из пусковых токов двигателей в группе по паспортным данным; - номинальный, приведённый к ПВ = 100% ток ЭД.

В тех случаях, когда в группе приёмников имеются достаточно мощные СД, их число не велико и их номинальные мощности резко отличаются, пиковый ток может быть определён:

Где: - максимальные средние активная и реактивная мощность СД, имеющего большой пусковой ток;

- суммарные средние активная и реактивная мощности за наиболее загруженную смену;

- коэффициент максимума для группы ЭП без учёта СД, имеющего большой пусковой ток - (часто принимается равным К_м.а для всей группы).

Пиковые нагрузки таких групп ЭП как: электропечи нагрева и осветительные установки, совпадают с расчётными, т.е. , т.к. толчки тока при включении их слишком кратковременны.

В качестве наибольшего пикового тока одного ЭП принимается:

- для ЭД – пусковой ток,

- для печных и сварочных трансформаторов – пиковый ток п паспортным данным.

 

 

В случае отсутствия паспортных данных для АД и СД принимается пусковой ток равным , для ДПТ или АД с фазным ротором и ниже. Для печных и сварочных трансформаторов – не менее .

Пиковый ток группы двигателей, которые могут включаться одновременно, необходимо принимать равным сумме пусковых токов этих двигателей - .

Пример: Определить линии, питающей группу ЭД крана, грузоподъёмностью 10 Т.,имеющих следующие паспортные данные:

Напряжение сети 380 В; коэффициент использования - 0,1.

 

Определим расчётный ток группы ЭД:

Пусковой ток наибольшего двигателя равен:

Номинальный ток электродвигателя, приведённый к ПВ = 100%:

Теперь:

 

 

Электрические нагрузки сельскохозяйственных потребителей

 

В с/х находятся следующие потребители:

- жилые дома рабочих и служащих, фермерские хозяйства;

- больницы, школы, клубы, магазины и др. предприятия обслуживающие население;

- производственные потребители (животноводческие фермы, теплицы, хранилища с/х продукции, мельницы, гаражи, котельные и т.п.);

- предприятия АПК (молокозавод, птицефабрики, мясокомбинаты и т.п.)

- прочие потребители, в том числе и промышленные предприятия.

При проектировании электрических линий, подстанций и электростанций необходимо знать нагрузки отдельных ЭП и их групп.

Электрическая нагрузка в сельском хозяйстве, как и в других отраслях народного хозяйства, - величина непрерывно меняющаяся. Изменения нагрузки носят как правило случайный характер. Однако, они подчиняются вероятностным законам, которые могут быть установлены на основе опыта эксплуатации тех или иных объектов.

Таким образом, изучение электрических нагрузок в с/х – сложная, самостоятельная задача. Обычно её сводят, как ив СЭС ПП к определению расчётных нагрузок, действующих в 0,5 часовом интервале (Т_оср). За расчётный период в с/х принимают время, истекшее с момента ввода установки в эксплуатацию.

 

Простейшие вероятно – статистические

модели Определения расчётных нагрузок

В с/х электроэнергетические, как и в других отраслях н/х, в том числе и промышленных предприятиях широко применяют вероятностно – статистические методы определения расчётных нагрузок. Реальный процесс изменения нагрузок рассматривается как нестационарный случайный процесс, в котором, однако имеются повторяющиеся суточные, недельные и годовые циклы. В которых процесс можно считать стационарным.

При проектировании важны часы max и min нагрузок. По