Метод упорядоченных диаграмм.

Сущность метода упорядоченных диаграмм заключается в установлении связи между расчетной мощностью нагрузки и показателями режима работы отдельных электроприемников. Эта зависимость получена на основании систематического применения кривых распределения или упорядоченных диаграмм для значений групповой нагрузки. Диаграммы определяются из опыта для наиболее загруженных смен каждого отдельного приемника электрической энергии. Расчет электрических нагрузок для сетей напряжением до 1 кВ производится для каждого узла питания (распределительного пункта, шкафа, сборки, распределительного шинопровода, щита станций управления, троллея, магистрального шинопровода, цеховой трансформаторной подстанции), а также по цеху, корпусу в целом.

Резервные электроприемники, ремонтные сварочные трансформаторы и другие ремонтные электроприемники, а также электроприемники, работающие кратковременно (пожарные насосы, задвижки, вентили и т. п.), при подсчете расчетной мощности не учитываются (за исключением случаев, когда мощности пожарных насосов и других противоаварийных электроприемников определяют выбор элементов системы электроснабжения).

Для многодвигательных приводов учитывается наибольшая сумма номинальных мощностей одновременно работающих электродвигателей данного привода. Если в числе этих двигателей имеются одновременно включаемые (с идентичным режимом работы), то они учитываются в расчете как один электроприемник с номинальной мощностью, равной сумме номинальных мощностей одновременно работающих двигателей. Для электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы их номинальная (паспортная) мощность не приводится к длительному режиму (ПВ=100 %).

При наличии в справочных материалах интервальных значений k_u следует для расчета принимать наибольшее значение. Значения k_u должны быть определены из условия, что вероятность превышения фактической средней мощности над расчетной для характерной категории электроприемников должна быть не более 0,05.

Согласно методу упорядоченных диаграмм активная расчетная нагрузка при количестве электроприемников в группе более трех определяется как:

,                                           (2.1)

где Р_уст – установленная мощность группы электроприемников:

;                                                  (2.2)

К_И – групповой коэффициент использования:

.                                               (2.3)

Кр – коэффициент расчетной мощности, зависит от эффективного числа электроприемников n_Э и группового (средневзвешенного) коэффициента использования Ки, а также от постоянной времени нагрева сети Т₀, на которую рассчитывается электрическая нагрузка:

,                                              (2.4)

Эффективное количество электроприемников в группе:

.                                                     (2.5)

Для определения значений Кр существуют номограммы, в которых приняты следующие постоянные времени нагрева:

 мин – для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты (табл. 2.1);

ч – для магистральных шинопроводов, вводно-распределительных устройств и цеховых трансформаторов (табл. 2.2);

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

В случае, когда расчетная мощность Р_р, определенная по выражению (2.1), окажется меньше номинальной наиболее мощного электроприемника в группе р_н.мах, следует принимать Р_р = р_н.мах.

Для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты расчетная реактивная мощность нагрузки определяется по формуле:

,                                                     (2.6)

где К_м.р – коэффициент расчетной реактивной нагрузки. Для питающих сетей напряжением до 1 кВ определяется в зависимости от n_э:

– при n_э  10  К_м.р = 1,1; при n_э > 10 К_м.р = 1.                    (2.7)

tgj – средневзвешенный коэффициент реактивной мощности группы электроприемников:

,                                          (2.8)

tgj _i – справочное значение коэффициента реактивной мощности характерной категории электроприемников, к которой относится i-й электроприемник в группе (табл. 2.4).

Для магистральных шинопроводов, вводно-распределительных устройств и на шинах цеховых трансформаторных подстанций, а также при определении реактивной мощности нагрузки в целом по цеху, корпусу, предприятию:

Q_p = P_р∙tg j.                                              (2.9)

Расчетный ток группы электроприемников:

.                                         (2.10)

Расчет электрических нагрузок на напряжении выше 1 кВ производится в целом аналогично. При этом в зависимости от числа присоединений к распределительному устройству высокого напряжения и группового коэффициента использования К_и, определяется значение коэффициента одновременности К_o (табл. 2.3).

Расчетная мощность нагрузки определяется по выражениям:

P_p = К_o ∙∑ k_и∙p_н,                                    (2.11)

Q_p = К_о ×∑ k_и∙p_н∙tg j,                             (2.12)

.                                      (2.13)

Результирующая нагрузка на стороне высокого напряжения определяется с учетом средств компенсации реактивной мощности и потерь мощности в трансформаторах.

Таблица 2.1. Значения коэффициентов расчетной нагрузки Кр для питающих сетей напряжением до 1000 В (То = 10 мин)

Таблица 2.2. Значения коэффициентов расчетной нагрузки К_р для сетей напряжением до 1000 В (То = 2,5 ч)

Таблица 2.3. Значение коэффициента одновременности К_о для определения расчетной нагрузки на шинах 6 (10) кВ РП и ГПП

Таблица 2.4. Коэффициенты использования и мощности электроприемников

Продолжение табл. 2.4.

Статистический метод.

Данный метод основывается на результатах исследований, согласно которым групповая нагрузка (начиная с 4 – 5 электроприемников) подчиняется нормальному закону распределения случайных величин. По этому закону, нагрузка от электроприемников может быть описана следующим выражением:

;                                                   (2.14)

где Рс – средняя нагрузка при достаточно большом количестве осреднений m продолжительностью 3×То:

;                                       (2.15)

 – среднеквадратичное (стандартное) отклонение, определяемое по выражению:

;                 (2.16)

 – средние значения нагрузки на каждом интервале осреднения продолжительностью 3×То;

 – принятая кратность меры рассеяния (  = -3…+3).

Придавая  различные значения, можно получить возможные значения нагрузки. В теории вероятностей часто пользуются «трехсигмовой» вероятностью, т.е. вероятностью появления максимальной нагрузки [5]:

,                                              (2.17)

а также минимальной ее величины:

.                                            (2.18)

Этим значениям нагрузки соответствуют предельные вероятности 0,001 и 0,999, которые крайне редки. При определении расчетной нагрузки на практике часто пользуются значением =2,5, поэтому выражение (2.14) при определении максимальной нагрузки принимает следующий вид:

.                                         (2.19)

В этом случае вероятность того, что нагрузка превысит фактическое значение Р_р, составит 0,005, т.е. 0,5 % общего времени действия нагрузок (смена, месяц, год). Принятие значения =2,5 оставляет неиспользованным значительный резерв в тепловом износе проводников, особенно для линий с неравномерным графиком нагрузки. Частота же появления нормированной температуры проводника будет близкой к вероятности 0,001.

Формула (2.14) лежит в основе определения расчетной нагрузки статистическим методом по фактическому (действительному) графику нагрузки.

ЗАДАНИЕ 2.

1. Используя метод упорядоченных диаграмм определить расчетную нагрузку группы трехфазных электроприемников. Коэффициенты использования заданных электроприемников k_иi необходимо определить на основании индивидуальных графиков нагрузки в соответствии с вариантом задания (табл. 1.1 – 1.3). Наименования электроприемников принять ориентировочно.

2. Для этой же группы электроприемников построить групповой график нагрузки и определить расчетную активную нагрузку статистическим методом.

3. Сравнить результаты расчетов и сделать выводы.

ПРИМЕР 2.Для группы из пяти электроприемников (данные представлены в табл. 2.5, 2.6) выполнить задание 2.

Таблица 2.5. Мощность, потребляемая электроприемниками

Таблица 2.6. Паспортные характеристики электроприемников