Графики электрических нагрузок кратко

Обновлено: 05.07.2024

Графики электрических нагрузок – одна из основных характеристик режимов работы приемников (потребителей) электрической энергии и являются исходным материалом для расчетов электрических сетей. Графики электрических нагрузок представляют собой характер изменения электрической величины во времени.

По электрическим показателям рассматриваются графики по активной, реактивной и полной мощности, графики по току. Если нагрузка создается одним ЭП, графики называют индивидуальными и все показатели, относящиеся к нему, обозначают строчными буквами p(t), q(t), s(t), и i(t). В случае, когда нагрузка характеризует группу электроприемников, её графики называют групповыми и все показатели, относящиеся к ней, обозначают прописными буквами P(t), Q(t), S(t), I(t). По рассматриваемому промежутку времени различают сменные, суточные, квартальные, сезонные, годовые графики. В справочной литературе приводятся графики электрических нагрузок по отраслям промышленности (машиностроение, химическая, нефтеперерабатывающая и др.), которыми можно пользоваться при проектировании СЭС заводов данной отрасли.

Режимы работы ЭП разнообразны и это, несомненно, окажет влияние на форму результирующего графика – графика группы электроприемников (потребителя). От режимов потребления электроэнергии зависят режимы работы электроустановок: основного оборудования, линий электропередачи и трансформаторных подстанций. Значение и структура потребления электрической энергии имеют вероятностный характер, поэтому расчетные (прогнозируемые) графики отличаются от реальных.

Построение графиков электрических нагрузок проектируемого объекта дает возможность выбрать все элементы СЭС с их оптимальными параметрами, а также выполнить наиболее рациональную схему электроснабжения, обеспечивающую необходимые уровни напряжения, и определить потребление активной и реактивной энергии.

Индивидуальные графики необходимы для определения нагрузок отдельных электроприемников (электрических печей, преобразовательных агрегатов, главных приводов прокатных станов и т.п.). При проектировании СЭС промышленных предприятий чаще используются групповые графики нагрузок.

Групповые графики нагрузок (узла нагрузки или предприятия в целом) дают возможность определить потребление активной и реактивной энергии (узла нагрузки), правильно выбрать элементы питающих сетей, а также спроектировать рациональную схему СЭС.

В практике проектирования наибольшее применение находят суточные и годовые графики. Форма графиков очень разнообразна и в основном зависит от технологического процесса производства и режима работы предприятия (односменный, двухсменный или трехсменный).

На рис. 3.1 представлены экспериментальные зависимости изменения активной мощности за рассматриваемый промежуток времени (t) для индивидуальных ЭП и их суммарный (групповой) график.

Рис. 3.1. Индивидуальные и групповой графики нагрузок активной

мощности: 1 – график индивидуального ЭП ; 2 – то же;

3 – групповой график нагрузок

При практических расчетах функцию , полученную путем снятия показаний измерительных приборов, преобразуют в ступенчатый график, принимая, что за принятый интервал осреднения ∆t нагрузка остается неизменной и равной ее среднему значению за указанный интервал. Интервал осреднения принимается равным 30 мин. Для учебных расчетов интервал осреднения принимается равным или 1 час.

Графики электрических нагрузок.

Изменение электрической нагрузки во времени называется графиком электрической нагрузки. Графики электрических нагрузок строятся в прямоугольных координатах и представляются плавными кривыми или ломаными линиями.

На рис. 1 показаны различные способы представления графиков электрических нагрузок Р= f(t). Графики нагрузок могут быть представлены плавными кривыми линиями и ломаными (ступенчатыми) линиями с интервалом осреднения на каждой ступени 30 мин (рис. 1,а) и 60 мин (рис. 1,б) в зависимости от времени достижения предельно допустимой температуры при максимальной нагрузке.

