книги / Основы расчета и проектирования электроснабжения предприятий
..pdf4. М аксимальные нагрузки представляют собо наибольшие из средних значений активной (реактивной) мощности за некоторый промежуток времени 0. Называет ся 0 максимумом средней нагрузки. В общем виде эта на грузка определяется по выражению
(2.17)
2.3. По ка за тел и , ха ра ктери зую щ и е
ПРИЕМНИКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ГРАФИКИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
В расчетах и исследованиях электрических нагрузок используются безразмерные показатели (коэффициенты) графиков нагрузок. Они характеризуют режим работы приемников электроэнергии по мощности и во времени.
Показатели графиков определяются как для индиви дуальных, так и для групповых графиков активной, реак тивной мощностей или тока. В связи с этим принята сле дующая система обозначений:
1)Все коэффициенты индивидуальных и групповых графиков обозначаются соответственно строчной к и про писной К буквами.
2)Род коэффициента обозначается начальной бук вой (буквами) его названия в виде индекса.
3)Все коэффициенты графиков активной мощно сти обозначаются дополнительным индексом «а», реак тивной мощности — «/?», тока «/».
Например, Кгхл означает коэффициент заполнения группового графика активной мощности.
Основными расчетными показателями графиков нагрузок являются:
1. Коэффициент использования характеризует ис пользование приемников по мощности. Величина коэффи циента определяется как отношение средней активной мощности отдельного приемника (или группы их) к ее но минальному значению:
D |
Р |
|
П |
Кц.а “ |
> ^ и .а |
|
Г^и.а/ * Pmu.i ) ^ ^"1 PHOMJ • ( 2 . 18) |
Рном |
■*ном |
1 |
1 |
Аналогично определяются коэффициенты использо вания по реактивной мощности и по току.
2. Коэффициент включения характеризует исполь зование приемников по времени. Определяется как отно шение продолжительности включения приемника в рабо ту с учетом холостого хода за цикл ко всей продолжи тельности цикла:
Гр~*Л.х
(2.19)
3. Коэффициент загрузки по активной мощности пр емника определяется как отношение фактически потребляе мой им средней мощности за время включения в течение цикла к его номинальной мощности:
Г г
к = b â .= _ L
Рвом Рвом о
_ Pc * __ ^и.а |
(2 |
.20) |
|
Рном *^в |
К„ |
|
Групповой коэффициент загрузки по активной мощ ности определяется как отношение:
К,
^з.а g |
Х^и.а.Рном., ^ |
. |
(2.21) |
Аналогично определяются коэффициенты загрузки по реактивной мощности и по току.
Коэффициент загрузки характеризует использование мощности приемников за рабочее время, т.е. за время вклю чения. Он, как и коэффициент включения, связан с техноло гическим процессом и изменяется с изменением режима работы приемников.
4. Коэффициент формы графика нагрузки характе ризует неравномерность графика во времени. Свое наи меньшее значение, равное единице, он принимает при на грузке, неизменной во времени.
Величина коэффициента формы графика определяет ся как отношение среднеквадратичной нагрузки за опреде ленный интервал времени к средней нагрузке за то же вре мя. Например, коэффициенты формы индивидуального и группового графиков по активной нагрузке определяют ся соответственно,
V —ESL • |
к —LSL |
(2.22) |
|
4> а ~ |
’ |
Л ф.а “ р |
|
5. Коэффициент заполнения графика нагрузки по а тивной мощности определяется как отношение средней мощности к максимальной мощности за исследуемый период времени,
К.з.г.а |
(2.23) |
За исследуемый период времени обычно принимается продолжительность наиболее загруженной смены. Величи на Р м чаще всего принимается равной расчетному получа совому максимуму нагрузки, т.е.
Р р=Рзо=Ри.
6. Коэффициент максимума определяется как от ношение расчетной активной мощности к средней нагрузке за исследуемый промежуток времени
Обычно коэффициент максимума, как и коэффициент заполнения графика, относится к групповым графикам на грузки. Коэффициент Кмсвязывает между собой две опре деляемые по графику величины — среднюю и расчетную нагрузки. Он является важнейшей расчетной величиной.
7. Коэффициент разновременности максимумов на грузки определяется как отношение суммарного расчетного максимума активной мощности узла схемы электроснабже ния к сумме расчетных максимумов активной мощности от дельных групп приемников, входящих в этот узел,
m
(2.25)
где т — число групп приемников, объединенных в узел. Этот коэффициент характеризует смещение макси
мумов нагрузок отдельных групп приемников во времени и равномерность узлового графика нагрузок. Обычно чем большее число групп объединяет узел, тем меньше значе ние Крм Для расчетов рекомендуется значение £ рм брать
впределах 0,85-1,0.
8.Время использования максимума нагрузки пред ставляет собой отношение расхода активной энергии Wa
за время Т к величине расчетного максимума нагрузки, т. е.:
р _ T _ |
Т |
|
(2.26) |
P |
р |
• |
|
х м |
х р |
|
|
9. Коэффициент спроса представляет собой отнош ние расчетной активной мощности к номинальной мощно сти группы приемников
(2.27)
При проектировании систем электроснабжения значе ния Кс принимаются по справочным материалам для раз личных отраслей производства. В справочниках величины Кс даются постоянными независимо от числа приемников для заданных характерных условий их работы.
Коэффициент спроса можно выразить в виде
(2.28) Отсюда следует, что поскольку коэффициенты ис пользования и максимума зависят от числа приемников
вгруппе, то и коэффициент спроса необходимо определять
взависимости от числа приемников в группе. Только при высоких значениях К„ и большом п допустимо принимать Æc=const. В общем же случае при принятии постоянного значения Кс независимо от числа приемников получаются значительные ошибки в определении расчетных нагрузок.
2.4. На зн а ч е н и е и за д а чи ра с ч е то в
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
Основой для рационального решения всего сложного комплекса технико-экономических вопросов при проекти ровании электроснабжения современного промышленного предприятия является определение ожидаемых расчетных электрических нагрузок.
Расчетной электрической нагрузкой называется неизменяющаяся во времени электрическая нагрузка, которая оказывает такое же тепловое воздействие на все токоведу щие элементы системы электроснабжения, как и фактиче ская изменяющаяся во времени нагрузка.
Расчет нагрузок является первым этапом проектиро вания любой системы электроснабжения. По величине на грузок выбирают все основные элементы проектируемой системы электроснабжения. От правильной оценки нагру зок зависят капитальные затраты, расход цветного металла, потери электроэнергии, эксплуатационные расходы и дру гие технико-экономические показатели системы электро снабжения.
Ошибка в расчетах в сторону уменьшения электриче ских нагрузок вызовет повышенные потери электроэнергии, ускорит износ электрооборудования, может ограничить производительность как отдельных агрегатов, так и всего предприятия. Поэтому вскоре после ввода предприятия в эксплуатацию потребуется увеличивать мощность транс форматоров, сечение питающих линий, заменять электро оборудование, что весьма сложно в условиях эксплуатации.
С другой стороны, излишнее увеличение расчетных на грузок повлечет за собой увеличение капитальных затрат, неполное использование дефицитного электрооборудования и проводниковых материалов. В ряде случаев это может при вести также к росту потерь электроэнергии.
Проектирование электроснабжения промышленных предприятий осуществляется в два этапа: выполнение про ектного задания и рабочих чертежей. На первом этапе рас чет электрических нагрузок обычно производится прибли женно на основании, например, данных о суммарной уста-
новленной мощности потребителей. Перед выполнением рабочих чертежей производится окончательный уточнен ный расчет нагрузок с использованием конкретных данных о мощности и режимах работы потребителей.
Определение электрических нагрузок производится от низших к высшим ступеням системы электроснабжения по отдельным расчетным узлам. На рис. 2.1 приведена при мерная схема электроснабжения промышленного предпри ятия с указанием на ней характерных мест и узлов, для кото рых требуется проводить расчет электрических нагрузок:
1) Нагрузка, создаваемая отдельным приемником напряжением до 1000 В (нагрузка I). Расчет этой нагрузки необходим для выбора сечения проводов или кабеля, отхо дящих к данному приемнику, и аппарата присоединения (пускателя, автомата).
2) Нагрузка группы приемников напряжением до 1000 В (нагрузка 2). Определение этой нагрузки необ ходимо для выбора сечения радиальной или магистральной питающей линии и аппаратов присоединения групп при емников к распределительным щитам.
3) Нагрузка 3 создается отдельными группами при емников. Расчет этой нагрузки необходим для выбора се чения линий, отходящих от цеховых ТП, и аппаратов при соединения этих линий.
4) Расчет нагрузки 4 необходимо производить для выбора мощности цехового трансформатора, сечения ли ний, отходящих от шин напряжением 6-20 кВ РП, высоко вольтных аппаратов присоединения линий.
5) Нагрузка 5 на шинах напряжением 6-20 кВ ГПП создается или отдельными высоковольтными приемниками, или группами потребителей. Определение этих нагрузок
27
необходимо для выбора сечений отходящих линий и аппа ратов, установленных на этих линиях.
6)Определение общей расчетной нагрузки на каждой секции шин ГПП (на1рузка 6) необходимо для выбора мате риала и сечения шин ГПП, отключающих аппаратов на вво дах шин, мощности понижающих трансформаторов ГПП.
7)Расчет нагрузки на стороне высшего напряжения 20-220 кВ ГПП (нагрузка 7) необходимо проводить с уче том потерь в трансформаторах. По величине этой нагрузки выбирают сечение питающих ЛЭП, аппараты присоедине ния и защиты этих линий.
Внастоящее время известен ряд научно обоснован ных методов расчета электрических нагрузок и ведутся
дальнейшие теоретические разработки по их усовершенст вованию. Накопленный опыт по расчету нагрузок обобщен в «Указаниях по определению электрических нагрузок в промышленных установках» [8], которые являются рег ламентирующим документом при проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий.
Исходными данными для расчета электрических на грузок являются сведения о номинальной мощности прием ников электроэнергии и режимах их работы. Наиболее пол но режимы работы приемников характеризуют графики электрических нагрузок. По ним могут быть определены необходимые расчетные величины электрических нагрузок.
• Подстанция энер:осцсп)?м}
Рис. 2.1. Схема электроснабжения с указанием характерных мест определения
расчетных нагрузок
РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
В практике проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий находят применение следую щие основные методы расчета электрических нагрузок:
1)метод коэффициента спроса;
2)метод коэффициента максимума;
3)по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки;
4)по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции;
5)по средней мощности и среднеквадратичному от клонению (статистический метод).
Выбор метода для конкретных условий проектирова ния должен основываться на рекомендациях по расчету нагрузок [8,9,10]. Согласно [8] основным методом расчета электрических нагрузок при разработке технических и ра бочих проектов электроснабжения промышленных пред приятий является метод коэффициента максимума.
В настоящем пособии рассматривается лишь два пер вых метода, получившие наиболее широкое практическое применение.
2.5.1. Расчет электрических нагрузок
по коэффициенту спроса
По этому методу расчетные нагрузки для группы од нородных по режиму работы приемников определяются по формулам: