Графики потребления электрической энергии

 

Изменение электрической нагрузки (потребляемой мощности) во времени отдельным электроприемником характеризуется его индивидуальным графиком нагрузки. Эти графики необходимы для определения нагрузок, создаваемых отдельными мощными электроприемниками с резкопеременным режимом работы (например, сварочные аппараты, электрические сталеплавильные печи, прокатные станы и т.п.). Индивидуальные графики по характеру повторяемости (регулярности) процессов разделяют на периодические, цикличные, нецикличные и нерегулярные (рис.4.1). В периодическом (рис.4.1- а) время рабочего цикла t _ц является постоянным и состоит из времени работы t _р и времени останова t_о, которые одинаковы во всех циклах:

t _ц = t _р + t _о, при этом t _ц1= t _ц2 = …= t_цn,

где n – количество циклов в технологическом процессе.

Для второго типа графиков - циклические - характерна одинаковость графика рабочего периода t _р при неодинаковых промежутках простоя t _о.

t _ц1 = t _р1 + t _о1, t _ц2 = t _р2 + t _о2, t _ц3 = t _р3 + t _о3 и т.д.

При одинаковости рабочего периода t _р = t _р1 = t _р2 = t _р3 = …= t _рn среднее время цикла может быть определено по выражению

(4.1)

б)

t

Р

tо1

tо3

tо2

tц2

tц1

tц3

tр

tр

tр

Р

tр

tц

tо

tо

tр

tц

t

а)

в)

tр1

tр2

tр3

Р

t

tц1

tо1

tц2

tц3

tо3

tо2

t ц(tц1, tц2, tц3) – период полного цикла, tо (tо1, tо2, tо3) – время простоя оборудования; tр (tр1, tр2, tр3) – время работы оборудования Рисунок 4.1 – примеры индивидуальных графиков нагрузок электроприемников различных типов: а) – периодический; б) – циклический; в)- нецикличный нерегулярный

Групповые графики нагрузок используют при проектировании систем электроснабжения цеха или предприятия. Эти графики характеризуют изменение во времени потребление мощности группой однородных приемников, группой приемников, установленных на каком-то участке, в цехе, т.е. объединенных территорией или технологическим процессом. Групповые графики цеховых электроприемников позволяют с достаточной достоверностью определить потребление активной и реактивной мощности и выбрать мощность силовых трансформаторов, питающих нагрузки, и определить требуемую пропускную способность ВЛ и КЛ.

Аналогично графики нагрузок предприятия в целом дают возможность правильного выбора питающих источников (сечения проводов ВЛ и КЛ, мощности силовых трансформаторов ГПП предприятия, мощности и места установки компенсирующих устройств, обеспечение резерва мощности и т.п.), а также оптимальной схемы внешнего электроснабжения предприятия.

Графики нагрузок составляют как для потребления активной Р (t), так и реактивной Q (t) мощности. Соответственно различают понятия номинальной активной мощности и номинальной реактивной мощности электроприемника. Номинальная активная мощность Р _н – это мощность, выраженная в киловаттах (кВт), потребляемая из сети при номинальном напряжении. Номинальная реактивная мощность электроприемника Q _н (выражается в киловольт-амперах реактивных - кВАр) – это реактивная мощность, потребляемая приемником из сети (со знаком «плюс») или отдаваемая в сеть (знак «минус») при номинальной активной мощности и номинальном напряжении.

Номинальная активная мощность электроприемника Р _н (кВт), номинальное напряжение U _н (кВ), частота f (Гц), а в ряде случаев и номинальный ток I _н, указываются на заводском щитке, закрепляемом на корпусе оборудования, а также в паспорте на это оборудование. Поэтому эти величины называются также паспортными параметрами электроустановок. Для электродвигателей, сварочных машин и трансформаторов, а также других установок (например, дуговые сталеплавильные печи, индукционные печи нагрева и т.д.) указывается величина коэффициента мощности – cosφ.

Как известно из курса «Электротехники» активная мощность трехфазных электроприемников определяется по формуле

 

(кВт, Вт) (4.2)

 

где U _н – номинальное (линейное) напряжение, I _н – номинальный ток.

Из (4.2) определяется номинальный ток, если его нет в паспортных данных.

Активная мощность однофазных приемников определяется по формуле

 

(4.3а)

где U _ф – фазное напряжение сети.

Реактивная мощность трехфазных электроприемников. кВАр,

 

Q _н = (4.4)

 

Для электроприемников, работающих в повторно-кратковременном режиме (ПКР) паспортная мощность приводится к номинальной расчетной мощности при 100% продолжительности включения (ПВ=100%), которая учитывается при расчете нагрузок, по формуле

 

(4.5)

 

где - номинальная паспортная мощность, кВт; - паспортная относительная продолжительность включения, задается в %. Для трансформаторов сварочных машин, для которых характерен ПКР, номинальная мощность является условной величиной и определяется с учетом паспортного значения ПВ и коэффициента мощности

 

, кВт (4.6)

 

Соответственно, паспортная реактивная мощность приемников с ПКР также определяется с учетом паспортного значения ПВ:

 

, кВАр (4.7)

 

Если агрегат по своей технологической структуре имеет многодвигательный привод, то под его номинальной мощностью как электроприемника понимается сумма номинальных мощностей двигателей, приведенных к ПВ=100% по указанным формулам. Аналогично должна определяться и реактивная мощность.

Однофазные электроприемники, равномерно распределенные по фазам трехфазной сети, учитываются как трехфазный электроприемник, мощность которого равна суммарной мощности однофазной нагрузки.

Графики нагрузок различают также по временным характеристикам: часовые, суточные, месячные, годовые, сезонные. Для отраслей промышленности характерны свои суточные и годовые графики, определяемые характером технологических процессов на данном производстве. На рисунке 4.2 представлен суточный график нагрузок предприятия с трехсменным графиком работы части цехов и общезаводских служб.

 

Рисунок 4.2 – Суточный график нагрузок по активной мощности предприятия с трехсменным режимом работы.

Т,час

Тс = 24ч

Рс, %

t i

t1

tn