Як розрахувати електричні навантаження? Методи, формули, показники, схеми

комплексний метод заснований на тому, що будь-який об’єкт описується числовими показниками і словесно (якісно) – чином, що представляє модель об’єкта. При цьому будь-які два об’єкти можуть бути схожими або різними, мати або не мати між собою нічого спільного. Під об’єктом розуміється підприємство, виробництво, цех, відділення, дільниця або будівля, споруда, тобто будь-яка виділяється об’емнотерріторіальная або адміністративна одиниця, для якої повинна бути визначена електричне навантаження. Кожен об’єкт якісно ідентифікується (словесним описом) і відноситься до какомулібо сімейства, об’єднує ценологіческі ( «схожістю», хоча слабо певної зі зв’язків і залежностей). Це можуть бути, наприклад, все відділення і ділянки цеху; цеху і виробництва підприємства; всі підприємства однієї галузі (підгалузі) або регіону (міста); школи або дитсадки великого міста, лікарні федерального підпорядкування.

Спираючись на електричні та інші показники, всі об’єкти сімейства, включаючи той, для якого проводиться розрахунок параметрів електроспоживання, ранжуються. Точніше, в процесі кількісної ідентифікації об’єктів, використовуючи власний профессіональнологіческій аналіз (свою кваліфікацію), експертні оцінки, теорію розпізнавання образів, кожен об’єкт відноситься до того чи іншого класу об’єктів, званого кластером. Належність проектованого (досліджуваного) об’єкта до певного кластеру дає область рішення, де можна судити про математичне сподівання і кінцевої помилку (дисперсії).

Комп’ютеризація сприяла теорії розпізнавання образів, що розглядає принципи і методи класифікації та ідентифікації предметів, явищ, процесів, сигналів – всіх об’єктів, які можуть бути описані кінцевим набором ознак або властивостей. Якщо два заводи мають однакові максимуми електроспоживання і середню потужність електродвигунів Р9 і інші показники. Чи можна зробити висновок про рівноцінність їх електричних господарств? Якщо вони різні, то яке з них краще, ефективніше? Однозначних відповідей на ці питання немає, що і пояснюється ценологіческі ми властивостями. Але інформованість і професіоналізм дають правильне рішення завдання.

Призначення існуючих методів визначення електричних навантажень полягає в спробі формалізувати розрахунки. Малося на увазі, що процес електроспоживання описується (математично або графічно) каузально однозначно (або вероятностно: математичним очікуванням, дисперсією і іншими характеристиками), тобто для заданих вихідних даних може бути запропонований алгоритм обчислень jPmax, що веде до обчислюваному однозначного результату. Фактично ця частина теорії розрахунку електричних навантажень має обмежену сферу застосування і зручна для навчальних цілей. Вона не може бути застосована ні для інвестиційного проектування, ні для визначення потужності і витрати електроенергії при експлуатації, ні для визначення перспективи.

інвестиційне будівництво нового, розширення, реконструкція, модернізація діючих підприємств здійснюються на підставі рішень, прийнятих на передпроектних стадіях і в техніко-економічних обґрунтуваннях.

Необхідність передпроектних стадій зберігається при будь-яких рішеннях, що вимагають фінансових та інших витрат. На передпроектних стадіях не тільки не відомі окремі електроприймачі, але визначаються і не всі цехи, будівлі та споруди, а в основних цехах – не всі відділення і ділянки. Задаються лише найважливіші цеху (агрегати), але необхідно вирішити питання про приєднання до енергосистеми заводу в цілому (рис. 2.8). Кожен електроприймач (і питання його електропостачання) розглядається лише в робочій документації. На ДПП і РП окремо від технологічної частини перед проектні стадії, як правило, не виконуються.

При виконанні технікоекономічного обгрунтування (ТЕО) на спорудження великого агрегату – пускового комплексу – розглядається підприємство в цілому (6УР) і більш детально (5УР). Стосовно до схеми електропостачання, наприклад, району сучасної доменної печі це означає визначення складу ДПП, способу харчування двигунів 2 × 30 МВт пароповітряної станції (ПВС), кількості РП, значення напруги і способу харчування 42 високовольтних двигунів потужністю 373 МВт (точна кількість і потужність, як правило, не вказуються, уточнення – в робочих кресленнях), напруги і одиничної потужності трансформаторів 0,4 кВ.

Перше принципове положення комплексного методу, що відображає ускладне
ння навколишнього світу і полягає у визначенні електричних навантажень зверху вниз: для 6УР розрахунок проводиться до повного переліку цехів, будівель і споруд; рішення по ДПП приймається до визначення РП і високовольтних двигунів; по РП – до виявлення всіх трансформаторів 10 / 0,4 кВ та живляться від РП двигунів. Визначення місця установки і потужності трансформаторів ЗУР передує, як правило, визначення всіх шаф 2УР і всіх електроприймачів, які будуть підключені до цього трансформатора. Лише вибір елемента 2УР ,. вироблений на стадії робочої документації, визначається конкретними електроприймачами. Для гнучких виробництв і для ряду цехів і відділень відомі проекти, де шафи 2УР визначалися будівельним модулем; шинопроводи магістральні ШМА завжди, а шинопроводи розподільні ШРА в більшій частині проектуються і споруджуються до отримання вихідних даних по кожному електроприймачі 1УР.

Стійкими в часі залишаються технологічні та електричні показники, що характеризують в цілому підприємства (6УР), виробництво (5УР), цех (4УР).

Через зміни технічних рішень під час проектування на стадії робочої документації в будь-яку частину проекту (їх десятки) і в будь-який час до пуску (і після нього) вносяться коректування, в результаті яких електроприймачі зникають, виникають, змінюють напругу, частоту, рід струму , потужність. При цьому схеми електропостачання 5УР і 4УР зберігаються. Питання, що визначають показники 6УР, в робочій документації взагалі не розглядаються.

Друге принципове положення відображає кількісне збільшення встановленого електроустаткування і полягає в практичній счетності встановлених електроприймачів (див. Підрозд. 1.2, 1.4). З проблемою практичної счетності пов’язана проблема фрактальности, яка веде до розподілу і полягає в потенційному наявності нескінченної кількості властивостей об’єкта в міру поглиблення досліджень.

Комплексний метод спирається на теоретичні уявлення, що включають в себе: 1) створення інформаційного забезпечення; 2) класифікацію об’єктів електропостачання, застосування розпізнавання образів, експертних систем і кластераналіза; 3) використання прогнозу на всіх рівнях системи електропостачання, включаючи спорудження великих агрегатів. Розрахунок комплексним методом здійснюється фахівцем, вирішальним питання електропостачання 4УР-6УР. Розрахунки проводяться від верхніх рівнів до нижніх і закінчуються визначенням кількості і потужності трансформаторів 0,4 кВ (ЗУР). При наявності статистики і досвіду метод можна застосовувати і для ЗУР (дрібних підприємств і відділень цеху), і для 2УР (мініпредпріятій і ділянок). Для відомої технології використовують інформаційну базу аналогів, створюючи деякий образ, якісні сторони якого принципово формалізації.

комплексний метод передбачає одночасне застосування декількох способів розрахунку максимального навантаження ротах за такими параметрами:

В якості розрахункової потужності Рр = ротах для кожного електроприймача 1УР з тривалим режимом роботи при виборі комутаційної апаратури і провідників приймається його номінальна (встановлена) потужність Рр = ротах = Ріои = Рг Зміною значення ККД і коефіцієнта потужності при зміні навантаження нехтують. Розрахунковий струм визначають з виразу (2.8) Для агрегату з багатодвигунним приводом як електроприймача під його номінальною потужністю розуміють суму номінальних потужностей всіх двигунів агрегату. Якщо два і три приймача утворюють групу, що харчуються по одному провіднику від одного комутаційного апарату, то Рр = ротах визначається як сума їх номінальних потужностей. Для одного крана розрахункове навантаження приймається рівною потужності двох найбільш потужних споживачів.

Таким чином, для 1УР розрахунок електричних навантажень для цілей електропостачання не проводиться. Вибір електрообладнання для цього рівня здійснюється по Рноі. Визначення коефіцієнтів Кн, Ас, КШ9 KmaXJ Кф, Кг і виділення резервних електроприймачів не потрібні. Поняття найбільш завантаженої зміни не використовується.

Комплексний метод передбачає, що фахівець вміє оцінити отримані результати, приймаючи за основу електричні показники. Тоді, наприклад, 6УР описується системою електричних показників Р0 як деякий векторний простір, що використовується для прийняття рішення (табл. 2.3).

Нехай потрібно визначити Рмакс для заводу з повним металургійним циклом, який буде виробляти агло
мерат об’ємом Л / а, кокс об’ємом Л / к, чавун обсягом Мч, сталь об’ємом Л / с, прокат об’ємом Л / п. Визначимо РР = ротах. За даними табл. 2.4 (порівняймо з табл. 1.3, 1.4) вибирається заводаналог з близькими складом і обсягом виробництва. Складається перелік основних цехів, спільно з технологами аналізуються близькі виробництва і відмінності проектованого заводу. Через електроємність Е, за висловом (2.41) попередньо розраховується ротах. Значення приймається за показниками заводааналога або за середнім (середньозваженому) Ттах для групи (кластера) подібних заводів (для великих металургійних 6 900 год).

Електроємність Е, є кількість електроенергії, планованої або витрачається на випуск, наприклад, 1 т сталі з урахуванням витрат електроенергії на виробництво чавуну, отримання кисню, очищення води і т.д. Наприклад, електроємність одного і того ж комбінату по агломерату становить 400 кВт * год / т, а питома витрата на виробництво власне агломерату – 24 кВт год / т.

Якщо задаються обсяги декількох видів продукції, то за формулою (2.36) отримуємо кілька, як правило, незбіжних результатів. Наприклад, чавун може вивозитися, кокс поставлятися з іншого заводу. Після уточнення обсягів виробництва знову аналізуються найближчі заводианалогі за основними показниками, відповідним табл. 1.3, 2.3. Якщо РТЛХ для всіх видів продукції відрізняється не більше ніж на 10% один від одного і від значення РТАХ9 наведеного в табл. 2.4, то результат вважається задовільним.

Прогнозування достовірно для загального електроспоживання і числа електродвигунів на 6УР. Менш достовірні прогнози 7 * тах, Ас, ЛТ, АЕ. Добре прогнозуються загальні і питомі витрати АУЛ для 5УР, 4УР. У найпростішому випадку прогнозування здійснюється екстраполяційними методами. Завдання апроксимації результатів, вибір класу функцій для визначення ЯСр і критеріїв найкращої відповідності ротах, АУА емпіричним значенням, моделі прогнозу і оцінка точності визначаються методами математичної статистики другий наукової картини світу. Для оцінки прогнозу перспективно застосування гіперболічного розподілу (третя наукова картина світу).

Після закінчення розрахунку має бути проведено порівняння результатів, отриманих різними методами, і представлено обгрунтування прийнятої навантаження. Співвідношення максимумів навантаження за рівнями є нерівність / * ах < />Дах < Р ^ Х < Р * АХ < Р * АХ9 де ступінь вказує рівень. Якщо ввести коефіцієнт участі в максимумі (суміщення максимумів, різночасності максимумів) Ясовтах як відношення сумарного розрахункового (фактичного) максимуму на даному ступені електропостачання до суми максимумів, розрахованих для попередньої ступені, то для шести рівнів при К% = 0,21 коефіцієнт суміщення на кожному рівні можна прийняти рівним 0,73 (це менше, ніж рекомендують). При Кс = 0,44; КСОВТАХ = 0,85 (частіше приймають 0,9).

Практика застосування комплексного методу для визначення електричних навантажень по підприємству і виробництвам (цехах) з урахуванням вимог високої кваліфікації фахівця як електрика і знання їм особливостей технології заводу показує, що недостатньо сформулювати завдання наступним чином: «Визначити основні електричні показники Р0 для металургійного заводу з потужністю, наприклад, по стали 5 млн т / рік ».

Наведемо приклад, маючи на увазі, що ценологіческій кластер вже виділено і що величини (числа) хоча і фактичні, але не прив’язані до часу, а тому навчальні. За електроємна стали Ест заводів, що мають близькі виробництва, тобто для одного кластера (для заводів західносибірської, ім. Ілліча, Азовсталь, Запоріжсталь, Челябінський Ест відповідно дорівнює 408, 425, 323, 461, 456 кВт * год / т), можна визначити за формулою (2.41), маючи на увазі середнє (друга наукова картина світу) А = АСГМС = 430 кВт год / т 5 млн т = 2 150 ГВт • год. При Ттах = 7 000 год, що характерно для великих заводів, Рмакс = А / Ттах = 307 МВт; РСР = Л / 8 76С = 245 МВт; Ктах = 1,25 (фактичний Кмакс по групі, визначений за даними 20 великих заводів, становить 1,23).

Насправді завжди задаються деякі параметри складу заводу, прийняті в країні і за кордоном. Наприклад, завод потужністю по стали 2 млн т / рік має в своєму складі: дві коксові батареї (1,1 млн т); доменну піч (1,9 млн т); два кисневих конвертера (2 млн т); блюмінгслябінг (3 млн т), заготівельний (2,6 млн т), великосортний (0,9 млн т) і середньосортний (0,9 млн т) стани. Такі дані дозволяють, спираючись на галузевий банк і використовуючи дані, аналогічні даним, наведеним в табл. 2.3, 2.5, уточнити навантаження 6УР і скласти схему електропостачання для 5УР (4УР).

Подальше уточнення йде по «розшифровці» виробництва до рівня цеху і його відділень.

Наприклад, цех холодної прокатки зможе утримувати: відділення отжігательних колпакових печей, конвеєр гарячекатаних рулонів, непреривнотравільний агрегат, одноклетьевим дрессіровочний стан 1700, безперервний пятіклетьевой стан 1 700, два агрегати поперечної і два агрегати поздовжнього різання, три агрегати упаковки рулонів, два агрегати упаковки пачок і один агрегат НЕ Канта листів, агрегат захисного газу, електролізер. Або по складському господарству: склад устаткування і запчастин, цинку і хімікатів, злитків, паливно-мастильних матеріалів, вогнетривів, сипучих матеріалів і т.д. Фактичні відомості по цехах великого металургійного комбінату з повним циклом при стійкій його роботі наведені в табл. 2.5.

Як би не були різноманітні цеху і агрегати будь-якого виробництва, спеціалістуелектріку, вирішального питання електропостачання, необхідно знати їх можливий перелік (існуючу класифікацію) і вміти оцінювати електричні показники. Теоретично питання пов’язане з теорією нечітких множин, на яку спирається теорія розпізнавання і класифікації. Наприклад, для гірських підприємств запропоновано 48 факторів, розбитих на п’ять груп (кліматичні, гірничогеологічні і ін.), Які формують електроспоживання.

Наведемо приклад ефективності комплексного методу. Для електрометалургійного комбінату (ОЕМК) в грудні 1975 року був підписаний протокол, який визначив навантаження на 01.01.83 по комбінату 1700 МВт (перша пропозиція визначало 2500 МВт). Коли підійшов термін, навантаження виявилася в 50 разів менше. Ймовірно, це приклад найбільшої помилки, що стала однією з причин багаторічної нерентабельною роботи ОЕМК. У 1976 р був виконаний розрахунок комплексним методом, який визначив навантаження комбінату на 1990 р розмірі 300 МВт і на повний розвиток – не більше 600 МВт. Прогноз 1981 р формулами (2.41), (2.43), (2.46), (2.47) підтвердив навантаження ротах на 1990 р розмірі 300 МВт при витраті електроенергії 2 300 ГВт • год і 280 МВт при Т = 8 036 ч. фактично за 1990 р ротах 290 МВт; Т = 7 200 год; А = 2080 ГВт • год. Прогноз 1976 р максимум 600 МВт виходив з максимально досяжних в чорній металургії темпів будівництва (освоєння будмонтажу і щорічне збільшення ротах, А, Ру). Навантаження ОЕМК за 2007 р виявилася близько 567 МВт.

З урахуванням того, що схема електропостачання ОЕМК і району орієнтувалася на 1700 МВт (а не на 600 МВт, як передбачалося прогнозом, і тим більше не на 300 МВт), були побудовані до 1983 р районна підстанція 750/500/330/110 кВ і підстанція 500/330/110 кВ. Заводська підстанція 330/110 кВ живиться за чотирма кабельних лініях 330 кВ і має ЗРУ 330 і ПО кВ. У будівлі підстанції, виконаному на сім трансформаторів по 320 MBА, встановлено чотири трансформатора (див. Рис. 2.8).

Реструктуризація електроенергетики і прийнята схема електропостачання ОЕМК спричинили за собою багато проблем. Створена Федеральна мережева компанія (ФСК) по Федеральним законом від 26.05.2002 № 35ФЗ «Про електроенергетику» повинна у власності мати все підстанції та мережі напругою 220 кВ і вище. Тому підстанція 330 кВ ОЕМК може перейти до ФСК, що спричинить за собою труднощі для комбінату, пов’язані з підключенням нових об’єктів, оперативним управлінням і ін. Виникли питання оплати за перетоки електричної енергії, що зажадало зміни схеми електропостачання. Аналіз часового ряду > 10 років, поєднаного з часом пуску технологічних агрегатів, дозволяє знати збільшення електроспоживання і навантаження, визначити стрибок, пов’язаний з освоєнням агрегату.

Ссылка на основную публикацию