Навигация

 

 Меню раздела

Краткая характеристика развития электрических сетей и систем
Цели и задачи проектирования
Исходные положения проектирования электрических сетей и систем
Краткая характеристика задачи проектирования
Определение потребления электроэнергии
Прогнозирование режимов электропотребления
Средневзвешенный за сутки коэффициент мощности
Выбор источников энергии
Планирование баланса реактивных мощностей в электрической системе
Вопросы организации управления электрическими системами
Построение схем электрических сетей
Краткие сведения о конструктивном исполнении электрической сети
Выбор номинального напряжения электрической сети
Схемы понижающих подстанций
Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанции
Указания по выбору вариантов электроснабжения
Баланс реактивной мощности
Общие замечания о технико-экономическом анализе
Капиталовложения и их оценка
Определение потерь мощности и энергии
Годовые эксплуатационные расходы
Приведенные затраты
Учет надежности при проектировании электрических систем и сетей
Показатели надежности и их нормирование
Выбор рационального резерва мощности в электрической системе
Определение ущерба от перерывов электроснабжения
Технико-экономический расчет
Выбор конструкции и сечения проводов электрической сети
Определение капитальных затрат на сооружение сети
Определение годовых эксплуатационных расходов электрической сети
Определение приведенных затрат электрической сети
Краткие сведения о составлении смет
Технико-экономические показатели рекомендуемого варианта
Схема замещения и параметры сети
Приведение нагрузок к высшему напряжению и составление расчетной схемы
Определение потоков мощности в сети
Расчет напряжений
Выбор ответвлений трансформаторов
Регулирование напряжения при помощи трансформаторов с РПН
Регулирование напряжения с помощью автотрансформаторов
Регулирование напряжения при помощи перераспределения потоков
Определение мощности компенсирующих устройств
Выбор ответвлений трансформаторов
Выбор дополнительных средств регулирования напряжения
Оформление результатов электрических расчетов
Расчет потокораспределения мощностей и напряжения
Уравнения узловых напряжений
Обращенная форма уравнений узловых напряжений
Определение коэффициентов уравнений узловых напряжений
Решение уравнений узловых напряжений методом итерации
Метод коэффициентов распределения
Расчет методом контурных уравнений
Расчет методом преобразования сети
Метод обобщенных контурных уравнений
Общая характеристика матричных методов расчета
Выполнение расчетов электрических режимов на ЭВМ
Проектирование средств повышения экономичности
Основные мероприятия по увеличению пропускной способности
Естественное и экономичное распределение мощностей в замкнутых сетях
Выбор параметров трансформаторов с продольно-поперечным регулированием
Применение продольной компенсации в замкнутых сетях
Общий подход к компенсации реактивной мощности в электрической системе
Компенсация реактивных нагрузок в распределительных сетях
Компенсация реактивных нагрузок в питающих сложно замкнутых электрических сетях
Учет особенностей протяженных электропередач при проэктировании
Оптимальное соотношение капиталовложений
Учет емкостных токов линий электропередачи
Выбор основных параметров линии электропередачи
Проектирование механической части воздушных линий
Изыскания трасс воздушных линий
Выбор материала и типа опор
Определение удельных нагрузок
Определение критических пролетов
Систематический расчет проводов и тросов
Выбор и расчет грозозащитного троса
Расчет проводов и тросов в аварийных режимах
Расстановка опор по профилю трассы
Расчет переходов через инженерные сооружения
Расчет монтажных стрел провеса
Защита проводов и тросов от вибрации
Элементы проектирования криогенных систем электропередач
Задачи проектирования
Конструктивное исполнение криогенных линий электропередачи
Определение технико-экономических характеристик криогенных линий
Собственный расход мощности и энергии в криогенных линиях
Расчет и оптимизация конструктивных параметров криогенных линий
Обеспечение надежности работы криогенных линий
Пропускная способность криогенных электропередач
Электрические схемы криогенных электропередач
Определение параметров рефрижераторных станций криогенных линий
Технико-экономические показатели криогенных линий электропередачи
Определение условий совместной экономичной работы
Потери энергии в проводниках при глубоком охлаждении


Определение потребления электроэнергии

Важнейшим исходным материалом, определяющим в значительной мере качество проектных задач энергосистем, служат данные о величинах и электрических нагрузок на соответствующие проектные расчетные уровни. Решения наиболее целесообразны, если в расчетах учитываются динамика роста нагрузок во времени и развитие систем электроснабжения. Необходимо, чтобы при проектировании новых электростанций, подстанций и линий развитие энергетических систем рассматривалось на достаточно длительный период времени — на 10— 20 лет—с учетом изменения всех расчетных параметров. В результате важно найти такой вариант постепенного развития, ¦ такую очередность включения новых энергетических объектов разного назначения, при которых, с одной стороны, была бы обеспечена возможность надежного электроснабжения всей совокупности намечаемых к присоединению потребителей энергии и, с другой стороны, потребовались бы наименьшие затраты народного хозяйства на протяжении заданного перспективного периода.
Проектирование энергосистемы как весьма сложного комплекса энергообъектов ведется с большим опережением во времени по сравнению с проектированием отдельных промышленных объектов, энергопитание которых должно производиться от проектируемой системы. Поэтому весьма сложно получение достаточно надежных исходных данных относительно роста электро-потребления промышленности, транспорта, сельского хозяйства.
В каждом конкретном случае проектирования той или иной энергосистемы выявление электропотребления и составление .графиков нагрузки может быть проведено лишь как вероятное, обоснованное общими директивными указаниями, работами Госплана и проектно-исследовательских институтов.
Важно определить основные показатели расходной части электро-баланса, к которым относятся электропотребление, максимум нагрузки энергосистемы и режим электропотребления.
Рассмотрим некоторые методы прогнозирования электропотребления и определения нагрузок.
Метод прямого счета основан на определении ожидаемого электропотребления по отдельным отраслям народного хозяйства и последующем суммировании. Электропотребление отдельных отраслей может быть подсчитано по методу удельного расхода электроэнергии на единицу продукции. Удельные, расходы электроэнергии берутся с учетом планируемого улучшения технологии, внедрения нового оборудования, совершенствования организационных форм управления промышленностью.
Величину суммарного ожидаемого электропотребления в энергосистеме на этап времени t можно представить в виде, где п — число групп потребления; Wyt — удельный расход электроэнергии на единицу продукции в i-й группе потребителей в /-м году; Пц — планируемый объем выпуска продукции в год t в 1-й группе потребителей.
При расчете электропотребления системы часто выделяются следующие труппы потребителей: промышленность (Wu)> транспорт (№т), сельское хозяйство (Wc) и коммунально-бытовой сектор (WH). Суммарное электропотребление тогда выразится формулой
Наиболее точно прогнозированию поддается потребление электроэнергии промышленностью и транспортом, которое в современных энергосистемах составляет 70—80% общего потребления.
Погрешность метода прямого счета не превышает 5—10%.
Методы, основанные на непосредственной экстраполяции электропотребления, могут быть использованы при наличии статистической информации о потреблении электроэнергии за прошлые годы. При этом для прогнозирования стараются применять по возможности наиболее простые формулы, позволяющие подсчитать электропотребление в целом для энергосистемы или для отдельных узлов нагрузки. Эти формулы обычно содержат известное электропотребление в какой-то период развития энергосистемы и среднегодовой прирост электропотребления, найденный по статистическим данным прошлых лет. Наибольшее распространение получила формула сложных процентов, согласно которой электропотребление в t-м расчетном году представляется виде, где Wo — известное (базисное) электропотребление; to — базисный год, в котором наблюдалось потребление электроэнергии Wo; п — среднегодовой прирост потребления электроэнергии.
Имеются методы, основанные на функциональной зависимости между электропотреблением и другими — одной или несколькими — переменными величинами. В качестве таких величин принимаются: индекс промышленного производства, национальный доход, объем промышленной продукции и другие показатели, определяющие потребление электроэнергии в энергосистеме или в отдельном узле нагрузки.
В Энергетическом институте им. Г. М. Кржижановского предложено следующее выражение для прогнозирования электропотребления на 5 лет:
где /5—индекс промышленного производства на пятилетний период; k5 — коэффициент для пятилетнего прогнозирования: ^5= 1,58—0,34/5.
Известны и другие выражения для расчета электропотребления. Во Франции, например, применяют зависимость
где /о и Jt — соответственно базисный и перспективный индексы промышленного производства; t — расчетный период. Множитель в скобках учитывает снижение темпов прироста электропотребления.
