Раздел №2. Электрические нагрузки

Раздел №2. Электрические нагрузки

Графики электрических нагрузок промышленных предприятий

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок (ЭН). По значению электрических нагрузок выбирают или проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения. В случае излишнего увеличения расчётных электрических нагрузок увеличиваются капитальные затраты, что приводит к неполному использованию дефицитного оборудования и проводникового материала. Эксплутационные расходы и надёжность работы электрооборудования также зависят от правильности выбора нагрузок, если в расчётах будут занижены электрические нагрузки, то величина потерь электроэнергии в электрической системе возрастает, что в конечном итоге приведёт к быстрому износу оборудования и увеличению эксплуатационных расходов.

При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов её работы потребители электроэнергии (отдельный приёмник электроэнергии, группа приёмников, цех или завод в целом) рассматривают в качестве нагрузок. Различают следующие виды нагрузок: активную мощность P, реактивную мощность Q, полную мощность S и ток I.

За ЭН осуществляется постоянный контроль при помощи самопишущих приборов либо по показаниям измерительных приборов через определённые интервалы времени. В настоящее время получили широкое распространение автоматизированные системы учёта электроэнергии: КТС «Энергия», АСКУЭ «Миус», «Территориально-распределённая автоматизированная система учёта энергопотребления», КПТС «Дельта». По данным наблюдения строят графики электрических нагрузок, которые отражают эффективность функционирования системы электроснабжения объекта наблюдения.

Определение расчётных и пиковых нагрузок

Общие положения

В системе электроснабжения промышленного предприятия существует несколько характерных мест определения расчётных нагрузок. В качестве примера рассмотрим схему электроснабжения (см. рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема характерных мест определения расчётных нагрузок в системе электроснабжения промышленного предприятия.

1. Определение расчётной нагрузки, создаваемой одним приёмником напряжением до 1000 В (нагрузка 1), необходимо для выбора сечения провода или кабеля, отходящего к данному приёмнику, и аппарата, при помощи которого производится присоединение приёмника к силовому распределительному шкафу или распределительной линии.

2. Определение расчётной нагрузки, создаваемой группой приёмников напряжением до 1000 В (нагрузка 2), необходимо для выбора сечения радиальной линии или распределительной магистрали, питающей данную группу приёмников, и аппарата, подключающего данную группу приёмников к силовому распределительному шкафу или питающей магистрали в схеме блока трансформатор-магистраль.

3. Определение расчётной нагрузки, создаваемой на шинах низшего напряжения 0,4/0,23 кВ цеховой трансформаторной подстанции (ТП) отдельными крупными приёмниками или силовыми распределительными шкафами, питающими отдельные приёмники или группы приёмников (нагрузка 3), необходимо для выбора сечения линий, отходящих от шин 0,4/0,23 кВ цеховой ТП и питающих указанные приёмники, и аппаратов присоединения отходящих линий к шинам низшего напряжения цеховой ТП.

4. Определение общей расчётной нагрузки на шинах низшего напряжения ТП или главной магистрали системы питания блока трансформатор-магистраль (БТМ) (нагрузка 4) необходимо для выбора числа и мощности цеховых трансформаторов, сечения и материала шин цеховой ТП или главной магистрали и отключающих аппаратов, устанавливаемых на стороне низшего напряжения цеховых трансформаторов.

5. Определение расчётной нагрузки, создаваемой на шине 6 кВ распределительных пунктов (РП) отдельными приёмниками или отдельными цеховыми трансформаторами с учётом потерь в трансформаторах (нагрузка 5), необходимо для выбора сечения проводов линии, отходящих от шин РП и питающих цеховые трансформаторы и приёмники высокого напряжения, и отключающих аппаратов, устанавливаемых на этих линиях.

6. Определение общей расчётной нагрузки на шинах каждой секции РП (нагрузка 6) необходимо для выбора сечения и материала шин 20 кВ РП, сечения линий, питающих каждую секцию шин РП, и отключающей аппаратуры со стороны шин главной понизительной подстанции (ГПП). Если от шин 20 кВ ГПП непосредственно питаются цеховые трансформаторы или приёмники, нагрузка 6 означает то же самое, что и нагрузка 5, только относительно шин 20 кВ ГПП.

7. Определение общей расчётной нагрузки на шинах 20 кВ каждой секции ГПП (нагрузка 7) необходимо для выбора числа и мощности понизительных трансформаторов, устанавливаемых на ГПП, выбора сечения и материала шин ГПП и отключающих аппаратов, устанавливаемых на стороне низшего напряжения 20 кВ трансформаторов ГПП.

8. Определение расчётной нагрузки на стороне высшего напряжения 220 кВ трансформатора ГПП с учётом потерь в трансформаторе необходимо для выбора сечений линий, питающих трансформаторы ГПП, и аппаратов присоединения трансформаторов и питающих их линий.

В зависимости от места определения расчётных нагрузок и стадии проектирования ниже будут рассмотрены методы, позволяющие произвести расчёт нагрузок.

При определении расчётных нагрузок необходимо учитывать:

1) Неравномерность графиков электрических нагрузок во времени, которые по мере совершенствования технологических процессов производства выравниваются (коэффициент заполнения графика нагрузок повышается);

2) Совершенствование производства (автоматизация и механизация производственных процессов) увеличивает расход электроэнергии, что в свою очередь приводит к росту электрических нагрузок;

3) При проектировании систем электроснабжения необходимо учитывать рост развития производства, а следовательно и рост электрических нагрузок.

К основным методам определения расчётных (ожидаемых) электрических нагрузок относятся, методы определяющие расчётную нагрузку по:

1) установленной мощности и коэффициенту спроса;

2) средней мощности и отклонению расчётной нагрузки от средней (статистический метод);

3) средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок;

4) средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм показателей графиков нагрузок);

К вспомогательным относятся методы определения расчётных нагрузок по:

1) удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объёме выпуска продукции за определённый период;

2) удельной нагрузке на единицу производственной площади.

Рассмотрим подробнее методы определения расчётных нагрузок.

Учёт роста нагрузок

Электрические нагрузки предприятий непрерывно растут (рационализация электропотребления, повышение производительности основных агрегатов, повышение энергоёмкости, замена или реконструкция технологического оборудования, установка дополнительного технологического оборудования и т.п.). Как указывалось, от правильной оценки электрических нагрузок зависит рациональность схемы электроснабжения и всех её элементов. Если не учитывать роста нагрузок, то это приведёт к нарушению оптимальных параметров сети.

Обследование предприятий различных отраслей промышленности и обработка данных на основе теории вероятностей и математической статистики показали, что в большинстве случаев рост максимальных нагрузок достаточно точно описывается линейным законом:

(3.144)

где - расчетная мощность к моменту пуска предприятия;

- расчетная мощность через t лет;

- коэффициент годового роста максимальных (расчётных) нагрузок;

[О, T] - период времени, в течение которого оценивается рост нагрузок (расчётное время).

Коэффициент роста нагрузок колеблется в пределах от 0,03 до 0,1 (берётся в справочных таблицах). Анализ расчетных затрат на линии и трансформаторные подстанции показал, что расчетное время Т (фактическое время суммирования затрат) надо брать 25-30 лет, но не более срока службы основного оборудования.

Зная нагрузки для любого года расчетного периода Т, можно по той или иной методике правильно выбрать параметры элементов систем электроснабжения промышленных предприятий, время и вид последующей реконструкции при проектировании на перспективу.

Раздел №2. Электрические нагрузки