3.4. Определение электрических нагрузок комплексным методом

Комплексный метод основан на том, что любой объект можно описать с помощью числовых показателей и словесно (качественно) — образом, представляющим модель объекта. При этом любые два объекта могут быть похожими или различными, иметь или не иметь между собой ничего общего. Под ^nftLAimnu плнимяртся ппелпоиятие. производство, цех, отделение, участок или

₁

3.4. Определение электрических нагрузок комплексным методом

129

здание, сооружение, т. е. любая выделяемая объемно-территориальная или административная единица, для которой должна быть определена электрическая нагрузка. Каждый объект качественно идентифицируют (словесным описанием) и относят к какому-либо семейству, объединяемому ценологически («похожестью», хотя слабо определенной по связям и зависимостям). Это могут быть, например, все отделения и участки цеха; цеха и производства предприятия; все предприятия одной отрасли (подотрасли) или региона (города); школы или детсады крупного города, больницы федерального подчинения.

Опираясь на электрические и иные показатели, все объекты семейства, включая тот, для которого производится расчет параметров электропотребления, ранжируются. Точнее, в процессе количественной идентификации объектов, используя собственный профессионально-логический анализ (свою квалификацию), экспертные оценки, теорию распознавания образов, каждый объект относят к тому или иному классу объектов, называемому кластером. Принадлежность проектируемого (исследуемого) объекта к определенному кластеру дает область решения, где можно говорить о математическом ожидании и конечной ошибке (дисперсии).

Компьютеризация способствовала развитию теории распознавания образов, рассматривающей принципы и методы классификации и идентификации предметов, явлений, процессов, сигналов — всех объектов, которые могут быть описаны конечным набором признаков или свойств. Если два завода имеют одинаковые максимумы Р_тх, электропотребление А, среднюю мощность электродвигателей Р и другие показатели, можно ли сделать вывод о равноценности их электрических хозяйств? Если они разные, то какое из них лучше, эффективнее? Однозначного ответа на это нет, что и объясняется це-нологическими свойствами. Но информированность и профессионализм позволяют дать правильное решение задачи.

Назначение существующих методов определения электрических нагрузок состоит в попытке формализовать расчеты. Подразумевалось, что процесс электропотребления описывается (математически или графически) каузально однозначно (или вероятностно: математическим ожиданием, дисперсией и другими характеристиками), т. е. для заданных исходных данных может быть предложен алгоритм вычислений />_тах, позволяющий получить однозначный результат. Фактически эта часть теории расчета электрических нагрузок имеет ограниченную область применения и удобна для учебных целей. Она не применима ни для инвестиционного проектирования, ни для определения мощности и расхода электроэнергии при эксплуатации, ни при определении перспективы.

Инвестиционное строительство нового предприятия (гл. 19), а также расширение, реконструкция, модернизация действующих осуществляется на основании решений, принимаемых на предпроектных стадиях и в технико-экономических обоснованиях. Необходимость предпроектных стадий сохраняется при любых решениях, требующих финансовых и иных затрат. На предпроектных стадиях не только не известны отдельные электроприемники, но

130 Глава 3. Потребление электроэнергии и электрические нагрузки

определены не все цеха, здания и сооружения, а в основных цехах — не все отделения и участки. Заданы лишь важнейшие цеха (агрегаты), но необходимо решить вопрос о присоединении к энергосистеме. Каждый электроприемник и вопросы его электроснабжения рассмотрены лишь в рабочей документации. На ГПП и РП отдельно от технологической части предпроектные стадии, как правило, не выполняются.

В электрической части ТЭО предприятий указаны нагрузка и расходы электроэнергии по производствам и цехам, удельные расходы Л_уд. На схеме электроснабжения приведены источники питания (районные подстанции и ТЭЦ), ГПП, основные РП (ЦРП) (см. рис. 2.2 и 2.3); для средних предприятий могут быть даны все РП 10(6) кВ. Для предприятий, электроснабжение которых осуществляется от ЗУР, предпроектные стадии, в электрической части, выполняют упрощенно (главным образом решают вопросы технологического присоединения, следовательно, определяется Р_тт и расход электроэнергии А).

При выполнении ТЭО на сооружение крупного агрегата — пускового комплекса — рассматривается предприятие в целом — 6УР (см. рис. 2.2) и более подробно 5УР. Применительно к схеме электроснабжения, например, современной доменной печи (рис. 3.7) это означает определение состава ГПП, способа питания двигателей 2x30 МВт ЭВС, количества РП, значения напряжения и способа питания 42 высоковольтных двигателей мощностью 373 МВт (точное количество и мощность, как правило, не указывают, уточнение — в рабочих чертежах), напряжения и единичной мощности трансформаторов 0,4 кВ.

Первое принципиальное положение, отражающее усложнение окружающего мира, заключается в определении электрических нагрузок сверху вниз: для 6УР расчет производится до полного перечня цехов, зданий и сооружений; решение по ГПП (рис. 3.7) принимается до определения РП и высоковольтных двигателей; решение по РП — до выявления всех трансформаторов 10/0,4 кВ и питающихся от РП двигателей. Определение места установки и мощности трансформаторов ЗУР предшествует, как правило, определению всех шкафов 2УР и всех электроприемников, которые будут подключены к этому трансформатору. Лишь выбор элемента 2УР (см. рис. 2.6 и 2.7), производимый на стадии рабочей документации, определяется конкретными электроприемниками (хотя для гибких производств и для ряда цехов и отделений известны проекты, где шкафы 2УР определялись строительным модулем, шинопроводы магистральные ШМА всегда, а шинопроводы распределительные ШРА в большей части проектируются и сооружаются до получения исходных данных по каждому электроприемнику 1УР).

Устойчивыми во времени остаются технологические и электрические показатели, характеризующие в целом предприятия, — 6УР, производство — 5УР, цех — 4УР. Из-за изменения технических решений во время проектирования на стадии рабочей документации в любую часть проекта (их десятки) и в любое время до пуска (и после него) вносятся корректировки, в результате

3.4. Определение электрических нагрузок комплексным методом

131

которых электроприемники исчезают, возникают, меняют напряжение, частоту, род тока, мощность. При этом схемы электроснабжения 5УР и 4УР сохраняются. Вопросы, определяющие показатели 6УР, в рабочей документации вообще не рассматриваются.

Второе принципиальное положение отражает количественное увеличение установленного электрооборудования и заключается в практической счетности установленных злектроприемников (см. подразделы 1.2 и 2.3). С проблемой практической счетности связана проблема фрактальности, ведущая к Я-рас-пределению и заключающаяся в потенциальном наличии бесконечного количества свойств объекта по мере углубления исследований.

Комплексный метод включает: 1) создание информационного обеспечения; 2) классификацию объектов электроснабжения, применение распознавания образов, экспертных систем и кластер-анализа; 3) использование прогноза на всех уровнях системы электроснабжения, в том числе при сооружении крупных агрегатов (см. рис. 3.7).

Расчеты комплексным методом осуществляет специалист, решающий вопросы электроснабжения 4УР—6УР, от верхних уровней к нижним и заканчивает определением количества и мощности трансформаторов 0,4 кВ (ЗУР). При наличии статистики и опыта метод применим и для ЗУР (мелких предприятий и отделений цеха), и для 2УР (мини-предприятий и участков). Для определенной технологии используют информационную базу аналогов, создавая некоторый образ, качественные стороны которого принципиально нефор-мализуемы.

Комплексный метод расчета максимальной нагрузки предусматривает одновременное применение нескольких способов с использованием следующих параметров:

1) электроемкости продукции Э, на уровне 6УР:

Лпа, = э,л//т;_ах, (3.41)

где Л/, — объем технологической продукции /-го вида;

2) общегодового электропотребления А или среднегодовой мощности Р на уровнях 6УР, 5УР, 4УР:

Р_тм= К_ЫА/Т_Г = K_uP_Qr, (3.42)

где К_ы — среднегодовой коэффициент максимума; Г_г = 8760 — число часов в году;

3) удельного годового расхода электроэнергии А_уя на уровнях 5УР, 4УР, ЗУР:

^ах = К_М±(А_УД0)М,/Т;), (3.43)

где Т — годовое число часов работы цеха (производства, отделения);

132 Глава 3. Потребление электроэнергии и электрические нагрузки