ev-E4241

Л.В. ДЕРЕНДЯЕВА А.В. КОРОТАЕВ

ГРАФИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ

Учебно-методическое пособие

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Электротехнический факультет

Кафедра электроснабжения

Л.В. ДЕРЕНДЯЕВА А.В. КОРОТАЕВ

ГРАФИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ

Учебно-методическое пособие

Киров

2012

УДК 621.3.013.6.(07)

Д 361

Допущено к изданию методическим советом электротехнического факультета ФГБОУ ВПО «ВятГУ» в качестве учебно-методического пособия для студентов специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйства предприятий, организаций и учреждений» дневной формы обучения, 140211 «Электроснабжение» дневной, заочной и заочной формы обучения по сокращенной программе

Рецензент кандидат технических наук,

заведующий кафедрой «Электроэнергетические системы» ФГБОУ ВПО «ВятГУ» А.В. Вильнер

Дерендяева, Л. В.

Д 361 Графики электрических нагрузок. Технические средства измерения электропотребления: учебно-методическое пособие / Л.В. Дерендяева, А.В. Коротаев. – Киров: ПРИП ФГБОУ ВПО

«ВятГУ», 2012. – 24 с.

УДК 621.317.7.(07)

В учебно-методическом пособии рассмотрены теоретические и методологические вопросы получения графиков электрических нагрузок, понятия расчетной нагрузки и методы расчета электрических нагрузок, а также технические средства измерения электропотребления. Учебнометодическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по дисциплине «Потребители электрической энергии».

Редактор М.С. Мухачева Тех. редактор А.В. Куликова

© ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2012

Цель работы:

изучить способы учета электрической энергии на промышленных предприятиях, а также технические средства учета и схемы их подключения, исследовать режимы электропотребления на примере суточного графика

	электрических нагрузок.
	Установка содержит:
	– магнитные пускатели ПМЕ-211 (25 А)	– 8 шт;
	– микроконтроллер «Симулятор нагрузки»	– 1 шт;
	– регистратор параметров режима с мультиметром «DMK	– 1 шт;
	Lovato»
	– сигнальные лампы	– 9 шт;
	– персональный компьютер	– 1 шт;
	– трехфазный автоматический выключатель на 6А	– 1 шт;
	– однофазный автоматический выключатель на 3А	– 1 шт;
	– счетчик активной энергии СА4У-И672М	– 1 шт;
	– счетчик реактивной энергии СР4У-И673М	– 1 шт;
	– лампы накаливания 25 Вт, 40 Вт, 100 Вт	– 12 шт;
	– дроссели 1И40	– 24 шт;
	– трансформатор тока 10/5	– 3 шт.

Конструкция установки (требование):

Установка должна быть изготовлена с применением современных электромонтажных материалов организацией, имеющей лицензию на выполнение пуско-наладочных и монтажных работ.

Назначение учета электрической энергии:

Учет электрической энергии на промышленных предприятиях производится для:

1) определения количества электроэнергии, подлежащего оплате (коммерческий учет);

4

2)производства внутризаводских межцеховых расчетов за электроэнергию (технический учет);

3)контроля удельных норм расхода электроэнергии на единицу

продукции;

4)контроля выработки «реактивной энергии» по всему предприятию и отдельным крупным потребителям;

5)определения величины tg нагрузки предприятия.

Коммерческий учет на промпредприятии организуется, как правило, на границе раздела сети с энергосистемой по балансовой принадлежности и эксплуатационной ответственности. Кроме того, коммерческий учет организуется для контроля за соблюдением предприятием плана и режима электропотребления в течение суток и месяца, для контроля за соблюдением заявленной предприятием мощности в часы суточных максимумов нагрузки энергосистемы, для контроля за режимом работы компенсирующих установок предприятия, для снятия суточных графиков нагрузки предприятия.

Технический учет внутри предприятия организуется самостоятельно без согласования с энергосистемой и предназначен для контроля за соблюдением планов энергопотребления и удельных норм расхода электроэнергии отдельными цехами, агрегатами, технологическими процессами.

Электрические нагрузки Исследование режимов электропотребления сводится к изучению

графиков электрических нагрузок промышленных предприятий, цехов, групп и отдельных крупных электроприёмников.

Под электрической нагрузкой понимают электрический ток I и мощность (активную P, реактивную Q или полную S) электроприёмника, группы электроприёмников производственного участка, цеха, завода в целом.

Графиком нагрузки называется кривая изменения во времени активной, реактивной, полной мощности или тока.

5

PР РС К1, К1 1,

В случае, когда нагрузка создается одним электроприёмником, её график называют индивидуальным. В том случае, когда нагрузка характеризует группу электроприёмников, её графики называют групповыми.

По графикам электрических нагрузок определяют следующие значения электрических нагрузок: средние за наиболее загруженную смену РС, QC, SC, IC; расчётные – максимальные за заданный интервал осреднения РР, QР, SР, IР; пиковые – кратковременные длительностью 1–2 с РПИК, QПИК, SПИК, IПИК.

Расчётная электрическая нагрузка

Расчётная мощность РР или QP – это мощность, соответствующая такой неизменной токовой нагрузке IP, которая эквивалентна фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему тепловому воздействию на элемент системы электроснабжения. Вероятность превышения фактической нагрузки над расчётной не превышает 0,05 в интервале осреднения, длительность которого принята равной трём постоянным времени нагрева элемента системы электроснабжения 3Т0, через который передаётся ток нагрузки (кабели, шинопроводы, трансформатор и т. д.).

В зависимости от вида нагрева проводника различают два различных по физическому смыслу значения расчетной нагрузки IP (эквивалент переменной электрической нагрузке):

а) IP1 – по максимальному тепловому нагреву; б) IP2 – по тепловому износу изоляции.

За IP следует принимать наибольшее из значений IP1 и IP2 . Однако в процессе расчётов довольно трудно учитывать тепловой износ изоляции ввиду отсутствия данных исследований для всех видов изоляции. Поэтому за расчётную нагрузку принимают IP1 (по максимальному тепловому нагреву).

Все методы определения расчётных электрических нагрузок можно разделить на три группы:

1)

6

PР РH К2 , К2 1,

где РС – средняя нагрузка за определенный период времени.

К первой группе относятся два метода, использующие в качестве К1 коэффициентрасчетнойнагрузкиКР икоэффициентформыКФ.

2)

где РH – номинальная нагрузка электроприёмников.

КовторойгруппеотноситсяметодкоэффициентаспросаК2=КС. 3) PР РC , где – принятая кратность меры рассеяния;

– квадратическое отклонение нагрузки от среднего значения.

Третья группа методов базируется на статистическом методе, в котором расчетная нагрузка РР группы электроприёмников определяется средней нагрузкой исреднимквадратическимотклонениемотРС.

Определения и понятия основных величин

Номинальная (установленная) мощность одного электроприёмника –

мощность, обозначенная на заводской табличке или в его паспорте. В многодвигательном агрегате под номинальной мощностью принимают наибольшую сумму номинальных мощностей одновременно работающих двигателей.

Групповая номинальная (установленная) активная мощность – сумма

номинальных активных мощностей группы электроприёмников:
PH n	pH ,	(1)
1
где n – число одновременно включенных электроприёмников.
Номинальная реактивная мощность одного электроприёмника		qH –

реактивная мощность, потребляемая из сети или отдаваемая в сеть при номинальной активной мощности и номинальном напряжении, а для синхронных двигателей – при номинальном токе возбуждения.

Групповая номинальная реактивная мощность – алгебраическая сумма номинальных реактивных мощностей входящих в группу электроприёмников:

Q H n	q H	n	p H tg ,	(2)
1		1
		7

где t g – паспортное или справочное значение коэффициента реактивной мощности.

Групповая средняя активная мощность за период времени Т определяется как частное от деления расхода активной Wa и реактивной Wp энергии всех входящих в группу электроприёмников на длительность периода:

	PC Wa T;	(3)
	QC Wp T.

Средняя активная (или реактивная) мощность группы равна сумме средних активных (или реактивных) мощностей входящих в группу электроприёмников (кроме резервных):

PC n	pC ;	QC n	qC .	(4)
1		1
Коэффициент использования		отдельного электроприёмника		kИ или

группы электроприёмников КИ – отношение средней активной мощности отдельного электроприёмника рС или группы электроприёмников РС за наиболее загруженную смену к её номинальному значению:

kИ рС рН ; КИ РС РН (5)

Эффективное число электроприёмников nЭ – этотакоечислооднородныхпо режиму работы электроприёмников одинаковой мощности, которое обуславливает те же значения расчётной нагрузки, что и группа различных по мощности и режиму работы электроприёмников. Величину nЭ рекомендуется определятьпоследующейформуле:

	n	2	n	.i .	(6)
nЭ	pH .i		pH2
	i 1		i 1

Величина nЭ можеттакжеопределятьсяпоупрощенномувыражению:

nЭ 2 n	pH .i pН .МАКС .	(7)
i 1
Коэффициент расчетной мощности КР – отношение расчетной активной
мощности РР к значению КИ РН группы электроприёмников:
КР РР	КИ РН .	(8)
	8

КС РР РН .

Коэффициент расчетной мощности зависит от эффективного числа электроприёмников , средневзвешенного коэффициента использования, а также от постоянной времени нагрева сети, для которой рассчитываются электрические нагрузки.

Коэффициент спроса группы электроприёмников КС – отношение расчетной активной мощности к номинальной мощности группы:

(9)

Коэффициент одновременности КО – отношение расчетной мощности на шинах 6–10 кВ к сумме расчетных мощностей потребителей, подключенных к

	шинам напряжением 6–10 кВ РП, ГПП:
	КО РР РН .	(10)
	Расчётная активная мощность цеха, предприятия в целом, выраженная
	через удельные показатели электропотребления, равна:
	РР WудМ ТМ ;	(11)
	РМ РудF,

где Wуд – удельный расход электроэнергии на единицу продукции, М – годовой выпуск продукции в натуральном выражении; Руд – удельная плотность максимальной нагрузки на 1 м2 площади цеха, предприятия.

Годовой расход электроэнергии определяется по выражениям:

	Wa.г РРТМ КО;	(12)
	Wр.г QРТМ.РКО,

где ТМ (ТМ.Р) – годовое число часов использования максимума активной (реактивной) мощности; РР, QP – расчетные нагрузки; КО – коэффициент одновременности при числе присоединений более 25.

Технические средства измерения электропотребления Техническими средствами измерения электропотребления являются

измерительные приборы, по показаниям которых строятся графики нагрузок. Измерительные приборы делятся на показывающие, суммирующие и

регистрирующие.

9

Показывающие приборы дают значение измеряемой величины в момент измерения. Значительное распространение получили шкаловые отсчетные устройства, основными элементами которых являются шкала и указатель. На шкалу наносятся вдоль прямой линии или по дуге окружности отметки с цифрами, соответствующими значениям измеряемой величины. Наряду со шкаловыми отсчетными устройствами применяются цифровые отсчетные устройства, позволяющие получать результат измерений в виде числового значения измеряемой величины. Они значительно снижают количество грубых ошибок при считывании и ускоряют отсчет показаний приборов.

Суммирующие приборы (счетчики) дают суммарное значение измеряемой величины за определенный промежуток времени (час, смена, сутки, год).

Электросчетчик – это прибор для измерения расхода электроэнергии в цепях переменного или постоянного тока.

Различают счетчики однофазные или трехфазные, бывают они двух видов: электросчетчик электронный и индукционный. Также счетчик электроэнергии может быть как двухтарифным, так и многотарифным, работать как с активной, так и с реактивной электроэнергией.

Электросчетчик электронный имеет следующий принцип работы: внутри его взаимодействуют магнитные потоки 2-х катушек. От индукционного он отличается тем, что построен на основе микросхем, не имеет вращающихся элементов, осуществляет преобразование сигналов, передаваемых с измерительных блоков в соответствующие величины мощности и энергии. Индукционный же счетчик работает по принципу взаимодействия катушек индуктивности с алюминиевым диском. Чем выше потребляемый ток, тем выше индуктивность, и тем быстрее вращается алюминиевый диск, который передает количество своих оборотов на специальный счетный механизм. Счетчик электронный, по сравнению с индукционным, более предпочтителен, ввиду его высокой надежности. Он имеет высокий срок поверки и класс точности – это

10