Как найти среднюю мощность по графику

1.4 Определение расчетной мощности по графикам электрической нагрузки

На практике применяют инженерный подход, суть которого заключается в упрощении задачи за счет допущений. В основе допущений лежит недостаточная точность исходной информации.

На практике применяем, что постоянная времени нагрева Т_н:

1. Для воздушных линий (ВЛ)

Т_вл =10 мин для всех сечений вплоть до q=120 мм 2 для всех сетей:

1. Для кабельных линий (КЛ)

Т_кл =10 мин для q 50 мм 2

Т_кл =20 мин для q>50 мм 2 .

Расчетный ток I_р аппаратов принимается такой же, как и для воздушной линии.

1. Для трансформатора Т_н изменяется от 2 до 3 часов. Принято брать одну треть от смены, то есть 1/3 от 8 часов. Тогда Т_т =2,7 часов.

=30 или 60 мин – КЛ

=8 часов – трансформатор

Следует, что не нужен непрерывный график нагрузки. Поэтому на практике его строят ступенчато с интервалом =30 мин.

4. Основные характеристики графиков электрических нагрузок.

1) Средняя мощность ;

2) Максимальная, или расчётная нагрузка – среднее значение нагрузки за некоторый промежуток времени

Pпик — пиковая нагрузка, т.е. максимальная нагрузка за небольшое время 1-2 секунды. Максимальные нагрузки бывают длительные (10 – 60 минут) и кратковременные (1 – 2 секунды) – пиковые. Максимально- длительные нагрузки служат для выбора всех элементов с максимальной электрической стойкостью по нагреву. Пиковые нагрузки необходимы для расчёта релейной защиты и автоматики.

В дальнейших расчётах будем пользоваться максимальной расчётной нагрузкой за интервал времени, равный 30 минут

3) Средняя квадратичная мощность – такая мощность которая эквивалентна действующей изменяющейся нагрузке по нагреву. Eё ещё называют действующей или эффективным значением нагрузки

5 7 . Понятие расчётной электрической нагрузки.

Расчётной нагрузкой называют максимальную длительно- неизменную во времени нагрузку,

которая примерно равна действительно изменяющейся нагрузке по наиболее тяжелому тепловому воздействию: 1) максимальной температуре нагрева проводника Pp1

Правильно было бы принять наибольшую из этих нагрузок, однако, пользуются Pp1, т.к. заводы, изготавливающие изолированные провода и кабели не предоставляют данные по тепловому износу изоляции.

. Оптимальный интервал усреднения при определении электрических нагрузок.

Расчётные нагрузки определяются за определённый интервал времени. Этот интервал времени не должен быть очень малым, т.к. проводник не успеет нагреться за это время до установившейся температуры. Этот интервал не должен быть и очень большим, т.к. внутри этого интервала может быть интервал меньшей продолжительности, но с гораздо большей нагрузкой и за этот второй интервал проводник нагреется до гораздо большей температуры, нежели, чем за весь интервал в целом, т.е. это какой-то оптимальный интервал основного усреднения, основными условиями, которого являются:

1) за этот интервал времени происходит характерный нагрев проводника до установившейся температуры t. 2) нагрев проводника до установившейся температуры происходит в конце 4- го интервала усреднения. 3) нагрев проводника за этот интервал пропорционален величине средней мощности. 4) влияние нагрева предшествующем рабочему, должен быть минимальным.

нагрузку надо брать интервалами, пропорциональными средней мощности. Оптимальный интервал усреднения определяется: , где — постоянная нагрева проводника, берётся в справочной литературе. При расчёте нагрузок за оптимальный интервал усреднения принимается 30 минут , т.е. =10 минут. Это справедливо для небольших элементов электроснабжения, проводников и кабелей малых и средних сечений, поэтому ≠ 10 минут, то необходимо производить пересчёт расчётной нагрузки по максимально- большой продолжительности по специальной методике.

Мгновенная мощность

В отличие от цепей постоянного тока, где мощность в течение определенного промежутка времени остается неизменной, в цепях переменного тока дело обстоит иначе. Так как ток и напряжение постоянно меняют своё значение, то и мощность соответственно будет меняться в каждый момент времени. Такая мощность называется мгновенной.

Мгновенной мощностью p(t) называют произведение приложенного к цепи мгновенного напряжения u(t) на мгновенное значение тока i(t) в этой цепи.

График мгновенной мощности представлен на рисунке ниже

Мощность обозначена заштрихованной областью. Знак мощности зависит от сдвига фаз между током и напряжением. В данном случае в цепи присутствуют только активные сопротивления, которые не создают сдвига фаз, поэтому мощность имеет только положительные значения.

Рассмотрим другой график

На данном графике имеются области отрицательных значений мгновенной мощности. Такой график может соответствовать цепи, в которой присутствуют конденсатор или катушка, причем положительные участки — это мощность, которая пошла в цепь и рассеялась на сопротивлении, либо запаслась в качестве энергии полей конденсаторов или катушек, а отрицательные участки это мощность, которая была возвращена обратно источнику.

Активная мощность

Чтобы понять какое количество энергии потребляет источник, целесообразнее взять среднюю мощность за период. Для этого вернемся к первому графику.

На графике мгновенной мощности выделяют прямоугольник со сторонами T и Pm/2. Часть графика, которая находится выше линии Pm/2 точно укладывается в незаштрихованную часть прямоугольника. Таким образом, с помощью линии Pm/2 мы можем определить среднюю мощность за период, которая называется активной мощностью. Активная мощность – это полезная мощность, которая идет на преобразование в другие виды энергии.

В нашем случае сдвиг фаз равен нулю, поэтому коэффициент мощности равен единице, но в случаях с реактивными элементами нужно этот момент учитывать.

Активная мощность измеряется в ваттах – Вт.

cosφ – коэффициент мощности, который показывает отношение активной мощности к полной мощности.

Реактивная мощность

Реактивная мощность – это энергия, которая периодически циркулирует между источником и приемником. Реактивная мощность возникает потому, что конденсатор и катушка способны накапливать энергию, а затем снова отдавать её в сеть. На практике от реактивной мощности зачастую стараются избавиться.

Реактивная мощность измеряется в вольт амперах реактивных – ВАр.

Полная мощность

Полная мощность — это максимальное значение активной мощности.

Полная мощность измеряется в вольт-амперах — ВА.

Для наглядного представления существует треугольник мощностей, в котором гипотенузой является полная мощность, а катетами – активная и реактивная составляющие.

Определение средних нагрузок

При расчётах и исследовании нагрузок, а также при подсчётах расхода и потерь электроэнергии, необходимо знать среднюю мощность за наиболее загруженную смену ,и среднегодовую мощность,. Величину мощности за наиболее загруженную смену находят при обследовании нагрузок и проверяют по удельным расходам электроэнергии, величины которых известны для большинства производств.

Активная средняя мощность за наиболее загруженную смену группы электроприёмников с одинаковым режимом работы определяется путём умножения суммарной номинальной мощности этой группы приёмников, приведённой для повторно-кратковременного режима работы кПВ=100 %, на их групповой коэффициент использования.

(3.88)

Реактивная средняя мощность за наиболее загруженную смену группы электроприёмников с отстающим током и одинаковым режимом работы определяется путём умножения средней активной мощностиэтой группы на коэффициент реактивной мощности, соответствующий групповому коэффициенту мощности, и принимается со знаком «плюс»:

(3.89)

Реактивные нагрузки приёмников с опережающим током (СД, статические конденсаторы) принимаются со знаком «минус».

Если узел системы электроснабжения включает группы приёмников с разными режимами работы, то средняя активная мощность за наиболее загруженную смену определяется суммированием средних активных мощностей отдельных групп приёмников:

(3.89а)

Если в узел электроснабжения входят группы приёмников с различными режимами работы, то средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену определяется алгебраическим сложением средних реактивных мощностей отдельных групп приёмников:

(3.90)

где — средняя реактивная мощность за наиболее загруженную сменуi-ой группы приёмников с отстающим током;

n— число групп приёмников с отстающим током с разными режимами работы, входящих в данный узел;

— средняя реактивная мощность за наиболее загруженную сменуi-ой группы синхронных двигателей;

— число групп синхронных двигателей с разными режимами работы, входящий в данный узел;

— средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену группы статических конденсаторов, относящихся к данному узлу.

При ориентировочных расчётах, когда отсутствуют данные для определения ипо формулам (3.88) и (3.89), эти величины определяют из выражений:

(3.91)

(3.92)

где — годовой коэффициент сменности по энергоиспользованию;

— среднегодовые активная и реактивная мощности.

Годовым коэффициентом сменности по энергоиспользованию называется отношение годового потребленияактивной энергии (группой приёмников) к годовому потреблению активной энергии по средней мощности за наиболее загруженную смену:

(3.93)

где — годовой фонд рабочего времени, определяемый по данным технологического задания.

Среднегодовая мощность, потребляемая цехом или предприятием в целом, находится из соотношений:

(3.94)

(3.95)

где — годовой расход реактивной энергии.

Среднегодовая активная мощность может быть определена из выражения:

(3.96)

где — среднегодовое значение коэффициента использования по активной мощности.

Величина вычисляется как средневзвешенное по активной мощности значениеза наиболее загруженные смены всего года:

(3.97)

где — средняя активная мощность за наиболее загруженную сменуi-го месяца года;

— коэффициент использования по активной мощностиi-го месяца года.

Из выражений (3. 88), (3.91) и (3.96) следует, что существует связь между коэффициентами ,и:

(3.98)

Так как , то.

Средняя активная мощность за наиболее загруженную смену осветительных приёмников:

(3.99)

где — коэффициент спроса по активной мощности осветительной нагрузки.

Значения увеличиваются по направлению от ввода к потребителям. Для линий групповой сетипринимается равным единице. Для осветительных нагрузоктакже принимается равным единице.

Установленная мощность приёмников освещения может определяться по удельной осветительной нагрузке на 1 м 2 поверхности пола.

Средняя полная мощность ,и средний ток,за наиболее загруженную смену или за год для трёхфазной сети определяется по величинам средних мощностей за соответствующий период времени из выражений (3.16), в которые подставляются значенияиливместоииливместо, а для постоянного тока – по формулам:

(3.100)