Графики электрических нагрузок и их основные физические величины.

График электрических нагрузок – это кривая, показывающая изменение нагрузок за определенный промежуток времени. Изменения нагрузки могут записываться в виде кривой мгновенных значений или в виде ступенчатой кривой, характеризующей нагрузку с осреднением за время Δt. Чем меньше промежуток осреднения, тем ближе график нагрузки к действительному.

Различают следующие графики активных и реактивных нагрузок: индивидуальные, групповые, суточные и годовые. Индивидуальные графики нагрузки отражают изменение нагрузки отдельных электроприемников. Групповые графики описывают изменение нагрузки группы электроприемников. Суточные графики могут быть построены для отдельных звеньев системы электроснабжения и в целом для предприятия.

Чтобы характеризовать работу отдельных установок и устройств в течение года, необходимо иметь основные суточные графики года – зимний и летний.

Площадь, ограниченная суточным графиком, представляет собой количество электроэнергии (кВтч), выработанной или потребляемой установкой за сутки.

Среднюю суточную мощность нагрузки Р_{ср. сут} определяют, зная количество электроэнергии W (кВтч), выработанной или потребленной за сутки

Годовой график по продолжительности показывает длительность работы электроустановки в течение года с различными нагрузками

Средняя годовая мощность нагрузки

Р_ср.год = W/ T = W/ 8760

Особенности суточных графиков промышленных, коммунально-бытовых потребителей – в их неравномерности. Отмечают два явно выраженных максимума нагрузки – утренний и вечерний. В ночной период нагрузка значительно снижается.

Стимулирующим фактором выравнивания нагрузки является оплата за электроэнергию по двухставочному тарифу. Одна ставка, не зависящая от количества израсходованной электроэнергии, составляет плату за 1 кВт заявленной (договорной) максимальной мощности в часы суточного максимума нагрузки энергосистемы, а дополнительная ставка – оплата за каждый кВтч, учтенный счетчиком.

Различают физ.величины и безразмерные коэф-ты ГН. Физ.вел-ны, характеризующие ГЭН: P_c – средняя нагрузка (Qс, Sс, Iс); Р_ск – среднеквадратичная (эффективная) нагрузка (Qск, Sск, Iск); Рm – максимальная нагрузка (Qm, Sm, Im): а) Р_р – расчётная (максимальная длительная) нагрузка; б) Р_пик – пиковая (кратковременная) нагрузка.

В практических целях в качестве средней нагрузки используется среднечасовая, средняя нагрузка за смену, за сутки, среднегодовая нагрузка. Для определения расчётной нагрузки используется средняя мощность за наиболее нагруженную смену, в качестве которой выбирается смена с наибольшим расходом электроэнергии.

Максимальная нагрузка-наибольшая из ср.нагрузок за рассматриваемый промежуток вр. При этом различают максимальную длительную и кратковременную нагрузки. Максимальная длительная нагрузка: период усреднения от неск. минут до часов. Она исп-ся для выборов ТЧ СЭС по условию нагрева. Максимальная кратковременная нагрузка хар-ся периодом усреднения от доли до нескольких секунд. Её наз.пиковой нагрузкой, Рпик > Рм ≥ Рск ≥ РсПик.нагр.исп-ся для расчётов РЗА, выбора предохранителей и автоматических выключателей.

Дата добавления: 2015-04-07 ; просмотров: 4412 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Графики электрических нагрузок

Содержание

Общее описание

Потребление энергии отдельным потребителем в каждый момент времени — величина случайная, однако в целом по предприятию, району, энергосистеме оно подчиняется определенным статистическим закономерностям и поэтому может быть предсказано с некоторой степенью достоверности. Знание этих закономерностей необходимо для планирования энергетического производства: определения резерва, проектирования энергообъектов и сетей, определения потребной мощности, экономичного и надежного электроснабжения

Основной такой закономерностью, определяющей в каждый момент времени [math]t[/math] величину потребления электроэнергии, является график нагрузки, то есть функция мощности от времени, который представляется в виде формулы, таблицы, чертежа.

По функциональному назначению различают:

Изменение нагрузок как энергосистем, так и отдельных потребителей происходит циклически, в соответствии с циклическим характером производства, жизни людей и космических процессов. Поэтому целесообразно выделять графики, соответствующие периодам этих процессов:

Анализ этих графиков позволяет изучить динамику развития и прогнозировать нагрузку. Такие же графики строятся и для потребителей: промышленных предприятий, транспорта, быта, сельскохозяйственных нагрузок. Это дает возможность получить типовые нормативные графики для разного рода потребителей. Типовые графики позволяют создать методики проектирования и расчёта по ним нагрузок.

Метеорологические факторы

На величину электропотребления существенное влияние оказывают метеорологические факторы — в первую очередь температура и освещённость. Они в значительной степени определяют сезонные колебания и суточную неравномерность графиков потребления. Устойчивые сезонные и суточные колебания метеорологических факторов можно представить в аналитической форме. При этом необходимо учитывать, что для энергообъединений с распределенной по большой территории нагрузкой влияние фактора освещённости заметно снижается. С другой стороны, становится более заметно влияние температуры. Оставшиеся неучтённые метеорологические факторы (скорость ветра, влажность) в основном усиливают влияние основных двух (температура и освещённость).

Степень влияния метеорологических факторов на величину электропотребления в первую очередь зависит от доли коммунально-бытовой и осветительной нагрузки. Вторым фактором, увеличивающим влияние метеорологических факторов, является наличие, в последнее время, аномальных отклонений температуры от среднемноголетних тенденций. Это, в свою очередь, вызывает сильные скачки электропотребления особенно в весенний и осенний периоды. В эти периоды резкие отклонения температуры заставляют население прибегать к помощи отопительных (при похолодании) или охлаждающих (при потеплении) приборов.

Характеристики графиков нагрузки

Коэффициент заполнения

Коэффициент заполнения графика показывает долю времени, от общего периода анализа, за которое генератор выработает (нагрузка потребит) всю энергию, если будет работать с максимальной мощностью.

где [math]P_<\text<ср>>[/math] — средняя мощность на интервале; [math]P_[/math] — максимальная мощность на интервале.

Коэффициент неравномерности

Показывает отношение минимальной величины потребления к максимальной величине за анализируемый период времени.

где [math]P_[/math] — минимальная мощность на интервале; [math]P_[/math] — максимальная мощность на интервале.

Коэффициент регулируемости

На суточном интервале времени показывает долю нагрузки, которую необходимо покрывать за счёт маневровых свойств генерирующего оборудования.

Коэффициент формы

Назначение графиков нагрузки

Графики нагрузки предназначены для [2] :

При этом чем более равномерная загрузка генераторов, тем лучше условия и экономичность их работы, вследствие этого возникает проблема выравнивания графиков нагрузки.

Регулирование графиков нагрузки

С целью выравнивания графиков нагрузки используют несколько подходов [2] :

Источник

Графики электрических нагрузок

Графики электрических нагрузок позволяют правильно подойти к выбору основного оборудования подстанций — трансформаторов, компенсирующих устройств, кабелей и наметить наиболее экономичный режим их работы.

В условиях действующего предприятия графики электрических нагрузок помогают выявить основные показатели электрических нагрузок, которые необходимы для проектирования электроснабжения аналогичных производств.

Суточные графики показывают изменение нагрузок в течение суток. Их строят по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии через каждый час либо каждые полчаса (для выявления получасового максимума нагрузки).

Для суточных графиков активной и реактивной нагрузок характерны следующие величины: максимум активной (реактивной) нагрузки за сутки P ‘ м (Q ‘ м) кВт ( квар), максимум активной нагрузки в наиболее загруженной смене P м кВт, расход активной (реактивной) энергии за сутки Wcут ( V cут), кВт-ч (квар-ч), расход активной (реактивной) энергии за наиболее загруженную смену Wcм (Vcм), кВт-ч (квар-ч).

Используя эти характерные величины и зная общую номинальную мощность всех рабочих электроприемников (Ри, кВт), можно определить следующие характерные для суточных графиков показатели:

Cреднюю активную нагрузку за сутки (кВт) :

Средниюю активную нагрузку за наиболее загруженную смену (кВт) :

К оэффициент использования номинальной мощности Р н за наиболее загруженную смену :

К оэффициент мощности в период максимума :

Cредневзвешенный коэффициент мощности за наиболее загруженную смену

К оэффициент заполнения суточного графика активной и реактивной нагрузки :

К оэффициент максимума активной нагрузки за наиболее загруженную смену :

Годовые графики активной и реактивной нагрузок по продолжительности, построенные на основании суточных или месячных графиков нагрузок, позволяют уточнить величину годового потребления электроэнергии, наметить режим работы трансформаторов на подстанциях в течение года, правильно выбрать компенсирующие устройства.

Для годовых графиков активной и реактивной нагрузок по продолжительности характерны следующие величины: годовой максимум активной (реактивной) нагрузки P м.г (Qм.г), кВт (квар), годовой расход активной (реактивной) энергии Wг (V г ), кВт-ч (квар-ч).

Производными для этих графиков будут следующие характерные показатели:

Г одовое число часов использования максимума активной (Гм, ч) и реактивной (Гм. р, ч) нагрузок :

где Тт — годовой фонд рабочего времени, ч,

Г одовой коэффициент сменности по энергоиспользованию :

К оэффициент заполнения годовых графиков активной и реактивной нагрузок :

Для анализа и сопоставления показателей, полученных на одном предприятии, с показателями аналогичных производств других предприятий необходимо графики электрических нагрузок дополнять данными, характеризующими технологию производства в соответствующий графикам период времени.

В качестве примера на рис. 1 и 2 приведены суточный и годовой графики активных нагрузок цеха мощностью 5,5 млн. м2 в год, построенные на основании показаний счетчиков активной энергии во время обследования электрических нагрузок предприятия.

Источник

Графики электрических нагрузок

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.

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?

Источник

Графики электрических нагрузок потребителей

Общие положения

Электрическая нагрузка отдельных потребителей, а следовательно, и суммарная их нагрузка, определяющая режим работы электростанций в энергосистеме, непрерывно меняется. Принято отражать этот факт графиком нагрузки, т.е. диаграммой изменения мощности (тока) электроустановки во времени.

По виду фиксируемого параметра различают графики активной Р, реактивной Q, полной (кажущейся) S мощностей и тока I электроустановки.

Как правило, графики отражают изменение нагрузки за определенный период времени. По этому признаку их подразделяют на суточные (24 ч), сезонные, годовые и т.п.

По месту изучения или элементу энергосистемы, к которому они относятся, графики можно разделить на следующие группы:

Графики нагрузки используют для анализа работы электроустановок, для проектирования системы электроснабжения, для составления прогнозов электропотребления, планирования ремонтов оборудования, а также в процессе эксплуатации для ведения нормального режима работы.

Суточные графики нагрузки потребителей

Фактический график нагрузки может быть получен с помощью регистрирующих приборов, которые фиксируют изменения соответствующего параметра во времени.

Перспективный график нагрузки потребителей определяется в процессе проектирования. Для его построения надо располагать прежде всего сведениями об установленной мощности электроприемников, под которой понимают их суммарную номинальную мощность. Для активной нагрузки

(1)

Присоединенная мощность на шинах подстанции потребителей

(2)

Где — соответственно средние КПД электроустановок потребителей и местной сети при номинальной нагрузке.

В практике эксплуатации обычно действительная нагрузка потребителей меньше суммарной установленной мощности. Это обстоятельство учитывается коэффициентами одновременности k_о и загрузки k_з. Тогда выражение для максимальной нагрузки потребителя будет иметь вид:

(3)

Коэффициенты спроса определяются на основании опыта эксплуатации однотипных потребителей и приводятся в справочной литературе. Средние значения коэффициентов спроса для некоторых промышленных потребителей приведены в табл.1.

Таблица 1

Коэффициент спроса k_спр

Найденное по (3) значение максимальной нагрузки является наибольшим в году и соответствует обычно периоду зимнего максимума нагрузки.

Кроме Р_max, для построения графика необходимо знать характер изменения нагрузки потребителя во времени, который при проектировании обычно определяется по типовым графикам.

Типовой график нагрузки строится по результатам исследования аналогичных действующих потребителей и приводится в справочной литературе в виде, показанном на рис.1,а.

Для удобства расчетов график выполняется ступенчатым. Наибольшая возможная за сутки нагрузка принимается за 100%, а остальные ступени графика показывают относительное значение нагрузки для данного времени суток.

При известном Р_max можно перевести типовой график в график нагрузки данного потребителя, используя соотношение для каждой ступени графика:

(4)

На рис.1,б показан график потребителя электроэнергии, полученный из типового (рис.1,а) при Р_max = 20 МВт.

Кроме графиков активной нагрузки, используют графики реактивной нагрузки. Типовые графики реактивного потребления также имеют ординаты ступеней, %, абсолютного максимума:

(5)

Суточный график полной мощности можно получить, используя известные графики активной и реактивной нагрузок. Значения мощности по ступеням графика (рис.3) определяются по выражениям

(6)

Рис.3. Суточные графики активной, реактивной и полной мощности потребителя

Суточные графики районных подстанций

Эти графики определяются с учетом потерь активной и реактивной мощностей в линиях и трансформаторах при распределении электроэнергии.

Потери мощности от протекания тока в проводах линий и в обмотках трансформаторов являются переменными величинами, зависящими от нагрузки. Постоянную часть потерь мощности в сети определяют в основном потери холостого хода трансформаторов.

Постоянные потери распределения и переменные потери для максимального режима в i-м элементе сети (линии, трансформаторе) находят с использованием методов, известных из курса «Электрические сети». Суммарные потери для любой ступени графика нагрузки подстанции могут быть найдены из выражений

(7)

Способ построения графика активной нагрузки для конкретной сети показан на рис.4.

Суточные графики нагрузки электростанций

Суммируя графики нагрузки потребителей и потери распределения в электрических сетях в целом по энергосистеме, получают результирующий график нагрузки электростанций энергосистемы

Рис.5. Графики активной нагрузки энергосистемы

График нагрузки генераторов энергосистемы получают из графика мощности, отпускаемой с шин, учитывая дополнительно расход электроэнергии на собственные нужды (рис.5). При значительных колебаниях нагрузки электростанций необходимо учитывать переменный характер потребления собственных нужд.

(8)

Нагрузка между отдельными электростанциями распределяется таким образом, чтобы обеспечить максимальною экономичность работы в целом по энергосистеме. Исходя из этих соображений, диспетчерская служба энергосистемы задает электростанциям суточные графики нагрузки.

При проектировании электрической части электростанции необходимо знать график нагрузки трансформаторов и автотрансформаторов связи с энергосистемой. Способ построения такого графика для трансформаторов связи ТЭЦ с энергосистемой показан на рис.6.

Требуемый график Р_т получают, вычитая из графика нагрузки генераторов Р_г график потребления местной нагрузки и расход электроэнергии на собственные нужды Р_с.н.

Годовой график продолжительности нагрузок

Рис.7. Годовой график продолжительности нагрузок

Рис.8. Способ построения годового графика продолжительности нагрузок

Для наиболее распространенных потребителей электроэнергии в справочниках приводятся типовые графики активной и реактивной нагрузок по продолжительности.

График продолжительности нагрузок применяют в расчетах технико-экономических показателей установки, расчетах потерь электроэнергии, при оценке использования оборудования в течение года и т.п.

Технико-экономические показатели, определяемые из графиков нагрузки

Площадь, ограниченная кривой графика активной нагрузки, численно равна энергии, произведенной или потребленной электроустановкой за рассматриваемый период:

(9)

Средняя нагрузка установки за рассматриваемый период (сутки, год) равна:

(10)

Степень неравномерности графика работы установки оценивают коэффициентом заполнения

(11)

Коэффициент заполнения графика нагрузки показывает, во сколько раз выработанное (потребленное) количество электроэнергии за рассматриваемый период (сутки, год) меньше того количества энергии, которое было бы выработано (потреблено) за то же время, если бы нагрузка установки все время была максимальной. Очевидно, что чем равномернее график, тем ближе значение k_зп к единице.

Для характеристики графика нагрузки установки можно воспользоваться также условной продолжительностью использования максимальной нагрузки

(12)

Эта величина показывает, сколько часов за рассматриваемый период Т (обычно год) установка должна была бы работать с неизменной максимальной нагрузкой, чтобы выработать (потребить) действительное количество электроэнергии W_п за этот период времени. Определение величины Т_max можно проиллюстрировать на примере рис.3.

В практике применяют также коэффициент использования установленной мощности

(13)

или продолжительность использования установленной мощности

(14)

В формулах (13) и (14) под Р_уст следует понимать суммарную установленную мощность всех агрегатов, включая резервные.

Коэффициент использования k_и характеризует степень использования установленной мощности агрегатов. Очевидно, что k_и

Источник