АНАЛИЗ ГРАФИКОВ НАГРУЗОК ПО СЧЕТЧИКАМ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Режимы работы потребителей электрической энергии не остаются постоянными, а непрерывно изменяются в течение суток, недель и месяцев года. Соответственно изменяется и нагрузка всех звеньев передачи и распределения электроэнергии и генераторов электрических станций. Изменение нагрузок электроустановок в течение времени принято изображать графически в виде графиков нагрузки.

Различают графики активных и реактивных нагрузок. По продолжительности графики нагрузки делятся на сменные, суточные и годовые.

В условиях эксплуатации изменения нагрузки по активной и реактивной мощности во времени представляют в виде ступенчатой кривой по показаниям счетчиков активной и реактивной мощности, снятым через одинаковые определенные интервалы времени (30 или 60 мин.).

Знание графиков нагрузки позволяет определять величину сечений проводов и жил кабелей, оценивать потери напряжения, выбирать мощности генераторов электростанций, рассчитывать системы электроснабжения проектируемых предприятий, решать вопросы технико-экономического характера и многое другое.

По суточным графикам нагрузки строятся годовые графики. Различают два типа годовых графиков. Первый – график изменения суточных максимумов нагрузки. Он дает возможность правильно запланировать вывод электрооборудования в ремонт. Второй тип – график по продолжительности, который строится по двум характерным суточным графикам предприятия (за зимние и летние сутки). Годовые графики по продолжительности используются в технико-экономических расчетах (при определении оптимального типа и мощности трансформаторов, генераторов станций, выборе вариантов электроснабжения и т. д.).

Графики нагрузок промышленных предприятий характеризуются следующими параметрами и коэффициентами:

1. Р_м, Q_м, S_м – максимумы соответственно активной, реактивной и полной мощностей нагрузок.

2. Р_см, Q_см – соответственно средняя активная и реактивная нагрузки за наиболее загруженную смену.

где Р_i и Q_i – текущие значения активной и реактивной мощности за наиболее загруженную смену (максимально загруженной считается смена с максимальным расходом активной энергии); n – количество измерений.

3. Р_ср, Q_ср, S_ср – среднесуточные активная, реактивная и полная мощность нагрузки соответственно. Определяются аналогично среднесменным, только для суток.

4. К_з.а, К_з.р – коэффициенты заполнения графиков нагрузки активного и реактивного:

5. К_и – коэффициент использования установленной мощности потребителей. Обычно вычисляется для определенного промежутка времени:

– для наиболее загруженной смены:

– для суток:

где Р_уст – установленная мощность всех электроприемников, кВт.

6. К_м – коэффициент максимума нагрузки (определяется для наиболее загруженной смены):

7. Средний за сутки коэффициент мощности:

.

8. Р_э, Q_э, S_э – среднеквадратичные или эффективные активная, реактивная и полная нагрузки суточного графика:

, кВт,

где Р₁, Р₂, …, Р_n – средняя нагрузка на интервалах времени между замерами показаний приборов; t₁, t₂, …, t_n – временные интервалы между замерами.

Если интервалы между замерами одинаковы, то:

, кВт,

, кВар,

, кВ×А,

где n – число измерений; , и т.д.

9. k_ф – коэффициент формы графика, который определяется как отношение среднеквадратичной мощности к средней за рассматриваемый период времени:

, , .

10. Т_м – число часов использования максимума активной нагрузки в год:

,

где W_а.г – потребленная за год активная энергия, кВт×ч

,

где Р₁, Р₂, …, Р_n – средняя нагрузка на интервалах времени между замерами показаний приборов суточного графика нагрузки; t₁, t₂, …, t_n – временные интервалы между замерами.

11. α – коэффициент сменности:

,

где Р_ср.г – среднегодовая активная нагрузка:

.

В настоящее время согласно действующему прейскуранту цен на электроэнергию № 09-01 применяются в основном две системы тарифов: одноставочный и двухставочный.

Под тарифами понимается система отпускных цен за электроэнергию, дифференцированных для различных групп потребителей.

Размеры тарифов устанавливаются региональными энергетическими комиссиями (РЭК).

Для одноставочных тарифов стоимость израсходованной электроэнергии, руб.,

С _э= bW_а,

где W_а– количество израсходованной предприятием электроэнергии, кВт×ч;

b –тарифная ставка за 1 кВт×ч, руб/кВт×ч.

