Суточные графики нагрузки электростанций

Суммируя графики нагрузки потребителей и потери распределения в электрических сетях в целом по энергосистеме, получают результирующий график нагрузки электростанций энергосистемы.

График нагрузки генераторов энергосистемы получают из графика мощности, отпускаемой с шин, учитывая дополнительно расход электроэнергии на собственные нужды. При значительных колебаниях нагрузки электростанций необходимо учитывать переменный характер потребления собственных нужд:

,

где Р_i — мощность, отдаваемая с шин станции; Р_уст — установленная мощность генераторов; Р_{сн, max} — максимальный расход на собственные нужды; коэффициенты 0,4 и 0,6 приближенно характеризуют соответствующую долю постоянной и переменной части расхода на собственные нужды Р_{сн, max}.

Нагрузка между отдельными электростанциями распределяется таким образом, чтобы обеспечить максимальную экономичность работы в целом по энергосистеме. Исходя из этих соображений, диспетчерская служба энергосистемы задает электростанциям суточные графики нагрузки.

При проектировании электрической части электростанции необходимо знать график нагрузки трансформаторов и автотрансформаторов связи с энергосистемой.

Требуемый график Р_т получают, вычитая из графика нагрузки генераторов Р_г график потребления местной нагрузки и расход электроэнергии на собственные нужды Р_сн.

Годовой график показывает длительность работы установки в течение года с различными нагрузками. По оси ординат откладывают нагрузки в соответствующем масштабе, по оси абсцисс — часы года от 0 до 8760. Нагрузки на графике располагают в порядке их убывания от Р_max до Р_min (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Годовой график продолжительности нагрузок.

Построение годового графика продолжительности нагрузок производится на основании известных суточных графиков. На рис. 1.4 показан способ построения графика при наличии двух суточных графиков нагрузки — зимнего (183 дня) и летнего (182 дня).

Для наиболее распространенных потребителей электроэнергии в справочниках приводятся типовые графики активной и реактивной нагрузок по продолжительности.

Рис. 1.4. Способ построения годового графика продолжительности нагрузок.

График продолжительности нагрузок применяют в расчётах технико-экономических показателей установки, расчетах потерь электроэнергии, при оценке использования оборудования в течение года и т. п.

Рассмотримтехнико-экономические показатели, определяемые из графиков нагрузки.

Площадь ограниченная кривой графика активной нагрузки (рис. 1.4), численно равна электроэнергии W_п, произведенной или потребленной электроустановкой за рассматриваемый период:

,

где P_i — мощность i-й ступени графика; Т_i — продолжительность ступени.

Средняя нагрузка установки за рассматриваемый период (сутки, год) равна:

,

где Т — длительность рассматриваемого периода; W_п — электроэнергия за рассматриваемый период.

Степень неравномерности графика работы установки оценивают коэффициентом заполнения:

.

Коэффициент заполнения графика нагрузки показывает, во сколько раз выработанное (потребленное) количество электроэнергии за рассматриваемый период (сутки, год) меньше того количества энергии, которое было выработано (потреблено) за то же время, если бы нагрузка установки все время была максимальной. Очевидно, что чем равномернее график, тем ближе значение К_зп к единице.

Для характеристики графика нагрузки установки можно воспользоваться также условной продолжительностью использования максимальной нагрузки.

Эта величина показывает, сколько часов за рассматриваемый период Т (обычно год) установка должна была бы работать с неизменной максимальной нагрузкой, чтобы выработать (потребить) действительное количество электроэнергии W_п за этот период времени. Определение величины Т_max можно проиллюстрировать на примере рис. 1.3.

В практике применяют также коэффициент использования установленной мощности К_и.

Коэффициент использованияК_и характеризует степень использования установленной мощности агрегатов. Очевидно, что К_и < 1, а Т_уст < Т. С учетом соотношения Р_уст ³ Р_max имеем К_и £ К_зп.

В среднем для энергосистем Советского Союза продолжительность пользования установленной мощности электростанций составляет около 5000 часов в год.

Качество электроэнергии

Электроприборы и оборудование предназначены для работы в определённой электромагнитной среде. Электромагнитной средой принято считать систему электроснабжения и присоединенные к ней электрические аппараты и оборудование, связанные конструктивно и создающие в той или иной мере помехи, отрицательно влияющие на работу друг друга. При возможности нормальной работы оборудования в существующей электромагнитной среде говорят об электромагнитной совместимости технических средств.

Единые требования к электромагнитной среде закрепляют стандартами, что позволяет создавать оборудование и гарантировать его работоспособность в условиях соответствующих этим требованиям. Стандарты устанавливают допустимые уровни помех в электрической сети, которые характеризуют качество электроэнергии (КЭ). Они называются показателями качества электроэнергии (ПКЭ).

В 1967 г. в СССР впервые в мировой практике был утвержден ГОСТ, определяющий значения показателей качества электрической энергии (ГОСТ 13109-67 «Нормы качества электрической энергии у её приёмников, присоединённых к электрическим сетям общего назначения»).

В настоящее время показатели качества электрической энергии, методы их оценки и нормы определяет Межгосударственный стандарт «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» (ГОСТ 13109-97).

Отклонение напряженияхарактеризуется показателем установившегося отклонения напряжения, для которого установлены следующие нормы: нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения U_у на выводах приемников электрической энергии равны соответственно 5 и 10% от номинального напряжения электрической сети по ГОСТ 721-77 и ГОСТ 21128-83.

Причинами несоответствий по установившемуся отклонению напряжения DU_у могут быть:

1. неверно выбранный коэффициент трансформации трансформатора 6—10/0,4 кВ или не проведенное своевременно сезонное переключение отпаек этих трансформаторов;

2. разнородность нагрузок линий 0,38 кВ и несовместимость требований потребителей к DU_у на шинах 0,4 кВ трансформаторов 6—10/0,4 кВ;

3. значительная несимметрия фазных нагрузок в сетях 0,4 кВ;

4. значительные потери напряжения в распределительной сети, превышающие предельные значения;

5. отсутствие трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) в центре питания (ЦП) распределительной сети;

6. отсутствие автоматического регулятора напряжения (АРН) в ЦП или его не использование;

7. некорректная работа АРН или неправильно выбранный закон регулирования напряжения

8. разнородность нагрузок распределительных линий 6—10 кВ и несовместимость требований потребителей всей распределительной сети к DU_у на шинах ЦП;

9. ошибки в планировании диспетчерских графиков спроса и предложения в реактивной мощности;

10. отсутствие договорных отношений или некорректно определенные договорные условия по допустимому диапазону DU_у;

11. неверно заданные уставки регулирующих устройств на генераторах, повышающих трансформаторах и автотрансформаторах связи, отсутствие или недостаточное использование специальных устройств в межсистемных линиях и питающих сетях энергосистем, регулирующих реактивную мощность (синхронных компенсаторов, батарей статических компенсаторов и шунтирующих реакторов), пониженная пропускная способность питающих сетей и др.;

12. превышение потребителем разрешенной ему мощности или нарушение договорных условий с ЭСО по использованию специальных средств, регулирующих реактивную мощность (батарей статических конденсаторов, синхронных двигателей).

Влияние отклонения напряжения на:

1. технологические установки:

при снижении напряжения существенно ухудшается технологический процесс, увеличивается его длительность. Следовательно, увеличивается себестоимость производства;

при повышении напряжения снижается срок службы оборудования, повышается вероятность аварий;

при значительных отклонениях напряжения происходит срыв технологического процесса;

2. освещение:

снижается срок службы ламп освещения, так при величине напряжения 1,1·U_ном срок службы ламп накаливания снижается в 4 раза;

при величине напряжения 0,9·U_ном снижается световой поток ламп накаливания на 40 % и люминесцентных ламп на 15%;

при величине напряжения менее 0,9·U_ном люминесцентные лампы мерцают, а при 0,8·U_ном просто не загораются;

3. электропривод:

при снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15 % момент снижается на 25%. Двигатель может не запуститься или остановиться;

при снижении напряжения увеличивается потребляемый от сети ток, что влечёт разогрев обмоток и снижение срока службы двигателя. При длительной работе на напряжении 0,9·U_ном срок службы двигателя снижается вдвое;

при повышении напряжения на 1% увеличивается потребляемая двигателем реактивная мощность на 3—7%. Снижается эффективность работы привода и сети.

Обобщённый узел нагрузки электрических сетей (нагрузка в среднем) составляет:

1. 10% специфическая нагрузка;

2. 30% освещение и прочее;

3. 60% асинхронные электродвигатели.

Обеспечить эти требования можно двумя способами: снижением потерь напряжения и регулированием напряжения.

.

Снижение потерь напряжения (ΔU) достигается:

1. Выбором сечения проводников линий электропередач (≡ R) по условиям потерь напряжения.

2. Применением продольной емкостной компенсации реактивного сопротивления линии (X). Однако, это опасно повышением токов короткого замыкания при X→0.

3. Компенсацией реактивной мощности (Q) для снижения ее передачи по электросетям, с помощью конденсаторных установок и синхронных электродвигателей, работающих в режиме перевозбуждения. Кроме снижения потерь напряжения, это является неплохим мероприятием энергосбережения, снижающим общие потери электроэнергии в сетях.

Регулирование напряжения U:

1. В центре питания регулирование напряжения (U_ЦП) осуществляется с помощью трансформаторов, оснащённых устройством автоматического регулирования коэффициента трансформации в зависимости от величины нагрузки (регулирование под нагрузкой — РПН). Такими устройствами оснащены 10% трансформаторов. Диапазон регулирования ± 16% с дискретностью 1,78%.

2. Напряжение может регулироваться на промежуточных трансформаторных подстанциях (U_ТП) с помощью трансформаторов, оснащённых устройством переключения отпаек на обмотках с различными коэффициентами трансформации (переключение без возбуждения — ПБВ, т. е. с отключением от сети). Диапазон регулирования ± 5% с дискретностью 2,5%.

Колебания напряжения — быстро изменяющиеся отклонения напряжения длительностью от полупериода до нескольких секунд.

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:

1. размахом изменения напряжения;

2. дозой фликера.