Суточный график нагрузки жилого дома

Страницы работы

Содержание работы

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Домашнее задание по дисциплине: «Основы энергоаудита»

Выполнил: студент группы Э – 514

По показаниям трёхфазного счётчика электрической энергии (табл.1), установленного на вводе многоквартирного дома, построить суточный график электрической нагрузки здания. Определить характеристики неравномерности электропотребления. Пересчётный коэффициент счётчика равен 60. Определить потери электрической энергии в трансформаторе и кабельной линии (0,4 кВ), питающей здание.

Показания счётчика, кВт∙ч

Трансформатор: ТМ – 630/6;

Кабельная линия: АВВГ – 4 × 95 (0,4 кВ), LКЛЭП = 0,11 км.

1. Построение графика нагрузки. Определение его характеристик.

Построим суточный график нагрузки многоквартирного дома по данным таблицы 1, представленной шестью четырёхчасовыми интервалами осреднения. Средняя мощность на каждом интервале определяется по формуле:

Электрическая энергия, потреблённая домом за сутки равна:

– разности последнего и первого показаний счётчика

– или сумме мощностей, полученных при расчёте графика нагрузок

Рис.1. Суточный график нагрузки

Определим показатели, характеризующие неравномерность электропотребления жилого дома:

– время использования максимальной нагрузки

– среднее значение нагрузки

– среднеквадратичное значение мощности

– коэффициент формы графика

– коэффициент заполнения графика

– коэффициент неравномерности электропотребления

Вывод: график нагрузки неравномерный, т.к. коэффициент формы графика отличен от единицы. Коэффициент заполнения графика не равен 1, поэтому в рассматриваем доме есть потребители, как с длительным режимом работы, так и с отличным от него (кратковременный и повторно – кратковременный). Достаточно малое значение коэффициента неравномерности позволяет сделать вывод о том, что электроэнергия домом потребляется неравномерно в течение суток.

2. Определение потерь электрической энергии в трансформаторе.

Исходные данные (для ТМ – 630/6) :

Sном = 630 кВА, ΔPхх = 1,56 кВт, ΔPкз = 7,6 кВт.

Коэффициент загрузки трансформатора:

годовое время использования максимальной нагрузки:

время максимальных потерь:

Потери активной энергии в трансформаторе определяются по формуле:

3. Определение потерь электрической энергии в питающей КЛЭП 0,4 кВ.

R = 0,32 Ом/км – для кабеля АВВГ – 4 × 95.

Ом – сопротивление кабеля, питающего здание.

А.

Потери в кабельной линии определяются по формуле:

.

4. Замена трансформатора ТМ – 630/6 на трансформатор меньшей мощности.

Проведём расчёт и экономическое обоснование замены трансформатора ТМ – 630/6 на трансформатор меньшей мощности ТМ – 160/6.

Проведя анализ графика электрических нагрузок, мы определили кВА. Следовательно, коэффициент загрузки трансформатора . Исходя из этого видно, что трансформатор не догружен.

Принимаем к замене трансформатор ТМ – 160/6.

Потери активной энергии в трансформаторе ТМ – 630/6 кВт∙ч. Стоимость этих потерь в установленном трансформаторе определяется тарифом на электроэнергию, умноженном на величину потерь:

руб/год.

Исходные данные (для ТМ – 160/6) :

Sном = 160 кВА, ΔPхх = 0,565 кВт, ΔPкз = 2,65 кВт.

Коэффициент загрузки трансформатора:

Потери активной энергии в трансформаторе определяются по формуле:

Стоимость этих потерь в устанавливаемом трансформаторе определяется тарифом на электроэнергию, умноженном на величину потерь:

руб/год.

Необходимо определить стоимость монтажных работ: условно примем, что монтаж составляет 30% от стоимости трансформатора.

ТМ – 630/6 – 289380 руб.,

ТМ – 160/6 – 114450 руб.

руб. – затраты на монтаж;

руб. – затраты на приобретение самого трансформатора.

Ликвидационная стоимость заменяемого трансформатора:

руб.

Время окупаемости с учётом ликвидационной стоимости:

лет.

Вывод: время окупаемости несколько превышает допустимый предел. Однако потери после замены трансформатора всё – таки снижаются. Поэтому замена, рассчитанная и экономически обоснованная в данном пункте, необходима.

1. Расчёт электрических нагрузок, выбор главных схем оборудования систем электроснабжения объектов: Учеб. пособие / В.К. Грунин, В.Ф. Небускин, В.К. Фёдоров, А.Д. Эрнст; Под общ. ред. В.К. Грунина. Изд.

2 – е, испр. и доп. Омск: Изд – во ОмГТУ, 2005. 144с.

2. Электротехнические устройства и систем электроснабжения: Справочник: В 2 т./ Под общ. ред. В.Л. Вязигина, В.Н. Горюнова, В.К. Грунина (гл. ред.) и др. Омск: Изд –во ОмГТУ, 2004.

3. Справочник по проектированию электрических сетей. Под ред. Д.Л. Файбисовича. – М.: Изд – во НЦ ЭНАС, 2005.

Читайте также:  Объем щебня в кубе бетона

4. ГРАФИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ГОРОДОВ

4.1. Общие положения

Потребление электроэнергии не остается постоянным, а изменяется в зависимости от характера производства, вида и типа электроприемников, времени года, часов суток.

Наглядное представление о характере изменения электрических нагрузок во времени дают графики нагрузок, т. е. диаграммы изменения мощности (тока) электропотребления во времени: P(t), Q(t), S(t) и I(t).

По виду фиксируемого параметра различают графики активной (Р), реактивной (Q), полной (S) мощностей и тока (I) электроустановки. Как правило, графики отражают изменение нагрузки за определенный период времени. По этому признаку их подразделяют на суточные, сезонные и годовые.

По месту изучения характера изменения электрических нагрузок

графики можно разделить на следующие группы:

– графики индивидуальных электроприемников;

– групповые графики нагрузки (графики узла нагрузки);

– сетевые графики нагрузок – на шинах ЦП, РП и ТП.

Реальный график нагрузки может быть получен с помощью регистрирующих приборов, которые фиксируют изменения соответствующего параметра (P, Q, S, I) во времени.

Графики нагрузок используют при: анализе работы электроустановки, проектировании системы электроснабжения объекта, составлении прогнозов электропотребления, а также в процессе эксплуатации для ведения нормального режима работы электроустановок и ремонта электрооборудования.

Для городских электрических сетей характерны летний и зимний суточные графики нагрузок. Оба графика имеют два ярко выраженных максимума в утренние и вечерние часы. Нагрузка зимнего периода, как правило, превышает нагрузку летнего периода. Однако для некоторых потребителей нагрузки летнего периода, могут быть значительно выше в результате работы холодильного оборудования, вентиляционных систем и кондиционеров.

Графики электропотребления городов и их характеристики определяются в комплексе с технологическими процессами: электроприемников предприятий, общественных зданий и сооружений, жилищно-коммунальных хозяйств, электрифицированного городского транспорта, жилого массива и электрического освещения.

Каждая из групп потребителей имеет определенный режим работы и соответственно характерные графики режимов электропотребления.

При проектировании, как правило, пользуются типовыми графиками нагрузок. Необходимо отметить, что типовые графики нагрузок представляют усредненные значения параметров однотипных потребителей.

4.2. Суточные графики нагрузок потребителей

Электрическая нагрузка предприятий зависит от характера производства, режима рабочего дня и числа смен.

Для удобства расчетов график выполняется ступенчатым. Максимальная (расчетная) мощность за характерные сутки принимается за 100%, а остальные ступени графика показывают относительное значение нагрузки от максимальной для рассматриваемого времени суток.

На рисунках 4.1, 4.2, и 4.3 приведены примеры характерных графиков электрических нагрузок предприятий города.

Рис.4.1. – Типовой график нагрузок трехсменного предприятия

Рис.4.2. – Пример графика нагрузок двухсменного предприятия

Рис.4.3. – Типовой график нагрузок односменного предприятия

Общественные здания и сооружения.

Характерных графиков нагрузок общественных зданий и сооружений

достаточно большое количество. Это обусловлено разнообразием их деятельности, режимом работы и спецификой применяемого электрооборудования. Пример типового графика городской столовой приведен на рисунке 4.4. [14].

Рис.4.4. – Типовой график нагрузок общественной столовой

В приложении данного пособия (П-2) приведены ведомости типовых графиков электрических нагрузок объектов инфраструктуры города.

Расчет нагрузок электрифицированного городского транспорта сводится к расчету рабочего тока контактной сети. Поэтому характерным графиком нагрузки электрифицированного городского транспорта является график нагрузки на шинах тяговой подстанции. Пример типового графика нагрузки тяговой подстанции приведен на рисунке 4.5 [14].

Рис.4.5. – Типовой график нагрузки тяговой подстанции трамвайно-троллейбусного депо

Жилой район города характеризуется многообразием потребителей электрической энергии. В состав потребителей входят жилые здания и объекты инфраструктуры района. Поэтому при проектировании используются: графики нагрузок отдельных жилых зданий; графики нагрузок отдельных объектов инфраструктуры данного района; осветительной нагрузки района и суммарная нагрузка на шинах 0,4 кВ питающей подстанции. Типовые графики нагрузок на вводе жилого здания приведены на рисунках 4.6 и 4.7 [14].

Рис.4.6. – График нагрузки жилого здания с электроплитами

Рис.4.7. – График нагрузки жилого здания с газовыми плитами

Графики нагрузок района города.

Нагрузкой района города являются не только жилые массивы, но и другие объекты инфраструктуры района города включая предприятия района. Крупные и энергоемкие районы города, как правило, запитываются от подстанций глубокого ввода напряжением 110/10 кВ. Графики районных подстанций определяются с учетом потерь активной и реактивной мощностей в питающих линиях и трансформаторах. На рисунке 4.8 приведен характерный график нагрузки районной подстанции 110/10 кВ, питающей один из районов города Омска с комплексным составом потребителей.

Читайте также:  Минимойка керхер для дома

Рис.4.8. – Типовой суточный график нагрузок подстанции 110/10 кВ,

питающей городской район с комплексным составом потребителей

Как правило, для каждого потребителя дается несколько суточных графиков нагрузок, которые характеризуют его работу в рабочие дни недели, в выходные и праздничные дни.

Кроме графиков потребления активной мощности, используют графики реактивной мощности.

Суточный график полной мощности можно получить, используя известные графики активной и реактивной нагрузок.

Характерными сезонными графиками нагрузок потребителей являются: графики потребления электрической энергии за зимний и летний периоды. Основным является, как правило, зимний суточный график нагрузок рабочего дня.

Годовой график нагрузки по продолжительности строится по сезонным суточным графикам нагрузок. Можно условно принять (для Омского региона) продолжительность зимнего периода 213 дней, летнего – 152. Площадь годового графика выражает количество потребленной электроэнергии объектом за год в кВт·ч. По данным графика определяют годовое число часов использования максимальной нагрузки (час):

График продолжительности нагрузок применяют в расчетах

технико-экономических показателей установки, расчетах потерь электроэнергии, при оценке использования оборудования в течение года и т. п.

4.3. Построение графиков нагрузок потребителей

Построение реальных графиков нагрузки производится по показаниям приборов учета действующей электроустановки.

Для учебных целей в технической литературе приводятся типовые графики нагрузок в относительных единицах. В приложении данного пособия (П-2) приведены ведомости типовых графиков нагрузок основных городских потребителей электрической энергии.

При известном типовом графике нагрузок потребителя в относительных единицах и известном значении Рмак (расчетная мощность, кВт) типовой график можно построить реальный график нагрузки данного потребителя в именованных единицах, используя соотношение для каждой ступени графика по формуле

, (4.1)

где Рст – значение мощности данной ступени графика, кВт; n, % − ордината соответствующей ступени типового графика, %.

Более подробно построение графиков нагрузок и их обработка приведены в [11] и прорабатываются при проведении лабораторных работ по дисциплине.

4.4. Технико-экономические показатели графиков нагрузок

Площадь, ограниченная ступенями графика активной нагрузки,

численно равна энергии, потребленной (WП) электроустановкой за рассматриваемый промежуток времени

где Рi – мощность i- той ступени графика, кВт; ti – продолжительность

i- той ступени графика, ч; n – число ступеней графика, о.е.

Среднее значение мощностиср , кВт) потребленной электроустановкой за рассматриваемый промежуток времени (сутки, квартал и т. д.)

, (4.3)

где WП – потребленная электроэнергия за рассматриваемый период, кВт∙ч; Т – длительность рассматриваемого периода, ч.

Коэффициент использования установленной мощности характерен для индивидуальных электроприемников, на пример лифтовых установок, насосов, вентиляторов, кондиционеров, электроплит и т.п. Коэффициент использования (kИ) характеризует долю использования установленной мощности электроприемников.

(4.4)

Число часов использования максимальной нагрузки(Ти ) показывает, сколько часов за рассматриваемый период Т (за год) установка должна была бы работать с неизменной максимальной нагрузкой, чтобы потребить действительное количество электроэнергии WП за этот период времени (определяется по годовому графику потребления активной мощности).

(4.5)

Число часов использования максимальных нагрузок основных потребителей города (Ти ) приведены в П-2 данного пособия (табл. П.2.7).

При выборе трансформаторов важно понимать суточный график нагрузки. С промышленными объектами все гораздо сложнее, а вот у жилых домов достаточно постоянный суточный график потребления электроэнергии. Суточный график нагрузки влияет на выбор трансформатора.

Знаю, многие из вас следят за моим блогом. Недавно я рассказывал про выбор трансформатора для коттеджного поселка. В той статье я пытался хоть как-то обосновать трансформатор 100 кВА для 31 домика, т.к. этого хотел РЭС, а с исходными данными было все достаточно сложно. По расчету получилось, что для этого количества домов и трансформатора 63 кВА вполне достаточно.

Читайте также:  Какие авто не останавливают дпс

После той статьи по мне проехались словно катком, что я в корне не прав и нужен чуть ли не 160 кВА. Если честно, я так и не понял в чем и где я был не прав. Главное, что те комментарии побудили меня на написание еще одной статьи, которая поможет нам обосновать и сделать правильный выбор трансформатора.

Понимание суточного графика нагрузки пригодится при расчете нагрузок существующей трансформаторной подстанции. У нас сейчас очень любят в технических условиях на электроснабжение писать такой пункт.

В интернете на одном из сайтов я нашел реальный суточный график нагрузок для 62-квартирного дома с газовыми плитами. Я надеюсь, эта информация достоверна, по крайней мере график очень похож на реальный.

Суточный график нагрузки (62-квартирный дом с газовыи плитами)

Красной линией на графике я привел наш график к двухступенчатому, как принято в электроснабжении. При выборе трансформаторов используют значения К1 и К2, которые как раз соответствуют нижнему и верхнему значению.

Как видим из графика, вечерний максимум потребляемой нагрузки длится около 4 часов, в остальное же время нагрузка на трансформатор будет в 3 раз меньше, чем в вечернее время.

Если обратиться к нашим нормативным документам, то удельная нагрузка на одну квартиру была бы чуть меньше 1,4 кВт или Рр=86,8 кВт. А что видим в действительности? 15кВт Кстати, кто знает определение и физический смысл расчетной нагрузки?

Вы думаете график не верный? Давайте найдем среднее потребление одной квартирой.

20*5+4*15=160кВт*ч/сутки — потребляет весь дом.

160*30/62=77,4кВт*ч/месяц — потребляет одна квартира.

Думаю, полученный результат вызывает сомнение, хотя у меня среднее потребление в квартире около 40 кВт*ч, правда у меня нет ни телевизора, ни стиральной машины, ни микроволновой печи, вместо ламп накаливания использую светодиодные лампы

Проанализируем еще дом на 501 квартиру с газовыми плитами:

Суточный график нагрузки (501-квартирный дом с газовыи плитами)

Здесь соотношение потребляемой нагрузки в вечерний максим в 2 раз больше чем в дневное и ночное время.

В месяц на одну квартиру выходит: (20*80+4*160)*30/501=134 кВт*ч.

Результаты отличаются почти в 2 раз. Возможно, в первом доме только однокомнатные квартиры.

А сейчас вернемся к нашему коттеджному поселку.

Я больше склоняюсь к тому, что отношение К2/К1 будет около 3.

Примем, что каждый дом будет потреблять в месяц 600 кВт. На самом деле я очень сильно сомневаюсь, что среднее потребление у них будет более 300 кВт. Здесь не идет речь о каких-то особняках, в которых имеются бассейны, сауны и т.п. Частный дом моих родителей в деревне потребляет около 300 кВт/месяц, чем они там только не пользуются.

Найдем Рмах — потребляемая нагрузка в вечерний максимум. Придется вспомнить школьную математику.

31 дом, 31 день в месяце, тогда:

Рмах=56 кВт или S=60 кВА

Т.е. К1=20 кВА, а К2=60 кВА

Все равно я не прав, что трансформатора 63 кВА достаточно для нашей нагрузки в 31 дом? Данному трансформатору не придется работать даже с перегрузкой, а если посмотреть перегрузочную способность трансформатора в нашем режиме работы, то запас по мощности у него будет еще около 30%.

Перегрузочная способность трансформатора

Стоит заметить, что суточный график квартир и домов с электрическими плитами немного отличается. Здесь имеются дополнительно пики утром и днем, но они меньше по сравнению с вечерним максимумом.

Сейчас на блоге (в левой колонке) размещен опрос как раз по этой теме. Не поленитесь ответить лишь на один вопрос.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *