ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ_Ч2(заочн)

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
Электрическая нагрузка - величина, характеризующая потребление мощности отдельными приемниками или потребителями электроэнергии.
Одной из основополагающих частей проекта электроснабжения промышленных предприятий является определение ожидаемых электрических нагрузок на всех ступенях электрической сети.
Электрические нагрузки являются исходными данными для решения ряда задач электроснабжения: выбора аппаратов и токоведущих элементов электроснабжения, выбора числа и мощности силовых трансформаторов, определения потерь электрической энергии, расхода энергии и других расчетов.

Преувеличение ожидаемых электрических нагрузок при проектировании по сравнению с реально возникающими нагрузками при эксплуатации приводит перерасходу проводников и неоправданному капиталовложению в избыточную мощность электрооборудования.
Преуменьшение - к излишним потерям мощности в сетях, перегреву, повышенному износу и сокращению срока службы электрооборудования.
Правильное определение электрических нагрузок обеспечивает правильный выбор средств компенсации реактивной мощности, устройств регулирования напряжения, а так же релейной защиты и автоматики электрических сетей.

По указанным причинам ожидаемые электрические нагрузки необходимо определять при проектировании по возможности точнее.
Однако вследствие недостаточной полноты, точности и достоверности исходной информации обо всех многочисленных случайных факторах, формирующих нагрузки, последние не могут быть определены с высокой точностью.
Обычно, при определении электрических нагрузок считаются допустимыми ошибки в ±10%.

ГРАФИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
При решении задач проектирования и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок: активная мощность, реактивная мощность и ток.
Кривая изменения активной, реактивной или токовой нагрузки называется графиком нагрузки соответственной по активной, реактивной мощности или току. В условиях эксплуатации графики нагрузки строят по показаниям измерительных приборов, снятым через определенные равные интервалы времени.
Графики нагрузок подразделяют на индивидуальные и групповые.

Индивидуальные графики нагрузки строят для отдельных электроприемников.
Групповые графики нагрузок относятся к группе электроприемников, объединенных одной питающей линией.
Индивидуальные и групповые графики нагрузок обладают определенной регулярностью в той или иной степени, предопределяемой рядом закономерностей, которые можно объединить в группы: астрономические, социальные, метеорологические и организационные.
Поэтому графики электрических нагрузок, полученные в процессе эксплуатации, используют при определении ожидаемых нагрузок.

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ГРАФИКИ НАГРУЗОК

ГРУППОВЫЕ ГРАФИКИ НАГРУЗОК
Групповой график представляет собой результат суммирования графиков отдельных электроприемников, входящих в группу. По степени регулярности графики нагрузки подразделяют на периодические и нерегулярные.
Длительные наблюдения за действующими объектами позволили составить характерные суточные и годовые графики для различных отраслей промышленного и сельскохозяйственного производства, а так же для городов и поселков.
Графики, как правило, строят в относительных единицах, выражая нагрузки в различные часы суток в процентах от максимальной нагрузки, принимаемой за 100%.
Располагая ординаты суточного группового графика в порядке убывания и откладывая по оси абсцисс продолжительность работы при различных нагрузках, получим так называемую упорядоченную диаграмму графика.

ПОКАЗАТЕЛИ ГРАФИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Если считать, что средняя нагрузка за цикл равна среднесменной нагрузке, что характерно для периодических и циклических графиков, тогда
Последнее выражение позволяет записать аналогичную формулу для групповых графиков:

Тогда коэффициент формы определится как:
Коэффициентом заполнения графика нагрузки активной мощности называется отношение средней активной мощности за исследуемый период времени к максимальной нагрузке за тот же период:

Элементы электрических сетей используются для совместного питания различных потребителей.
Результирующая максимальная нагрузка таких элементов не может быть определена простым суммированием максимальных нагрузок отдельных потребителей, так как максимум нагрузки потребителей может быть не в одно и то же время.
Поэтому определение максимальной суммарной нагрузки производится, как правило, с использованием, так называемого коэффициента одновременности максимумов нагрузки.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАСЧЕТЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Расчет электрических нагрузок заключается в определении расчетных, средних, эффективных и пиковых нагрузок.
Под расчетной (максимальной) нагрузкой по допустимому нагреву понимается такая неизменная во времени длительная нагрузка, которая вызывает максимальное нагревание в элементе электроснабжения такое же, что и заданная переменная нагрузка.
Расчет максимальной расчетной нагрузки необходим для выбора аппаратов и проводников по условию допустимого нагрева токами длительных режимов.

Для электроприемников, графики, которых характеризуются высокой неравномерностью, например, для резкопеременных нагрузок, расчетную нагрузку необходимо приравнять максимуму эффективной нагрузки: для одного электроприемника:
для группы электроприемников:

Пиковой или ударной нагрузкой называется максимально возможная нагрузка одного или группы электроприемников длительностью в доли или несколько секунд.
Такие нагрузки возникают при пусках или самозапусках электродвигателей, а также при эксплуатационных коротких замыканиях, характерных для сварки и дуговых печей.
Величину пикового тока используют при выборе устройств защиты и их уставок, в расчетах колебаний напряжения и при проверке самозапуска электродвигателей.

СРЕДНИЕ НАГРУЗКИ
Расчеты цеховых нагрузок на всех ступенях напряжения до цеховых трансформаторных подстанций проводят по расчетным коэффициентам с последующей проверкой всей расчетной нагрузки цеха по удельным расходам электроэнергии.
Средние нагрузки за наиболее загруженную смену силовых электроприемников одинакового режима:
Для нескольких групп электроприемников разного режима:

МАКСИМАЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ: ЭТАПЫ РАСЧЕТА МАКСИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК
Определение максимальных нагрузок производится в два этапа.
На первом этапе определяется нагрузка электроприемников, цехов, производственных участков, предприятия в целом.
На первом этапе расчета предполагается отсутствие источников реактивной мощности в сетях электроснабжения. П
о результатам расчета электрических нагрузок выбирают число и мощность силовых трансформаторов с одновременным решением задачи выбора места подключения и мощности компенсирующих устройств.
Установка компенсирующих устройств в сетях электроснабжения на стороне низшего напряжения трансформаторов приводит в отдельных случаях к снижению мощности выбираемых трансформаторов.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА МАКСИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК

3. По коэффициенту расчетной активной мощности (метод упорядоченных диаграмм).
Определение расчетной нагрузки по коэффициенту расчетной активной мощности применяется при наличии данных о числе электроприемников, их мощности, режиме работы - для определения нагрузок на всех ступенях распределительных и питающих сетей (включая трансформаторы и преобразователи).

РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНЫХ НАГРУЗОК ПО УРОВНЯМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
При определении максимальной нагрузки в системе электроснабжения рассматривают шесть основных уровней или ступеней, различающихся характером электропотребления и, как следствие способом расчета электрических нагрузок:
I уровень электроснабжения - линии электрической сети, связывающие отдельные электроприемники с распределительным пунктом, к которому они подключены;
II уровень электроснабжения - линии распределительной сети напряжением до 1кВ, обеспечивающие связь силовых распределительных пунктов, щитов, шкафов, а также магистральных шинопроводы;

III уровень электроснабжения - низковольтные шины цеховой трансформаторной подстанции;
IV уровень электроснабжения - шины распределительных пунктов и линий, подходящих к ним;
V уровень электроснабжения - шины низшего напряжения ГГШ, НТВ, ЦРП.
VI уровень электроснабжения - граница раздела балансовой принадлежности сетей энергосистемы и промышленного предприятия.

Последовательность расчета максимальных электрических нагрузок по расчетной активной мощности:
Расчетные активная и реактивная нагрузки линий I уровня электроснабжения равны фактически потребляемой мощности:
где - среднесменный коэффициент мощности.

На II уровне электроснабжения расчетная нагрузка определяется по методу упорядоченных диаграмм. Расчетная активная мощность II уровня электроснабжения:
Значения коэффициента максимума находится в зависимости от значения группового коэффициента использования за наиболее загруженную смену и эффективного числа электроприемников в группе по специальным кривым, которые можно найти во многих справочниках по электроснабжению.

Под эффективным числом электроприемников понимается такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обусловливает то же значение расчетного максимума, что и группа различных по мощности и режиму работы электроприемников. Эффективное число электроприемников достаточно точно определяется по формуле:
Эффективное число электроприемников всегда меньше реального числа электроприемников в группе.
Агрегаты с многодвигательным приводом рассматриваются как один электроприемник.

Для электроприемников в длительном режиме работы практически с постоянным графиком нагрузки, коэффициент максимума принимают равным единице.
К таким приемникам относят электродвигатели насосов, вентиляторов, компрессоров, шаровых мельниц и другие электроприемники.
Расчетная мощность для этих групп определяется выражением:

ПИКОВЫЕ НАГРУЗКИ