Графики электрических нагрузок строятся с помощью самопишущих приборов (амперметры, ваттметры), по визуальному отсчету показаний стрелочных приборов через равные промежутки времени, по отсчету показаний счетчиков активной энергии через те же интервалы времени. График, построенный с помощью самопишущего прибора, является криволинейным, а построенный по показаниям счетчиков энергии – ступенчатым, где на каждой ступени показывается средняя мощность за контролируемый промежуток времени.

Нагрузка в каждый момент времени является величиной случайной, закон распределения которой во времени изменяется.

Графики электрических нагрузок строятся как для одиночных электроприемников, так и для их групп. Для одиночных электроприемников строятся индивидуальные графики и для группы электроприемников – групповые графики.

Рис. 1. Сменные графики электрических нагрузок, выраженные кривыми и ломаными линиями: а – с интервалом осреднения 30 мин.; б – с интервалом осреднения 60 мин.

Характер и форма индивидуального графика нагрузки электроприемника определяются технологическим процессом. Групповой график представляет собой результат суммирования индивидуальных графиков электроприемников, входящих в группу. Конфигурация группового графика зависит от многих случайных факторов – различной загрузки отдельных электроприемников, сдвигом во времени их включения и отключения. Устойчивые графики для отдельных предприятий, производств называют типовыми.

Графики электрических нагрузок во времени действия нагрузки делят на сменные, суточные, месячные, сезонные (летние, зимние) и годовые.

Сменные графики строят за время продолжительности смены с учетом технологических перерывов в работе электроприемников. Суточные графики охватывают время от 0 до 24 часов. При построении графика принимают среднюю нагрузку за время осреднения. На этом графике выделяют наиболее загруженную смену, т.е. смену, в течение которой наблюдается наибольший выпуск продукции и наибольшее потребление электроэнергии. Такие графики характерны для предприятий и производств с 2-х – 3-х – сменным и непрерывным режимом работы. Месячные графики строят с целью определения расхода электроэнергии на производственные и непроизводственные нужды и оплаты за электроэнергию. При анализе таких графиков можно выделить недели, декады, в течение которых имеет место наибольший выпуск продукции и наибольшее потребление электроэнергии.

По сезонным и годовым графикам определяют максимальную нагрузку, зависящую от сезонных факторов (отопление, вентиляция, подача воды на непроизводственные нужды), расход электроэнергии за сезон и год. На рис. 2 представлен суточный график активной и реактивной нагрузки группы сельскохозяйственных предприятий при трехсменной работе в зимнее время.

Рис. 2. Суточный график активной (Р), реактивной (Q) нагрузки

Из суточного графика видно, что наиболее загруженной сменой является вечерняя (с 16 до 24 часов), менее загруженной – ночная (с 23 до 7 часов). Максимальная нагрузка наблюдается с 18 до 20 часов. В это время наряду с силовой нагрузкой технологического оборудования добавляется осветительная нагрузка. Максимальная нагрузка из приведенного графика принимается за расчетную нагрузку при выборе электрических устройств по допустимому нагреву.

На графике электрических нагрузок площадь, ограниченная ломаной линией изменения активной нагрузки Р = f(t) и осями координат, представляет собой активную энергию Wa, потребляемую приемниками из сети для преобразования в другие виды.

Площадь, ограниченная линией изменения реактивной нагрузки Q=f(t) и осями координат, выражает реактивную энергию Wp, циркулирующую между сетью и электроприемниками. Эта энергия необходима электроприемникам для создания магнитных полей.

Годовой график нагрузки может быть построен аналогично суточному графику, т. е. по средним мощностям, но не за 30, 60 мин, а за месяц (рис. 3, а).

Рис. 3. Годовой график изменения активной мощности: а – по средним месячным мощностям; б – по продолжительности

Чаще строят годовые графики по продолжительности. Такой график представляет собой кривую изменения убывающей нагрузки в течение года (8760 час). Годовой график по продолжительности (рис. 3, б) можно построить по годовому графику, построенному по средним месячным мощностям (рис. 3, а) или двум характерным суточным графикам нагрузки за зимние и летние сутки.

При этом условно принимают, что продолжительность зимнего периода 213 суток или 183 суток, а летнего – 152 или 182 суток в зависимости от климатического района, в котором находится промышленное предприятие. На рис. 4 показаны графики электрической нагрузки: годовой график по продолжительности (рис. 4, в), построенный на основании суточных графиков – зимнего (рис. 4, а) и летнего (рис. 4, б).

Рис. 4. Графики электрических нагрузок: а – суточный зимнего периода; б – суточный летнего периода; в – годовой график по продолжительности

Для построения годового графика можно воспользоваться вспомогательной таблицей (табл. 1).

Под электрическими нагрузками понимаются значение мощности, потребляемой системой, или тока в питающей линии.

Режим работы приемников электроэнергии изменяется в течение суток, недель и месяцев года. При этом изменяется и нагрузка на все звенья СЭС. Эти изменения изображают в виде графиков, на которых по оси ординат откладывают значения нагрузок в кВт или в процентах от максимальной нагрузки, а по оси абсцисс – время действия этих нагрузок.

Определение:

Графики электрических нагрузок представляют собой графическое изображение изменения во времени активной и реактивной мощности и потерь мощности в СЭС.

Графики электрических нагрузок дают наглядное представление о характере изменения электрической нагрузки в лини или в системе.

Значение электрических нагрузок определяют выбор всех элементов СЭС: мощности генераторов, силовых трансформаторов подстанций, сечение проводников питающей и распределительной сети, тип и технические параметры коммутационной и защитной аппаратуры.

Различают суточные и годовые графики нагрузок. Годовой график строится на основании суточного по суммарной продолжительности действия отдельных значений нагрузок за год в порядке их убывания.

Реальные графики электрических нагрузок действующих систем можно получить, установив в питающей линии измерители мощности или самописцы. Реальные графики имеют вид плавной кривой. Для удобства расчета их заменяют ступенчатой линией с минимальной продолжительностью ступени 30 или 60 мин.

Наиболее благоприятным с точки зрения эксплуатации системы электроснабжения и рационального использования электротехнического оборудования является равномерный график нагрузки. Получение равномерного графика нагрузки можно добиться соответствующей организацией производственного технологического процесса и созданием объединенных энергетических систем.

При равномерном графике колебания напряжения в сети будут минимальными. Поэтому отпадает необходимость проведения мероприятий по поддержанию напряжения в системе в пределах, установленных нормами на качество электроэнергии: переключать регулятор РПН силовых трансформаторов, регулировать мощность компенсирующего устройства, переключать питание отдельных потребителей на резервные линии и т.п.

Кроме того, стабильное значение электрической нагрузки позволяют выбрать типы и параметры всех элементов системы с минимальным запасом по всем показателям, в результате чего они будут работать с нагрузкой, близкой к номинальной. Это повышает эффективность использования всего электрооборудования. При равномерном графике нагрузок становится возможным более точное определение расчетных токов на всех участках системы и токов срабатывания защиты от ненормальных режимов работы. При этом снижается количество несанкционированных отключений в системе, т.е. повышается надежность электроснабжения

Рисунок 8. Пример реального (1) и идеального (2) суточного графика активной нагрузки.

Рисунок 9. Пример ступенчатого суточного (а) и годового (б) графика активной (Р) и реактивной (Q) нагрузки.

Графики могут быть построены как для всей энергетической системы, так и для отдельных ее частей, вплоть до производственных участков и конкретных питающих линий.

Чтобы полнее охарактеризовать работу СЭС в течение года, необходимо иметь зимний и летний суточные графики электрических нагрузок за наиболее загруженную смену.

Наибольшую нагрузку по суточному графику называют максимальной суточной нагрузкой Р_мак.

Площадь графика электрической нагрузки, ограниченная осями координат и кривой изменения нагрузки, представляет собой в масштабе количество электроэнергии в кВ час, выработанной или потребленной данной установкой или системой за соответствующий промежуток времени.

Для действующих предприятий, зная потребленную электроэнергию, можно рассчитать среднюю мощность за определенный промежуток времени.

Например, среднесуточная и среднегодовая нагрузка определяется:

где W_сут_. – энергия, потребленная за сутки;

W_г. – энергия, потребленная за год;

8760 – количество часов работы в году при трехсменном графике;

24 – количество часов в сутках.

Графики могут быть построены для активной и реактивной мощности и для потерь мощности (DР, ?Q) в системе.

Различают постоянные и переменные электрические потери. Постоянные потери не зависят от величины нагрузки; к ним относятся потери на нагрев сердечников электрических машин и аппаратов от вихревых токов.

Переменные потери зависят от величины нагрузки; к ним относятся потери на активных сопротивлениях обмоток электрических машин и аппаратов.

Важным показателем, характеризующим работу СЭС, является время использования максимума электрической нагрузки.

Определение:

Время использования максимума электрической нагрузки Т_м – это время, в течение которого система при условии, что она работает постоянно с максимальной нагрузкой, передает или производит то же количество электроэнергии, что и работая по реальному переменному графику нагрузки.

[Л2. §2.4; Л3 §2.2; Л16, §3.1; Л17, гл.8]

Контрольные вопросы:

1. Что понимается под электрическими нагрузками?

2. Что представляет собой график электрической нагрузки?

3. Как получить реальный график электрической нагрузки действующей системы электроснабжения?

4. Какой вид имеет идеальный график электрической нагрузки?

5. Какова пути достижения равномерности графика электрической нагрузки?

6. Почему равномерный график является наиболее предпочтительным?

7. Какой параметр в масштабе выражает площадь графика электрической нагрузки?

8. По какому принципу строится годовой график электрической нагрузки?

9. Дать определение параметру Т_м.

10. Как определить среднюю суточную и годовую мощность?

Определение:

Рисунок 8. Пример реального (1) и идеального (2) суточного графика активной нагрузки.

Рисунок 9. Пример ступенчатого суточного (а) и годового (б) графика активной (Р) и реактивной (Q) нагрузки.

Наибольшую нагрузку по суточному графику называют максимальной суточной нагрузкой Р_мак.

Например, среднесуточная и среднегодовая нагрузка определяется:

где W_сут_. – энергия, потребленная за сутки;

W_г. – энергия, потребленная за год;

8760 – количество часов работы в году при трехсменном графике;

24 – количество часов в сутках.

Графики могут быть построены для активной и реактивной мощности и для потерь мощности (DР, ?Q) в системе.

Определение:

[Л2. §2.4; Л3 §2.2; Л16, §3.1; Л17, гл.8]

Контрольные вопросы:

1. Что понимается под электрическими нагрузками?

2. Что представляет собой график электрической нагрузки?

3. Как получить реальный график электрической нагрузки действующей системы электроснабжения?

4. Какой вид имеет идеальный график электрической нагрузки?

5. Какова пути достижения равномерности графика электрической нагрузки?

6. Почему равномерный график является наиболее предпочтительным?

7. Какой параметр в масштабе выражает площадь графика электрической нагрузки?

Целью расчета электрических нагрузок является определение токов, протекающих по токоведущим элементам, с точки зрения их допустимости по условиям нагрева элементов. Расчет электрических нагрузок является определяющим величину затрат в системах электроснабжения.

Ток, протекая по элементу вследствие его омического сопротивления, вызывает его нагрев. Температура нагрева проводников ограничивается по условиям износа изоляции и условиям работы самого элемента. Если бы токи в проводниках были неизменны, то расчет их сечений можно было бы производить, пользуясь допустимыми температурами перегрева. Для кабелей и проводов, например, она составляет 50…80°С. Но мы имеем изменяющийся во времени ток, который вызывает изменение температуры проводников. Нас интересует максимальная температура, которая может существовать некоторое время.

Требование, чтобы установившаяся температура была меньше допустимой (Туст Содержание

Расчет электрических нагрузок

Расчетная величина электрических нагрузок Рр определяет технические решения, диктуя затраты на изготовление электротехнических изделий, создание и развитие субъектов электроэнергетики, построение и функционирование объектов электрики. Ожидаемые Рр определяют электроснабжение всех уровней. Опыт показал, что Рр систематически завышаются и что проблемы расчета Рр не могут быть решены в рамках существующих теорий. Рынок снизил на четверть среднюю общезаводскую загрузку трансформаторов и сетей системы электроснабжения и коэффициент спроса предприятий.

Отсутствие анализа исходных данных (известных к моменту принятия решения по схеме электроснабжения при проектировании, во время эксплуатации и др.); отрыв расчета от технологических, временных и человеческих факторов; нечеткость представления, для каких целей, стадий проектирования и уровней системы электроснабжения выполняется расчет, порождают путаницу в терминологии, проявляющуюся в применении понятий, имеющих разный физический смысл, но одинаковое математическое представление. Понятие Рр многозначно и применяется, вопервых, как связанное с физическим процессом протекания электрического тока; вовторых, при инвестиционном проектировании, решении перспективных вопросов развития предприятия, модернизации отдельных производств, согласование вопросов присоединения (подключения) предприятия или отдельных его объектов с энергоснабжающей организацией; втретьих, для нормирования, оплаты и других целей, связанных с управлением электропотреблением и энергосбережением.

Исторически, со времен Вольта и Ома, греющее действие электрического тока поставило вопрос о выборе сечения проводников. И сейчас выбор элементов электрической сети из условий нагрева является одним из основных этапов проектирования. Максимальная температура перегрева проводника с постоянной времени нагрева Тн в общем случае определяется уравнением теплового баланса, решаемым до конечного результата только для неизменного во времени / графика нагрузки I(t) = const, т.е. для электроприемников, имеющих постоянную во времени нагрузку (не как на рис 2.3).

Закон изменения нагрузки (например, на протяжении года) достаточно сложен, особенно учитывая сезонную составляющую (рис. 2.5) и неравномерность потребления по дням недели (рис. 2.6). Подключение, соединение электроприемников в группу на распределительном щите или подстанции порождает случайный характер нагрузки, где уравнение теплового баланса неразрешимо изза математических трудностей.

Поэтому выбор сечения проводника по нагреву производят не по максимальной температуре перегрева, а по расчетной токовой на грузке /р, которая определяется на основании принципа максимума средней нагрузки.

Для оценки нагрева проводников правильнее использовать закон Джоуля—Ленца и вести расчет по максимуму среднеквадратичного (эффективного) тока для каждого изменения за определенное время. Расчетный ток /р, равный максимуму среднего тока, есть приближение, обеспечивающее инженерную точность при построении схемы электроснабжения.

При переменной нагрузке, когда график чаще всего случайный, использование выражения (2.7) приводит к эквивалентному по эффектам нагрева расчетному току /р, который вызывает в проводнике или такой же максимальный нагрев над окружающей температурой, или тот же тепловой износ изоляции, что и заданная переменная нагрузка /(/). ток /р обычно определяют по расчетной активной нагрузке.

В качестве расчетной нагрузки применяют среднюю нагрузку поактивной мощности за интервал реализации продолжительностью Г, который связывают с постоянной времени нагрева Г0. Использование максимальной из средних нагрузок (в этом и заключается принцип максимума средней нагрузки) позволяет судить о расчетном (проектном) максимуме, заявленном или фактическом суточном, недельном, месячном, квартальном и годовом 30минутном (Р = Pmax) максимуме.

В зависимости от конструкции, условий прокладки для каждого проводника любого назначения указывается неизменный во времени нормируемый (номинальный) ток /ном, длительно предельно допустимый по его нагреву. Например, по ПУЭ допустимый длительный ток для трехжильных кабелей напряжением 10 кВ сечением токолроводящей жилы 185 мм2 с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в земле, составляет 310 А. ток принят из расчета прокладки в траншее (земле) на глубине 0,7… 1,0 м не более одного кабеля при температуре земли 15 °С, с удельным сопротивленцем земли 120 см * К/Вт и допустимой температурой жилы кабеля 60 °С.

При прокладке нескольких кабелей рядом в зависимости от расстояния между ними и от их количества вводится понижающий коэффициент до 0,75 (теоретически все изложенное есть мировоззрение первой научной картины мира: все можно и нужно рассчитывать). По току р выбирают ближайшее сечение, номинальный ток которого с учетом всех расчетных коэффициентов больше (Iном > Iр).

Таким образом, при проверке на нагрев проводников любого назначения принимается получасовой максимум тока /тах, наибольший из средних получасовых токов данного элемента. Выбор сечений проводников в отношении предельно допустимого нагрева производится с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т.п.

Кроме определения сечений элементов системы электроснабжения по нагреву максимальная нагрузка Ртах необходима для определения потерь и отклонений напряжения, максимальных потерь мощности и энергии в сетях; выбора элементов электрических сетей по экономической плотности тока; определения тока трогания релейной защиты; выбора плавких предохранителей и уставок выключателей; проверки самозапуска электродвигателей, колебаний напряжения в сетях и в других случаях, когда необходимо рассчитать элементы электрической сети или их режимы, опираясь на законы Максвелла. Для простоты далее будем рассматривать идеальный случай, когда расчетная (проектная или иная) максимальная нагрузка совпадает с фактической максимальной, замеренной какимлибо способом, и равна максимальной заявленной (договорной) на уровне предприятия: Рр = Ртах = Рф = Рз(mах).

Заявленный максимум не передается по конкретному проводу, не трансформируется одним трансформатором, не отключается одним выключателем: физически нет тока, соответствующего расчетной мощности Рр и определяемого по формуле (2.8). Положение усложняется (рис. 2.7), если учитывать: максимальную электрическую нагрузку в часы утреннего и вечернего максимумов нагрузки; ночной максимум; максимальную нагрузку, превышающую заявленную и лимит, которая может быть разрешена, если есть резерв у субъектов электроэнергетики; максимальную нагрузку, соответствущую проектной технологической производительности; максимальную нагрузку, согласованную с энергоснабжающей организацией для подключения; перспективную максимальную проектную нагрузку; максимальную нагрузку при осуществлении регулирования режима электропотребления (управление потребителямирегуляторами) и др.

Таким образом, при решении вопросов электроснабжения определяющей величиной является расчетная электрическая нагрузка, которая принимается равной получасовому максимуму Ртах. Этот максимум может находиться по данным конкретных электроприемников и применяться для расчетов электрических сетей и их элементов (опираясь на теоретические основы электротехники). Но он может также рассчитываться с учетом системных свойств предприятия, устойчивости развития и ценологической устойчивости структуры. Такой Ртах нужен при выборе на перспективу схем электроснабжения предприятий, производств и цехов, определении их объемов электропотребления, решении вопросов технологического и технического присоединения к подстанциям и сетям энергоснабжающей организации, определении основных групп электрооборудования, инновационных вложений, штатов.

Рост числа элементов по уровням сверху вниз приводит к тому, что расчеты, которые жестко определяют каждый элемент системы электроснабжения, возможны лишь при многих допущениях для 6УР и 5УР. Для более низких уровней системы электроснабжения возможны лишь локальные расчеты (для данной секции РП, цеховой ТП, распределительного шкафа).

Как физическая величина электрическая нагрузка есть электрическая мощность Р = U*I. Если электрическая энергия А — совершая работу, расходуется равномерно в течение времени то Р = A/t. Изменение электрических нагрузок во времени представляют таблицами (временными рядами), указанием нагрузок для характерных режимов, например периодов расплавления, окисления и рафинирования дуговой сталеплавильной печи, или определенного временного интервала (получаса, часа, смены, суток, недели, месяца, года).

