Dobowe krzywe obciążenia budynków mieszkalnych

Tryby pracy domowych urządzeń elektrycznych są różne. Różnią się one w zależności od przeznaczenia i wykorzystania tych urządzeń w rodzinie. Charakter zmiany obciążenia najlepiej widać w tzw. dziennym schemacie obciążenia, który w zależności od ilości podłączonych lokali, dnia tygodnia i pory roku różni się od siebie tymi harmonogramami.

Ze względu na fakt, że maksymalne obciążenia w sieciach zasilających odbiorców krajowych występują zimą, największym zainteresowaniem cieszą się wykresy dobowe obciążenia doby zimowej. Ponadto na charakter harmonogramu załadunku istotny wpływ ma sposób przygotowania żywności.

Z tego punktu widzenia dzienne harmonogramy ładowania można podzielić na trzy główne grupy, w zależności od metody gotowania:

• dla budynków z piecami gazowymi,

• piece na paliwo stałe

• kuchenki elektryczne.

Poniżej charakterystyka zestawień dla budynków z piecami gazowymi i elektrycznymi.

Ryż. 1. Średni dzienny rozkład obciążenia przy wejściu do 62-mieszkalnego budynku z kuchenkami gazowymi.

Kształt dziennego rozkładu obciążeń i jego charakterystyka (wypełnienie) oraz obciążenie maksymalne są bardzo zróżnicowane. Dlatego do celów badawczych, średnie typowe krzywe obciążenia określone przez szereg wykresów dla średnich półgodzinnych obciążeń.

Dla elementów sieci zasilających mieszkania w kuchnie gazowe rozkłady średnie wyznacza się dla wszystkich dni tygodnia z uwzględnieniem sobót i niedziel, ponieważ w tych sieciach nie ma dużej różnicy w grafiku obciążenia dla dni tygodnia. Dla elementów sieci zasilających mieszkania w piece elektryczne wyznacza się rozkłady średnie dla weekendów (sobota i niedziela) oraz dla dni powszednich, gdyż w tych sieciach rozkłady obciążenia dla pracy i weekendów różnią się od siebie.

Cechą charakterystyczną weekendowego rozkładu obciążenia jest występowanie szczytów porannych i dziennych, których wielkość jest zbliżona do szczytu wieczornego w dni powszednie.

Ryż. 2. Średni dzienny rozkład jazdy budynku mieszkalnego (501 mieszkań z piecykami gazowymi) w autobusach na podstacjach. Pomiary wykonano amperomierzami samorejestrującymi.

Średnie obciążenia określa się na podstawie wskazań licznika wartością zarejestrowanej energii dla odpowiedniego okresu czasu (zwykle 30 minut). Aby skonstruować wykres średniej, sumuje się średnie obciążenia zarejestrowane w tym samym czasie, np. o godzinie 14:00 (14:30, 15:00 itd.) we wszystkie dni tygodnia, a następnie wynikową wartość dzieli się o siedem.

na ryc. 1 przedstawia średni dobowy rozkład obciążenia przy wejściu do 62-mieszkalnego budynku z kuchenkami gazowymi. Na rysunku 2 przedstawiono przeciętny dobowy rozkład obciążenia budynków mieszkalnych (501 mieszkań) w szynach stacji transformatorowej. na ryc.3 pokazuje podobny schemat przy wejściu do 108-mieszkaniowego budynku z kuchenkami elektrycznymi w dni powszednie i weekendy. Z wykresu na ryc. 1 wynika, że ​​w moskiewskich sieciach budynków z piecami gazowymi maksymalne obciążenie zimowe występuje około godziny 18:00 i trwa do 22-23, ale największe obciążenie obserwuje się od 20 do 21

Ryż. 3. Średni dzienny rozkład obciążenia wejścia do budynku mieszkalnego 108 z kuchenkami elektrycznymi. 1 — dzień roboczy, 2 — sobota, 3 — niedziela.

Współczynnik wypełnienia dziennego harmonogramu obciążenia

mieści się w przedziale 0,35-0,5.

