Коэффициенты, характеризующие графики электрических нагрузок (ГЭН)

Наряду с физическими величинами ГЭН описываются безразмерными коэффициентами. Эти коэффициенты устанавливают связь между основными физическими величинами, характеризуют неравномерность графиков нагрузки, а также использование электроприёмников и потребителей электроэнергии по мощности и времени.

В случае рассмотрения индивидуальных ГЭН их коэффициенты обозначаются строчными буквами k, групповых – прописными K.

Рассмотрим коэффициенты, характеризующие связь между основными физическими величинами графиков нагрузки:

1. Коэффициент максимума

В практике электроснабжения при определении расчетных нагрузок вместо коэффициента максимума используют коэффициент расчётной нагрузки

Рр – расчетная нагрузка – разновидность максимальной нагрузки эквивалентной реальной по тепловому эффекту.

Коэффициент максимума относится к групповым графикам нагрузки и устанавливает связь между средней и максимальной нагрузками за наиболее загруженную смену.

Коэффициент расчётной нагрузки определяется по номограммам в зависимости от группового коэффициента использования, эффективного количества электроприёмников и постоянной времени нагрева токоведущих частей.

k_р=f(k_и; n_э; T₀)

При этом приняты следующие постоянные времени нагрева:

T₀=10 мин – для сетей напряжением до 1 кВ, выполненных распределительными шинопроводами и шкафами;

T₀=2,5 ч – для магистральных шинопроводов, вводно-распределительных устройств и цеховых трансформаторных подстанций;

мин – для кабелей напряжением 6-10 кВ, питающих цеховые трансформаторные подстанции и распределительные пункты. Расчетная мощность нагрузки для этих элементов определяется при .

2. Коэффициент заполнения ГЭН

Данный коэффициент определяется как для группового, так и для индивидуального ГЭН.

3. Коэффициент формы ГЭН

- для групповых ГЭН;

- для индивидуальных ГЭН.

Например насосный агрегат нефтедобывающего привода станка-качалки:

kф≈2

Коэффициент формы характеризует степень неравномерности графика нагрузки прямопропорционален величине потерь мощности и энергии в элементах системы электроснабжения потребителя.

Рассмотрим коэффициенты, характеризующие режимы работы электроприёмников (потребителей электроэнергии):

1. Коэффициент включения:

где - время включения и работы электроприёмников;

t_o – время отключения электроприёмника;

t_xx – время работы в режиме холостого хода.

Если речь идёт о групповых ГЭН, то коэффициент включения определяется как средневзвешенное значение коэффициентов включения, входящих в группу электроприёмников

где K_в – характеризует использование электроприёмников по времени.

2. Коэффициент загрузки:

P_св – средняя мощность нагрузки за время включения электроприёмника:

;

где T_ц – время цикла;

Тв – время включения;

P_с – средняя нагрузка за цикл или смену.

Коэффициент загрузки характеризует использование электроприёмников по мощности.

3. Коэффициент использования:

При заданных индивидуальных коэффициентах использования групповой коэффициент использования рассчитывается как средневзвешенное значение по выражению:

Коэффициент использования характеризует использование электроприёмников по мощности и по времени – это один из основных коэффициентов, применяемых при определении расчётной нагрузки. Его значения приведены в справочниках для электрооборудования различных типов (например, для металлообрабатывающих станков k_и=0,12...0,2).

Наряду с коэффициентами использования в справочной литературе приведены также коэффициенты мощности электроприёмников. Эти параметры используются для определения расчетной нагрузки, расхода электроэнергии, для составления электрических балансов.

Наименование электроприёмника	kи	cos φ
1. Насосы	0,7	0,8
2. Вентиляторы и компрессоры	0,6-0,75	0,75-0,85
3. Конвейеры - до 10 кВт - свыше 10 кВт	0,4 0,55	0,4 0,7
4. Краны	0,25	0,5-0,6
5. Сушильный шкаф	0,8
6. Металлорежущие станки (МРС)	0,12-0,2	0,4-0,65
7. Сварочные трансформаторы	0,3	0,4
8. Печи сопротивления	0,6-0,75	0,95
9. Индукционные печи	0,7	0,75

Характерные приёмники электроэнергии.

Все приёмники электроэнергии характеризуются различными параметрами. При этом режимы их работы описываются ГЭН, поэтому с целью анализа режимов электропотребления используют характерные приёмники электроэнергии, представляющие собой группы электроприёмников, схожих по режимам работы и основным параметрам.

К характерным электроприёмникам относят следующие группы:

- Электродвигатели силовых и общепромышленных установок;

- Электродвигатели производственных станков;

- Осветительные электроустановки;

- Электрические печи;

- Электротермические установки;

- Выпрямительные и преобразовательные установки.

· Электродвигатели силовых и общепромышленных установок.

К ним относятся компрессоры, насосы, вентиляторы, воздуходувные электроустановки, подъёмные и транспортные установки.

Данные электроприёмники присутствуют на всех потребителях электроэнергии. На их долю приходится 45-60% общего электропотребления предприятия. Мощность этих электроприёмников колеблется от долей кВт до 30 МВт. Режим работы таких установок, как правило, продолжительный.

Исключение составляют подъёмно-транспортные установки. Подъёмно-транспортные установки, как правило, работают в повторно-кратковременном режиме.

cosφ=0,3…0,8

Подъёмно-транспортные установки используются для технологических процессов как в цехах, так и между ними (конвейеры, подъёмники, краны, лифты, лебёдки). Эти электроприёмники чаще всего относятся к электроприёмникам II и III категории надёжности. Компрессоры, воздуходувки, а в некоторых случаях и вентиляторы, как правило, относятся к I категории по надёжности электроснабжения.

· Электродвигатели производственных станков.

Электроприёмники данной группы встречаются практически на любом предприятии. Наиболее многочисленная группа – металлообрабатывающие станки. Они выполняют обработку деталей, материалов и изделий методами резания, штамповки, шлифовки и т.д. При этом для электропривода станков используют все типы электродвигателей. Мощность станков составляет от нескольких ватт до сотен кВт. Номинальное напряжение 380 В, f=50 Гц.

В станках, где требуется высокая скорость вращения, применяются двигатели постоянного тока, которые получают питание от выпрямительных установок.

В зависимости от производственного процесса показатели графиков производственных станков изменяются в очень широких пределах.

k_в=0,5...0,85;

k_и=0,12...0,6;

k_c=0,4...0,7;

cosφ=0,4...0,7.

Производственные станки механических, механосборочных, инструментальных, кузнечно-прессовых цехов относят, как правило, ко II и III категориям надёжности электроснабжения. Электродвигатели производственных станков ремонтных цехов, как правило, относят к III категории. К I категории надёжности относятся станки, обрабатывающие дорогостоящие детали и изделия.

· Осветительные электроустановки.

Осветительные электроустановки характеризуются удельной плотностью нагрузки, которая в зависимости от технологического процесса может находится в очень широких пределах: P_уд=4…100 Вт/м².

Например, для предприятий, где требуется высокое зрительное напряжение (ювелирное производство) P_уд=100 Вт/м².

Существуют следующие типа осветительных установок:

1. Установки с лампами накаливания: cosφ=1, P_н=15…500 Вт;

2. Установки с люминесцентными лампами низкого давления: cosφ=0,9, P_н=18...80 Вт;

3. Установки с лампами высокого давления (ДРЛ, ДНаТ, ДРИ): cosφ=0,6, P_н=15..3500 Вт.

Особенность осветительных электроприёмников заключается в том, что они являются однофазными электроприёмниками. При этом группируются по фазам таким образом, чтобы несимметрия составляла 5-10%. Они работают в продолжительном режиме.

Расход электроэнергии на освещение составляет:

5% - в металлургии;

10% - в машиностроении;

15% - на предприятиях лёгкой промышленности;

40% - в коммунально-бытовом секторе.

Номинальное напряжение осветительных установок по условию техники безопасности ограничено на уровне 220В.

С точки зрения надёжности электроснабжения допускается кратковременные нарушения питания, составляющие несколько секунд. При этом существуют производства, где отключение освещения опасно для жизни людей. В этом случае применяют аварийное освещение, которое относится к I категории надёжности электроснабжения.

Если сравнивать технические характеристики разных источников света, то можно отметить следующие:

1) Лампы накаливания: Н=10-20 лм/Вт, КПД=3…5%;

2) Люминесцентные лампы: Н=40-60лм/Вт, КПД=40…60%;

3) ДРЛ: Н=40-60 лм/Вт;

ДРИ: Н=65-90 лм/Вт.

при определении расчетных нагрузок от осветительных электроприёмников необходимо учитывать потери мощности в ПРА люминесцентных ламп:

ДРЛ, ДРИ – kпра=1,1

ЛЛ – kпра=1,25.

В настоящее время электротехническая промышленность производит электронные ПРА (взамен электромагнитным). В этом случае потери в ПРА не учитываются. Основным недостатком люминесцентных источников света является наличие в них вредных паров ртути.

· Электрические печи.

Для преобразования электроэнергии в тепловую используются электропечи.

По назначению и принципу действия различают следующие типы электрических печей:

1) Печи сопротивления;

2) Дуговые печи (выделяют тепло за счёт горения дуги);

3) Индукционные установки;

4) Установки смешанного нагрева.

Электрические печи являются одними из наиболее энергоёмких и ответственных приёмников электроэнергии. Их мощность составляет от нескольких кВт до сотен МВт.

Электрические печи сопротивления.

Электрические печи сопротивления делятся на печи прямого и косвенного действия. В печах косвенного действия теплоту получают за счёт прохождения тока по нагревательному элементу (спирали).

f=50 Гц; cosφ=1; U_н=380 В.

Такие печи выпускают на напряжение до 1000 В. Они могут быть одно- и трёхфазными, и, как правило, применяются для плавки цветных металлов (P_н=50-600 кВт), а также для термообработки (P_н=5-10000 кВт).

Печи прямого действия используют теплоту возникающую за счет протекания тока в самом изделии.

cosφ=0,7...0,8;

Выпускаются одно- и трёхфазными, например, печи для получения изделий из графита.

U_н=0,38; 6; 10кВ, S_н=800-15000 кВА.

Также печи прямого действия используются для получения изделий из хрусталя.

S_н=400-4000 кВА; U_н=380 В; f=50 Гц.

В большинстве случаев печи сопротивления относятся ко II категории надёжности электроснабжения. Они работают в продолжительном режиме.

Дата добавления: 2014-01-07