Графики нагрузок электротехнических установок

Количество электроэнергии, перерабатываемой каждой электротехнической установкой за единицу времени, непостоянно и меняется в зависимости от характера производства потребителя, времени суток, времени года и некоторых других причин, определяемых для каждой отдельной установки условиями ее эксплуатации. Зависимость нагрузки установки от времени называется графиком нагрузки. Для электрической станции такой график представляет собой зависимость выданной мощности от времени (по часам суток или месяцам года); для линии передачи эта зависимость определяет переданную мощность, а для подстанции — мощность, полученную и переданную потребителям.
Обычно для каждой электротехнической установки строят почасовой график нагрузки за сутки зимнего и летнего времени, а также помесячный график годовой нагрузки. Все эти графики строят в прямоугольных осях координат: по оси абсцисс откладывают время, а по оси ординат — нагрузки в абсолютных величинах или процентах от максимальной нагрузки или установленной мощности. Графики в случае необходимости могут быть построены отдельно для активной и реактивной мощностей.
При проектировании электротехнических установок их нагрузки, приводимые на графиках, определяют расчетом, а в процессе эксплуатации установок — по показаниям измерительных приборов. Если на графике отметить точками зависимость величин нагрузок от временили соединить эти точки прямыми, то график будет иметь вид ломаной линий. Если нагрузку за расчетный или учетный период принять неизменной и переход от одной нагрузки к другой считать мгновенным, то получим ступенчатый график.
Графики нагрузок позволяют решать ряд проектных и эксплуатационных задач: определять время пуска и остановки отдельных агрегатов электростанций и подстанций, выбирать мощность ‘агрегатов, определять время вывода в ремонт и допустимую продолжительность ремонта отдельных элементов энергосистемы или установки и т. д.
Тяговые подстанции магистральных дорог имеют очень неравномерные в течение суток графики нагрузок с максимумами, превышающими в 2—3 раза средние нагрузки. Это вызвано неравномерностью графика движения поездов по часам суток, а также значительным увеличением тока поезда в период пуска — трогания его с места. При системе электрической тяги на переменном токе, когда расстояние между подстанциями большое, неравномерность нагрузки тяговых подстанций гораздо меньше, чем при системе постоянного тока.
Графики нагрузок тяговых подстанций Пригородных линий (рис. 6) и метрополитенов характеризуются резким увеличением нагрузок в утренние и вечерние часы, а также полным прекращением нагрузок ночью. Для годовых графиков нагрузок тяговых подстанций характерны сезонные изменения нагрузок в связи с изменением числа пассажиров или в связи с сезонными грузовыми перевозками (например, осенние перевозки сельскохозяйственных грузов), а также зимние увеличения нагрузок вследствие большего сопротивления движению подвижного состава, освещения и отопления пассажирских вагонов.
На основании графиков нагрузок электрических установок могут быть найдены следующие показатели и коэффициенты, характеризующие работу установки в целом:
суточная или годовая переработка электроэнергии, определяемая площадью графика нагрузки за сутки или год;
среднесуточная или среднегодовая нагрузка, равная отношению количества переработанной энергии А к соответствующему периоду времени (24 ч для суточной и 8760 ч для годовой нагрузок);
коэффициент нагрузки или коэффициент заполнения графика, характеризующий степень неравномерности нагрузки и определяемый отношением средней часовой нагрузки Рср к максимальной часовой нагрузке Рмакс за рассматриваемый период:
Чем ближе к единице этот коэффициент, тем равномернее нагрузка и лучше используется оборудование. Иногда определяют величину, обратную этому коэффициенту, называемую коэффициентом неравномерности;
коэффициент использования установленной мощности, характеризующий степень загрузки оборудования электротехнической установки и равный отношению средней часовой нагрузки к установленной мощности основного оборудования (генераторов, трансформаторов, двигателей), перерабатывающего энергию на данной установке:
число часов использования установленной мощности Т7, характеризующее эффективность использования оборудования электротехнической установки и определяемое отношением количества переработанной энергии за определенный период (обычно за год) к установленной мощности основных аппаратов (трансформаторов, преобразователей):
число часов использования максимума Тм, также характеризующее эффективность работы установки и определяемое отношением количества переработанной энергии за год к максимальной часовой нагрузке за этот год:
коэффициент резерва kp, определяющий возможность перегрузки установки и равный отношению установленной мощности к максимальной часовой нагрузке за данный период:
коэффициент одновременности k0, подсчитываемый для электроустановки в связи с тем, что потребители, присоединенные к ней, не одновременно потребляют полную свою мощность и даже не все могут находиться в работе. Этот коэффициент равен отношению максимальной часовой нагрузки установки к сумме, установленных мощностей всех подсоединенных потребителей:
Так как количество поездов, питающихся от данной тяговой подстанции, все время изменяется, коэффициент одновременности для тяговых установок обычно не определяют.