Виды потребителей и приёмников электрической. Энергии, структура электропотребления.

Систематизацию потребителей электроэнергии, а, следовательно, и их нагрузок осуществляют обычно по следующим основным эксплуатационно-техническим признакам: производственному назначению; производственным связям; режимам работы; мощности и напряжению; роду тока; требуемой степени надежности питания; территориальному размещению; плотности нагрузки; стабильности расположения электроприемников. Однако при определении электрических нагрузок промышленного предприятия достаточно систематизировать потреби­телей электроэнергии по режимам работы, мощности, напряжению, роду тока и требуемой степени надежности питания, считая остальные признаки вспомогательными.

По режимам работы все потребители электроэнергии могут быть распределены на ряд групп, для которых предусматриваются три режима работы:

продолжительный режим, в котором электрические машины могут работать длительное время, причем превышение температуры отдельных частей машины не выходит за пределы, устанавливаемые стандартом;

кратковременный режим, при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, период же остановки машины настолько длителен, что машина успевает охладиться до тем­пературы окружающей среды;

повторно-кратковременный режим, при котором рабочие периоды чередуются с периодами пауз, а длительность всего цикла не превышает 10 мин.

При этом нагрев не превосходит допустимого, а охлаждение не достигает температуры окружающей среды.

Анализ режимов работы потребителей электроэнергии промышленных предприятий показывает, что в продолжительном режиме работает большинство электродвигателей, обслуживающих основные техноло­гические агрегаты и механизмы. Длительно, без отключения, от нескольких часов до нескольких смен подряд, с достаточно высокой, не­изменной или маломеняющейся нагрузкой работают электроприводы вентиляторов, насосов, компрессоров, преобразователей, механизмов непрерывного транспорта и т. п. Длительно, но с переменной нагрузкой и кратковременными отключениями, за время которых электродвигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 мин, работают электродвигатели, обслуживающие станки холодной обработки металлов, деревообрабатывающие станки, специальные механизмы литейных цехов, молоты, прессы и ковочные машины кузнечно-прессовых цехов.

В кратковременном режиме работает подавляющее большинство электроприводов вспомогательных механизмов металлорежущих станков, а также механизмов для открывания фрамуг, гидравлических затворов, всякого рода заслонок и т. п.

В повторно-кратковременном режиме работают электродвигатели мостовых кранов, тельферов, подъемников и аналогичных им установок, вспомогательных и некоторых главных приводов прокатных цехов. К этой группе относятся и сварочные аппараты, работающие с постоянными большими бросками мощности.

Самостоятельную группу электроприемников составляют нагревательные аппараты и электропечи, работающие в продолжительном режиме с постоянной или маломеняющейся нагрузкой, и электрическое освещение, отличительной особенностью режима, работы которого является резкое изменение нагрузки почти от нуля до максимума в зависимости от времени суток и постоянство нагрузки во все время, когда освещение включено.

По мощности и напряжению все потребители электроэнергии могут быть разделены на две группы:

потребители большой мощности (80-100кВт и выше) на напряжение 3-6-10 кВ, получающие питание непосредственно от сети 3-6-10 кв. К этой группе относятся мощные печи сопротивления н дуговые печи для плавки черных и цветных металлов, питаемые через собственные трансформаторы;

потребители малой и средней мощности (ниже 80-100 кВт), питание которых возможно и экономически целесообразно только на напряжении 380-660 В.

По роду тока все потребители электроэнергии могут быть разделены на три группы: работающие от сети переменного тока нормальной промышленной частоты (50 Гц), работающие от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты и работающие от сети постоянного тока. Основным родом тока, на котором работают электро­установки промышленных предприятий, является переменный трехфазный ток частотой 50 Гц.

Отдельные потребители электроэнергии (электроинструмент, спе­циальные станки в деревообрабатывающих цехах, ряд шлифовальных станков в подшипниковой промышленности и др.) используют для пи­тания высокоскоростных электродвигателей токи повышенной частоты (180-400 Гц). Установки индукционного и диэлектрического нагрева требуют токов повышенных и высоких частот, получаемых от машин­ных (до частот 10 000 Гц) и электронных генераторов свыше 10 000 Гц.

Для ряда производственных механизмов необходимо широкое регулирование скорости, поддержание постоянства скорости технологического процесса, повышенный перегрузочный момент при повторно-кратковременном режиме работы, частое реверсирование, быстрые разгоны и торможения, что вызывает необходимость применения электродвигателей постоянного тока для электропривода этих меха­низмов. Цехи электролиза, электролитического получения металлов, гальванические цехи и некоторые виды электросварки требуют также постоянного тока.

Вопрос о выборе рода тока и частоты его для электроприводов и частоты тока для электротермических, электрометаллургических и электросушильных установок решается в каждом частном случае при проектировании этих приводов и установок, так как он тесным обра­зом связан с вопросом производительности и другими технико-эконо­мическими показателями обслуживаемого электроприводом меха­низма и электротермической установки.

При построении схемы электроснабжения промышленных предприятия при­ходится считаться с наличием на предприятии потребителей постоян­ного тока и токов высокой частоты и, следовательно, предусматривать специальные преобразовательные установки для питания этих потре­бителей. Преобразовательные установки применяются для обслужи­вания отдельных электроустановок или их групп. При незначительном числе и небольшой мощности отдельных потребителей постоянного тока или токов высокой частоты, а также при разбросанности их по территории цехов у каждого из этих потребителей устанавливаются индивидуальные преобразователи. Индивидуальные преобразователь­ные агрегаты устанавливаются и у мощных электроприводов, упра­вление которыми производится по специальным схемам. При доста­точно большом числе и большой суммарной мощности потребителей предусматриваются централизованные преобразовательные подстан­ции со статическими полупроводниковыми выпрямителями или дви­гатель-генераторами. В системе электроснабжения предприятия сами эти преобразователи электроэнергии являются потребителями пере­менного тока.

По требуемой степени надежности питания электроприёмники согласно ПУЭ подразделяются на следующие категории.

1-я к а т е г о р и я. Перерыв в электроснабжении потребителей 1-й категории связан с браком продукции и длительным расстройством технологического процесса. В этой категории выделены потребители особой группы, перерыв в электроснабжении которых может быть свя­зан с тяжелыми последствиями (гибель людей, пожары и взрывы и т. п.), поэтому электроприемники 1-й категории должны обеспе­чиваться электроэнергией от двух независимых источников питания; перерыв их электроснабжения может быть допущен лишь на время автоматического ввода резервного питания.

2-я к а т е г о р и я. Допускает перерывы в электроснабжении только на время, необходимое для ремонта или замены поврежден­ного элемента.

Потребители 2-й категории допускают применение более простых схем электроснабжения, но также требуют определенной степени резервирования, поскольку перерыв в электроснабжении электроприемников 2-й категории связан с недоотпуском продукции и простоем рабочих. В машиностроительной промышленности все цехи массово-поточного производства могут быть отнесены в основном к потреби­телям 2-й категории.

З-я к а т е г о р и я. Вспомогательные цехи - ремонтно-механи­ческие, инструментальные н т. п. - могут быть отнесены к приемни­кам З-й категории. Они допускают перерывы в электроснабжении на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента, но не свыше одних суток.

Очень важно правильно определить категорию электроприемников по требуемой степени надежности и не допускать необоснованного отнесения электроприемников к 1-й или 2-й категориям.

Структура электропотребления.

Важной и самой главной особенностью электроэнергии, как вида продукции, является невозможность ее хранения. Эта особенность накладывает отпечаток на структуру энергохозяйства, поэтому исходя из экономических соображений электроснабжение потребителей в нашей стране, как правило, осуществляется централизованным путем от крупных энергетических систем (энергосистем).

Под энергетической системой понимается объединение электрических станций, с помощью электрических сетей обеспечивающих достаточно надежное и экономичное электроснабжение потребителей. Электрическая часть энергетической системы называется электрической системой. В электрическую систему, таким образом, кроме электрической сети, входят и генераторы станций.

Работа электростанций в системе дает возможность за счет большого числа параллельно работающих генераторов повысить надежность электроснабжения потребителей, полностью загрузить наиболее экономичные агрегаты электростанций, снизить стоимость выработки электроэнергии. Кроме того, в энергосистеме снижается мощность установленного резервного оборудования, обеспечивается более высокое качество электроэнергии, отпускаемой потребителям, увеличивается единичная мощность агрегатов и т. д.

Однако для обеспечения оптимального и надежного режима работы энергосистем и отдельных электростанций предъявляются следующие основные требования: выполнение плана выработки и распределения электроэнергии с покрытием максимумов нагрузки, надежная и бесперебойная работа всего оборудования станций, сетей и систем в целом; обеспечение необходимого качества отпускаемой потребителям электроэнергии (напряжение, частота) и надежного их электроснабжения.

Для обеспечения указанных требований энергосистемы оборудуются диспетчерскими пунктами, которые оснащаются средствами контроля, управления, связью и четкой мнемонической схемой расположения электростанций, линий электропередачи и подстанций.

Диспетчерская служба полностью отвечает за работу электростанций, электросетей и за электроснабжение потребителей. Распоряжение диспетчера является законом и должно быть безоговорочно выполнено всеми звеньями энергосистемы.

В качестве примера структуры энергопотребления можно привести пример на рис. 4.1 на котором приведена схема электроэнергетической системы. При напряжение генераторов теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) составляет 6-20 кВ, то экономически целесообразно снабжать электроэнергией на указанном напряжении потребителей, расположенных вблизи такой ТЭЦ. Этим исключаются потери при трансформации. Для электроснабжения потребителей, удаленных на значительные расстояния, и для связи ТЭЦ с энергетической системой применяют напряжения выше генераторного. С этой целью на ТЭЦ (гидроэлектростанциях ГЭС-1 иГЭС-2 и тепловых районных электростанциях ГРЭС-1 и ГРЭС-2) устанавливают трансформаторы для повышения генераторного напряжения до ПО-150 кВ. Трансформаторные районные подстанции п/ст1- п/ст4 и узловые распределительные подстанции УРП1-УРП4 предназначены для преобразования напряжения и связи отдельных частей системы и питания мощных потребителей, а трансформаторные подстанции ТП для питания потребителей меньшей мощности, расположенных вблизи районных подстанций.

Рис.1 Схема электроэнергетической системы.

Электрическая энергия передается и распределяется с помощью линий электропередачи (ЛЭП) и электрических сетей различных напряжений. Напряжение линий выбирают в зависимости от мощности, передаваемой по ним, и их протяженности; при этом потери и стоимость сооружения линий должны быть возможно меньшими.

В настоящее время производство, передача, распределение и потребление электроэнергий в СНГ осуществляются в основном на трехфазном переменном токе частотой 50 Гц. Это объясняется относительной простотой преобразования переменного тока и широким применением для привода промышленных механизмов несложных надежных трехфазных асинхронных двигателей. С помощью различных выпрямителей ( двигатель-генераторов и полупроводниковых выпрямителей ) преобразуют трехфазный переменный ток в постоянный.

В настоящее время под влиянием тяжелых экономических факторов ( неплатежи, снижение объема производства и др.) и изменениях происходящих в Единой энергосистеме России структура энергоснабжения и энергопотребления может меняться.

Характерные группы приемников электроэнергии

Существует много электроприемников которые можно объединить в группы по тому или иному признаку.

Электроприемник - аппарат, агрегат, механизм предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

Основными группами электроприемников, составляющими суммарную нагрузку объектов, являются светильники всех видов искусственного света, электродвигатели производствен­ных механизмов (станки, подъемно-транспортные устройства, компрессоры, вентиляторы, насосы), сварочные установки, печные и силовые трансформаторы, электрические печи, выпря­мительные установки и др.

При это группы можно классифицировать:

По напряжению электроприемники классифицируют на две группы:

первая группа-это электроприемники, которые могут получать питание непо­средственно от сети 3,6 и 10 кв. К этой группе относят крупные электродвигатели, мощные печи сопротивления и ду­говые печи для плавки черных и цветных металлов, питаемые через собственные трансформаторы. Следует отметить, что при 10 кВ могут быть изготовлены двигатели мощностью 315 кВт и выше;

вторая группа-это электроприемники, питание которых экономически целесооб­разно на напряжении 380-660 В.

По роду тока различают электроприемники, работающие:

от сети переменного тока нормальной промышленной частоты (50 Гц);

от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты,

от сети постоянного тока.

Отдельные потребители электроэнергии (электроинструмент, специальные станки в деревообрабатывающих цехах, ряд шлифовальных станков в подшипниковой промышленности и др.) используют для питания высокоскоростных электродвигателей

токов повышенной частоты (180-400 Гц). Установки индукционного и диэлектрического нагревов требуют токов повышенных и высоких частот, получаемых от машинных (до частот 10000 Гц) и электронных (свыше 10000 Гц) генераторов.

По виду преобразования электроэнергии приемники подразделяют на электроприводы, электротехнологические установки и электроосветительные установки.

Электроприводы производственных механизмов занимают наибольшее место среди электроприемников промышленных предприятий. Режимы и особенности работы в основном определяются характером основного производства (машиностроение, металлургия, химическое производство, горно-добывающее предприятие), что предопределяет выбор для них типа и мощности электроприводов в большом диапазоне от нескольких ватт до нескольких мегаватт.

Электротехнологические установки электронагревательные и электролизные, установки электрохимической, электрозвуковой и электроискровой обработки металла в основном работают на трехфазном или однофазном переменном токе частотой 50 Гц, некоторые электротехнологические установки работают на постоянном или переменном токе с частотой, отличной от 50 Гц, и питаются от преобразовательных установок.

Электроосветительные установки являются, как правило, однофазными электроприемниками. Лампы светильников имеют мощности от десятков ватт до нескольких киловатт и питаются напряжением до 220 В при четырехпроводной системе напряжения 380-220 В. Светильники местного освещения на напряжение 12, 36 и 42 В питаются от понижающих однофазных трансформаторов. В случаях, когда отключение освещения угрожает безопасности людей или других особых требований, предусматривается система аварийного освещения с гарантированным питанием от нее отдельных ламп или специально выделенных для этого из числа ламп общего освещения.

По общности технологического процесса электроприемники можно разделить на производственные механизмы, общепромышленные установки, подъемно-транспортное оборудование, преобразовательные установки, электросварочное электрооборудование, электронагревательные и электролизные установки. Общепромышленные установки (вентиляторы, компрессоры, насосы) занимают значительное место в системе электроснабжения. Диапазон их мощности от долей киловатт до десятков мегаватт. Характер работы электроприводов указанных механизмов ровный, с продолжительным режимом.

По режиму работы электроприемники делят на три группы, для которых предусматривают три режима работы:

продолжительный в котором электрические машины могут работать длительное время, и превышение температуры отдельных частей машины не выходит за установленные пределы;

кратковременный при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, период же остановки машины настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды,

повторно-кратковременный характеризуемый коэффициентом продолжительности включения

(%) ПВ =(tр / (tр +tо))*100. В этом режиме рабочие периоды tр чередуются с периодами пауз tо, а длительность всего цикла не превышает 10 мин. При этом нагрев не превосходит допустимого, а охлаждение не достигает температуры окружающей среды.

Длительно, с неизменной или маломеняющейся нагрузкой работают электроприводы вентиляторов, насосов, компрес­соров, преобразователей, механизмов непрерывного транспорта и т. п. Длительно, но с переменной нагрузкой и кратков­ременными отключениями, за время которых электродвигатель не успевает охладиться до температуры окружающей среды, а длительность циклов превышает 10 мин, работают элект­родвигатели, обслуживающие станки холодной обработки ме­таллов и деревообрабатывающие, специальные механизмы литейных цехов, молоты, прессы, ковочные машины кузнечно-прессовых цехов. В кратковременном режиме работает подавляющее боль­шинство электроприводов вспомогательных механизмов ме­таллорежущих станков, а также механизмов для открывания фрамуг, гидравлических затворов, заслонок и т. п.

В повторно-кратковременном режиме работают электродви­гатели мостовых кранов, тельферов, подъемников и аналогич­ных им установок, а также сварочные аппараты, для которых характерны постоянные большие броски мощности.

Самостоятельную группу электроприемников составляют нагревательные аппараты и электропечи, работающие в продол­жительном режиме с постоянной или маломеняющейся нагруз­кой, их осветительные приборы (лампы накаливания и люми­несцентные), отличительной особенностью которых является резкое изменение нагрузки в течение суток и постоянство нагрузки при включенном освещении.

Электрические нагрузки их характеристики.

Электрическая нагрузка - это характеристика режима работы потребителя или приемника электроэнергии, относящиеся к данному моменту времени или к большому интервалу.

Часто понятие нагрузка употребляется в смысле потребителя или преобразователя электроэнергии.

Одним из первых этапов при проектирования системы электроснаб­жения является определение электрических нагрузок.

По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, опреде­ляют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.

При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов ее работы потребители электроэнергии ( отдельный приемник электроэнергии, группа приемников, цех или завод в целом ) рассматривают в качестве нагрузок. Различают следующие виды нагрузок: активную мощность Р , реактивную мощность Q , полную мощность S и ток I*.

Режимы работы приемников электроэнергии разнооб­разны и изменяются во времени. Для характеристики по­требляемой мощности пользуются следующими понятиями.

1. Номинальная активная мощность приемника электро­энергии - это мощность, указанная на заводской табличке или в паспорте приемника электроэнергии , при которой приемник элек­троэнергии должен работать .

Применительно к многодвигательным приводам, исклю­чая крановые установки, под термином “приемник электро­энергии” следует понимать весь агрегат в целом, а под его номинальной мощностью - сумму номинальных мощностей всех его электродвигателей ( приведенных к продолжитель­ности включения ПВ = 1) . Для крановых установок под тер­мином “приемник электроэнергии” следует понимать элек­тропривод каждого механизма, включая механизмы , при­водимые двумя двигателями.

Для приемников повторно - кратковременного режима работы номинальную мощность определяют по пас­портной мощности путем приведения ее к длительному ре­жиму работы (ПВ=1) в соответствии с формулами:

для электродвигателей p_ном = р_пас* ПВ_пас

для трансформаторов S_пас = S_пас* ПВ_пас

где ПВ_пас= t_в / ( t_в + t_п ) = t_в / Т_ц - паспортная продолжительность включения в долях единицы ; t_в - период, в течение которого приемник подключен к сети за цикл длительностью Т_ц ;

t_в -продолжительность паузы в цикле.

2. Под номинальной реактивной мощностью приемника электроэнергии понимают реактивную мощность, потребля­емую им из сети (знак плюс) или отдаваемую в сеть (знак минус) при номинальной активной мощности и номиналь­ном напряжении.

Для синхронных двигателей дополнительно к указан­ным выше условиям предусматривают номинальный ток возбуждения или номинальный коэффициент мощности.

Паспортную реактивную мощность q_пас приемников повторно - кратковременного режима аналогично активной мощности приводят к длитель­ному режиму ( ПВ = 1 ) по формуле

q_ном = q_пас* ПВ_пас

Номинальную мощность (активную Р_ном и реактив­ную Q_ном) группы приемников определяют как алгебраиче­скую сумму номинальных мощностей отдельных приемни­ков, приведенных к ПВ=1:

4. Для характеристики переменной нагрузки приемников электроэнергии за рассматриваемый интервал времени оп­ределяют средние нагрузки. Средние активная и реактив­ная мощности приемника за интервал времени { определя­ют из выражений

Средняя (активная или реактивная) мощность группы приемников представляет собой алгебраическую сумму средних мощностей отдельных приемников :

В зависимости от интервала осреднения различают сред­ние нагрузки за максимально загруженную смену, средне­месячные и среднегодовые нагрузки. Максимально загру­женной считается смена с наибольшим потреблением элек­троэнергии, рассматриваемой группой приемников. По среднесменной нагрузке определяют расчетную нагрузку, а по среднегодовой - годовые потери электроэнергии.

5. В определенные промежутки времени значения актив­ной, реактивной, полной мощности или тока представляют собой наибольшее из соответствующих средних значений. Такие нагрузки называют максимальными. В зависимости от продолжительности различают два вида максимальных нагрузок:

Максимальные длительные нагрузки (продолжительно­стью 10, 30, 60 мин и т.д.);

Максимальные кратковременные нагрузки - пиковые, длительность которых составляет 1-2 с.

Вероятностная максимальная нагрузка за 30 мин при­нята за расчетную нагрузку по допустимому нагреву (обыч­но пользуются сокращенным названием -расчетная на­грузка). Расчетная нагрузка по допустимому нагреву может быть активной Р_р , кВт, реактивной Q_р, кВАр, полной S_р, кВА , или таковой I_р , А. Значения расчетной нагрузки оп­ределяют для выбора элементов системы электроснабже­ния по нагреву и расчета максимальных потерь мощности в них.

Пиковые нагрузки определяют для проверки сетей по условиям самозапуска электродвигателей, выбора плавких вставок предохранителей, расчета тока срабатывания мак­симальной таковой защиты, а также оценки потерь напряжения в контактных сетях и проверки колебаний напряже­ния в цеховых сетях.

При расчете электрических нагрузок применяют раз­личные коэффициенты графиков нагрузок, характеризую­щие режимы работы приемников электроэнергии по мощно­сти или во времени.

Номинальная и средняя нагрузка.

Номинальная мощность приемника электрической энергии - это мощность, обозначенная на заводской табличке или в паспорте двигателя, силового или специального трансформатора либо на колбе или цоколе источников света.

Под номинальной активной мощностью электрического двигателя Р ном понимается мощность, развиваемая двигателем на валу при номинальном напряжении, а под номинальной активной мощностью других приемников эл. эн. — потребляемая ими из сети мощность при номинальном напряжении.

Паспортная мощность приемников повторно-кратковременного режима (ПКР) приводится к ном. длительной мощности при продолжительности включения ПВ = 100% по следующим фор­мулам: для электродвигателей

Pном = Р пасп* пасп; Sном = S пасп* пасп;

где ПВ_пасп — пасп. данные мощности и относит. продолжительности вкл. приемника.

Для трансф. Электрич. печей ном. акт. мощность — это некоторая условная мощность

Рном = Sном*cos пасп

где cos ф_пасп — номинальный коэфицент мощности трансф. эл. печей.

Для трансф., сварочных машин и аппаратов и транс­ф. ручной сварки ном. акт. мощность — это некоторая условная мощность, приведенная к ПВ = 100%:

Pном = S пасп* пасп* cos пасп

где cos ф_пасп — коэф. мощности сварочной трансф.

Средние нагрузки. Среднее значение изменяющейся величины является ее основной статистической характеристикой, следовательно, постоянно осредненные значения нагрузки характеризуют график переменных нагрузок. Суммарная средняя нагрузка всех приемников электрической энергии группы дает возможность прибл. оценить нижний предел возможных знач.

Расчётная нагрузка

Под расчётной нагрузкой – это величина определяющая эквивалентный температурный режим на поверхности проводника при прохождении по проводнику изменяющегося во времени тока и мощности. Введение понятия расчётная нагрузка связано с особенностями работы изоляционных конструкций и сроком их службы. Срок службы изоляционной конструкции определяется температурой. Увеличение температуры изоляции ускоряет процесс химических реакций и срок службы уменьшается.

По максималь­ной температуре его нагрева и тепловому износу различают:

расчётную нагрузку по максимальной Температуре нагрева, т. е. такую неизменную во времени нагрузку I p1 которая вызывает в проводнике тот же макс. перегрев над окружающей температурой, что и заданная переменная нагрузка I(t);

расчётную нагрузку по тепловому износу изоляции, т. е. такую неизменную во времени нагрузку I_р, п, которая вызывает в провод­нике тот же тепловой износ изоляции, что и заданная переменная нагрузка I(t).

расчётная нагрузка по I_р для данного графика I(t) является наибольшая из отвечающих ему величин I_p1 или I_р2

Эффекты нагрева проводника обусловлены его токовой нагрузкой, но вследствие большей простоты получения из опыта и исполь­зования в расчетах графиков Р (t) по сравнению с графиками / (t) в проектной практике широко применяется понятие расчетной нагрузки Р_р по активной мощности.

Однако следует иметь в виду, что так как

Pp = Uном Ip cos p

то для определения Р_р необходимо знать cos , что далеко не всегда возможно.

Схемы электроснабжения потребителей, имеющих резнопеременную нагрузку.

Для снижения или устранения влияния ударных резкопеременных нагрузок создаваемых мощными электропечами, крупными двигателями, ртутными выпрямителями и т. п., при проектировании электроснабжения необходимо преду­сматривать следующие мероприятия:

а) выделение крупных приемников эл. энергии с резкопеременной толчковой нагр., питающихся по самостоятельным линиям непосред­ственно от источника электроэнергии;

б) ограничение токов пуска и само­запуска двигателей;

в) прим. автом. ре­г. возбуждения мощных син­хронных двигателей работающих в ре­жиме перевозбуждения для уменьшения набросов реак. мощности;

г) применение парал. р-ты питающих линий и трансформаторов на ГПП с учетом вызываемого этим режимом увеличения тока короткого замыкания;

д) применение продольной компенсации;

е) выделение на отдельные линии или отдельные трансформаторы потребителей, не допускающих толчков нагрузки, например осве­щения;

ж) присоединение ударных и спокойных нагрузок на разные плечи сдвоенных реакторов или разные обмотки трансформаторов с расщепленными обмотками.

Расчет нагрузки однофазных приёмников

При питании от трёхфазной сети однофазные приёмники включаются на линейное (между фазами) и на фазное (фаза-0) напряжения. 3ф сеть рассчитывается по току наиболее загруженной фазы. Для этого определяется эквивалентная 3ф нагрузка, создающая ток наиболее загруженной фазы. Если есть одна пофазная нагр. S1, включается на линейное напряжение между А и В, то эквивалентная 3ф Sэ=корень3*S1. При включении на фазное напряжение А-О Sэ=3*S1. При тока нагрузки, включённых на фазы АВ и ВС, и угле 120 ток в фазе В Iв=корень(Iав+Iвс/2)^2+(kor3/2*Iвс)^2=kor Iab^2 + Ibc^2 + Iab*Ibc. Если 3 равные нагрузки, включены на разный плечи фаз, S1>S2>S3, то наиболее загруженной фазой будет между S1 и S2 Sэ=кор3*корS1^2+S^2+S1*S2. При включении 3 разных нагрузок на фазное напряжение (фаза-0) эквивалентная 3 фазная нагрузка определен по Sэ=3*S1. Однофазные электрические приемники, включая на фазные и междуфазные напряжения и распределяющиеся с неравномерностью не более 15% учитываются при расчётах как 3х фазные той же суммарной мощности. При превышении расчётной нагрузки равно тройной нагрузке наиболее загружено фазы. При числе однофазных приёмников больше 3 и одинаковых Ки и соs фи макс нагрузка определяется Рм=Км*Рсм=КиКмРн, Рн - суммарная номинальная мощность однофазных приёмников при неравномерности менее 15% или эквивалентная суммарная мощность. Эффект число однофазных приёмников nэ=2*Сум рн/3*рн. макс, где Сум рн – сумма номинальных мощностей 1ф Эл приём данного узла, рн. макс – ном мощностей наиболее нагруженного электрического приемника 1ф тока. При различных Ки и соs фи распределение по фазам по возможности равномерно и рассчитывается среднего нгр. за наиболее загруженную смену в каждой фазе. Для определения расчётной нагрузки используют коэффициент приведения линейных нагр. к фазным, зависят от соs: для фазы А: Рсм(А)=Ки*Рав*р(ав)а+Ки*Рса*р(СА)а+Ки’*Рао; Qсм(А)=Ки*Рав*q(ав)а+Ки*Рса*q(СА)а+Ки’*Рао tg fi, где Ки и Ки’– коэффициент используется для электрических приёмников включается между фазами и ф-о; Рав Рса Рао –номинальная мощность, tg fi соответственно соs fi электрический приёмник включается на ф-о; р(ав)а и т.д. коэф приведк фазе А акт нагр вкл на напряжение А-В и С-А где q – там тоже для реакт. Эквивалентного нагр 3ф сети от 1ф электрических приёмников(например фаза С наиб загружена) Рсм=3*Рсм(с) и реактивные так же. Коэффициент использования для наиб загруженной фазы Ки= Рсм(с)/ (Рвс+Рса):2 +Рсо

Характеристики графиков нагрузки

Показатели графиков – некоторые безразмерные коэфицент, характеризующий режим работы приёмников электрической энергии по мощности или во времени, применяются при исследовании и расчётах эл. нагрузок. Коэфицент определяется как для индивидуального, так и для группового графиков активной, реактивной мощности и тока. Правильное определение электрических нагрузок является ос­новой рационального построения и эксплуатации систем электро­снабжения ПП. а) Коэффициент включения Коэффициентом включения приемника к_в , называется отношение продолжительности включения приемника в цикле t_в ко всей про­должительности цикла t_ц . Время включения приемника за цикл складывается из времени работы t_р и времени холостого хода t_х : к_в=tв/tц=(tр+tx)/tц (1) Коэффициентом включения группы приемников, или групповым коэффициентом включения К_в , называется средневзвешенное (по номинальной активной мощности) значение коэффициентов включе­ния всех приемников, входящих в группу, определяемое по формуле К_в=(сум от 1 до n k_в*p_ном)/( сум от 1 до n p_ном) (2) Простейшее определение к_в, выраженное формулой (1), при пе­реходе к групповому коэффициенту включения не может быть при­нято, а формула (2) выведена с использованием условного поня­тия - средней за цикл групповой включенной мощности. Приближенно значение к_в определяется в эксплуатации с по­мощью простейшего электрического счетчика времени. б) Коэффициент загрузки Коэффициентом загрузки к_з,а приемника по активной мощности называется отношение фактически потребляемой им средней актив­ной мощности р_с,в (за время включения t_в в течение времени цикла t_ц к его номинальной мощности: к_з_а=р_с.в/р_ном=1/р_ном*1/tв*интеграл от 0 до tц (p(t)dt)= р_с/р_ном *tц/tв=k_и.а/к_в в) Коэффициент использования . Коэффициент использования является основным показателем для расчета нагрузки. Коэффициентом использования активной мощности приемника к_и,а или группы приемников К_и,а называется отношение средней активной мощности отдельного приемника (или группы их) к ее номинальному значению :к_и.а=р_с/р_ном=( сум от 1 до n k_и.а*p_ном)/( сум от 1 до n p_ном) Этот коэффициент, как и средняя нагрузка р_с , Р_с , относится, как правило, к смене с наибольшей нагрузкой приемников. Коэффициент спроса, как и коэффициент максимума, относится обычно к групповым графикам. Коэффициентом спроса по активной мощности К_с,а называется отношение расчетной (в условиях проектирования) или потребляемой Р_п(в условиях эксплуатации) активной мощности к номинальной активной мощности группы приемников : K_c_a=Pp/Pном или K_c_a=Pп/Pном Аналогичный коэффициент применим и для токовой нагрузки: K_c_I=Ip/Iном или K_c_I=Iп/Iном Значения коэффициентов спроса К_са для различных групп приемников в различных отраслях промышленности и различных производств п предприятий в целом определяются из опыта эксплу­атации и принимаются при проектировании по справочным матери­алам г) Метод коэф. max. Коэфицент max активной мощности к_м.а.,Км.а. называется отношение расчётной активной мощности p_p,Pp к средней нагр. рс,Рс за исследуемый .пер. времени k_m_a=P_p/P_c Исслед.пер.врем.приним.равным продолжит. наиб . загруженной смены. Обычно коэфицент max относится к групповым графикам нагрузок, т.е. определенная величина Км.а. Коэф.max графика по току определяемую как k_м_I=I_p/I_c Коэф.max Км.а, связывая две найденные из графика величины-расчётную и среднюю нагрузки, представляет собой определённую и важную характер. графика. Коэф.max Км.а. зависит от приведённого числа приёмников n_п и ряда коэфицентов, характер. режим потребления эл.эн. данной группой приёмников, характеризующих режим потребления элек­троэнергии данной группой приемников. Рассмотрим более по­дробно вопрос о коэффициенте максимума.

Выбор силовых трансформаторов для приемников электроэнергии

Однотрансформаторные подстанции рекомендуется при­менять при наличии в цехе (корпусе) приемников электро­энергии, допускающих перерыв электроснабжения на вре­мя доставки «складского» резерва, или при резервирова­нии, осуществляемом по линиям низшего напряжения от соседних ТП, т. е. они допустимы для потребителей III и II категорий, а также при наличии в сети 380—660 В неболь­шого количества (до 20 %) потребителей I категории.

Двухтрансформаторные подстанции рекомендуется при­менять в следующих случаях:

-при преобладании потребителей I категории и наличии потребителей особой группы;

-для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдельно сто­ящих объектов общезаводского назначения (компрессор­ные и насосные станции);

- для цехов с высокой удельной плотностью нагрузок (вы­ше 0,5—0,7 кВА/м²).

Иногда оказывается целесообразным применение двухтрансформаторных подстанций при неравномерном суточ­ном или годовом графике нагрузок. В этом случае можно изменять присоединенную мощность трансформаторов, используя их в более рациональных режимах работы.

Для двухтрансформаторных подстанций также необхо­дим складской резерв для быстрого восстановления нормального питания потребителей в случае выхода из строя одного трансформатора на длительный срок. Оставшийся в работе трансформатор должен обеспечивать электроснаб­жение всех потребителей I категории на время замены по­врежденного трансформатора.

Основные электрические показатели энергохозяйства.

В качестве электрических показателей энергохозяйства применяют безразмерные показатели коэффициенты графиков нагрузок, характеризующие режим работы электроприёмников по мощности или во времени.

Правильное определение электрических нагрузок является ос­новой рационального построения и эксплуатации систем электро­снабжения промышленных предприятий.