Основные потребители электроэнергии и их характеристики
Потребители электроэнергии различны по своему характеру: промышленные предприятия, жилые дома и коммунально-бытовые учреждения, электрифицированный транспорт, сельскохозяйственные потребители и т.д. Самый распространенный вид потребителей – асинхронные двигатели. Они различаются по номинальной мощности, всегда потребляют реактивную мощность, но могут работать при разных «cosφ» в зависимости от загрузки. Синхронные двигатели генерируют реактивную мощность, в ряде случаев их номинальная мощность очень велика. Коммунально-бытовая нагрузка – освещение, нагревательные приборы и т.д. – ранее считалась преимущественно активной. Потребление электроэнергии на бытовые нужды имеет тенденцию к росту вследствие увеличения числа двигателей (пылесосы, полотеры, стиральные машины, электробритвы и др.), а также телевизоров, кондиционеров, холодильников. Все это приводит к росту реактивной мощности коммунально-бытовой нагрузки. Растет удельный вес специальных видов нагрузки – выпрямителей и инверторов, электрохимии и электрометаллургии, электрифицированного железнодорожного и городского транспорта. Существенную часть в потреблении электроэнергии составляют потери в сетях. Характерный для электрических систем России примерный состав комплексной нагрузки, %, приведен ниже:
- мелкие асинхронные двигатели…………………35%
- крупные асинхронные двигатели……………….15%
- крупные синхронные двигатели………………….9%
- освещение и бытовая нагрузка…………………22%
- выпрямители, инверторы, печи…………………11%
- потери в сетях……………………………………….8%
Важнейшая характеристика нагрузки потребителя – значение её активной и реактивной мощностей. Мощность, потребляемая нагрузкой, зависит от напряжения и частоты.
Статические характеристики нагрузки по напряжению Pн(U), Qн(U) или по частоте Pн(f), Qн(f) – это зависимости активной и реактивной мощностей от напряжения (или от частоты) при медленных изменениях параметров режима. Статические характеристики соответствуют установившимся режимам.
Динамические характеристики – это те же зависимости, но при быстрых изменениях параметров режима. Динамические характеристики соответствуют переходным режимам.
Каждый вид потребителей имеет свои характеристики нагрузки по напряжению и частоте, причем соотношение разных видов нагрузки может быть самым различным. Статические характеристики мощности по напряжению в таких случаях целесообразно снимать опытным путем, измеряя зависимости Pн(U), Qн(U) в узлах нагрузки. В тех случаях, когда эти характеристики неизвестны, для расчетов используют типовые обобщенные статические характеристики (рис.1.1, 1.2). Эти характеристики получены расчетным путем для комплексной нагрузки указанного выше состава. Характеристики построены в относительных единицах, причем за единицу принято значение напряжения Uн0, активной Pн0 и реактивной Qн0 мощностей в исходном режиме. Чтобы найти значения мощности в новом режиме, отличающимся от исходного, надо для относительной величины напряжения в новом режиме Uн*= U/Uн0 найти по статическим характеристикам соответствующие относительные значения мощностей Pн*, Qн* и умножить на них значения мощностей в исходном режиме, т.е. Pн= Pн** Pн0; Qн= Qн** Qн0.
Регулирующим эффектом нагрузки называют степень изменения активной и реактивной мощностей нагрузки при изменении напряжения или частоты. Численно регулирующий эффект характеризуется значениями частных производных ¶Pн/¶U, ¶Qн/¶U, ¶Pн/¶f, ¶Qн/¶f; из них всегда положительны ¶Pн/¶U, ¶Pн/¶f. Поэтому Pн уменьшается при понижении как напряжения, так и частоты (рис.1.1 и 1.2). Характеристики Qн*(U), Qн*(f) имеют U-образный характер, т.е. имеют точку минимума, после которой при уменьшении U и f реактивная мощность растет. Обычно нормальным установившимся режимам соответствуют правая часть от точки минимума характеристики Qн*(U) и левая часть Qн*(f). На этих рабочих частях характеристик регулирующие эффекты ¶Qн/¶U и ¶Qн/¶f имеют разные знаки. При уменьшении U убывает Qн, а при уменьшении f растет Qн.
![]() |
Рис.1.1 Типовые обобщенные статические характеристики
нагрузки по напряжению: Рн* - активной мощности;
Qн*6(10) - реактивной мощности для узла 6(10) кВ;
Qн*110 - реактивной мощности для узла 110 кВ.
![]() |
Рис.1.2 Типовые обобщенные статические характеристики
нагрузки по частоте