Лекція № 5. Характеристики і параметри електричних навантажень

Актуальність: вивчення характеристик і параметрів електричних навантажень, що є основними вихідними даними для розрахунку електричних систем і мереж .

План :

• 1. Графіки електричних навантажень.
• 2. Статичні характеристики навантажень споживачів.
• 3. Способи представлення навантаження в розрахункових схемах ЕС і М.
• 4. Схеми заміщення електричної мережі в цілому.
• 5. Приведення схеми заміщення до базисної напруги.
• 6. Питання для самоконтролю.

Графіки електричних навантажень.

Для розрахунку електричних систем і мереж основними вихідними даними являються електричні навантаження споживачів. Зміни електричних навантажень в часі характеризуються графіком, який відображає залежність потужності або струму в часі:

P (t); Q (t); I (t).

Розрізняють змінні, добові, сезонні і річні графіки.

Приблизний добовий графік навантаження енергосистеми має вигляд:

Конфігурація графіка навантаження має загальні закономірності.

На ньому можна побачити три ділянки:

• 1. — ранковий максимум;
• 2. — вечірній максимум;
• 3. — нічна зона (провал).

На цьому графіку виділяють також три зони :

• 1. — пікова (вечірній ранковий максимум)
• 2. — напівпікова (час між ранковим і вечірнім максимумом)
• 3. — зона провалу.

Тарифікація електроенергії здійснюється по зонному тарифу: сама дорога — пікова, дешева — провал.

При проектуванні електричних мереж та систем використовують режими з найбільшими сумарними зимовими навантаженнями Pmax і Qmax та з найменшими сумарними літніми Pmin і Qmin.

Для отримання достовірної інформації про графіки навантажень енергосистема 2 рази на рік в 20-х числах грудня і червня разом з споживачами проводить «дні вимірів».

Статичні характеристики навантажень споживачів.

Споживання навантаження активної і реактивної потужності Pнав. та Qнав. в загальному випадку залежить від :

Рнав, Qнав = f (U, f) .

В залежності Рн (U), Qн (f), Qн (U), Рн (f) в сталих режимах представляють собою статичні характеристики навантаження по напругі і частоті. Для різних видів електричних приймачів (СД, АД …)статичні характеристики будуть різними, тому в розрахунках із-за великої різноманітності електричних приймачів використовують узагальнені (типові) статичні характеристики по U і f.

Ці характеристики визначаються як властивостями окремих електричних приймачів, так і відношенням їх потужностей. Ці характеристики, як правило, нелінійні.

В якості прикладу покажемо узагальнені статичні характеристики для деякого вузла навантаження з Uн=110кВ.

Способи представлення навантаження в розрахункових схемах ЕС і М.

Таким чином узагальненні характеристики представляють собою лінійні залежності між I і U, для їх використання необхідно визначення дійсної (фактичної) напруги в різних точках мережі. Це ускладнює розрахунок, тому в практичних розрахунках режимів статичні характеристики замінюють умовними, в яких потужність навантаження прийнята незмінною, тобто:

P=const, Q=const.

Способи представлення навантаження в розрахункових схемах мереж залежать від виду мереж і мети розрахунку. Навантаження може бути представлене струмами, потужностями, провідністю або опором.

1. Навантаження утворюється постійним по модулю і по фазі струмом:

при завданні навантаження струмами, вони визначаються по заданому значенню потужності навантаження і прикладеній напрузі в кожному режимі.

Така форма представлення навантаження приймається при усіх розрахунках місцевих мереж напругою до 1кВ, окрім того, як правило, в мережах напругою ?35кВ.

2. Навантаження задається постійною по величині потужністю Рн=const, Qн=const, незалежною від напруги в точці прикладення навантаження.

Така форма навантаження приймається при розрахунках сталих режимів районних і розподільчих мереж високої напруги.

3. Навантаження представлене постійною комплексною провідністю або опором.

Така форма використовується при розрахунках перехідних електромеханічних режимів.

В розрахункових схемах використовуються умовні зображення елементів мережі. Місця генерації і споживання енергії зображають колами, а шляхи передачі енергії відмічають стрілками. При цьому в пунктах споживання стрілки направляють від вузлів мережі, а в пунктах генерації - до вузлів мережі. У стрілок вказується відповідне значення повної потужності як комплексної величини.

Схеми заміщення електричної мережі в цілому.

Загальні розрахункові схеми заміщення отримують в результаті об'єднання її різнорідних елементів у відповідності з їх електричними схемами, тобто електричний зв’язок в реальній мережі. При цьому схема заміщення мережі може бути представлена у вигляді електричного ланцюга або у вигляді схеми з навантаженням. В якості прикладу розглянемо схему заміщення мережі, вказану на малюнку.

Приведення схеми заміщення до базисної напруги.

Спільний розрахунок мереж з різним номінальним напругами, тобто мережі, яка містить елементи трансформації, проводиться різними способами.

Один із них знаходиться в приведенні параметрів схеми заміщення до одної базисної напруги.

За базисну напругу може бути прийнята будь яка напруга мережі. Так як навантаження в основному створюються зі сторони НН трансформатора, то за Uбаз приймаємо Uвн, тобто: Uбаз=Uвн, тоді параметри схем заміщення приводяться до сторони ВН трансформатора.

Наведення дійсних параметрів елементів схем заміщення мережі до Uбаз виконується за виразом:

— для прокольної гілки;

— для поперечної гілки.

В якості прикладу наведення розглянемо схема мережі двох номінальних напруг. Мережа складається з ліній Л1 вищої напруги, трансформатора Т і Л2 (нижчої напруги):

Після приведення параметрів схеми заміщення до Uбаз розрахунок робочих режимів проводиться аналогічно мережі однієї напруги.

Питання для самоконтролю.

• 1. Яку конфігурацію має графік навантаження енергисистеми, та які на ньому можна бачити зони і ділянки?
• 2. Як здійснюється тарифікація електроенергії?
• 3. Що уявляють собою статичні характеристики навантажень споживачів?
• 4. Від чого залежать способи представлення навантаження в розрахункових схемах? Назвіть способи представлення навантаженнь.
• 5. Як отримують загальні розрахункові схеми заміщення мереж?
• 6. Навіщо здійснюють приведення схеми заміщення до базисної напруги?

Висновки: В результаті вивчення матеріалу студенти повинні мати уяву про характеристики і параметри електричних навантажень , які є основними вихідними даними для розрахунку електричних систем і мереж .