Исследование графиков электрических нагрузок

Цель работы: ознакомиться с методами построения графиков электрических нагрузок и определить их основные показатели.

Краткие теоретические сведения

Изменяющаяся во времени электрическая нагрузка может быть наглядно представлена графиками нагрузки. По охватываемому ими периоду времени различают сменные, суточные, годовые и другие графики нагрузки, а по рассматриваемой величине - графики активной, реактивной и полной мощности, графики тока. Из-за относительно медленного нагрева проводников, применяемых в системах электроснабжения промышленных установок все эти величины представляются в графиках нагрузки усредненными за промежуток времени в 10...120 минут и определяются при помощи интегрирующих измерительных приборов - счетчиков активной и реактивной электроэнергии. Графики нагрузки имеют, следовательно, ступенчатое строение.

Приняты следующие постоянные времени нагрева:

Т₀ = 10 мин – для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные пункты и шинопроводы, сборки, щиты.

Т₀ = 2,5 ч – для магистральных шинопроводов и цеховых трансформаторов.

Т₀ ≥ 30 мин – для кабелей напряжением 6 кВ и выше, питающих цеховые трансформаторные подстанции и распределительные пункты, электродвигатели высокого напряжения и другие электроприемники.

На рис. 8.1 и рис. 8.2 представлены графики активной и реактивной мощности и построенный по ним согласно формуле график полной мощности.

Нагрузки на рис. 8.1 представлены функциями текущего времени; такие графики называются хронологическими. Иногда для облегчения математического анализа нагрузок или в случаях, когда график охватывает большое число периодов колебаний нагрузки, применяются упорядоченные графики, или графики продолжительности нагрузок. На рис. 8.2 представлен график активной мощности, построенный по данным рис. 8.1. Отсчитываемое по оси абсцисс время t_{пр i} показывает продолжительность нагрузок PP_i.

В обоих случаях графики активной и реактивной мощности удовлетворяют условию:

,

где W_а и W_р - соответственно активная и реактивная энергия за период времени T, охватываемый графиком нагрузки.

Реактивную энергию также называют «интегрированная реактивная мощность».

Вместо графиков нагрузки для определения расчетной нагрузки часто достаточно знать их характерные числовые показатели:

- максимальная за заданный интервал осреднения мощность P_max;

- средняя мощность:

где: n – число интервалов за период T;

- среднеквадратическая мощность:

Для инженерных расчетов электрических нагрузок используют коэффициенты, наименования которых и аналитические выражения представлены ниже.

Коэффициент использования

Коэффициент использования является основным показателем для расчета нагрузки. Коэффициентом использования активной мощности приемника k_и.а или группы приемников K_и.а называется отношение средней активной мощности отдельного электроприемника (или группы) к ее номинальному значению:

; ; .

Этот коэффициент, как и средняя нагрузка P_c, относится как правило к смене с наибольшей загрузкой приемников.

Рис. 8.1. Графики активной (а) и реактивной (б) нагрузки

Рис. 8.2. График активной нагрузки