Графики электрических нагрузок

индивидуальные — графики электрических приемников;
фупповые — слагаемые из индивидуальных графиков с учетом взаимозависимости нагрузок по условиям технологии. Групповые графики могут применяться при выборе оборудования и проводников, питающих группы электроприемников (главным образом для 2УР);
потребителей в целом, питающихся от 6УР—4УР, для которых учет всего многообразия индивидуальных графиков практически счетного (практически бесконечного) множества электроприемников делает невозможным применение прямых методов расчета (даже при наличии всех графиков к моменту принятия технического решения).

Для графиков важен интервал осреднения Д, сумма которых определяет 30-минутный интервал, принимаемый за расчетное время. Для индивидуальных графиков At должно соответствовать физике изучаемого процесса. Например, для рельефных сварочных машин должно быть малым из-за резкопеременного режима работы, отображаемого графиком нагрузки, когда время импульса сварки t = 0,04…0,12 с; время паузы между импульсами t2 = 0,02…0,20 с; число последовательных импульсов — 2… 10.

Если индивидуальные графики нагрузки электроприемников известны и возникает необходимость аналитического формирования групповых графиков нагрузки, то применимы автокорреляционная функция индивидуального графика нагрузки рассматриваемого, как реализация стационарного случайного процесса.

Чтобы получить достаточно снять показания счетчика электроэнергии, пересчитать их в киловаттчасы и разделить на 0,5 ч. Отклонение от Рмах учитывается счетчиком, определяющим среднюю нагрузку Рср за интервал. Суммирование, проводимое счетчиком за 30 мин, упрощает допущения о значении и вероятности изменения нагрузки за Д.

Из рис. 2.4 очевидно, что величина Р зависит от начала отсчета. Технически возможно рассчитывать Рмах за 30 минутный интервал, начинающийся с любого момента. Возникает вопрос о цели таких измерений и их экономической целесообразности, которая оправдывается при регулировании электропотребления предприятий и создании систем управления электрическими нагрузками. Пока, как правило, измерение производится в фиксированное время, совпадающее с началом часа. Усредненные по формуле максимумы фиксируются, образуя суточный график (рис. 2.7), состоящий из 48 точек.

На суточном графике выделяют утренний и вечерний (обычно больший) максимумы и ночной провал, когда нагрузка понижается до минимума. Часы прохождения утреннего и вечернего максимумов задаются энергоснабжающей организацией.

Наибольший из максимумов принимается за суточный максимум (при регулировании максимум может не совпадать с этими значениями) и наносится на годовой (месячный, квартальный) график нагрузки. Наибольший из суточных максимумов в течение квартала должен приниматься за заявленный максимум и оплачиваться. В этом случае фактический расчетный и заявленный максимумы будут совпадать. Аналогично определяется среднесуточная мощность.

Максимальная электрическая нагрузка

Графики наглядно характеризуют электрическую нагрузку (и многие другие стороны работы предприятия, например ритмичность, использование оборудования по сменам). Но в инженерной практике оперировать с графиками неудобно (а сейчас на начальных стадиях проектирования они отсутствуют вообще, в отличие от проектных заданий 1930— 1940х гг.), когда, не предполагая ценологических ограничений, стремились сделать заводы одинаковыми, будто это два электродвигателя. Поэтому при расчетах электрических нагрузок, согласовании технических условий на электроснабжение предприятий, лимитировании и управлении электропотреблением оперируют показателями, применение которых является достаточным практически для всех расчетов.

Поэтому, говоря в электроснабжении предприятия (об объекте потребителя) о мощности Рр, Рмах, Рф, всегда явно или неявно предполагается, что присутствует время и как интервал, и как точка на текущем времени Ньютона.

Так что определение Рр есть конвенционное соглашение 1930— 1950х гг. (хотя так и не называемое) об интервале Д/, привязки этого интервала к протяженности суток … года. Это утверждение нашло отражение в замерах в характерный летний и зимний дни, когда предприятия по требованию энергоснабжающей организации предоставляют фактические замеры своего Ртах в течение суток с 30минутным интервалом.

