Теоретическая часть
Под электрической нагрузкой понимают мощность или ток . Различают нагрузки номинальные, средние максимальные (кратковременные и длительные). Кратковременную максимальную нагрузку длительностью до нескольких секунд называют пиковой, а длительную, продолжительность которой соответствует времени нагревания проводника до максимальной температуры для данного тока, называют расчетной.
Расчетная активная Рр и реактивная Qp мощность — это мощность, соответствующая такой неизменной токовой нагрузке, которая эквивалентна фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему возможному тепловому воздействию на элемент системы электроснабжения. Вероятность превышения фактической нагрузки над расчетной не более 0,05 на интервале осреднения, длительность которого принята равной трем постоянным времени нагрева элемента системы электроснабжения, через который передается ток нагрузки (кабеля, провода, шинопровода, трансформатора и т. д.).
Для одиночных ЭП расчетная мощность принимается равной номинальной, для одиночных ЭП повторно-кратковременного режима — равной номинальной, приведенной к длительному режиму.
Метод определения расчетной электрической нагрузки зависит от стадии проектирования системы электроснабжения, то есть от располагаемого объема исходной информации.
На предварительных стадиях проекта примененяют методы, использующие статистически определенные коэффициенты или определяют нагрузки по удельным значениям мощности на единицу производственной площади либо электропотребления на единицу выпускаемой продукции. При определении расчетных нагрузок при известных значениях мощностей и расположения электроприемников.
При расчете силовых нагрузок большое значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, к повышению стоимости строительства; занижение нагрузки – к уменьшению пропускной способности электрической сети и т.д.
Расчет начинают с определения установленной номинальной мощности каждого электроприемника, мощности наиболее загруженной смены и максимальной расчетной мощности участка, цеха, завода или объекта. Номинальная мощность – это полезная мощность электроприемника, совершающая работу. Она указывается в технических характеристиках электроустановок, электродвигателей, электронагревателей, силовых сварочных и печных трансформаторов, и т.д.
Расчет электрических нагрузок является главным вопросом при проектировании любой промышленной электрической сети. Для проектирования используется расчетная нагрузка.
Рис.1 Пример расположение РЩ на производстве
Расчетная нагрузка(Pp,Qp,Sp) используется для выбора элементов системы электроснабжения на всех уровнях СЭС, т.е. для электроприемников и их групп, для цехов или для предприятия в целом, для выбора сечения проводников, трансформаторов пункта приема электроэнергии (ППЭ), коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов и т.п.
Существует много методов определения расчетных нагрузок, однако выбор метода определения нагрузок при учебном проектировании во многом зависит от наличия исходной информации. Расчетная нагрузка цеха (для примера будем рассматривать ремонтно-механический цех РМЦ) определяется методом упорядоченных диаграмм, а нагрузка всех остальных цехов, в том числе и мощности электрического освещения – по коэффициенту спроса.
В методе упорядоченных диаграмм, проверенном экспериментально, устанавливается в общем виде приближенная аналитическая зависимость расчетного коэффициента от основных показателей режима работы отдельных.
независимых электроприемников и от их эффективного числа. Эффективное число электроприемников nэ– это такое число однородных по режиму работы приемников одинаковой мощности, которое обусловливает ту же расчетную нагрузку, что и рассматриваемые различные по номинальной мощности и режиму работы электроприемники. Эта зависимость получена на основе применения кривых распределения, или упорядоченных диаграмм, для значения групповой нагрузки, для показателей режима работы электроприемников и для их номинальных мощностей. С этим связано и само наименование метода.
Выполнение расчетов данным методом производится с целью определения расчетного коэффициента в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования подгруппы электроприемников и их эффективного числа: Кр=f(nэ,Kи).Обоснование данной зависимости сводится к следующему.
Расчетные значения групповых показателей определяют упорядоченную диаграмму значений групповой нагрузки и расчетную модель графика нагрузки, по которой определяется расчетная нагрузка.
Наличие зависимости расчетной нагрузки от показателей режима работы позволяет предвидеть её изменения в будущем при изменении технологических режимов; в некоторых случаях показатели режима работы электроприемников могут быть определены по характеристикам технологического процесса.
Следует также указать, что хотя данный метод разработан для независимых электроприемников, он применим и к электроприемникам поточных производств.
Расчет электрических нагрузок ЭП напряжением до 1кВ по данному методу производится для каждого узла питания (распределительного пункта, шкафа, сборки, магистрального шинопровода и т.п.), а также по цеху, корпусу в целом. Электроприемники разбиваются на подгруппы по присоединениям к узлу питания. В специальной литературе прошлых лет рекомендовалось разбивать ЭП на подгруппы с одинаковыми режимами работы, т.е. с одинаковыми коэффициентами использования Ки и коэффициентами мощности cosφ(tgφ) . Но в«Указаниях по расчету электрических нагрузок», введенных в действие с 1990 г. были внесены ряд корректив для расчета нагрузок. Эти изменения привели к упрощению расчетов и способствовали расширению его применения.
Любой элемент сложной и развивающейся электрической системы должен удовлетворять значительному количеству производственных требований и эксплуатационных норм. При этом должны одновременно обеспечиваться экономические и экологические условия. В качестве локальных критериев при проектировании, монтаже и эксплуатации любого элемента электрических систем могут использоваться такие показатели как:
- минимум приведенных затрат
- максимальная производительность
- качество энергии
- надежность функционирования
- минимум расхода цветного металла
- минимум потерь электроэнергии
- унификация применяемого оборудования.
Следует отметить, что количество приемников электрической энергии в подгруппе должно определяться из условия возможности их подключения к узлу питания.
Основой технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства является опережающее развитие электроэнергетики. В общем виде электрическая система состоит из генераторов, распределительных устройств, подстанций, линий электропередач и потребителей электрической энергии.