Перспективным следует признать разработку экономико-математических методов и создание математических моделей. Эти методы предполагают установление корреляционной связи между потреблением энергии и факторами, влияющими на развитие энергетики. Так, например, для прогнозирования потребления электроэнергии угольными шахтами «предложены зависимости между удельным электропотреблением, отнесенным к удельной установленной мощности электроприводов, и производительностью шахт.
Определение расчетных значений на перспективный год суммарной годовой потребности в электроэнергии всех групп потребителей с учетом потерь ее в электрических сетях энергосистемы и расхода на собственные нужды электростанций позволяет подсчитать основной показатель расходной части баланса электроэнергии — годовую выработку электроэнергии:
где Wn т— сумма годового потребления всех групп потребителей; AWc— потери электроэнергии в электрических сетях энергосистемы; AWc.h — расход электроэнергии на собственные нужды электростанций.
Плановый расчет удельных потерь электроэнергии представляет значительные трудности. Требования к точности их определения тем ниже, чем длительнее расчетный период, и их величина может быть установлена на основе квалифицированного технологического прогноза. В проектных организациях величины AWc и AWc.h часто выражают в долях или процентах Wn и определяют на основании опыта проектирования и эксплуатации с учетом внедрения новой техники и особенностей структуры энергосистемы.
Для определения нагрузок, кроме упомянутого выше метода удельного расхода энергии на единицу продукции, укажем еще следующие.
Метод технологического графика используется для крупных заводских установок. Для них известен подробный график технологического процесса, который может быть переведен в график электрической нагрузки. К подобным нагрузкам относятся, например, крупные отжигательные печи в машиностроении. Для таких печей технологами тщательно разрабатывается график термической обработки, по которому весьма строго регламентировано время нагрева и охлаждения. Зная рабочие мощности для периодов разогрева и охлаждения, нетрудно построить соответствующий электрический график нагрузки, который может быть распространен на несколько смен и даже суток.
То же относится и к графикам работы прокатных станов, сварочных машин при автоматическом управлении электронными приборами.
Метод удельных нагрузок на 1 м2 производственной площади был предложен [16] для применения к силовой нагрузке машиностроительных предприятий и получил распространение в практике проектных организаций при предварительных расчетах для производства с неустановившейся технологией (машиностроение). Наиболее постоянная нагрузка на 1 м2 площади цеха создается освещением. Накопившийся опыт проектирования позволяет установить достаточно точные данные об осветительных нагрузках различных производств.
Если принять удельную нагрузку на 1 м2 равной руд, то при площади цеха F м2 расчетная максимальная нагрузка
Для представления о величине удельных нагрузок приведем следующие данные [16]: одна силовая нагрузка — 50—250; одна осветительная нагрузка — 20—80; силовая и осветительная нагрузки вместе — 70—300В - А/м2.
Статистический метод применяется для определения нагрузок городов. Статистика ведет подробный учет потребления энергии разными категориями нагрузок. Вырабатываются нормы потребления: удельные величины потребления энергии на 1 жителя или установленной мощности (в кВт) на 1000 жителей носят более или менее устойчивый характер. К таким потребителям относятся: трамвай, уличное освещение, водопровод и канализация, городская мелкомоторная нагрузка. заказать вольфрамовый электрод с доставкой по Москве
Расчетные нагрузки для жилых домов и общественных зданий подсчитываются на основе удельных расчетных нагрузок жилых домов и значения коэффициента одновременности в зависимости от числа квартир. В табл. 1.1 приведены уточненные значения удельных нагрузок на квартиру для жилых зданий городов.
Указанные в табл. 1.1 удельные нагрузки учитывают осветительную и бытовую нагрузки, но не учитывают кондиционирования воздуха, электрического отопления и электроподогрева воды.
С течением времени нагрузки растут. Ежегодный прирост для жилых домов с газовыми плитами составляет 4%, для домов с огневыми плитами — 2,5%. Для нагрузок распределительных сетей 6—20 КВ ежегодный прирост может быть и более высоким за счет электрификации коммунальных предприятий общественного обслуживания и питания.
Важное значение для проектирования энергосистем имеет выяснение второго основного показателя расходной части перспективного электро-баланса — максимума суммарной электрической нагрузки энергосистемы Ртах- Завышение Ртах приведет к увеличению суммарной установленной мощности электростанций и неоправданному перерасходу материальных средств, а занижение — к ущербу из-за недодачи необходимых мощностей народному хозяйству страны.
Непосредственный расчет Ртах по числу чассде использования максимума нагрузки системы  или годового коэффициента нагрузки может дать только ориентировочное значение. Более точное значение Ртах можно найти на основе построения суммарного графика нагрузки энергосистемы.