Таким образом, для действующих предприятий на высших уровнях системы электроснабжения 6УР, 5УР, 4УР всегда имеется достоверная величина — расход электроэнергии за отчетный период: смену, сутки, неделю, месяц, квартал, год. Годовая отчетность для 6УР есть государственная статистическая отчетность; отчетность для 5УР (частично и для 4УР) — ведомственная, которая может быть положена в основу отраслевых информационных банков по удельным и общим расходам электроэнергии.

Используем наиболее известную и достоверную величину Л. Если площадь А = const и А = Р^Т, где Т — число часов в сутках, в году (Тт = 8 760 ч), то при работе предприятий с нагрузкой, равной Рмак это же количество электроэнергии А было бы израсходовано за число часов Tmаx, называемое числом часов использования максимума или продолжительностью использования максимальной нагрузки.

Из всех интервалов, усредненных на At = 30 мин, нагрузка с 21 ч до 21 ч 30 мин является максимальной.

Именно эта нагрузка, являясь средней за некоторый интервал времени, иллюстрирует положение, согласно которому максимальная нагрузка Ртах, принимаемая при расчете, есть максимальная из средних нагрузок. Это положение распространяется на любой интервал, в том числе на квартал, год. Развитие вычислительной техники и потребности в регулировании электропотребления требуют уменьшения временного интервала (в идеале — ежесуточная заявка Ртах реализован переход на заявку Ртах по месяцам и неделям).

Назовем установленной мощностью электроприемника Ру его номинальную мощность, указанную изготовителем электротехнического устройства (паспортная мощность, указанная в документации). Установленным назовем любой электроприемник, подключенный к электрической сети, работающий или неработающий, но могущий быть включенным или отключенным в любое время по технологическим требованиям, условиям безопасности, ремонтным соображениям.

Установленная мощность для любого присоединения и на любом уровне системы электроснабжения равна сумме установленных (номинальных) мощностей без какихлибо поправочных коэффициентов. В случае, например, установки трех насосов водоотлива с электроприводом (таких, что в нормальном режиме один обеспечивает удаление воды, второй включается взамен или аварийно, третий должен быть в состоянии готовности к периоду интенсивного поступления воды; все три насоса могут быть в любом из трех состояний).

При этом исключается неопределенность, которая вносилась исключением из формулы (2.18) всех заведомо резервных потребителей, простаивавших в дни производства записи (замера нагрузки) по причинам, не свойственным условиям нормальной эксплуатации.

В расчетах часто используется номинальная (паспортная) мощность электродвигателя Рном — мощность, развиваемая на валу при номинальном напряжении. Это значит, что на зажимах электродвигателя и далее на 2УР и выше потребуется большая мощность, определяемая КПД электродвигателя и потерями в сети, которые изменяются при изменении загрузки электродвигателя и напряжения. Однако несмотря на вносимую погрешность в расчетах используют паспортные данные электроприемников (РноЫ9 /ном, coscp).

Определим коэффициент использования по активной мощности как отношение средней мощности к установленной.

В различных теоретических расчетах используют годовой коэффициент энергоиспользования АГПЭИ, принимая среднегодовую нагрузку Рсг = Аг/Тп где Тп — годовое число работы предприятия, заимствованное электриками в 1950—1960е гг. у экономистов. Со временем Тп трансформировалось в число часов использования максимума, которое для силовых нагрузок цехов и предприятий составляет: одна смена — 1 500…2000 ч/год; две смены — 2 500… 4000 ч/год; три смены — 4 500…6000 ч/год; непрерывная работа — 6500…8000 ч/год. Естественно, что ценологические пределы существенно отличаются. Понятнее для технологического менеджмента использовать коэффициент электроиспользования Ктъп и, физический смысл которого заключается в следующем: сколько часов в сутки, неделю, месяц, квартал, год работало предприятие (объект 2УР— 5УР), если работало бы с нагрузкой неизменной и равной Лпах.

Читайте также: