Построение графиков нагрузок и их анализ

Для определения количества потребления активной и реактивной энергии при проектировании электроустановок и для определения мощности трансформаторов ГПП строят суточные графики нагрузок для зимнего и летнего периода и годовые по продолжительности.

Из справочной литературы [2] рис. 2.13 с. 48 или по прил. Б выбирается типовой суточный график электрических нагрузок для заданной промышленности. Типовые графики построены в относительных единицах и выражают нагрузки в разные часы в процентах от максимальной, принимаемой за 100%. Для пересчета ординат в именованные единицы (кВт, квар), необходимо определить абсолютную величину максимальной расчетной нагрузки предприятия Р_р.п. (Q _р.п).

Все произведённые вычисления сводятся в табл. 2.14 и табл. 2.15 (отдельно для зимнего и летнего периодов).

Таблица 2.14- Построение графика нагрузок для зимнего периода

Нагрузки	Часы суток
					…
Р,%
Рt,кВт
Q,%
Qt,,квар

Таблица 2.15 - Построение графика нагрузок для летнего периода

Нагрузки	Часы суток
					…..
Р,%
Рt,кВт
Q,%
Qt,,квар

По данным Р_.t. и Q_t, для зимнего и летнего периодов строятся суточные графики активной и реактивной мощностей.

По суточным графикам строятся годовые графики по продолжительности для активной и реактивной мощности в порядке убывания.

При этом полагают, что зимний период длится 213 суток (7 месяцев), а летний – 152 суток.

Годовой график по продолжительности показывает длительность работы электроустановок в течение года с различными нагрузками. На этом графике по оси абсцисс откладывают продолжительность нагрузки в течение года (от 0 до 8760 часов), а по оси ординат – соответствующие нагрузки (в % и единицах мощности)

Годовой график нагрузки по продолжительности позволяет определить целый ряд величин и коэффициентов, которые используются в дальнейшем для выбора электрооборудования, расчёта электрических сетей и других целей.

Площадь годового графика по продолжительности представляет собой количество электроэнергии, потребленной предприятием в течение года:

Средняя годовая активная мощность Р_ср.г , равна:

,

Коэффициент заполнения графика нагрузки К_з.г. характеризует степень неравномерности режима работы электроустановки и определяется по формуле:

,

где: Р_р – расчётная максимальная нагрузка.

Годовое число часов использования максимума нагрузки:

Т_м = К_з.г. × 8760 = W / Р _р.п.мах.

Т_м показывает, сколько часов в году установка должна была бы работать с неизменной максимальной нагрузкой, чтобы потребить действительно потреблённое за год количество электроэнергии. В прил. Б табл. Б3 дано годовое число часов использования максимума для различных отраслей промышленности.

Количество, полученной потребителем электроэнергии можно определить по формуле:

W = Р _р.п.мах. × Т_м

Коэффициент использования активной установленной мощности К_и. характеризует степень использования установленной мощности

К_и .= Р_ср./ Р_у

где суммарная установленная мощность Р_у = S Р_ном., кВт

Пример расчета:

Для металлургического завода расчетная максимальная нагрузка составила P_p=12 МВт. Суточный график зимнего дня представлен на рис.5.1(Прил. . Б. рис. Б-м). Построить годовой график нагрузок, при условии, что нагрузка летнего дня на 20% меньше нагрузки зимнего дня. По годовому графику определить годовую электроэнергию, потребляемую предприятием, коэффициент заполнения графика нагрузок К_з.г., число часов использования максимума активной мощности Т_м .

Рис.2.4- Суточный зимний график активной и реактивной

Нагрузок

Решение: По графику рис.2.1 заполняется табл.2,16. По формуле (2.1) производится пересчет активной мощности, заданной в процентах (по графику) в именованные единицы (МВт).

Таблица 2.16 - Перевод типового графиканагрузок (%) в график нагрузки данного предприятия для зимнего и летнего периодов

часы	1-6	7-14		16-18		20-24
По суточному зимнему графику
P, %
Ppt зим	9,6		10,8	11,4	10,2	11,4
По суточному летнему графику
P, %
Ppt зим	7,2	9,6	8,4	9,0	7,8	9,0

По данным табл. 2.16 строим суточные графики зимних и летних суток.

Рис. 2.5. Суточный зимний и летний график.

Так как годовой график имеет ступенчатую форму, то нагрузку необходимо расположить в убывающем порядке, начиная с наибольшей (Р_max =12 МВт). Принимаем t_зимн= 213ч; t_летн = 152 ч.

t₁= 213∙9 = 1917 ч W₁ = 12∙1917 = 23004 МВт∙ч

t₂= 213∙7 = 1491 ч W₂ = 11,4∙1491 =16997 МВт∙ч

t₃= 213∙1 = 213 ч W₃= 10,8∙213 = 2300 МВт∙ч

t₄= 213∙1 = 213 ч W₄ = 10,2∙213 = 2173 МВт∙ч

t₅= 213∙ 6 + 152∙ 9 = 2646 ч W₅ = 9,6∙2646 = 25402 МВт∙ч

t₆= 152∙7 = 1064 ч W₆ = 9∙1064 = 9576 МВт∙ч

t₇= 152∙1= 152 ч W₇ = 8,4∙152 = 1277 МВт∙ч

t₈=152∙1= 152 ч W₈ = 7,8∙152 = 1186 МВт∙ч

t₉=152∙6= 912 ч W₈ = 7,2∙912 = 6566 МВт∙ч

Данные для построения годового графика сводим в табл. 2.17

Таблица 2.17 - Данные для построения годового графика нагрузки

№ ступени графика	P, %	Ppt., МВт	ti ,ч	W, МВт·ч
		11,4
		10,8
		10,2
		9,6
		9,0
		8,4
		7,8
		7,2
итого

Годовой график активной нагрузки подстанции будет иметь вид, представленный на рисунке 2.6.

Рис. 2.6. Годовой график нагрузок

По зимнему графику определяем:

; ; МВт

Приложение А

Характерные графики суточных активных и реактивных нагрузок предприятий различных отраслей промышленности

рис.А.1-суточные графики нагрузок.

ТаблицаА-1

Графики нагрузок различных отраслей промышленности

а) угледобычи	д) цветной металлургии;
б) нефтепереработки;	е) химии;
в) торфоразработки;	ж) тяжелого машиностроения;
г) черной металлургии;	з) ремонтно-механических заводов

рис.А.2-суточные графики нагрузок.

ТаблицаА-2

Графики нагрузок различных отраслей промышленности

и) станкостроительных;	н) легкой промышленности;
к) автомобильных;	о) прядильно-ткацких фабрик;
л) деревообрабатывающей пром-ти;	п) печатных и отделочных фабрик;
м) целлюлозно-бумажной пром-ти;	р) пищевой промышленности

2.6. Выбор места расположения главной понизительной подстанции

Картограмма нагрузок

Для наглядного представления о размещении нагрузок на генеральном плане предприятия строят картограмму нагрузок.

Картограмма нагрузок предприятия представляет собой размещенные по генеральному плану предприятия окружности, причем площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цехов.

С учетом размеров территории генплана выбирается масштаб нагрузок, ориентируясь на наибольшую и наименьшую нагрузку, приняв удобный радиус.

mа = Pн.м / πR2н.м	mа = Pн.б / πR2н.б
mр = Qн.м / πR2н.м	mр = Qн.б/ πR2н.б

где m – масштаб активных и реактивных нагрузок, кВт/мм² или квар/ мм² ; Р_{н. м.,}Q_{н. м} – наименьшая мощность цеха, кВт (квар); R_н.м – наименьший визуально воспринимаемый радиус картограммы нагрузки, мм.; P_н.б - цех с наибольшей активной нагрузкой;

R ≤ 1/2 ^. ℓ

ℓ – расстояние до ближайшего цеха.

Определяются радиусы окружности r_iа активных и r_iр реактивных нагрузок всех цехов, для построения картограммы нагрузок:

, ,

где: Р_рi – расчётная активная нагрузка i-^того цеха кВт; m –масштаб для картограммы кВт/мм².

Осветительная нагрузка наносится на окружности в виде сектора, где a – угол сектора:

Данные расчета заносятся в табл.2.18

Таблица 2.18

Данные для построения картограммы нагрузок

№ цеха на плане	Рt .Вт	Рр осв кВт	r мм	α
Потребители 380 В
Потребители 10 кВ

Силовые нагрузки до 1000В изображаются кругами с центром окружности в центре тяжести фигур считаем, что нагрузки распределяются равномерно по площади цеха. Картограмма нагрузок представлена на рис 2.7.

Рис.2. 7. Генплан завода с картограммой и ЦЭН.

Пример:

Исходные данные представлены в табл. 2.19

Таблица 2.19

Данные для построения картограммы нагрузок

Параметры	Номер цеха
Цех №1	Цех №2	Цех №3
Р, кВт	2583	299	2710
Х,см	10	5	15
Y	5	10	12

Для наибольшей нагрузки цеха № 3, примем радиус окружности r_iа = 4 см, так как расстояние от центра здания цеха № 3 до соседнего здания равно 8 с, то половина расстояния составляет 4 см., тогда масштаб активной нагрузки составит:

m_а = P_н.б / πR²_н.б = 2710 / 3,14 × 40² = 0,54 кВт / мм²

Определяются радиусы окружности r_iа активных нагрузок всех цехов, для построения картограммы нагрузок.

Радиус окружности первого цеха:

;

Остальные рассчитываются аналогично, а данные расчетом помещаются в табл.2.12.

Определяется a – угол сектора осветительной нагрузки:

;

;

Остальные рассчитываются аналогично, а данные расчетом помещаются в табл.2.20.

Таблица 2.20

Данные для построения картограммы нагрузок

№ цеха на плане	Рt .Вт	Рр осв кВт	r мм	α
1	2583	235	39	330
2	299	19	13	230
3	2710	182	40	240