Графики потребления электрической энергии

 

Изменение электрической нагрузки (потребляемой мощности) во времени отдельным электроприемником характеризуется его индивидуальным графиком нагрузки. Эти графики необходимы для определения нагрузок, создаваемых отдельными мощными электроприемниками с резкопеременным режимом работы (например, сварочные аппараты, электрические сталеплавильные печи, прокатные станы и т.п.). Индивидуальные графики по характеру повторяемости (регулярности) процессов разделяют на периодические, цикличные, нецикличные и нерегулярные (рис.4.1). В периодическом (рис.4.1- а) время рабочего цикла tц является постоянным и состоит из времени работы tр и времени останова tо, которые одинаковы во всех циклах:

tц = tр + tо, при этом tц1= tц2 = …= tцn,

где n – количество циклов в технологическом процессе.

Для второго типа графиков - циклические - характерна одинаковость графика рабочего периода tр при неодинаковых промежутках простоя tо.

tц1 = tр1 + tо1, tц2 = tр2 + tо2, tц3 = tр3 + tо3 и т.д.

При одинаковости рабочего периода tр = tр1 = tр2 = tр3 = …= tрn среднее время цикла может быть определено по выражению

(4.1)

б)
t
Р
tо1
tо3
tо2
tц2
tц1
tц3
tр
tр
tр
Р
tр
tц
tо
tо
tр
tц
t
а)
в)
tр1
tр2
tр3
Р
t
tц1
tо1
tц2
tц3
tо3
tо2
tц(tц1, tц2, tц3) – период полного цикла, tо(tо1, tо2, tо3) – время простоя оборудования; tр (tр1, tр2, tр3) – время работы оборудования Рисунок 4.1 – примеры индивидуальных графиков нагрузок электроприемников различных типов: а) – периодический; б) – циклический; в)- нецикличный нерегулярный

Групповые графики нагрузок используют при проектировании систем электроснабжения цеха или предприятия. Эти графики характеризуют изменение во времени потребление мощности группой однородных приемников, группой приемников, установленных на каком-то участке, в цехе, т.е. объединенных территорией или технологическим процессом. Групповые графики цеховых электроприемников позволяют с достаточной достоверностью определить потребление активной и реактивной мощности и выбрать мощность силовых трансформаторов, питающих нагрузки, и определить требуемую пропускную способность ВЛ и КЛ.

Аналогично графики нагрузок предприятия в целом дают возможность правильного выбора питающих источников (сечения проводов ВЛ и КЛ, мощности силовых трансформаторов ГПП предприятия, мощности и места установки компенсирующих устройств, обеспечение резерва мощности и т.п.), а также оптимальной схемы внешнего электроснабжения предприятия.

Графики нагрузок составляют как для потребления активной Р(t), так и реактивной Q(t) мощности. Соответственно различают понятия номинальной активной мощности и номинальной реактивной мощности электроприемника. Номинальная активная мощность Рн – это мощность, выраженная в киловаттах (кВт), потребляемая из сети при номинальном напряжении. Номинальная реактивная мощность электроприемника Qн (выражается в киловольт-амперах реактивных - кВАр) – это реактивная мощность, потребляемая приемником из сети (со знаком «плюс») или отдаваемая в сеть (знак «минус») при номинальной активной мощности и номинальном напряжении.

Номинальная активная мощность электроприемника Рн (кВт), номинальное напряжение Uн (кВ), частота f (Гц), а в ряде случаев и номинальный ток Iн, указываются на заводском щитке, закрепляемом на корпусе оборудования, а также в паспорте на это оборудование. Поэтому эти величины называются также паспортными параметрами электроустановок. Для электродвигателей, сварочных машин и трансформаторов, а также других установок (например, дуговые сталеплавильные печи, индукционные печи нагрева и т.д.) указывается величина коэффициента мощности – cosφ.

Как известно из курса «Электротехники» активная мощность трехфазных электроприемников определяется по формуле

 

(кВт, Вт) (4.2)

 

где Uн – номинальное (линейное) напряжение, Iн – номинальный ток.

Из (4.2) определяется номинальный ток, если его нет в паспортных данных.

Активная мощность однофазных приемников определяется по формуле

 

(4.3а)

где Uф – фазное напряжение сети.

Реактивная мощность трехфазных электроприемников. кВАр,

 

Qн = (4.4)

 

Для электроприемников, работающих в повторно-кратковременном режиме (ПКР) паспортная мощность приводится к номинальной расчетной мощности при 100% продолжительности включения (ПВ=100%) , которая учитывается при расчете нагрузок, по формуле

 

(4.5)

 

где - номинальная паспортная мощность, кВт; - паспортная относительная продолжительность включения, задается в %. Для трансформаторов сварочных машин, для которых характерен ПКР, номинальная мощность является условной величиной и определяется с учетом паспортного значения ПВ и коэффициента мощности

 

, кВт (4.6)

 

Соответственно, паспортная реактивная мощность приемников с ПКР также определяется с учетом паспортного значения ПВ:

 

, кВАр (4.7)

 

Если агрегат по своей технологической структуре имеет многодвигательный привод, то под его номинальной мощностью как электроприемника понимается сумма номинальных мощностей двигателей, приведенных к ПВ=100% по указанным формулам. Аналогично должна определяться и реактивная мощность.

Однофазные электроприемники, равномерно распределенные по фазам трехфазной сети, учитываются как трехфазный электроприемник, мощность которого равна суммарной мощности однофазной нагрузки.

Графики нагрузок различают также по временным характеристикам: часовые, суточные, месячные, годовые, сезонные. Для отраслей промышленности характерны свои суточные и годовые графики, определяемые характером технологических процессов на данном производстве. На рисунке 4.2 представлен суточный график нагрузок предприятия с трехсменным графиком работы части цехов и общезаводских служб.

 

Рисунок 4.2 – Суточный график нагрузок по активной мощности предприятия с трехсменным режимом работы.
Т,час
Тс = 24ч
Рс, %
ti
t1
tn