ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ГРАФИКОВ НАГРУЗКИ

В системах электроснабжения имеют дело с тремя видами нагрузок: по току (I), по активной (Р) и реактивной (Q) мощности. Кривая изменения нагрузки во времени I(t), P(t) или Q(t) называется графиком нагрузки. Различаются индивидуальные и групповые графики нагрузки. Индивидуальные графики нагрузки создаются отдельными электроприемниками, а групповые – группой электроприемников. В процессе энергоаудита необходима запись как индивидуальных, так и групповых графиков нагрузки. Запись индивидуальных графиков нагрузки позволяет определить загрузку электроприемников, их использование по времени, tgj электроприемников. Запись групповых графиков позволяет определить характер изменения нагрузки в течение суток, коэффициент использования, средние и максимальные значения нагрузок, среднесуточный tg j и ряд других показателей, необходимых для анализа эффективности использования электроэнергии.

Основными приборами, которые могут использоваться для исследования графиков нагрузки, являются: стрелочные и цифровые амперметры, ваттметры и варметры, электрические счетчики, информационно-измерительные системы. Выбор того или иного типа прибора зависит от скорости изменения графиков нагрузки, т.е. определяется обеспечиваемой частотой дискретизации исследуемого графика во времени. Ее возможное наибольшее значение полностью определяется методом регистрации данных в используемой аппаратуре. Так, стрелочные показывающие приборы имеют время установления показаний 4 с плюс время записи результата наблюдателем (примерно 2 с), поэтому период дискретизации в этом случае Dt ³ 6 c. Таким образом, данные приборы могут применяться для исследования графиков нагрузки электроприемников с длительным, спокойным режимом работы (насосы, вентиляторы, компрессоры и т.д.). Кроме этого они имеют низкий класс точности. При использовании цифровых приборов и записи результатов наблюдателем Dt ³ 2 c. При использовании для регистрации микропроцессоров и ЭВМ период дискретизации может изменяться от 30 мкс до 4 ч, погрешность измерения не превышает 1 %.

Для получения статистических характеристик исследуемых графиков нагрузки записанные графики следует обработать методом квантования по времени. При этом график I(t) [P(t)] преобразуется в дискретную последовательность I(t_i) в i-й момент времени (рис.1):

(1)

где T_p – длительность записи графика нагрузки.

Рис. 1

Данные уравнений (1) используются для определения статистических характеристик графиков нагрузок: среднего значения тока I_ср (или мощности), дисперсии тока DI (или мощности DP):

, (2)

. (3)

При больших объемах записей графиков нагрузки и большом объеме их обработки в процессе энергоаудита весьма желательно использование специальных анализаторов электропотребления, выпускаемых рядом стран (Испания, Англия и др.). В Российской Федерации получили распространение анализаторы GIRCUTOR (Испания) типов: AR.4M; AR.5; C79 и SYNERGY Ltd (Великобритания) типа РС5. Данные приборы имеют сертификат Госстандарта РФ.

Портативный анализатор электропотребления AR.4М позволяет регистрировать следующие параметры в 3-фазных сетях:

1) напряжение;

2) ток;

3) гармоники токов и напряжений до 15-го порядка;

4) частоту сети;

5) сosj в каждой фазе и средний;

6) активную мощность;

7) реактивную мощность;

8) активную энергию;

9) реактивную энергию.

Портативный анализатор электропотребления AR.5 позволяет регистрировать те же параметры, что и AR.4M, но имеет меньший вес и может анализировать гармоники до 50-го порядка.

Анализатор энергопотребления Multvartest C-79M является однофазным и может применяться в симметричных 3-фазных сетях.

Анализатор электропотребления РС5 имеет более узкий диапазон измеряемых параметров:

1) токов во всех 3 фазах;

2) активной и полной мощности;

3) коэффициента мощности.

Длительность записи графиков нагрузки зависит от цели обследования. Для получения характеристик отдельных электроприемников следует записать 10–20 циклов их работы. Основными характеристиками работы электроприемников являются: коэффициент загрузки k₃, коэффициент включения k_в и tgj. Эти характеристики определяются по выражениям:

; (4)

; (5)

, (6)

где Р_св.в, Q_св.в – средняя за цикл активная и реактивная нагрузка; t_в – время включения электроприемника; t_ц — время цикла работы электроприемника.

Групповые графики нагрузки должны записываться как минимум двое суток: одни сутки рабочий день и одни сутки выходной день. Если в течение недели ритм работы обследуемого объекта меняется, то необходима недельная запись графиков нагрузки. По групповым графикам определяются следующие характеристики:

1) суточный максимум активной и реактивной нагрузки (Р_м и Q_м);

2) коэффициент мощности в период максимума нагрузки

;

3) суточный расход активной и реактивной энергии (W_сут, V_сут);

4) средневзвешенный за сутки коэффициент мощности

;

5) средние за сутки активная и реактивная мощности (Р_ср.сут, Q_ср.сут)

;

.