По одноставочному тарифу оплата производится промышленными предприятиями с присоединенной мощностью до 750 кВ×А.

Одноставочные тарифы являются наиболее простыми при расчетах за потребленную электроэнергию. Но они имеют некоторые недостатки: при отключении потребителя в какой-то промежуток времени потребитель не несет расходов за электроэнергию в этот период. Энергосистема же постоянно держит в рабочем состоянии генерирующие мощности с сопровождающимися при этом издержками энергетического производства.

Энергосистема осуществляет электроснабжение ряда промышленных и других потребителей. Соответственно, график нагрузки энергосистемы имеет явно выраженный дневной и вечерний максимумы.

Особое значение для энергосистемы имеют вопросы снижения электрической нагрузки предприятий в часы максимума энергосистемы (с 8 до

11 ч и с 17 до 22 ч).

При использовании одноставочных тарифов потребитель не стимулируется к выравниванию суточного графика нагрузки и к снижению токов нагрузки в часы максимума энергосистемы, так как оплачивает только потребленную электроэнергию независимо от кривой графика ее потребления. Но предприятие, оплачивающее электроэнергию по одноставочному тарифу, обязано оплатить в 4-кратном размере израсходованную сверх лимита электроэнергию.

Двухставочный тариф применяется для промышленных предприятий с присоединенной мощностью более 750 кВ×А. Двухставочный тариф состоит из основной и дополнительной ставок.

За основную ставку принимается годовая плата за 1 кВт присоединенной (договорной) максимальной 30-минутной мощности предприятия, участвующей в максимуме нагрузки ЭС. Дополнительная ставка двухставочного тарифа предусматривает плату за израсходованную в киловатт-часах электроэнергию, учтенную счетчиками.

Стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу, руб.:

С_э = aP_м + bW_а,

где а – плата за 1 кВт заявленной (расчетной) мощности предприятия, участвующей в максимуме нагрузки энергосистемы, руб./г; b – стоимость

1 кВт×ч активной энергии по счетчику.

За нарушение договорных обязательств применяется система штрафов. За потребление сверхлимитной электроэнергии предприятие обязано оплатить надбавку в 6-кратном размере дополнительной ставки двухставочного тарифа. Превышение присоединенной мощности, заявленной в часы максимума энергосистемы, влечет за собой плату в 10-кратном размере основной ставки двухставочного тарифа за квартал, в котором произошло нарушение условий договора.

Кроме этого, энергосистема задает график работы компенсирующих устройств реактивной мощности, несоблюдение которого ведет к увеличению тарифа в размере 50 % за квартал, в котором отмечено нарушение этого графика.

В балансе реактивных нагрузок потери реактивной мощности в элементах системы электроснабжения промышленного предприятия достигают

20 %. Естественный коэффициент мощности электрических нагрузок различных промышленных предприятий изменяется в пределах cosj_ест= 0,7–0,9. Это означает, что предприятия потребляют реактивную мощность

Q_м = P_м × tgj_ест = (1,02 - 0,48) Р_м.

Полные затраты на производство и передачу всей необходимой предприятию реактивной мощности от шин электростанций в большинстве случаев значительно больше, чем затраты на производство реактивной мощности непосредственно в системе электроснабжения предприятия. Поэтому экономически целесообразно от генераторов электростанций передавать часть реактивной мощности, а – компенсировать на шинах присоединения предприятия к энергосистеме.

Согласно «Правилам пользования электрической и тепловой энергией», предусматривается нормирование потребления реактивной мощности непосредственно в именованных единицах, т. е. наряду с нормированием потребления активной мощности нормируется и реактивная.

Учитывая необходимость постоянного поддержания оптимальных режимов в энергосистеме, реактивная мощность предприятий нормируется для периода максимальной активной нагрузки энергосистемы Q_Э1 и для периода минимальной нагрузки Q_Э2 . Значения Q_Э1 и Q_Э2 рассчитываются энергоснабжающей организацией по специальной методике и на каждый квартал указываются в договоре с предприятием на пользование электрической энергией.

Оптимальное значение потребляемой из сетей энергосистемы реактивной мощности Q_Э1, задаваемое потребителю, определяет для него суммарную установленную мощность компенсирующих устройств.