vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

8

расчётную нагрузку по тепловому износу изоляции, т.е. такую неизменную во времени нагрузку IpII, которая вызывает в проводнике ту же величину теплового износа изоляции, что и заданная переменная нагрузка I(T).

Расчётной нагрузкой Ip для данного графика I(T) является наибольшая из отвечающих ему величин IpI и IpII.

Между величинами относительного износа изоляции и максимальным перегревом проводника имеется связь, количественная оценка которой возможна лишь на основе изучения характеристик теплового износа различных видов изоляции. Однако числовые характеристики устойчивости изоляции проводников по тепловому износу производителями не указываются. Поэтому при расчётах приходится принимать в качестве исходной величину расчётной нагрузки по допустимому максимальному перегреву проводника, т.е. IpI.

Эффект нагрева проводника обусловлен его токовой нагрузкой, вследствие простоты в проектной практике широко применяется понятие расчётной нагрузки по активной мощности Pp. Однако следует иметь в виду, что, так как

то для определения Pp необходимо знать величину коэффициента мощности, что далеко

не всегда возможно.

Расчётная нагрузка соответствует работе приёмников электроэнергии с повышенной нагрузкой, а следовательно и с повышенным значением расчётного коэффициента мощности (данные которого отсутствуют), то используют завышенное (с запасом)

значение коэффициента мощности COS p . Величина COS p равна средневзвешенному

значению коэффициента мощности COS T за рассматриваемый период времени,

характерный для приёмников определённого вида при однотипной технологии производства. Средневзвешенный коэффициент мощности определяется по выражению:

где ЭаТ и ЭрТ - соответственно расходы активной и реактивной энергии за

рассматриваемый период времени Т.

Расчётная нагрузка по допустимому нагреву может быть активной Pp, реактивной Qp, кажущейся (полной) Sp, или токовой Ip. Расчётную нагрузку по допустимому нагреву

сокращённо называют расчётной нагрузкой.

б) Под расчётной нагрузкой по допустимой потере напряжения понимают пиковую нагрузку, выраженную в амперах (Iпик), киловаттах (Pпик) или в киловольт-амперах (Sпик),

которая вызывает максимальные потери напряжения и наиболее тяжёлые условия работы электрической сети, при которых обеспечивается нормальная работа электроприёмников.

Показатели графиков электрических нагрузок

При расчётах и исследовании нагрузок применяют некоторые безразмерные показатели (коэффициенты) графиков нагрузок, характеризующие режим работы приёмников электроэнергии по мощности или во времени. Коэффициенты индивидуальных и групповых графиков обозначают соответственно строчной буквой k или прописной K.

Коэффициент использования (kи ).

Коэффициент использования - это характеристика степени использования по

активной и реактивной мощности или по току. Данный показатель является основным показателем для расчёта нагрузки и определяется как отношение среднего значения величины к её номинальному значению.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

9

Значения коэффициента использования должны быть отнесены к тому же периоду времени (циклу, смене, году), к которому отнесены мощности, на основе которых этот коэффициент вычисляется.

Для примера возьмём индивидуальный график активных нагрузок (рис. 3.2).

Средний коэффициент использования активной мощности приёмника (см. рис. 3.2) за смену определяют по выражению:

номинальной загрузке его в течение всей смены.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

10

Рис. 3.2. Индивидуальный график активных нагрузок.

Выражения (3.26) и (3.27) справедливы для определения коэффициентов использования по реактивной мощности и току, разумеется, при соответствующем изменении индексов.

Коэффициент включения (kв ).

Коэффициент включения характеризует длительность работы электрического приёмника и определяется по отношению:

Групповой коэффициент включения ( K в ) – средневзвешенное (по номинальной

мощности) значение коэффициентов включения всех приёмников входящих в группу, определяется по формуле:

1

Примечание. Простейшее определение kв по (3.28) при переходе к групповому

коэффициенту включения не возможно. Выражение (3.29) выведено с использованием условного понятия – средней за цикл групповой включённой мощности. Коэффициент включения зависит от характера технологического процесса.

Для графика нагрузок по активной мощности, представленного на рис. 3.2, коэффициент включения определяют из выражения:

Приближённо значение kв можно определить при эксплуатации с помощью

счётчика времени.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

11

Коэффициент загрузки (k з ).

Коэффициентом загрузки приёмника называется отношение фактически потребляемой им активной средней мощности pc,в , за время включения tв в течение

времени цикла tц , к его номинальной мощности. Т.е. коэффициент загрузки – это

параметр, характеризующий загруженность электрической установки, выражается через отношение коэффициентов использования и включения:

з,a

Kв

Коэффициент загрузки изменяется вместе с режимом работы приёмника, т.к. он связан с технологическим процессом.

Коэффициент загрузки по активной мощности для графика нагрузки, представленного на рис. 3.2, определяется из выражения

kз а p1 t1 p2 t2 ... pn tn . (3.35)

,pн (t1 t2 ... tn )

ипоказывает степень использования по мощности приёмника за рабочее время, т.е. за

время включения плюс время холостого хода.

На основании (3.31) и (3.34) получим следующие основные соотношения:

В уравнении (3.36) величины kв и k з,а являются независимыми, т.к. связаны только технологическим процессом; величина kи,а , являясь функцией kв и k з,а , определяется при

эксплуатации по показаниям счётчика активной энергии и характеризует важный параметр графика – среднюю нагрузку.

Коэффициент формы (kф ).

Коэффициентом формы индивидуального или группового графика нагрузок kф,I , Kф,I называется отношение среднеквадратичного тока (или среднеквадратической полной

мощности) приёмника или группы приёмников за определённый период времени к среднему значению его за тот же период времени:

Т.е. этот коэффициент характеризует неравномерность нагрузки во времени. Коэффициенты формы, отнесённые к активной и реактивной мощности, определяют

из выражений:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

13

В условиях эксплуатации коэффициент формы находят из показаний счётчиков активной и реактивной энергии:

Поясним формулу (3.46) на примере. На рис. 3.3 изображён групповой график нагрузки по активной мощности за 24ч.

Рис. 3.3. Групповой график активных нагрузок.

Значение расхода активной энергии Эа получено по показаниям счётчика за сутки.

где числитель дроби – расход активной электроэнергии за время Т , то формула (3.48)

принимает вид:

Средняя активная мощность за время Т равна:

c Т

где Эа - расход активной энергии за время Т.

Коэффициент формы группового графика нагрузок, взятого нами для примера, по активной мощности:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

14

т.е. получили (3.46).

Аналогично определяют коэффициенты формы графиков реактивной и полной мощности, а также тока.

Примечание:

1)при постоянном технологическом процессе производства коэффициент формы Kф,а практически постоянен;

2)коэффициент формы Kф,а для большинства предприятий находится в пределах от 1,05 до 1,15, следовательно, если величина Kф,а неизвестна, то в расчётах можно приближённо принять равным 1,1-1,15.

Коэффициент максимума ( k м ).

Коэффициент максимума – это отношение расчётной активной мощности к средней нагрузке за определённый период времени (период времени принимается равным продолжительности наиболее загруженной смены). Т.к. коэффициент максимума относится к групповым графикам нагрузок, то он определяется по выражению:

Коэффициент максимума представляет собой определённую и важную характеристику графика, т.к. связывает найденные из графика величины – расчётную и среднюю нагрузки.

Величина K м,а зависит от эффективного числа приёмников и ряда коэффициентов,

характеризующих режим потребления электроэнергии группой приёмников (в частности от коэффициента использования).

Аналогично выражению (3.53) коэффициент максимума графика нагрузок определяется по току (по реактивной мощности определять k м нет смысла, т.к. она не

совершает работы).

Существует несколько методик определения коэффициента максимума.

1. В методике упорядоченных диаграмм, предложенной Г.М. Каяловым, устанавливается приближённая аналитическая зависимость K м,а от основных показателей

режима работы отдельных независимых приёмников и их эффективного числа (графическая зависимость представлена в [1]). Эта зависимость определяется следующими выражениями для графиков нагрузки по активной мощности:

где А=4,8 и В=3,1 при 1 Kф,а 1,1 ; А=2,8 и В=1,67 при 1,1 Kф,а 1,5 .

Аналогично определяются групповые показатели графиков нагрузки по току.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

15

Для удобства практического использования кривых [1] определение величины коэффициента максимума осуществляется по специальной таблице.

В качестве примера возьмём выборку из такой таблицы поясняющую определение величины k м .

приёмников (исключив те приёмники группы, суммарная мощность которых не превышает 5 % установленной мощности всей группы), а величину k м,а принимают по

вышеуказанным соображениям (см. пункт а)).

где Kи,а - среднее значение группового коэффициента использования. Формула (3.57) устанавливает зависимость Kм,а от Kв :

группового коэффициента загрузки Kз,а .

3. Ф.К. Бойко, используя положения теории вероятностей, получил выражение для коэффициента максимума Kм,аТр , соответствующего максимуму нагрузки длительностью,

равной продолжительности рабочего периода времени:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

16

где Kф,а - коэффициент формы группового графика нагрузки за цикл; Kв - групповой коэффициент включения.

Подставив в (3.59) значение Kф,а , получим:

где Kф,в,а - групповой коэффициент формы за время включения.

По выражению (3.60) составлены таблицы и построены кривые, широко представленные в литературе, которые позволяют по исходным данным определять

значение Kм,аТр и наблюдать степень влияния основных показателей на величину Kм,аТр .

Результаты обследования электрических объектов показали, что коэффициент максимума продолжительностью 0,5 ч, определённый по (3.60), совпадает с Kм,а ,

найденным экспериментальным путём. Таким образом, учёт зависимости Kм,а от Kв даёт более точные и надёжные результаты по сравнению с учётом зависимости Kм,а от Kи,а

(по методу М.К. Харчева).

4. По статистическому методу Б.В. Гнеденко и Б.С. Мешель величина коэффициента

максимума продолжительностью Т определяется из выражения:

где Kи,аТ - расчётный коэффициент использования для данной категории приёмников (в

статистическом методе определения электрических нагрузок он называется генеральным расчётным коэффициентом использования). Величина Kи,аТ (1,15 1.3) Kи,а , это

объясняется тем, что генеральный расчётный коэффициент использования данной категории приёмников Kи,аТ выбирается из совокупности частных коэффициентов

использования Kи,ч,аТ с таким расчётом, чтобы вероятность появления последних, больших по величине Kи,аТ , была не более 5-10 %.

K0Т - коэффициент отклонения для максимума продолжительностью Т и

эффективному единичному приёмнику.

Экспериментально получено выражение для определения расчётного отклонения

В литературе широко встречаются кривые K0T f ( nэ ) , построенные по формуле (3.62). По данным кривым можно найти значение величины Kм,аT заданной

продолжительности.

Результаты обследования ряда промышленных предприятий показали, что величины коэффициента максимума, определённые по методу математической статистики,

значительно ближе к действующим значениям. Сопоставление расчётов с определением максимумов различной продолжительности по методу математической статистики (см. (3.61)) с расчётами, выполненными по 30-ти минутному максимуму, позволяют сделать

вывод:

Для цехов с системой питания силовых распределительных пунктов

изолированными проводниками от щитов низкого напряжения необходимо для

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

17

каждой линии определять величину Kм,аT в соответствии с длительностью

интервала осреднения Т, т.е. учитывать величину это даёт снижение требуемого количества проводникового материала в цеховой сети на 8-10 %.

При распределении электроэнергии по системе трансформатор-магистраль

напряжением 1000 В от трансформаторов до 1 МВА учёт длительности интервала осреднения, отличной от 30-ти минутной, даёт снижение затрат на проводниковый материал, порядка 1-2 %. Это объясняется тем, что сечения

ответвлений должны иметь пропускную способность согласно ПУЭ не менее 10 % пропускной способности шинопроводов.

заканчивая трансформаторами ГПП, в большинстве случаев коэффициент максимума 30-ти минутной продолжительности не превышает Kм,а30 1,05 1,25.

Таким образом, отпадает необходимость в точном определении nэ .

Коэффициент спроса ( Kc ).

Коэффициент спроса, как и коэффициент максимума, относится к групповым графикам. Коэффициентом спроса по активной мощности Kc,а называется отношение

расчётной (при проектировании) или потребляемой (при эксплуатации) мощности к номинальной (установленной) активной мощности группы приёмников:

Аналогично находится коэффициент для токовой нагрузки:

Значения коэффициентов спроса Kc,а для различных групп приёмников различных

отраслей промышленности и различных производств и предприятий определяются из опыта эксплуатации и принимаются при проектировании по справочным материалам.

Однако в справочных таблицах даётся грубая оценка величины Kc,а , при высоких

значения Kи,а и n.

Вычислить значение Kc,а можно:

а) по методу упорядоченных диаграмм согласно формулам (3.54) и (3.56) величина Kc,а определяется из выражения: