Графики электрических нагрузок

Графики электрических нагрузок позволяют правильно подойти к выбору основного оборудования подстанций — трансформаторов, компенсирующих устройств, кабелей и наметить наиболее экономичный режим их работы.

В условиях действующего предприятия графики электрических нагрузок помогают выявить основные показатели электрических нагрузок, которые необходимы для проектирования электроснабжения аналогичных производств.

Суточные графики показывают изменение нагрузок в течение суток. Их строят по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии через каждый час либо каждые полчаса (для выявления получасового максимума нагрузки).

Для суточных графиков активной и реактивной нагрузок характерны следующие величины: максимум активной (реактивной) нагрузки за сутки P ‘ м (Q ‘ м) кВт ( квар), максимум активной нагрузки в наиболее загруженной смене P м кВт, расход активной (реактивной) энергии за сутки Wcут ( V cут), кВт-ч (квар-ч), расход активной (реактивной) энергии за наиболее загруженную смену Wcм (Vcм), кВт-ч (квар-ч).

Используя эти характерные величины и зная общую номинальную мощность всех рабочих электроприемников (Ри, кВт), можно определить следующие характерные для суточных графиков показатели:

Cреднюю активную нагрузку за сутки (кВт) :

Средниюю активную нагрузку за наиболее загруженную смену (кВт) :

К оэффициент использования номинальной мощности Р н за наиболее загруженную смену :

К оэффициент мощности в период максимума :

Cредневзвешенный коэффициент мощности за наиболее загруженную смену

К оэффициент заполнения суточного графика активной и реактивной нагрузки :

К оэффициент максимума активной нагрузки за наиболее загруженную смену :

Годовые графики активной и реактивной нагрузок по продолжительности, построенные на основании суточных или месячных графиков нагрузок, позволяют уточнить величину годового потребления электроэнергии, наметить режим работы трансформаторов на подстанциях в течение года, правильно выбрать компенсирующие устройства.

Для годовых графиков активной и реактивной нагрузок по продолжительности характерны следующие величины: годовой максимум активной (реактивной) нагрузки P м.г (Qм.г), кВт (квар), годовой расход активной (реактивной) энергии Wг (V г ), кВт-ч (квар-ч).

Производными для этих графиков будут следующие характерные показатели:

Г одовое число часов использования максимума активной (Гм, ч) и реактивной (Гм. р, ч) нагрузок :

где Тт — годовой фонд рабочего времени, ч,

Г одовой коэффициент сменности по энергоиспользованию :

К оэффициент заполнения годовых графиков активной и реактивной нагрузок :

Для анализа и сопоставления показателей, полученных на одном предприятии, с показателями аналогичных производств других предприятий необходимо графики электрических нагрузок дополнять данными, характеризующими технологию производства в соответствующий графикам период времени.

В качестве примера на рис. 1 и 2 приведены суточный и годовой графики активных нагрузок цеха мощностью 5,5 млн. м2 в год, построенные на основании показаний счетчиков активной энергии во время обследования электрических нагрузок предприятия.

Источник

Графики нагрузок потребителей

Характеристикой нагрузки является величина потребляемой активной и реактивной мощности. Мощность зависит от числа и режима работы разных электроприёмников. В течение суток мощность может изменяться в широких пределах. График нагрузки, характеризующий изменение мощности, потребляемой за одни сутки, называется суточным графиком.

Графики различных потребителей существенно отличаются друг от друга. Но в графиках имеются некоторые общие количественные показатели. К ним относятся наибольшее (Рнб) и наименьшее (Рнм) значения мощности нагрузки. Очертания графиков меняются в зависимости от того – рабочие сутки это или выходные дни.

Суточные графики одного потребителя в различные времена года отличаются друг от друга. Поэтому для представления о потреблении мощности пользуются суточными графиками для трёх характерных периодов работы потребителей: зимнего, летнего и весенне-осеннего. Соответственно различают наибольшую и наименьшую нагрузки для этих периодов. Для большинства районов России зимний график характеризуется максимальным значением наибольшей мощности Рнб, а летний – минимальным значением наименьшей мощности Рнм.

Суточные графики для отмеченных периодов и их число суток в году, позволяют получить годовые нагрузки.

Также широко используются годовые графики по продолжительности нагрузки.

Эти графики представляют собой диаграммы постепенно убывающих значений мощности, каждому из которых соответствует время, в течение которого данная мощность в продолжение года требуется потребителю.

Рис.2 Годовые графики Рис.3 Годовой график продолжительности

нагрузки предприятия нагрузки

Другим важным графиком считается годовой график максимумов нагрузки.

Рис.4. График годовых максимумов нагрузки

По оси абсцисс откладываются дни года или месяцы в календарном порядке, а на оси ординат – максимальные значения нагрузки за данные дни или месяцы. Для такого графика характерен спад в летние месяцы из-за осветительной нагрузки и возрастание к концу года из-за присоединения новых потребителей.

Суточный и годовой графики позволяют определить энергию, получаемую потребителем, соответственно, за сутки и за год.

При известной мощности нагрузки Рн получаемая потребителем энергия за малый промежуток времени.

Графики нагрузок удобно характеризовать временем использования наибольшей (максимальной) нагрузки Тнб (Тmax). Этим показателем определяется время, в течение которого потребитель, работая с наибольшей нагрузкой, получил бы из сети то же количество энергии, что и при работе по действительному графику.

Рис.5 Определение времени использования наибольшей нагрузки.

На рис. 5 приведен график, поясняющий определение времени Тнб. Энергия, полученная за год, определяется площадью, ограниченной этим графиком и равной при 8760 часах в году.

Источник

Графики нагрузок электрических станций. 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.

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:

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.

Источник

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 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)

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.

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)

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

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

(5)

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

(6)

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)

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

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)

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.

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

Рис.7. Годовой график продолжительности нагрузок

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)

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

(10)

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_и

Источник