Maksymalne obciążenie poranne trwa 2 godziny: od 7 do 9 rano i jest równe 35-50% maksymalnego obciążenia wieczornego; obciążenie dzienne wynosi 30–45%, a obciążenie nocne 20–30%.

W sieciach zaopatrujących mieszkania w piece elektryczne, w dni powszednie wieczorne maksymalne obciążenie zbiega się w czasie z maksymalnym obciążeniem domów piecami gazowymi. Maksimum poranne rozpoczyna się o godzinie 6:00 i trwa do godziny 11. Maksimum poranne mieści się w przedziale 60-65% maksimum wieczornego. Obciążenie dzienne wynosi 50-60%, a nocne 20% Współczynnik wypełnienia dziennego rozkładu obciążenia waha się od 0,45 do 0,55.

W soboty i niedziele, oprócz maksimum wieczornego od 21:00 do 23:00, występuje również maksimum poranne, mniej więcej równe co do wielkości wieczornemu, oraz maksymalne obciążenie dzienne od 13:00 do 17:00, równy 85-90% wieczornego maksimum. W takie dni zapełnienie grafiku jest wyższe niż w dni powszednie. Podane dane są typowe dla dużych miast. W małych miastach i na wsiach, gdzie rotacja pracowników odgrywa znaczącą rolę, harmonogramy obciążenia mogą różnić się od omówionych poniżej.

Powszechne stosowanie domowych urządzeń elektrycznych wyposażonych w silniki elektryczne małej mocy doprowadziło do spadku współczynnika mocy do 0,9-0,92 w domach z kuchenką gazową w godzinach szczytu wieczornego, a w pozostałej części dnia do 0,76-0,8 . W domach z piecykami elektrycznymi współczynnik mocy jest wyższy i wynosi 0,95 zarówno w dzień jak i wieczorem oraz 0,8 w nocy.

Okoliczność ta jest bardzo istotna i musi być wzięta pod uwagę przy projektowaniu sieci elektrycznych, gdyż do tej pory projektowanie odbywało się bez uwzględnienia tego czynnika. Zakłada się, że współczynnik mocy jest praktycznie równy jedności, co jest prawdą, gdy głównym obciążeniem jest oświetlenie elektryczne wykonane z lamp żarowych.

Obciążenie budynku mieszkalnego charakteryzuje się z reguły zastosowaniem jednofazowych odbiorników elektrycznych. Nie może to nie wpłynąć na rozkład obciążeń na fazach sieci elektrycznej. Obciążenia poszczególnych faz okazują się nierówne. Pomimo tego, że zarówno przy projektowaniu, wykonywaniu, jak i eksploatacji instalacji elektrycznych w budynkach mieszkalnych podejmuje się działania mające na celu jak najbardziej równomierne rozłożenie obciążeń na fazy, badania pokazują, że w rzeczywistości nierównomierność obciążenia faz jest często znaczna.

Sytuację pogarszał związek z powszechnym użytkowaniem domowych urządzeń elektrycznych (lodówek, pralek, telewizorów, radioodbiorników itp.), które mają różne i w dużej mierze losowe tryby pracy, w wyniku czego asymetria obciążeń fazowych w sieci miejskie stały się nieuniknione.

Przykładowo, według Mosenergo, nawet w sieciach zewnętrznych, z reguły z wejściami do budynków trójfazowymi, przy dobrej organizacji pracy i regularnym monitoringu, nie udało się uzyskać asymetrii obciążeń fazowych poniżej 20%. Jeszcze gorzej sytuacja wygląda w przypadku budynków niskich, typowych dla małych miast i wsi, gdzie wejścia do budynków są przeważnie jednofazowe. Badania przeprowadzone w Moskwie podczas jednoczesnego pomiaru obciążeń na wszystkich trzech fazach, a także na przewodzie neutralnym sieci czteroprzewodowych, potwierdziły powyższe.

Ryż. 4. Wykresy średniego dobowego obciążenia według faz pionu w domu z piecami elektrycznymi.

W sieciach wewnątrzdomowych, zwłaszcza w sieciach budynków z piecami elektrycznymi, występuje znaczna asymetria obciążeń fazowych, wynikająca nie tylko z nierównomiernego rozłożenia jednofazowych odbiorników elektrycznych, ale przede wszystkim z naturalnego czasu załączania i wyłączać urządzenia elektryczne. Aby zilustrować to, co zostało powiedziane na ryc. 4 pokazuje średni harmonogram dzienny dla każdej fazy pionu w domu z piecami elektrycznymi. Charakterystyczne jest, że podane wykresy dotyczą linii, do której każdej fazy podłączona jest równa liczba mieszkań.

Wyniki przetwarzania danych uzyskane podczas pomiarów przedstawiono w tabeli. 1 (wg Laboratorium Urządzeń Elektrycznych MNIITEP).

Tabela 1 Dane do pomiaru obciążeń fazowych

Ustawienia Faza A Faza B Faza C Wartości średnie Średnie obciążenie Рm, kW 4,25 3,32 4,58 4,1 Odchylenie standardowe σр, kW 1,53 0,65 0,47 0,61 Maksymalne obciążenie obliczeniowe Pmax, kW 8,84 5,3 6,1 5,93 Jednostkowe obciążenie na mieszkanie, kW / mieszkanie — — — 1,77

Ocena asymetrii obciążenia

Do oszacowania asymetrii obciążeń można posłużyć się pojęciem współczynnika asymetrii obciążeń fazowych w godzinach szczytowych, czyli stosunkiem prądu w przewodzie neutralnym I0 do prądu średniego obciążenia fazowego Iav.

Projektowe wartości obciążeń:

— niezależnie od asymetrii

— biorąc pod uwagę asymetrię P

gdzie: PMSRF — maksymalne obliczone średnie obciążenie fazy (na fazę);

Pmkasf — maksymalne obliczone średnie obciążenie fazowe najbardziej obciążonej fazy.

Stosunek dwóch ostatnich wzorów nazywany jest współczynnikiem przejścia od obciążenia obliczeniowego bez uwzględnienia asymetrii do obciążenia obliczeniowego z uwzględnieniem asymetrii:

Przetwarzanie poszczególnych wykresów obciążenia fazowego i ogólnego wykazało, że w wewnętrznych sieciach elektrycznych domów z piecami gazowymi asymetria obciążeń fazowych o średnich wartościach trzydziestominutowych w godzinach szczytowego obciążenia mieści się w granicach 20%. Obciążenie projektowe dla fazy maksymalnego obciążenia jest o 20-30% wyższe niż maksymalne obciążenie projektowe średniego obciążenia fazowego.

W domach z piecykami elektrycznymi asymetria obciążeń fazowych przy wejściu do budynku stumieszkaniowego wynosi 20-30%, a w wewnętrznych sieciach zasilających (dla autostrad zasilających 30-36 mieszkań asymetria sięga 40-50 %). W ten sposób ustalono konieczność uwzględnienia asymetrii obciążeń fazowych przy doborze parametrów sieci elektrycznej; należy pamiętać, że wraz ze wzrostem liczby połączonych mieszkań asymetria maleje.Nieuwzględnienie asymetrii obciążeń fazowych może prowadzić do znacznych błędów w doborze przekrojów przewodów i kabli.

W projekcie asymetria jest uwzględniana przez odpowiedni wzrost wartości znormalizowanych właściwych obciążeń elektrycznych (kW / mieszkanie), tj. obliczenia są wykonywane dla najbardziej obciążonej fazy.

W szynach zbiorczych transformatora zasilającego asymetria obciążeń fazowych wpływa tylko nieznacznie i można ją pominąć.

Należy nadmienić, że przy znacznej asymetrii obciążeń fazowych na skutek pojawiania się w sieci prądów wstecznych i składowej zerowej uzyskuje się dodatkowe straty napięcia i mocy, co pogarsza wskaźniki ekonomiczne sieci i jakość napięcia w konsumenci.