ГЛАВА V
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Графики нагрузок электроустановок
Потребители электроэнергии.
Потребителями электроэнергии являются промышленные предприятия, железнодорожный транспорт, коммунальное хозяйство городов, сельское хозяйство и др.
Основные потребители электроэнергии на железнодорожном транспорте (электрическая тяга, железнодорожные узлы и заводы, объекты строительных и путевых работ) питаются в основном от энергосистем и частично от собственных стационарных и передвижных электростанций. К непосредственным потребителям электроэнергии от энергосистем на электрифицированных железных дорогах относятся тяговые подстанции с их тяговыми нагрузками и нетяговыми потребителями.
Потребителями электроэнергии железнодорожных узлов являются: локомотивные депо с экипировочными устройствами; насосные станции водоснабжения; вагонные депо и вагоноремонтные пункты, мастерские различных служб; устройства связи, централизации, автоблокировки; компрессорные станции; сортировочные горки; пропарочные станции; холодильники и элеваторы; пассажирские здания; устройства наружного освещения территорий станций и приемо-отправочных путей; культурно-бытовые помещения (больницы, школы, клубы, магазины); жилые здания.
К потребителям электроэнергии вагоноремонтных, локомотиворемонтных, машиностроительных и других заводов железнодорожного транспорта относятся: основные цехи этих заводов; специальные устройства (водоснабжение, отопление и вентиляция, внутризаводской транспорт, зарядные станции электрокаров и т. п.); наружное освещение заводской территории, железнодорожных путей, складов, а также внутреннее освещение производственных, служебных и культурно-бытовых помещений.
Потребителями 1-й категории железнодорожного электроснабжения являются: электрическая тяга, вокзалы, операционные палаты больниц и пунктов неотложной помощи, клубы, театры и т. п.; наружное освещение привокзальных платформ и площадей, территории главных путей железнодорожных узлов; устройства СЦБ и связи; сортировочные горки; компрессорные и насосные станции водоснабжения; экипировка локомотивов; сталеплавильные, литейные и прокатные цехи локомотиворемонтных, вагоноремонтных, машиностроительных и других заводов. Остальные потребители относятся к 2-й категории.
Графики нагрузок.
Электростанции в течение суток, месяца и года вырабатывают неодинаковое количество электроэнергии вследствие изменения потребляемой мощности присоединенными приемниками электроэнергии. Это объяс няется тем, что процесс производства и потребления электроэнергии осуществляется одновременно, и электростанции в любой момент времени вырабатывают ровно столько электроэнергии, сколько ее требуется для питания электропотребителей. Выработанную и потребленную электроэнергию за определенный отрезок времени принято изображать графиками, которые получили название графиков нагрузок электростанций, подстанций, потребителей. Графики нагрузок показывают изменение нагрузки во времени. Их строят в прямоугольных координатах; по оси абсцисс откладывают время в часах, минутах или других единицах времени в зависимости от необходимой точности, а по оси ординат — мощность. График нагрузки может быть построен для одного потребителя или группы потребителей с одинаковым режимом работы. Для каждого предприятия с несколькими потребителями, имеющими различные графики нагрузок, суммарный график нагрузки строят наложением одного графика на другой и сложением ординат, отнесенных к одному и тому же времени. Аналогично строят графики нагрузок для подстанций, электростанций и энергосистемы. График, в котором учтены потери энергии в электрической сети от шин электростанции или подстанции до потребителей, будет представлять график нагрузки на шинах источника энергии.
Графики подразделяют: по характеру мощности (графики активных и реактивных нагрузок); длительности (суточные, месячные и годовые); сезонные (зимние и летние, весенние и осенние); по месту нагрузок (график потребителя, подстанции, сетевого района, электростанции, энергосистемы). Наименование графика может отображать одновременно несколько его признаков, например зимний суточный график активных нагрузок подстанции. В практике наибольшее распространение получили суточные и годовые графики.
Рис. 96. Суточный график активных нагрузок
Суточный график активных нагрузок ступенчатой формы (рис. 96) строят следующим образом. В процессе эксплуатации электроустановки дежурный по электроустановке через определенные интервалы времени (1 ч или 30 мин в зависимости от необходимой точности графика) записывает показания электроизмерительных приборов (ваттметров, счетчиков) в суточную ведомость; затем па графике наносит точки мощностей, соответствующие моментам времени записи в суточной ведомости, и соединяет их прямыми линиями. При этом считают нагрузку неизменной в интервале между смежными замерами. Например, сделав замер мощности в 00 ч, равный 400 кВт, считают, что эта мощность неизменна до нового замера, сделанного в 01 ч, и проводят на графике горизонтальную линию 1.
В 01 ч мощность оказалась равной 300 кВт — проводят горизонтальную линию 2 в интервале от 1 до 2 ч; аналогично проводят линии 3,4,5 и т. д. Соединяя горизонтальные отрезки линий нагрузок для всех интервалов времени вертикальными линиями, получают ступенчатый график нагрузки.
Рис. 97. Типовые суточные графики железнодорожного узла (а), локомотиворемонтного завода (б) и сельскохозяйственной нагрузки (в)
Площадь графика в определенном масштабе выражает расход или потребление энергии W за сутки (в кВт-ч). Из суточного графика нагрузки можно установить наибольшую мощность Рмах, время И ДЛИтельность ее потребления (в практике называют часы «пик» нагрузки). Это важно знать для электроустановки, питающей несколько потребителей. Если бы не составлялись графики нагрузок потребителей при проектировании и эксплуатации электроустановки, то при одновременном совпадении максимумов различных потребителей установленная мощность могла бы оказаться недостаточной. Завышение мощности электроустановки приводит к се удорожанию и неполному использованию установленного на ней оборудования. Наилучшее использование установленного электрооборудования электроустановки дает равномерный график.
На основании суточного графика нагрузки можно определить время включения и отключения оборудования, а также среднесуточную нагрузку электроустановки
где W—суточное потребление электроэнергий, равное площади суточного графика, кВт-ч, за время Тсуг — 24 ч; t — число часов работы в течение суток с нагрузкой Р.
Годовой график нагрузки отражает режим работы электроустановки в течение года. Широкое практическое применение получил годовой график по продолжительности. Он показывает, сколько часов в году работает электроустановка о соответствующей мощностью. Например, из общего числа часов в году Тгод = 8760 ч электроустановка работает 3000 ч с нагрузкой 2000 кВт, 1500 ч—1800 кВт, 1500 ч — 1500 кВт и 2760 ч — 1000 кВт. По годовому графику по продолжительности определяют величину электроэнергии, переработанной подстанцией.
При установлении графиков нагрузок проектируемых электроустановок используют так называемые типовые суточные графики нагрузок. Они получены на основании длительного опыта эксплуатации и проектирования электроустановок различных видов и групп потребителей. В качестве примера на рис. 97 приведены типовые суточные графики нагрузок потребителей. В этих графиках по оси абсцисс отложено время в часах, а по оси ординат —- нагрузки в процентах от наибольшей нагрузки потребителя, принятой за 100 %. Зная расчетную наибольшую мощность потребителя, нетрудно построить его суточный график нагрузки путем умножения расчетной наибольшей мощности на соответствующий процент от наибольшей нагрузки для каждого момента времени типового графика. При пользовании типовыми суточными графиками возможно внесение некоторых коррективов, учитывающих особенность работы конкретного предприятия, как то: длительность и время смены, число смен, время обеденного перерыва.
