Лекции по "Экономике"

Суточные графики показывают изменение нагрузок в течение суток. Их строят по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии через каждый час либо каждые полчаса (для выявления получасового максимума нагрузки).

В проектировании используют типовые суточные графики, характерные  для данного вида производства, в  которых максимальная суточная нагрузка принята за единицу или за 100 %, а остальные нагрузки выражены в  долях единицы или в процентах. Для построения конкретного суточного  графика необходимо знать максимальную нагрузку и иметь типовой суточный график.

Для суточных графиков активной и реактивной нагрузок характерны следующие  величины: максимум активной (реактивной) нагрузки за сутки P'м (Q'м) кВт (квар), максимум активной нагрузки в наиболее загруженной смене Pм кВт, расход активной (реактивной) энергии за сутки Wcут (Vcут), кВт-ч (квар-ч), расход активной (реактивной) энергии за наиболее загруженную смену Wcм (Vcм), кВт-ч (квар-ч). 

Используя эти характерные  величины и зная общую номинальную  мощность всех рабочих электроприемников (Ри, кВт), можно определить следующие характерные для суточных графиков показатели:

Cреднюю активную нагрузку за сутки (кВт): 

Рсут = Wсут/24,

Средниюю активную нагрузку за наиболее загруженную смену (кВт): 

Рсм = Wcм/8,

Коэффициент использования  номинальной мощности Рн за наиболее загруженную смену:

Ки = Рсм/Рн,

Коэффициент мощности в период максимума:

Cредневзвешенный коэффициент мощности за наиболее загруженную смену

Коэффициент заполнения суточного  графика активной и реактивной нагрузки:

Кн.а = Wсут /P'м24, Кн.р = Vсут /Q'м24

Коэффициент максимума активной нагрузки за наиболее загруженную смену:

Км = Рм/Рсм

Годовые графики активной и реактивной нагрузок по продолжительности, построенные на основании суточных или месячных графиков нагрузок, позволяют уточнить величину годового потребления электроэнергии, наметить режим работы трансформаторов на подстанциях в течение года, правильно выбрать компенсирующие устройства.

Для годовых графиков активной и реактивной нагрузок по продолжительности  характерны следующие величины: годовой  максимум активной (реактивной) нагрузки Pм.г (Qм.г), кВт (квар), годовой расход активной (реактивной) энергии Wг (Vг), кВт-ч (квар-ч). 

Производными для этих графиков будут следующие характерные  показатели:

Годовое число часов использования  максимума активной (Гм, ч) и реактивной (Гм. р, ч) нагрузок:

Тм = Wг/Рм.г, Тм.p = Vг/Qм.г,

Среднегодовая активная (Pсг, кВт) и реактивная (Qсг, квар) нагрузки:

Pсг = Wг/Tг, Qcг = Vг/Tг,

где Тт — годовой фонд рабочего времени, ч,

Годовой коэффициент сменности  по энергоиспользованию:

α =Рсг/Рсм,

Коэффициент заполнения годовых  графиков активной и реактивной нагрузок:

К н.а. г = WгPм.гТг, Кн. р. г = VгQм.г.Тг.

Для анализа и сопоставления  показателей, полученных на одном предприятии, с показателями аналогичных производств других предприятий необходимо графики электрических нагрузок дополнять данными, характеризующими технологию производства в соответствующий графикам период времени.

В качестве примера на рис. 1 и 2 приведены суточный и годовой  графики активных нагрузок цеха мощностью 5,5 млн. м2 в год, построенные на основании показаний счетчиков активной энергии во время обследования электрических нагрузок предприятия.

12. Выбор места расположения источников питания

Теория определения местоположения источника питания, можно сказать, основана на законах классической механики (определения центра тяжести).

Имеется ряд математических методов, позволяющих аналитически определить условный центр электрических  нагрузок промышленного предприятия или отдельных его цехов. Наибольшее распространение получил метод, согласно которому если считать нагрузки цеха равномерно распределенными по его площади, то центр нагрузок (ЦЭН) можно принять совпадающим с центром тяжести фигуры, изображающей цех в плане. В действительности же нагрузки цеха распределены по его площади неравномерно, поэтому центр нагрузок не совпадает с центром тяжести цеха в плане.

В общем случае такой подход не обеспечивает минимума приведенных  затрат на сеть. При двух неодинаковых нагрузках центр будет между  нагрузками, ближе к наибольшей. Если сюда поместить ИП, то приведенные затраты на сеть сложатся из затрат на участок сети, питающий меньшую нагрузку, и затрат на участок сети, питающий бо'льшую нагрузку. Если строго исходить из минимума приведенных затрат, то ИП следует совместить с наибольшей нагрузкой, что обеспечивает явно меньшие затраты, так как вся сеть будет состоять только из относительно дешевого провода, питающего меньшую нагрузку. При числе нагрузок больше двух в общем случае возникает аналогичная ситуация.

Задачи, связанные с построением  рациональных систем электроснабжения промышленных предприятий, относятся  к числу оптимизационных. В электрике  выделилось два подхода к решению  задач оптимизации: статический  и динамический. При статическом  подходе к решению проектных  задач не учитывается изменение  электрических нагрузок во времени. При динамическом подходе учитывается  динамика систем электроснабжения во времени на перспективу 5, 10, 20 лет, особенно в части изменения электрических  нагрузок, поэтому принимаемые решения  получаются более обоснованными.

При переходе к конкретному  проектированию следует помнить, что  проектировщики широко применяют профессионально-логический метод. Суть его применительно к  выбору местоположения подстанции заключается  в том, что опытный проектировщик  часто принимает решение, не прибегая к вычислениям координат. Он пользуется хорошими знаниями объектов проектирования, объектом-аналогом, учитывает реальные ограничения и другие неформализуемые сведения.

Задачу выбора местоположения подстанций приходится решать на различных  уровнях системы электроснабжения. Опыт проектирования показывает, что  выбор местоположения цеховых ТП осуществляется, как правило, без  построения картограммы нагрузок цеховых  потребителей электроэнергии. Объясняется  это тем, что расположение цеховых  ТП в центре питаемых ими нагрузок часто оказывается невозможным  из-за различных ограничений (технологических, транспортных и т. п.). Поэтому для  отыскания центра цеховой сети используют приближенные методы. Для упрощенного  определения координат в цеховой сети можно воспользоваться методикой, применяемой при прокладке участков сети по взаимно перпендикулярным направлениям, которая заключается в следующем: 1) чтобы найти координату х₀ центра нагрузок, необходимо передвигать параллельно самой себе проведенную произвольно на плане цеха вертикальную линию до тех пор, пока разность сумм нагрузок левее и правее этой линии поменяет знак или станет равной нулю, т. е. нагрузки станут равными; 2) передвигая параллельно самой себе горизонтальную линию, находят такое ее положение, при котором разность сумм нагрузок выше и ниже этой линии изменит знак или станет равной нулю. Это положение линии даст координату у_й центра нагрузок.

Оптимальное положение РП обычно будет не в центре нагрузок, получающих питание от него, поскольку  это приводит к обратным потокам  энергии, вызывающим увеличение расхода  проводникового материала и потерь электроэнергии. Как правило, РП смещена к наибольшей нагрузке и располагается ближе к источнику питания. Выбор места РП в первую очередь определяется наличием двигателей напряжением выше 1 кВ (компрессорные, насосные, воздуходувные и т. п.) и электротехнологических установок, например электропечей с трансформаторами. Если по условиям среды нельзя сделать встроенное или пристроенное распределительное устройство, например из-за взрывоопасности, то сооружается отдельно стоящая распределительная подстанция.

Выбор типа и места расположения подстанций осуществляют следующим  образом: на генеральный план предприятия  наносят нагрузки цехов, отделений  или участков с уточнением напряжения, рода тока и очередности ввода  в эксплуатацию; выявляют сосредоточенные  нагрузки и находят центры групп  распределенных нагрузок ЗУР (2УР); предварительно намечают места расположения подстанций и производят распределение нагрузок между ними. Учитывая возможности применения унифицированных схем и комплектных распределительных устройств, намечают типы подстанций (закрытая или открытая, отдельно стоящая, пристроенная, встроенная, внутрицеховая), определяют их ориентировочные габариты. Выбранное место расположения подстанции согласовывают с генпланом, технологами, строителями. Для отыскания местоположения подстанций 5УР и 4УР широко применяют картограмму нагрузок.

13. Баланс мощности в системе электроснабжения

Все расчеты в электрических  цепях проверяют балансом мощностей.

Баланс основан на законе сохранения и превращения энергии: сколько энергии выработали источники, столько же ее нагрузки должны потребить. Вместо энергии в балансе можно  использовать мощность. Выработанная мощность всеми источниками должна быть равна суммарной мощности, расходуемой  в нагрузках.

Баланс мощностей можно  сформулировать так: алгебраическая сумма  мощностей источников, должна быть равна арифметической сумме мощностей  нагрузок. Если направление ЭДС и  направление тока ветви не совпадают, то составляющая мощности этого источника  в балансе мощностей берется  со знаком «минус».

Энергетический  баланс выражает полное количественное соответствие (равенство) за определенный интервал времени между расходом и приходом энергии в энергетическом хозяйстве. Энергетический баланс является статической характеристикой динамической системы энергетического хозяйства  за определенный интервал времени. Оптимальная  структура энергетического баланса  является результатом оптимизационного развития энергетического хозяйства. Энергетический баланс может составляться:

а) по энергетическим объектам (электростанции, котельные), отдельным  предприятиям, цехам, участкам, энергоустановкам, агрегатам и т.д.;

б) по назначению (силовые процессы, тепловые, электрохимические, освещение, кондиционирование, средства связи и управления и т.д.);

 в) по уровню использования (с выделением полезной энергии и потерь); г) в территориальном разрезе и по отраслям народного хозяйства. Основой расчета потребности электроэнергии являются балансы расхода и прихода. Отчетные балансы электроэнергии строятся на основе первичного учета по счетчикам. В приходной части должны быть даны все источники поступления энергии на предприятие, в расходной -- все направления ее расходования. Баланс электроэнергии подразделяется на балансы электроэнергии постоянного и переменного тока.   Сводный энергобаланс показывает направление развития энергоснабжения предприятия в количественном и качественном отношениях. Энергобалансы разрабатываются на основе производственной программы предприятия и удельных норм расхода энергии на единицу продукции . Расходная часть энергобаланса включает потребность предприятия в энергоресурсах на производственные, хозяйственно-бытовые и непроизводственные нужды. Приходная часть энергобаланса состоит из объемов покрытия потребности предприятия в энергоресурсах за счет как собственных, так и привлекаемых со стороны источников. Энергобаланс должен обеспечивать равенство между расходной к приходной частями. Если потребность в электроэнергии больше, чем возможности источников их покрытия, то предприятию необходимо пересмотреть расходную часть энергобаланса и разработать мероприятия по снижению потребности и экономному расходованию электроэнергии или искать дополнительные источники покрытия потребности. В случае превышения приходной части энергобаланса над расходной, необходимо разработать мероприятия по реализации излишней энергии или разработать мероприятия по оптимизации мощностей собственных подразделений, входящих в состав энергетического хозяйства предприятия. Потребность в электроэнергии устанавливается на основе норм расхода и соответствующих объемных показателей. Производственная потребность предприятия в электроэнергии включает потребность в двигательной энергии, в энергии на технологические нужды, на хозяйственно-бытовые нужды. Потребность электроэнергии для освещения рассчитывается исходя из освещаемой площади, нормы освещения и количества часов освещения. Во многих случаях потребность в электроэнергии для освещения определяется по количеству установленных светильников, их мощности и планируемому количеству часов освещения.

14. Классификация коммутационных  аппаратов; их типы, характеристики.

Коммутационный электрический  аппарат (аппарат) представляет собой электрический аппарат, предназначенный для коммутации электрических цепей и проведения тока (ГОСТ 17703-72).

Коммутация электрической  цепи (коммутирование) — процесс переключений электрических соединений элементов электрической цепи, выключение полупроводникового прибора (ГОСТ 18311-80).

В качестве коммутационных аппаратов  на ПС и в РУ высокого напряжения применяются выключатели, разъединители, отделители, короткозамыкатели и  установки приготовления сжатого  воздуха. Последние служат для приведения в действие пневматических приводов выключателей и разъединителей.

Выключатель — это контактный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальных условиях в цепи, а также включать, проводить в течение нормированного времени и отключать токи при нормированных ненормальных условиях в цепи, таких как КЗ (СТ МЭК 50(441)-84).

В соответствии с ГОСТ Р 52565-2006, выключатели по принципу устройства (видам) разделяются на масляные, воздушные, вакуумные, электромагнитные, газовые.

По размещению дугогасительного устройства различают выключатели:

с дугогасительными устройствами, расположенными в заземленном корпусе (баке), — баковые выключатели;

с дугогасительными устройствами, расположенными в корпусе (баке), находящемся под напряжением, —колонковые или подвесные выключатели.

По конструктивной связи  между полюсами различают выключатели:

трехполюсного исполнения: с тремя полюсами в общем кожухе и с тремя полюсами на общем основании (фиксированное междуполюсное расстояние);

однополюсного исполнения — с полюсами на отдельных основаниях (нефиксированное междуполюсное расстояние).

Выключатель масляный — выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в масле (СТ МЭК 50 (441)—84).

Характерными примерами  масляных выключателей являются выключатели  с малым объемом масла в  баке, находящемся под напряжением, и выключатели с большим объемом  в заземленном баке.

Выключатель воздушный — выключатель, в котором дуга образуется в потоке газа, воздуха высокого давления (ГОСТ Р 52565—2006).

Выключатель газовый — выключатель, в котором дуга образуется в потоке газа, кроме воздуха (ГОСТ Р 52565—2006).

Выключатель вакуумный — выключатель, контакты которого размыкаются и замыкаются в оболочке с высоким вакуумом (ГОСТ Р 52565-2006).

Выключатель электромагнитный — выключатель, в котором гашение дуги осуществляется за счет ее охлаждения при перемещении под действием электромагнитного поля (ГОСТ Р 52565—2006).

Разъединитель — это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет в отключенном положении изоляционный промежуток.