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).

В проектировании используют типовые суточные графики, характерные для данного вида производства, в которых максимальная суточная нагрузка принята за единицу или за 100 %, а остальные нагрузки выражены в долях единицы или в процентах. Для построения конкретного суточного графика необходимо знать максимальную нагрузку и иметь типовой суточный график .

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 :

Кн.а = W сут / P’ м 24 , Кн.р = V сут / Q’ м 24

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 :

Т м = Wг/Рм. г , Тм .p = V г/ Q м.г ,

С реднегодовая активная (P сг , кВт) и реактивная (Qсг, квар) нагрузки :

P сг = W г /T г , Qc г = V г /T г ,

где Тт — годовой фонд рабочего времени, ч,

Г одовой коэффициент сменности по энергоиспользованию :

К оэффициент заполнения годовых графиков активной и реактивной нагрузок :

К н. а. г = W г P м . г Т г, Кн. р. г = V г Q м.г. Тг.

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.

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).

Вспомогательная таблица для построения годового графика

Почасовые максимумы нагрузок, кВт

Число часов работы с нагрузкой в сутки сезона, ч

Число часов работы с нагрузкой за год, ч

Источник

Построение графиков нагрузок и их анализ

Для определения количества потребления активной и реактивной энергии при проектировании электроустановок и для определения мощности трансформаторов ГПП строят суточные графики нагрузок для зимнего и летнего периода и годовые по продолжительности.

Из справочной литературы [2] рис. 2.13 с. 48 или по прил. Б выбирается типовой суточный график электрических нагрузок для заданной промышленности. Типовые графики построены в относительных единицах и выражают нагрузки в разные часы в процентах от максимальной, принимаемой за 100%. Для пересчета ординат в именованные единицы (кВт, квар), необходимо определить абсолютную величину максимальной расчетной нагрузки предприятия Р_р.п. (Q _р.п).

Все произведённые вычисления сводятся в табл. 2.14 и табл. 2.15 (отдельно для зимнего и летнего периодов).

Таблица 2.14- Построение графика нагрузок для зимнего периода

Нагрузки	Часы суток
…
Р,%
Рt,кВт
Q,%
Qt,,квар

Таблица 2.15 — Построение графика нагрузок для летнего периода

Нагрузки	Часы суток
…..
Р,%
Рt,кВт
Q,%
Qt,,квар

По данным Р_.t. и Q_t, для зимнего и летнего периодов строятся суточные графики активной и реактивной мощностей.

По суточным графикам строятся годовые графики по продолжительности для активной и реактивной мощности в порядке убывания.

При этом полагают, что зимний период длится 213 суток (7 месяцев), а летний – 152 суток.

Годовой график по продолжительности показывает длительность работы электроустановок в течение года с различными нагрузками. На этом графике по оси абсцисс откладывают продолжительность нагрузки в течение года (от 0 до 8760 часов), а по оси ординат – соответствующие нагрузки (в % и единицах мощности)

Годовой график нагрузки по продолжительности позволяет определить целый ряд величин и коэффициентов, которые используются в дальнейшем для выбора электрооборудования, расчёта электрических сетей и других целей.

Площадь годового графика по продолжительности представляет собой количество электроэнергии, потребленной предприятием в течение года:

Средняя годовая активная мощность Р_ср.г , равна:

,

Коэффициент заполнения графика нагрузки К_з.г. характеризует степень неравномерности режима работы электроустановки и определяется по формуле:

,

где: Р_р – расчётная максимальная нагрузка.

Годовое число часов использования максимума нагрузки:

Т_м показывает, сколько часов в году установка должна была бы работать с неизменной максимальной нагрузкой, чтобы потребить действительно потреблённое за год количество электроэнергии. В прил. Б табл. Б3 дано годовое число часов использования максимума для различных отраслей промышленности.

Количество, полученной потребителем электроэнергии можно определить по формуле:

Коэффициент использования активной установленной мощности К_и. характеризует степень использования установленной мощности

где суммарная установленная мощность Р_у = S Р_ном., кВт

Для металлургического завода расчетная максимальная нагрузка составила P_p=12 МВт. Суточный график зимнего дня представлен на рис.5.1(Прил. . Б. рис. Б-м). Построить годовой график нагрузок, при условии, что нагрузка летнего дня на 20% меньше нагрузки зимнего дня. По годовому графику определить годовую электроэнергию, потребляемую предприятием, коэффициент заполнения графика нагрузок К_з.г., число часов использования максимума активной мощности Т_м .

Рис.2.4- Суточный зимний график активной и реактивной

Решение: По графику рис.2.1 заполняется табл.2,16. По формуле (2.1) производится пересчет активной мощности, заданной в процентах (по графику) в именованные единицы (МВт).

Таблица 2.16 — Перевод типового графиканагрузок (%) в график нагрузки данного предприятия для зимнего и летнего периодов

часы	1-6	7-14	16-18	20-24
По суточному зимнему графику
P, %
Ppt зим	9,6	10,8	11,4	10,2	11,4
По суточному летнему графику
P, %
Ppt зим	7,2	9,6	8,4	9,0	7,8	9,0

По данным табл. 2.16 строим суточные графики зимних и летних суток.

Рис. 2.5. Суточный зимний и летний график.

Так как годовой график имеет ступенчатую форму, то нагрузку необходимо расположить в убывающем порядке, начиная с наибольшей (Р_max =12 МВт). Принимаем t_зимн= 213ч; t_летн = 152 ч.

t₁= 213∙9 = 1917 ч W₁ = 12∙1917 = 23004 МВт∙ч

t₂= 213∙7 = 1491 ч W₂ = 11,4∙1491 =16997 МВт∙ч

t₃= 213∙1 = 213 ч W₃= 10,8∙213 = 2300 МВт∙ч

t₄= 213∙1 = 213 ч W₄ = 10,2∙213 = 2173 МВт∙ч

t₅= 213∙ 6 + 152∙ 9 = 2646 ч W₅ = 9,6∙2646 = 25402 МВт∙ч

t₆= 152∙7 = 1064 ч W₆ = 9∙1064 = 9576 МВт∙ч

t₇= 152∙1= 152 ч W₇ = 8,4∙152 = 1277 МВт∙ч

t₈=152∙1= 152 ч W₈ = 7,8∙152 = 1186 МВт∙ч

t₉=152∙6= 912 ч W₈ = 7,2∙912 = 6566 МВт∙ч

Данные для построения годового графика сводим в табл. 2.17

Таблица 2.17 — Данные для построения годового графика нагрузки

№ ступени графика	P, %	Ppt., МВт	ti ,ч	W, МВт·ч
11,4
10,8
10,2
9,6
9,0
8,4
7,8
7,2
итого

Годовой график активной нагрузки подстанции будет иметь вид, представленный на рисунке 2.6.

Рис. 2.6. Годовой график нагрузок

По зимнему графику определяем:

; ; МВт

Приложение А

Характерные графики суточных активных и реактивных нагрузок предприятий различных отраслей промышленности

рис.А.1-суточные графики нагрузок.

Графики нагрузок различных отраслей промышленности

а) угледобычи	д) цветной металлургии;
б) нефтепереработки;	е) химии;
в) торфоразработки;	ж) тяжелого машиностроения;
г) черной металлургии;	з) ремонтно-механических заводов

рис.А.2-суточные графики нагрузок.

Графики нагрузок различных отраслей промышленности

и) станкостроительных;	н) легкой промышленности;
к) автомобильных;	о) прядильно-ткацких фабрик;
л) деревообрабатывающей пром-ти;	п) печатных и отделочных фабрик;
м) целлюлозно-бумажной пром-ти;	р) пищевой промышленности

2.6. Выбор места расположения главной понизительной подстанции

Картограмма нагрузок

Для наглядного представления о размещении нагрузок на генеральном плане предприятия строят картограмму нагрузок.

Картограмма нагрузок предприятия представляет собой размещенные по генеральному плану предприятия окружности, причем площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цехов.

С учетом размеров территории генплана выбирается масштаб нагрузок, ориентируясь на наибольшую и наименьшую нагрузку, приняв удобный радиус.

mа = Pн.м / πR 2 н.м	mа = Pн.б / πR 2 н.б
mр = Qн.м / πR 2 н.м	mр = Qн.б/ πR 2 н.б

где m – масштаб активных и реактивных нагрузок, кВт/мм 2 или квар/ мм 2 ; Р_{н. м.,}Q_{н. м} – наименьшая мощность цеха, кВт (квар); R_н.м – наименьший визуально воспринимаемый радиус картограммы нагрузки, мм.; P_н.б — цех с наибольшей активной нагрузкой;

ℓ – расстояние до ближайшего цеха.

Определяются радиусы окружности r_iа активных и r_iр реактивных нагрузок всех цехов, для построения картограммы нагрузок:

, ,

где: Р_рi – расчётная активная нагрузка i- того цеха кВт; m –масштаб для картограммы кВт/мм 2 .

Осветительная нагрузка наносится на окружности в виде сектора, где a – угол сектора:

Данные расчета заносятся в табл.2.18

Данные для построения картограммы нагрузок

№ цеха на плане	Рt .Вт	Рр осв кВт	r мм	α
Потребители 380 В
Потребители 10 кВ

Силовые нагрузки до 1000В изображаются кругами с центром окружности в центре тяжести фигур считаем, что нагрузки распределяются равномерно по площади цеха. Картограмма нагрузок представлена на рис 2.7.

Рис.2. 7. Генплан завода с картограммой и ЦЭН.

Исходные данные представлены в табл. 2.19

Данные для построения картограммы нагрузок

Параметры	Номер цеха
Цех №1	Цех №2	Цех №3
Р, кВт	2583	299	2710
Х,см	10	5	15
Y	5	10	12

Для наибольшей нагрузки цеха № 3, примем радиус окружности r_iа = 4 см, так как расстояние от центра здания цеха № 3 до соседнего здания равно 8 с, то половина расстояния составляет 4 см., тогда масштаб активной нагрузки составит:

m_а = P_н.б / πR 2 _н.б = 2710 / 3,14 × 40 2 = 0,54 кВт / мм 2

Определяются радиусы окружности r_iа активных нагрузок всех цехов, для построения картограммы нагрузок.

Радиус окружности первого цеха:

;

Остальные рассчитываются аналогично, а данные расчетом помещаются в табл.2.12.

Определяется a – угол сектора осветительной нагрузки:

;

;

Остальные рассчитываются аналогично, а данные расчетом помещаются в табл.2.20.

Данные для построения картограммы нагрузок

№ цеха на плане	Рt .Вт	Рр осв кВт	r мм	α
1	2583	235	39	33 0
2	299	19	13	230
3	2710	182	40	24 0

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник