Графики электрических нагрузок потребителей



Общие положения

Электрическая нагрузка отдельных потребителей, а следовательно, и суммарная их нагрузка, определяющая режим работы электростанций в энергосистеме, непрерывно меняется. Принято отражать этот факт графиком нагрузки, т.е. диаграммой изменения мощности (тока) электроустановки во времени.

По виду фиксируемого параметра различают графики активной Р, реактивной Q, полной (кажущейся) S мощностей и тока I электроустановки.

Как правило, графики отражают изменение нагрузки за определенный период времени. По этому признаку их подразделяют на суточные (24 ч), сезонные, годовые и т.п.

По месту изучения или элементу энергосистемы, к которому они относятся, графики можно разделить на следующие группы:

• графики нагрузки потребителей, определяемые на шинах подстанций;
• сетевые графики нагрузки — на шинах районных и узловых подстанций;
• графики нагрузки энергосистемы, характеризующие результирующую нагрузку энергосистемы;
• графики нагрузки электростанций.

Графики нагрузки используют для анализа работы электроустановок, для проектирования системы электроснабжения, для составления прогнозов электропотребления, планирования ремонтов оборудования, а также в процессе эксплуатации для ведения нормального режима работы.

Суточные графики нагрузки потребителей

Фактический график нагрузки может быть получен с помощью регистрирующих приборов, которые фиксируют изменения соответствующего параметра во времени.

Перспективный график нагрузки потребителей определяется в процессе проектирования. Для его построения надо располагать прежде всего сведениями об установленной мощности электроприемников, под которой понимают их суммарную номинальную мощность. Для активной нагрузки

(1)

Присоединенная мощность на шинах подстанции потребителей

(2)

Где — соответственно средние КПД электроустановок потребителей и местной сети при номинальной нагрузке.

В практике эксплуатации обычно действительная нагрузка потребителей меньше суммарной установленной мощности. Это обстоятельство учитывается коэффициентами одновременности k_о и загрузки k_з. Тогда выражение для максимальной нагрузки потребителя будет иметь вид:

(3)

где k_спр — коэффициент спроса для рассматриваемой группы потребителей.

Коэффициенты спроса определяются на основании опыта эксплуатации однотипных потребителей и приводятся в справочной литературе. Средние значения коэффициентов спроса для некоторых промышленных потребителей приведены в табл.1.

Таблица 1

Коэффициент спроса k_спр

Найденное по (3) значение максимальной нагрузки является наибольшим в году и соответствует обычно периоду зимнего максимума нагрузки.

Кроме Р_max, для построения графика необходимо знать характер изменения нагрузки потребителя во времени, который при проектировании обычно определяется по типовым графикам.

Типовой график нагрузки строится по результатам исследования аналогичных действующих потребителей и приводится в справочной литературе в виде, показанном на рис.1,а.

Рис.1. Суточные графики активной нагрузки потребителя
а — типовой
б — в именованных единицах

Для удобства расчетов график выполняется ступенчатым. Наибольшая возможная за сутки нагрузка принимается за 100%, а остальные ступени графика показывают относительное значение нагрузки для данного времени суток.

При известном Р_max можно перевести типовой график в график нагрузки данного потребителя, используя соотношение для каждой ступени графика:

(4)

где n% — ордината соответствующей ступени типового графика, %.

На рис.1,б показан график потребителя электроэнергии, полученный из типового (рис.1,а) при Р_max = 20 МВт.

Обычно для каждого потребителя дается несколько суточных графиков, которые характеризуют его работу в разное время года и в разные дни недели. Это — типовые графики зимних и летних суток для рабочих дней, график выходного дня и т.д. Основным является обычно зимний суточный график рабочего дня. Его максимальная нагрузка Р_max принимается за 100%, и ординаты всех остальных графиков задаются в процентах именно этого значения (рис.2).

Рис.2. Пример типового графика конкретного вида производства (черная металлургия)

1 — график рабочего дня
2 — график выходного дня

Кроме графиков активной нагрузки, используют графики реактивной нагрузки. Типовые графики реактивного потребления также имеют ординаты ступеней, %, абсолютного максимума:

(5)

где tgφ_max определяется по значению cosφ_max , которое должно быть задано как исходный параметр для данного потребителя.

Суточный график полной мощности можно получить, используя известные графики активной и реактивной нагрузок. Значения мощности по ступеням графика (рис.3) определяются по выражениям

(6)

где Р_n и Q_n — активная и реактивная нагрузки данной ступени в именованных единицах.

Рис.3. Суточные графики активной, реактивной и полной мощности потребителя

Суточные графики районных подстанций

Эти графики определяются с учетом потерь активной и реактивной мощностей в линиях и трансформаторах при распределении электроэнергии.

Потери мощности от протекания тока в проводах линий и в обмотках трансформаторов являются переменными величинами, зависящими от нагрузки. Постоянную часть потерь мощности в сети определяют в основном потери холостого хода трансформаторов.

Постоянные потери распределения и переменные потери для максимального режима в i-м элементе сети (линии, трансформаторе) находят с использованием методов, известных из курса «Электрические сети». Суммарные потери для любой ступени графика нагрузки подстанции могут быть найдены из выражений

(7)

где S_i — нагрузка i-го элемента сети, соответствующая рассматриваемой n-й ступени суммарного графика нагрузки; S_i,max — нагрузка элемента (линии, трансформатора), при которой определены

Способ построения графика активной нагрузки для конкретной сети показан на рис.4.

Рис.4. К построению графика активной нагрузки
электрической сети (на шинах районной подстанции)
а — схема сети,
б — графики нагрузки отдельных потребителей,

в — суммарный график нагрузки

Суточные графики нагрузки электростанций

Суммируя графики нагрузки потребителей и потери распределения в электрических сетях в целом по энергосистеме, получают результирующий график нагрузки электростанций энергосистемы

Рис.5. Графики активной нагрузки энергосистемы

График нагрузки генераторов энергосистемы получают из графика мощности, отпускаемой с шин, учитывая дополнительно расход электроэнергии на собственные нужды (рис.5). При значительных колебаниях нагрузки электростанций необходимо учитывать переменный характер потребления собственных нужд.

(8)

где Р_i — мощность, отдаваемая с шин станции; Р

уст — установленная мощность генераторов; Р_c.н.max — максимальный расход на собственные нужды; коэффициенты 0,4 и 0,6 приближенно характеризуют соответствующую долю постоянной и переменной части расхода на собственные нужды Р_с.н.max.

Нагрузка между отдельными электростанциями распределяется таким образом, чтобы обеспечить максимальною экономичность работы в целом по энергосистеме. Исходя из этих соображений, диспетчерская служба энергосистемы задает электростанциям суточные графики нагрузки.

При проектировании электрической части электростанции необходимо знать график нагрузки трансформаторов и автотрансформаторов связи с энергосистемой. Способ построения такого графика для трансформаторов связи ТЭЦ с энергосистемой показан на рис.6.

Рис. 6. Графики активной нагрузки для ТЭЦ, работающей в энергосистеме
а — поясняющая схема
6 — графики выработки и потребления мощности на генераторном напряжении
в — график нагрузки трансформаторов связи

Требуемый график Р_т получают, вычитая из графика нагрузки генераторов Р_г график потребления местной нагрузки и расход электроэнергии на собственные нужды Р_с.н.

Годовой график продолжительности нагрузок

Этот график показывает длительность работы установки в течение года с различными нагрузками. По оси ординат откладывают нагрузки в соответствующем масштабе, по оси абсцисс — часы года от 0 до 8760. Нагрузки на графике располагают в порядке их убывания от Р

max до Р_min (рис.7).

Рис.7. Годовой график продолжительности нагрузок

Построение годового графика продолжительности нагрузок производится на основании известных суточных графиков. На рис.8 показан способ построения графика при наличии двух суточных графиков нагрузки — зимнего (183 дня) и летнего (182 дня).

Рис.8. Способ построения годового графика продолжительности нагрузок

Для наиболее распространенных потребителей электроэнергии в справочниках приводятся типовые графики активной и реактивной нагрузок по продолжительности.

График продолжительности нагрузок применяют в расчетах технико-экономических показателей установки, расчетах потерь электроэнергии, при оценке использования оборудования в течение года и т.п.

Технико-экономические показатели, определяемые из графиков нагрузки

Площадь, ограниченная кривой графика активной нагрузки, численно равна энергии, произведенной или потребленной электроустановкой за рассматриваемый период:

(9)

где Р_i — мощность i-й ступени графика; Т_i — продолжительность ступени.

Средняя нагрузка установки за рассматриваемый период (сутки, год) равна:

(10)

где Т — длительность рассматриваемого периода; W_п — электроэнергия за рассматриваемый период.

Степень неравномерности графика работы установки оценивают коэффициентом заполнения

(11)

Коэффициент заполнения графика нагрузки показывает, во сколько раз выработанное (потребленное) количество электроэнергии за рассматриваемый период (сутки, год) меньше того количества энергии, которое было бы выработано (потреблено) за то же время, если бы нагрузка установки все время была максимальной. Очевидно, что чем равномернее график, тем ближе значение k_зп к единице.

Для характеристики графика нагрузки установки можно воспользоваться также условной продолжительностью использования максимальной нагрузки

(12)

Эта величина показывает, сколько часов за рассматриваемый период Т (обычно год) установка должна была бы работать с неизменной максимальной нагрузкой, чтобы выработать (потребить) действительное количество электроэнергии W_п за этот период времени. Определение величины Т_max можно проиллюстрировать на примере рис.3.

В практике применяют также коэффициент использования установленной мощности

(13)

или продолжительность использования установленной мощности

(14)

В формулах (13) и (14) под Р_уст следует понимать суммарную установленную мощность всех агрегатов, включая резервные.

Коэффициент использования k_и характеризует степень использования установленной мощности агрегатов. Очевидно, что k_иустуст≥Р_max имеем k_и≤k_зп.

В среднем для энергосистем России продолжительность использования установленной мощности электростанций составляет около 5000 ч в год.



Понятие о суточном графике потребления электроэнергии потребителей различного типа и его параметрах.

Потребление электроэнергии отдельными предприятиями и населением в течение суток неравномерно. Это объясняется работой предприятий в 1,2,3 смены, неравномерностью осветительной нагрузки, внешними условиями (tº..).

Режим потребления электроэнергии принято представлять графиком нагрузки, который представляет собой колебания спроса на электроэнергию во времени и выражается зависимостью активной, реактивной или полной N от времени.

Различают суточные, недельные, годовые графики.

Характерными величинами суточного графика является нагрузки: максимальная, минимальная, среднесуточная.

В суточном графике различают 3 части:

1-базовая часть Р ˂ Р н.ч. min

2-полупиковая P н.ч. min ≤ P ≤ P дн. min

3-пиковая P ˃ P дн. Min

Коэффициент неравномерности характеризует отношение минимальных и максимальных нагрузок:

Kнер.=Pmin/Pmax

Годичный график строится по характерным суточным графикам. S годового графика пропорционально энергии потребления в течение года.

W=Pmax.*Tmax.

где Tmax. –время использования максимальной нагрузки.

2. Режимы энергосистемы и участие электростанций в выработке электроэнергии.

Нагрузка энергетической системы складывается:

1. Нагрузка потребителей;

2. Мощности собственных нужд;

3. Потери мощности в сетях.

Базовая часть суточного графика возлагает:

1. На ГЭС в режиме минимального пропуска воды, обусловленная санитарными нормами и требованиям судоходства. В период паводка доля ГЭС базовая часть может быть увеличена.

2. На ТЭЦ максимальная экономичность которых имеет место при соответствии тепловой и электрической нагрузок.

3. На АЭС регулирование мощности, которых затруднительно.

Покрытие пиковой части графика возлагает на ГЭС, ГАЭС и ГТУ, агрегаты которых допускают частые включения и отключения и быстрое изменение нагрузки.

Полупиковая часть суточного графика может быть покрыта КЭС, работа которых, наиболее экономична при равномерных нагрузках. Эта нагрузка может быть выровнена ГАЭС при работе в насосном режиме. Чем более неравномерный график нагрузки, тем большую P должны иметь ГЭС, ГАЭС.

3) Резервы генерирующей мощности эс.

Для обеспечения на нормальном режиме работы энергосистемы установленная мощность станции должна превышать наибольшую нагрузку системы. Мощность равная разнице установленной мощности и нагрузки системы представляет собой некоторый запас установленной мощности необходимый для резервирования агрегатов станции в случае их повреждения или проведение плановых ремонтных работ. Резервная мощность подразделяется на вращающиеся или горячий резерв и холодный резерв.

Вращающийся резерв сосредоточен в агрегатах, нагрузка которых меньше их номинальной мощности.

Холодный резерв – это мощность нерабочих агрегатов, которые в случае необходимости могут быть быстро введены в работу.

Мощность наиболее крупного агрегата в ней не должна превышать более 2% установленной мощности энергосистемы.

Мощность наиболее крупной станции по тем же соображениям не более 8-12% от мощности, установленной.

В практике эксплуатации показано, что резервная мощность должна быть не меньше 10-15% от суммарной установленной мощности.

Увеличение резервируемой мощности ведет к ухудшению технических показателей, а уменьшение, к понижению надежности электроснабжения потребителей.

Графики нагрузок и экономические показатели электростанций

Любого потребителя электрической энергии, или их группу, можно охарактеризовать графиком нагрузки – количеством потребленной электроэнергии за единицу времени. Эта величина не является постоянной и, соответственно, с изменением нагрузки потребителя меняется и количество вырабатываемой электростанцией электроэнергии.

Изменение нагрузки электрических станций колеблется как по часам (в течении суток), ток и по дням (в течении года). Данные изменения изображают графически. Колебания электрической нагрузки будет зависеть от назначения электростанции и целей, для которых отпускается электроэнергия.

Ниже показан график работы электрической станции с преобладающей осветительной нагрузкой:

Из графика видно, что максимальный пик приходится на промежуток между 17-00 и 22-00 для зимнего периода (кривая а), и между 21-00 и 01-00 летом (кривая б). в летнее время пик потребления электрической энергии наступает значительно позднее, он значительно короче по времени и меньше по количеству потребленной электрической энергии.

Станции, которые обслуживают осветительную нагрузку встречаются крайне редко. Они помимо осветительной нагрузки обслуживают еще промышленное оборудование, а также оборудование коммунальных нужд, городского электротранспорта и железных дорог. При этом график нагрузок резко изменяется. В дневное время количество потребляемой электрической энергии резко возрастет, и кроме вечернего, возникнет еще и дневной  максимум.

Ниже показаны характерные суточные графики активной нагрузки (в процентном соотношении) промышленного и культурного центра для зимнего и летнего периода:

Проанализировав летний и зимний график можно построить годовой график, или как его еще называют – график по продолжительности. Для построения годового графика  необходимо определить количество дней работы в году по летнему и зимнему графику.

Определив общую суточную длительность какой-то нагрузки, к примеру, максимальной, и умножив это число часов на количество дней работы по данному суточному графику (зимнему, например), находим продолжительность этой нагрузки за рассматриваемую часть года. Повторяя такие действия для каждого следующего значения нагрузки можно построить график годовой. Площадь годового графика (при выраженных осях ординат в киловаттах) будет выражать годовое количество отпущенной электростанцией электрической энергии в киловатт-часах.

Годовые графики могут строить как для электростанций, так и для потребителей. Имея значения суточные зимних и летних потреблений электрической энергии подбирают наиболее оптимальное количество генераторов, которые будут установлены на электростанции, при этом стремятся подобрать генераторы таким образом, что бы их мощность была одинакова. Эти же значения используют и при решении вопроса о мощности и количестве работающих агрегатов в различное время суток. Годовые графики необходимы для определения потребности в топливе, а также для решения вопроса о распределении нагрузки между параллельно работающими электростанциями и решения других задач.

Ниже показан годовой график электростанции промышленного и культурного центра, с выраженной нагрузкой в процентах:

На основе построенных суточных и годовых диаграмм можно определить некоторые коэффициент, которые характеризуют работу электрической станции, ее экономичность, а также правильность выбора ее агрегатов.

1. Среднесуточная или среднегодовая нагрузка:

Где Э_а выработанная электроэнергия за определенное количество Т часов работы электростанции.

2.  Число часов использования максимума:

Где Р_max нагрузка максимальная за рассматриваемый период времени.

Наиболее часто определяют годовое число часов использования максимума. Данная величина для электростанций районного значения находится в пределах 5000-7000 часов, для заводских ТЭЦ примерно 2500-5000 часов, а небольшие электростанции малых городов 2500-3000 часов. Чем больше Т_max – тем лучше используется оборудование электростанции.

3.  Коэффициент нагрузки электростанции:

Данный коэффициент характеризует экономичность работы электростанции. Он показывает какую долю составляет электрическая энергия выработанная на электростанции от той, которая могла бы быть выработана при максимальной загрузке станции. Чем выше будет К_н, тем меньше себестоимость 1 кВт*ч электроэнергии.

Для электростанций районного значения К_н обычно составляет 0,7 – 0,8; для заводских 0,4 – 0,55; для электростанций небольших городов порядка 0,3 – 0,4.

4.  Коэффициент резерва:

Где Р_уст – мощность установленная агрегатов электрической станции.

Коэффициент резерва всегда больше единицы и его значение всегда напрямую зависит от назначения и важности электростанции.

При эксплуатации могут иметь место кратковременные, но довольно значительные повышения потребление электрической энергии, вызванное совпадением максимального потребления электрической энергии со стороны потребителей (пиковые нагрузки).

Для того что бы снизить эти пики и, соответственно, снизить количество генераторов на станции применяют следующие методы регулирования графика нагрузок:

• Сдвиг времени начала и конца работы потребителей у которых максимальные нагрузки совпадают по времени;
• Планирование работы цехов и заводов, а в некоторых случаях даже работу отдельных крупных технологических агрегатов;
• Применение тарифов, поощряющих работу потребителей в часы наименьшей загрузки электрической станции;

При резком росте потребляемой электроэнергии, например в случае аварии, отключение одной или нескольких машин на станции, регулирование графика потребления электроэнергии регулируется автоматически, путем отключения менее ответственных потребителей.

Естественное регулирование потребляемой электроэнергии легко достигается в крупных энергосистемах, которые могут охватывать большие районы и огромное количество потребителей, что позволит переводить нагрузку с одной электростанции на другую, которая менее загружена.

Экономические показатели электростанций

Для выявления степени экономичности при строительстве электростанции используют показатель стоимости 1 кВт установленной мощности, который можно определить по формуле:

Где К – стоимость сооружений общая, денежных единиц; Р_уст – мощность общая электростанции, кВт.

Общая стоимость сооружений довольно существенно зависит от единичной мощности генераторов, их типов и числа, от видов применяемого топлива, а также от водоснабжения. Чем выше единичная мощность устанавливаемых агрегатов и общая электрическая мощность станции, тем ниже размер капиталовложений на 1 кВт.

Понятие о суточном графике потребления электроэнергии потребителей различного типа и его параметрах.

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Понятие о суточном графике потребления электроэнергии потребителей различного типа и его параметрах.

Графики нагрузки различных групп потребителей энергии позволяют прогнозировать ожидаемые максимальные нагрузки, режим и размеры потребления электроэнергии, обоснованно проектировать развитие энергосистемы. Чем равномернее графики нагрузки потребителей и равномернее график нагрузки энергосистемы в целом, тем легче обеспечить экономичную работу ЭС.

Различают суточные графики для разных дней недели и разных периодов года, а также годовые графики. (График на листочке)..

Характерными величинами суточного графика являются нагрузки: максимальная Рmax, минимальная Рmin, средняя Рср, а также коэффициент неравномерности нагрузки Кнр = Рmin/Рmax. В суточном графике различают базовую часть, соответствующую нагрузке Р ≤Рнч min , полупиковую часть при Рнч min ≤ Р ≤ Рдн min , пиковую часть при Р > Рдн min.

Режимы энергосистемы и участие электростанций

В выработке электроэнергии.

 

Нагрузка электрической системы слагается из следующих составляющих:

1. Нагрузок потребителей.

2. Мощности собственных производственных нужд ЭС.

3. Потерь мощности в сетях.

Так как потребление мощности неравномерно как в течение суток, так и в течение года, то нагрузка энергосистемы также неравномерна (см. рис. 1).

 

Рис. 1

 

Нагрузка электрической системы должна быть распределена между всеми ЭС, суммарная установленная мощность которых Рнг max несколько превышает наибольший максимум системы.

Резервы генерирующей мощности ЭС.

Для обеспечения нормальной работы энергосистемы, наибольшая мощность либо наибольшая нагрузка энергосистемы должна быть меньше установленной мощности. Разность между установленной мощностью и нагрузкой энергосистемы представляют собой запас мощности, необходимый для резервирования агрегатов.

Запас мощности подразделяется на :

Горячий (вращающийся) резерв активной мощности – резервная мощность работающих в данное время агрегатов, которая может быть реализована путем изменения их производительности.

Холодный резерв активной мощности – мощность исправных неработающих агрегатов, требующая пусковых операций для их использования.

Из условий устойчивости и надежности работы систем, наибольшая мощность не должна превышать 2% установленной мощности.

Показатели качества электроэнергии.

Под качеством электроэнергии понимается степень соответствия основных параметров энергосистемы установленным нормам производства, передачи и распределения электрической энергии.

Основные показатели качества электроэнергии: Отклонение напряжения, частоты, колебания напряжения, провал напряжения, несинусоидальность, или коэффициент искажения синусоидальности.

Показатели качества электроэнергии в электрических сетях, находящихся в собственности потребителей, регламентируются отраслевыми стандартами и иными нормативными документами, но они не должны быть ниже норм ГОСТа для точек общего присоединения.

Требования к надежности электроснабжения.

По надежности электроснабжения приемники электроэнергии разделяют на три категории. Электроприемниками первой категории являются электроприемники, перерыв в работе которых может привести к тяжелым последствиям: угрозе жизни людей, крупному материальному ущербу, порче технологического оборудования, массовому браку в производимой продукции, сбою в сложном технологическом процессе, срывам в работе коммунального хозяйства. К особой группе внутри первой категории электроснабжения относятся электроприемники, постоянная работа которых нужна для штатной остановки производства при спасении людей, предотвращении взрывов, возгораний и порчи дорого оборудования. Электроприемниками второй категории являются электроприемники, перерыв в работе которых ведет к сбоям в отгрузке продукции, простоям персонала, машин и механизмов, сбою нормальной жизнедеятельности населения. К электроприемникам третьей категории-все оставшиеся электроприёммники, не вошедшие в 1 и 2 категории. Сюда принято относить электроприёмники вспомогательного оборудования, несерийного производства и т.д.

6. Основные требования к электрическим схемам соединения.

Электроустановки, включая электрическую часть станций и подстанций вып-ся по определенным схемам, отражающую внутреннюю структуры и взаимосвязь элементов электрической установки.

Схемы эл. установки-это чертеж, на котором изображены элементы эл. установки, соединенные между собой.

Различают гл. схемы и схемы собственных нужд :

Гл. схемы отображают цепи, по которым обеспечивается передача энергии от источника к приемникам.

А схема собственных нужд — это цепи, по которым обеспечивается питание собственных нужд станции.

Требования к эл.установкам:

-надежность и экономичность работы;

-безопасность обслуживания;

-возможность расширения .

Оказывают след. факторы:

-тип станции

-число и мощность генераторов и силовых трансформаторов

-характер и мощность местных нагрузков и т.д.

Категории потребителей.

Потребителями электроэнергии принято называть электроприёмники или их группу, объединённых технологическим процессом и располагающихся на определённой территории. Всех потребителей электроэнергии, по обеспечению надёжности электроснабжения, принято разделять на следующие группы: Электроприемниками первой категории являются электроприемники, перерыв в работе которых может привести к тяжелым последствиям: угрозе жизни людей, крупному материальному ущербу, порче технологического оборудования, массовому браку в производимой продукции, сбою в сложном технологическом процессе, срывам в работе коммунального хозяйства. К особой группе внутри первой категории электроснабжения относятся электроприемники, постоянная работа которых нужна для штатной остановки производства при спасении людей, предотвращении взрывов, возгораний и порчи дорого оборудования. Электроприемниками второй категории являются электроприемники, перерыв в работе которых ведет к сбоям в отгрузке продукции, простоям персонала, машин и механизмов, сбою нормальной жизнедеятельности населения. К электроприемникам третьей категории-все оставшиеся электроприёммники, не вошедшие в 1 и 2 категории. Сюда принято относить электроприёмники вспомогательного оборудования, несерийного производства и т.д.

Типы электрических схем ЭС

Схемы электрических соединений могут быть выполнены в однолинейном или трехлинейном изображении. В однолинейных схемах все соединения показаны только для одной фазы. Они используются наиболее широко при проектировании, расчетах режимов, разработке схем релейной защиты и автоматики. В процессе эксплуатации применяются упрощенные однолинейные схемы, называемые оперативными. В них для наглядности показано только основное оборудование. А положение выключателей и разъединителей соответствует действительному в момент составления схемы. Трехлинейные схемы составляют для всех трех фаз с указанием на них всех соединений вторичных цепей и применяют при монтажных работах, эксплуатационных проверках и ремонтах отдельных фаз.

Схемы (на листочках) .

Упрощенные РУ.

Упрощенные схемы без сборных шин или с короткими перемычками между присоединениями получили применение для РУ с малым числом присоединений.

(схема на листочках)

Понятие о суточном графике потребления электроэнергии потребителей различного типа и его параметрах.

Графики нагрузки различных групп потребителей энергии позволяют прогнозировать ожидаемые максимальные нагрузки, режим и размеры потребления электроэнергии, обоснованно проектировать развитие энергосистемы. Чем равномернее графики нагрузки потребителей и равномернее график нагрузки энергосистемы в целом, тем легче обеспечить экономичную работу ЭС.

Различают суточные графики для разных дней недели и разных периодов года, а также годовые графики. (График на листочке)..

Характерными величинами суточного графика являются нагрузки: максимальная Рmax, минимальная Рmin, средняя Рср, а также коэффициент неравномерности нагрузки Кнр = Рmin/Рmax. В суточном графике различают базовую часть, соответствующую нагрузке Р ≤Рнч min , полупиковую часть при Рнч min ≤ Р ≤ Рдн min , пиковую часть при Р > Рдн min.



Суточный график нагрузки жилых зданий

При выборе трансформаторов важно понимать суточный график нагрузки. С промышленными объектами все гораздо сложнее, а вот у жилых домов достаточно постоянный суточный график потребления электроэнергии. Суточный график нагрузки влияет на выбор трансформатора.

Знаю, многие из вас следят за моим блогом. Недавно я рассказывал про выбор трансформатора для коттеджного поселка. В той статье я пытался хоть как-то обосновать трансформатор 100 кВА для 31 домика, т.к. этого хотел РЭС, а с исходными данными было все достаточно сложно. По расчету получилось, что для этого количества домов и трансформатора 63 кВА вполне достаточно.

После той статьи по мне проехались словно катком, что я в корне не прав и нужен чуть ли не 160 кВА. Если честно, я так и не понял в чем и где я был не прав. Главное, что те комментарии побудили меня на написание еще одной статьи, которая поможет нам обосновать и сделать правильный выбор трансформатора.

Понимание суточного графика нагрузки пригодится при расчете нагрузок существующей трансформаторной подстанции. У нас сейчас очень любят в технических условиях на электроснабжение писать такой пункт.

В интернете на одном из сайтов я нашел реальный суточный график нагрузок для 62-квартирного дома с газовыми плитами. Я надеюсь, эта информация достоверна, по крайней мере график очень похож на реальный.

Суточный график нагрузки (62-квартирный дом с газовыи плитами)

Красной линией на графике я привел наш график к двухступенчатому, как принято в электроснабжении. При выборе трансформаторов используют значения К1 и К2, которые как раз соответствуют нижнему и верхнему значению.

Как видим из графика, вечерний максимум потребляемой нагрузки длится около 4 часов, в остальное же время нагрузка на трансформатор будет в 3 раз меньше, чем в вечернее время.

Если обратиться к нашим нормативным документам, то удельная нагрузка на одну квартиру была бы чуть меньше 1,4 кВт или Рр=86,8 кВт. А что видим в действительности? 15кВт Кстати, кто знает определение и физический смысл расчетной нагрузки?

Вы думаете график не верный? Давайте найдем среднее потребление одной квартирой.

20*5+4*15=160кВт*ч/сутки — потребляет весь дом.

160*30/62=77,4кВт*ч/месяц — потребляет одна квартира.

Думаю, полученный результат вызывает сомнение, хотя у меня среднее потребление в квартире около 40 кВт*ч, правда у меня нет ни телевизора, ни стиральной машины, ни микроволновой печи, вместо ламп накаливания использую светодиодные лампы

Проанализируем еще дом на 501 квартиру с газовыми плитами:

Суточный график нагрузки (501-квартирный дом с газовыи плитами)

Здесь соотношение потребляемой нагрузки в вечерний максим в 2 раз больше чем в дневное и ночное время.

В месяц на одну квартиру выходит: (20*80+4*160)*30/501=134 кВт*ч.

Результаты отличаются почти в 2 раз. Возможно, в первом доме только однокомнатные квартиры.

А сейчас вернемся к нашему коттеджному поселку.

Я больше склоняюсь к тому, что отношение К2/К1 будет около 3.

Примем, что каждый дом будет потреблять в месяц 600 кВт. На самом деле я очень сильно сомневаюсь, что среднее потребление у них будет более 300 кВт. Здесь не идет речь о каких-то особняках, в которых имеются бассейны, сауны и т.п. Частный дом моих родителей в деревне потребляет около 300 кВт/месяц, чем они там только не пользуются.

Найдем Рмах — потребляемая нагрузка в вечерний максимум. Придется вспомнить школьную математику.

31 дом, 31 день в месяце, тогда:

Рмах*4+Рмах*20/3=600

Рмах=56 кВт или S=60 кВА

Т.е. К1=20 кВА, а К2=60 кВА

Все равно я не прав, что трансформатора 63 кВА достаточно для нашей нагрузки в 31 дом? Данному трансформатору не придется работать даже  с перегрузкой, а если посмотреть перегрузочную способность трансформатора в нашем режиме работы, то запас по мощности у него будет еще около 30%.

Перегрузочная способность трансформатора

Стоит заметить, что суточный график квартир и домов с электрическими плитами немного отличается. Здесь имеются дополнительно пики утром и днем, но они меньше по сравнению с вечерним максимумом.

Сейчас на блоге (в левой колонке) размещен опрос как раз по этой теме. Не поленитесь ответить лишь на один вопрос.

Советую почитать:

Графики электрических нгрузок энергосистемы | Энергетика

Условия работы энергетической системы и входящих в ее состав электростанций определяются режимом электро- и теплопотребления обслуживаемого ими района. Они характеризуются соответствующими графиками нагрузок — суточными, недельными, годовыми. Основной график нагрузки – суточный. Электропотребление в течение суток резко меняется в относительно короткие промежутки времени, измеряемые часами и даже минутами, поэтому покрытие этого графика — наиболее сложная задача. Несколько проще покрытие недельной неравномерности, где основная трудность связана с неизбежным массовым остановом агрегатов в субботние и воскресные дни. Наименее сложна задача покрытия годовой неравномерности электро- и теплопотребления.
Суточный график отчетливо подразделяется на постоянную и переменную части: первая отвечает минимальной нагрузке; вторая представляет собой
всю площадь графика, расположенную выше минимальной нагрузки. Чем меньше переменная часть, тем больше плотность графика р. Это понятие, иногда заменяемое термином «коэффициент заполнения графика», характеризует отношение средней планиметрической нагрузки к максимальному ее значению для данного графика. Различают суточную Рсут и недельную Рнед плотности графика.
Плотности суточных графиков электропотреблення зависят от ряда обстоятельств и различны для разных районов страны. Наибольшая неравномерность электрических нагрузок характерна для европейской части СССР, так как в силу недостатка энергетических ресурсов в этом районе располагают неэнергоемкие предприятия, но наряду с этим высокая плотность населения приводит к большой доле коммунально-бытовой нагрузки, для которой характерна наибольшая неравномерность в течение суток. Это отчетливо видно из рис. 1.1,

на котором для Центра европейской части СССР приведены нагрузки в процентах от максимальной зимней. Наименьшие величины коммунально-бытовой нагрузки характерны для периода от 23 до 4 ч (около 30% от максимума). В пределах суток кроме вечернего максимума (в 18 ч) имеется еще один — утренний (в 8 ч), однако существенно меньший. Коммунально-бытовая нагрузка зависит и от времени года. Летом отличие утреннего пика нагрузки от вечернего меньше, чем зимой, а время, характерное для вечернего максимума, смещается на более позднее.
Суточный график промышленной нагрузки строят отдельно от коммунально-бытовой. Он мало различается по временам года —летом наблюдается лишь
небольшое снижение нагрузки, связанное с ремонтом оборудования. В течение суток изменение промышленной нагрузки тоже менее значительно
фис. 1.2).

График построен для 41-часовой рабочей недели в условиях восьмичасового рабочего и двух выходных дней. При этом характерно резкое
изменение нагрузки в субботние (до 40%) и особенно в воскресные дни (до 20%). Характерно также некоторое снижение промышленной нагрузки
в 12 и 16 ч, связанное с обеденными перерывами для первой и второй смен работы. На основе графиков коммунально-бытовой и промышленной нагрузок строят
совмещенные графики по месяцам года. Совместное рассмотрение графиков рис. 1.1 и 1.2 показывает, что наибольшая нагрузка отвечает 18 ч вечера и
по величине определяется зимними условиями. Для построения суточного графика электрической станции или электрической системы района необходимо также учесть потребление энергии электрифицированным транспортом, потери электроэнергии в системе и расход на собственные нужды, что не меняет характера зависимости и лишь увеличивает величину максимума. Наиболее полный суммарный суточный график электрической нагрузки представлен на рис. 1.3.
Кроме всех видов потребления электроэнергии на этом графике нанесены также предварительно оцененные в зависимости от общей необходимой мощности потери электроэнергии, связанные с передачей ее от электростанции до потребителей, а также расходы электроэнергии на собственные нужды. Такой график, составленный для зимнего времени, определяет необходимую мощность станции для обеспечения всех потребителей электроэнергии, если станция работает изолированно. Если же электростанции работают в системе, то суточный график электрической нагрузки должен строиться для всего района,
обслуживаемого этой системой, а нагрузка каждой отдельной станции зависит от распределения необходимой мощности между станциями, входящими в систему.
Переменность электрической нагрузки во времени заставляет выбирать мощность станции (или системы) по максимуму нагрузки в зимнее время. Это
означает, что остальное время оборудование используется не полностью. Наиболее благоприятным был бы ( график электрической нагрузки, мало из-
меняющийся в течение суток. Из рис. 1.3 видно, что это относится к предприятиям, работающим в три смены. Предприятия, работающие в две смены и в еще большей мере односменные, вносят значительные изменения в величину нагрузки в течение суток. Неравномерность электрической нагрузки усугубляется характеристикой коммунально-бытового потребления электроэнергии. Поэтому плотность графика как для единичной станции,
так и для системы тем больше, чем больше доля промышленной нагрузки. Переход предприятий на пятидневную рабочую неделю привел к большему
уплотнению графиков электрической нагрузки в рабочие дни (увеличение продолжительности рабочего времени) с резким снижением электрической
нагрузки в субботу, воскресенье и праздничные дни, что может потребовать останова ряда даже крупных энергетических агрегатов. С другой стороны,
это позволяет энергетическим системам проводить в эти два дня профилактические ремонты оборудования и тем самым повышать надежность его
работы. Объединение электростанций в систему позволяет увеличивать плотность графика для отдельных станций. Дня правильного распределения нагрузки
между отдельными станциями, входящими в энергетическую систему, для соответствующего района строят суточные графики электрической нагрузки для всех времен года. На основании этих данных создают графики суточных максимальных нагрузок и годовой график продолжительности электрических нагрузок (рис. 1.4).

Этот график характеризует число часов в году, в течение которых нагрузка энергосистемы равна некоторой величине
Для построения графиков электрической нагрузки по продолжительности ломаная линия суточного изменения нагрузок заменяется ступенчатой.
Площадь, очерчиваемая кривой Wт f(т), соотвегствует годовому потреблению электроэнергии в системе Эгод (кВт-ч). Отношение тМакс
Эгод/ Wэ.макс,называют числом часов использования максимума электрическойнагрузки в энергосистеме или районе.

Построение суточного графика расхода электроэнергии » СтудИзба

Построение суточного графика расхода электроэнергии

Плановый график суточной нагрузки предприятия

Для удобства построения планового графика суточной нагрузки предприятия следует свести данные трех таблиц (освещения, силового оборудования и тепловых аппаратов) в сводную таблицу 18.1.

Таблица 18.1

Почасовая нагрузка потребителей электроэнергии предприятия

Вид нагрузки	Часы суток																Асут, кВт·ч
	0-6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21-24
Электротепловые аппараты
Силовое оборудование
Освещение
Всего за сутки

При построении графика суточной нагрузки предприятия по оси абсцисс откладывается время суток; а по оси ординат – среднечасовая мощность потребителя (рис.18.1). При этом, среднечасовую мощность откладывают для различных потребителей обычно от нулевого значения, но можно и суммировать одну к другой.

Рис. 18.1. Плановый график суточной нагрузки предприятия.

Представленные результаты на графике наглядно показывают распределение нагрузки по часам суток. Если имеются резкие скачки и спады нагрузки в отдельные часы суток, то нужно выяснить, в результате каких причин происходит такие перепады. Для устранения таких перепадов необходимо переставить часы работы отдельных машин и аппаратов, что позволит относительно выровнять нагрузку предприятия по часам суток. При наличии лимита нагрузки для часов пик – обеспечит его соблюдение.

Фактический график суточной нагрузки предприятия

Составление графика фактической нагрузки по часам суток важно для оценки деятельности предприятия, а так же насколько выполняется плановый график нагрузки и как выдерживаются установленные предприятию лимиты предельной нагрузки в часы пик.

Для замера фактической нагрузки показания электросчетчика записываются за каждый час. Вычитая из последующего показания предыдущее получают показание за 1 час. Расход за 1 час эквивалентен мощности.

Если имеются отдельные счетчики для определения расхода например световой, силовой и электротепловой энергии, то возможно определить, кроме суммарной нагрузки, величины каждой из этих нагрузок для отдельных часов суток. Величины нагрузок, вычисленные по показаниям отдельных счетчиков, складываются для определения суммарной нагрузки на каждый час суток.

На основании указанных замеров можно построить график фактической нагрузки предприятия по часам суток (рис. 18.2), выделяя (при наличии раздельного учета) световую, силовую и электротепловую нагрузки.

Рис. 18.2. Фактический график суточной нагрузки предприятия.

Площадь, очерченная графиком равна израсходованной энергии. Удельный расход электроэнергии на единицу производимой продукции определяется как

а_о = А_сут/N,

где а_о – удельный расход электроэнергии на единицу производимой продукции (условных блюд, кг и т.д.), кВт∙ч/усл. бл.; А_сут – суточный расход электроэнергии, кВт·ч; N – суточный выпуск продукции (например, суточное число условных блюд).

По удельному расходу электроэнергии на единицу производимой продукции можно судить о технико-экономическом уровне данного производства в целом.

На вводном щите предприятия иногда устанавливаются самопишущие киловаттметры, которые позволяют непрерывно записывать на ленту фактическую нагрузку, что дает возможность руководству предприятия постоянно следить за фактической работой электрооборудования. При резком расхождении фактической нагрузки с плановым графиком можно своевременно вносить необходимые изменения в последовательность технологического процесса.