Глава 4 Основные характеристики электрических нагрузок

Глава 4 Основные характеристики электрических нагрузок

Электрические нагрузки характеризуют потребление электроэнергии отдельным ЭП или группой ЭП (цехом, производством или предприятием в целом). Электрические нагрузки могут быть представлены в виде мощностей активной (P), реактивной (Q), полной (S) или тока (I). Режимы работы элктроприемников разнообразны и изменяются во времени, поэтому полную характеристику электрических нагрузок дают зависимости изменения электрических параметров во времени, которые и называют графиками нагрузок.

Для полной характеристики электрических нагрузок рассматриваются следующие показатели:

- установленная мощность;

- номинальные нагрузки;

- средние значения нагрузок;

- среднеквадратичные значения нагрузок;

- максимальные значения нагрузок;

- расчетные значения нагрузок;

- потребление электроэнергии.

Показатели нагрузок, характеризующие индивидуальные электроприемники

Все показатели нагрузок, характеризующие индивидуальные приемники электроэнергии и их графики, условились обозначать строчными буквами

(p, q, s, i). Для характеристики электрических нагрузок пользуются следующими определениями.

Установленная мощность

Установленная мощность индивидуального электроприемника (р_уст) – его номинальная мощность указанная в паспорте ЭП (р_пас). При указанной мощности ЭП должен работать при номинальной нагрузке и номинальном напряжении длительное время в установившемся режиме без превышения допустимой температуры. Будем считать установленным любой ЭП, подключенный к электрической сети (работающий или не работающий), но который может быть включен в любое время по требованию технологии.

Номинальные нагрузки

Номинальные нагрузки для индивидуальных ЭП характеризуются номинальной активной (р_н), реактивной (q_н), полной (s_н) мощностями и номинальным током (i_н). Номинальные нагрузки для индивидуальных ЭП зависят от режима их работы.

Для индивидуальных трехфазных ЭП с симметричной нагрузкой номинальные нагрузки определяются:

- номинальная активная мощность для электроприемника, работающего в длительном режиме

, (4.1)

где и - номинальная и паспортная величина активные мощности ЭП, кВт;

- номинальная активная мощность для электроприемника, работающего в повторно-кратковременном режиме

= , (4.2)

где – продолжительность включения, % (паспортная величина); – коэффициент включения (рассчитывается по графику нагрузки ЭП), о.е. (подробнее см. подраздел 3.5);

- номинальная реактивная мощность для электроприемника, работающего в длительном режиме

, или , (4.3)

где и - номинальное и паспортное значение реактивной мощности ЭП, кВ·Ар; - соответствует номинальному ЭП ( - паспортная величина);

- номинальная реактивная мощность для электроприемника, работающего в повторно-кратковременном режиме

; (4.4)

- номинальная полная мощность

, (4.5)

где - номинальная полная мощность электроприемника, кВ·А;

- номинальный ток нагрузки электроприемника

, (4.6)

где - номинальное значение тока нагрузки электроприемника, А; – номинальное напряжение электроприемника, кВ.

Остальные показатели электрических нагрузок индивидуальных ЭП определяются по графикам нагрузок или по коэффициентам, характеризующим эти графики.

Средние значения нагрузок

Среднее значение изменяющейся во времени нагрузки является ее основной статистической характеристикой. Средние значение нагрузки рассматривается за определенный период времени (цикл, смена, сутки, месяц, год) и определяется по графику нагрузок электроприемника:

- среднее значение активной мощности электроприемника

или или , (4.7)

где среднее значение активной мощности отдельного ЭП, кВт; - количество активной энергии, потребляемой электроприемником за рассматриваемый период времени t, кВт·ч; – время, мин., ч. сутки; - активная мощность, потребляемая ЭП, за рассматриваемый промежуток времени (мин., ч., сутки), по характерному графику нагрузки ЭП, кВт. – коэффициент использования, рассчитывается по графику нагрузки электроприемника (или справочные данные);

- среднее значение реактивной мощности для отдельного ЭП

или (4.8)

где - среднее значение реактивной мощности ЭП, кВ·Ар; - количество реактивной энергии, потребляемой электроприемником за рассматриваемый период времени t, кВ·Ар·ч (при наличии графика нагрузки по реактивной мощности); - соответствует номинальному ЭП ( - паспортная величина);

- среднее значение полной мощности для отдельного ЭП

, (4.9)

где - среднее значение полной мощности электроприемника, кВ·А;

- среднее значение тока индивидуального электроприемника

, (4.10)

где - среднее значение тока ЭП, А; – номинальное напряжение ЭП, кВ;

Максимальные нагрузки

В зависимости от продолжительности различают два вида максимальных электрических нагрузок:

- максимальные длительные нагрузки;

- максимальные кратковременные нагрузки.

За максимальные длительные нагрузки принимаются максимальные значения активной, реактивной, полной мощности и тока продолжительностью за принятый интервал осреднения по допустимому нагреву элементов СЭС равным 30 минутам.

Максимальная нагрузка за 30 минут в проектной практике принимается за расчетную нагрузку по допустимому нагреву. При учебном проектировании интервал осреднения принимается продолжительностью равным 60 минутам.

Все значения максимальных нагрузок определяются по графикам нагрузок за характерный промежуток времени (за наиболее загруженную смену, сутки).

За максимальные кратковременные нагрузки принимаются пиковые нагрузки продолжительностью 1-2 с. Определение пиковых нагрузок сводится к определению пиковых токов. Значения пиковых токов определяют, как правило, пусковые токи электрических машин. Значения максимальных кратковременных нагрузок определяют по соответствующим графикам нагрузок или расчетным путем при известных параметрах электрических машин.

Установленная мощность

Установленная мощность узла нагрузки (группы электроприемников) на любом уровне СЭС равна сумме установленных (номинальных) мощностей однородных по режиму работы ЭП без каких-либо поправочных коэффициентов [2]. Будем считать установленным любой ЭП, подключенный к электрической сети (работающий или не работающий), но который можно включить в любое время по требованию технологии.

Номинальные нагрузки

Номинальные нагрузки для группы трехфазных электроприемников с симметричной нагрузкой можно принять:

- номинальная активная мощность

, (4.17)

где - номинальная активная мощность группы ЭП, кВт; - номинальная активная мощность отдельного ЭП, входящего в группу, кВт; число ЭП в группе;

- номинальная реактивная мощность

или , (4.18)

где - номинальная реактивная мощность группы ЭП, кВ·Ар; - номинальная реактивная мощность отдельного ЭП, входящего в группу, кВт; - средневзвешенное значение для группы ЭП (соответствует средневзвешенному значению группы ЭП или );

- номинальная полная мощность

, (4.19)

где - номинальная полная мощность группы ЭП, кВ·А;

- номинальный ток

, (4.20)

где - значение номинального тока группы ЭП, А; - номинальное напряжение узла нагрузки, кВ.

Средние нагрузки

Среднее значение изменяющейся во времени узла нагрузки является ее основной статистической характеристикой. Средние значения нагрузок рассматриваются за определенный период времени (цикл, смена, сутки, месяц, год) и определяется по групповому графику узла нагрузок:

- среднее значение активной мощности для группы электроприемников

или или , (4.21)

где - среднее значение активной мощности группы ЭП, за рассматриваемый промежуток времени (определяется из графика нагрузки по активной мощности), кВт; - количество активной энергии, потребляемой группой ЭП за рассматриваемый период времени Т, кВт·ч; - активная мощность, потребляемая группой ЭП; - интервал времени за который определяется , мин., ч; , – рассматриваемый промежуток времени, ч; число ЭП в группе;

- среднее значение реактивной мощности для группы электроприемников

или или , (4.22)

где - среднее значение реактивной мощности для группы ЭП, кВ·Ар; - количество реактивной энергии, потребляемой электроприемниками за рассматриваемый период времени Т, кВ·Ар·ч; Т – время, ч; - соответствует средневзвешенному значению электроприемников входящих в группу;

- среднее значение полной мощности для группы электроприемников (кВ·А)

, (4.23)

где - среднее значение полной мощности группы ЭП, кВ·А;

- среднее значение тока для группы ЭП

, (4.24)

где - среднее значение тока для группы ЭП, А; Uн – номинальное напряжение узла нагрузки, кВ.

Среднеквадратичные нагрузки

В связи с тем, что потери мощности пропорциональны квадрату нагрузки, в практике часто используют среднеквадратичную (эффективную) нагрузку за определенный промежуток времени. Как правило, среднеквадратичную нагрузку рассчитывают для узла нагрузки по групповому графику нагрузок.

- Среднеквадратичная активная мощность узла нагрузки

, (4.25)

где - среднеквадратичная активная мощность, потребляемая группой ЭП за рассматриваемый промежуток времени (определяется из графика нагрузки по активной мощности), кВт; - активная мощность, потребляемая группой ЭП за принятый интервал времени, кВт; - интервал времени за который определяется , мин., ч.

- Среднеквадратичная реактивная мощность узла нагрузки

или , (4.26)

где - среднеквадратичная реактивная мощность, потребляемая группой ЭП за рассматриваемый промежуток времени, кВ·Ар; - реактивная мощность, потребляемая группой ЭП за принятый интервал времени, кВ·Ар; - интервал времени за который определяется , мин., ч; - соответствует средневзвешенному значению электроприемников входящих в группу.

- Среднеквадратичная полная мощность узла нагрузки

, (4.27)

где - среднеквадратичная полная мощность, потребляемая группой ЭП за рассматриваемый промежуток времени, кВ·А; - полная мощность, потребляемая группой ЭП за принятый интервал времени, кВ·Ар; - интервал времени за который определяется , мин., ч.

- Среднеквадратичный ток узла нагрузки

, (4.28)

где - среднеквадратичное значение тока, А.

Максимальные нагрузки

В зависимости от продолжительности различают два вида максимальных электрических нагрузок:

- максимальные длительные нагрузки;

- максимальные кратковременные нагрузки.

За максимальные длительные нагрузки принимаются максимальные значения активной, реактивной, полной мощности и тока продолжительностью за принятый интервал осреднения по допустимому нагреву элементов СЭС равным 30 минутам.

Максимальная нагрузка за 30 минут в проектной практике принимается за расчетную нагрузку по допустимому нагреву. При учебном проектировании интервал осреднения принимается продолжительностью равным 60 минутам.

Все значения максимальных нагрузок определяются по графикам нагрузок за характерный промежуток времени (за наиболее загруженную смену, сутки).

За максимальные кратковременные нагрузки принимаются пиковые нагрузки продолжительностью 1-2 с. Определение пиковых нагрузок сводится к определению пиковых токов. Значения пиковых токов определяют, как правило, пусковые токи электрических машин. Значения максимальных кратковременных нагрузок определяют по соответствующим графикам нагрузок или расчетным путем при известных параметрах электрических машин.

Глава 4 Основные характеристики электрических нагрузок

Электрические нагрузки характеризуют потребление электроэнергии отдельным ЭП или группой ЭП (цехом, производством или предприятием в целом). Электрические нагрузки могут быть представлены в виде мощностей активной (P), реактивной (Q), полной (S) или тока (I). Режимы работы элктроприемников разнообразны и изменяются во времени, поэтому полную характеристику электрических нагрузок дают зависимости изменения электрических параметров во времени, которые и называют графиками нагрузок.

Для полной характеристики электрических нагрузок рассматриваются следующие показатели:

- установленная мощность;

- номинальные нагрузки;

- средние значения нагрузок;

- среднеквадратичные значения нагрузок;

- максимальные значения нагрузок;

- расчетные значения нагрузок;

- потребление электроэнергии.