Приемники и потребители электроэнергии

Приемником электрической энергии (электроприемником) называется аппарат, агрегат, механизм (электродвигатель, преобразователь, светильник и др.), предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. (ПУЭ, п. 1.2.7)

Потребителем электрической энергии (ПУЭ 1.2.8) называется электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

С позиции структурной иерархии к потребителям может быть отнесена совокупность электрических приемников (дом, поселок, завод и др.), получающих электропитание с шин подстанций того или иного напряжения. В ряде случаев в качестве потребителей рассматривают подстанции, от которых осуществляется электроснабжение жилого района, промышленного предприятия и других объектов.

Основная доля всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии потребляется промышленными предприятиями. Приемники электроэнергии промышленных предприятий делятся на следующие группы:

1) приемники трехфазного тока напряжением до 1000 В, частотой 50 Гц;

2) приемники трехфазного тока напряжением выше 1000 В, частотой 50 Гц;

3) приемники однофазного тока напряжением до 1000 В, частотой 50 Гц;

4) приемники, работающие с частотой, отличной от 50 Гц, питаемые от преобразовательных подстанций и установок;

5) приемники постоянного тока.

Потребители (приемники) электрической энергии различаются по режиму работы, назначению, принципиальному исполнению, потребляемой мощности, частоте потребляемого тока, условиям работы, ответственности (категорийности), по требованиям к надежности электроснабжения.

Спрос потребителей характеризуется мощностью нагрузки (обычно применяется просто термин «нагрузка») и ее изменением во времени, т.е. графиками нагрузки потребителей P (t). Важной характеристикой является электропотребление на определенных интервалах времени (за сутки, месяц, год, несколько лет).

По режиму работы приемников электроэнергии обычно делят на три группы:

— приемники с неизменной (малоизменяющейся во времени) нагрузкой. В этом режиме электрическая машина или аппарат может работать продолжительное время без превышения температуры отдельных частей машин или аппарата выше допустимой. Примерами приемников, работающих в этом режиме, являются электродвигатели компрессоров, насосов, вентиляторов и т.п.;

— приемники, работающие с повторно-кратковременной (в том числе и с ударной) нагрузкой. В этом режиме кратковременные рабочие периодов машины или аппарата чередуются с кратковременными периодами отключения. В повторно-кратковременном режиме электрическая машина может работать с допустимой для них относительной продолжительностью включения неограниченное время, причем превышение температур отдельных частей машины или аппарата не выйдет за пределы допустимых значений. Примером этой группы приемников являются электродвигатели кранов, сварочные аппараты и т.п.

— приемники, работающие в режиме кратковременной нагрузкой. В этом режиме рабочий период машины или аппарата не на столько длителен, чтобы температура отдельных частей машины или аппарата могла достигнуть установившегося значения. Период остановки настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды. Примерами данной группы приемников являются электродвигатели электроприводов вспомогательных механизмов металлорежущих станков, гидравлических затворов и т.п.

В действительности график нагрузки каждого приемника отличается от заданного при проектировании. На режим работы приемника влияют технологические особенности каждой отрасли промышленности. График нагрузки приемника является основным показателем, по которому его следует классифицировать.

Кроме разделения потребителей по режимам работы следует учитывать несимметричность нагрузки или неравномерность загрузки фаз. К симметричным нагрузкам относятся электродвигатели и трехфазные печи. К несимметричным нагрузкам (одно- и двухфазным) следует отнести электрическое освещение, однофазные и двухфазные печи, однофазные сварочные трансформаторы и т.п. в том случае, когда распределить их симметрично по фазам не удается.

По назначению приемники электроэнергии делят на пять групп:

1) Силовые общепромышленные установки. К этой группе приемников относятся компрессоры, вентиляторы, насосы и подъемно-транспортные устройства;

2) Электрические осветительные установки. Электрические светильники представляют собой однофазную нагрузку, однако благодаря незначительной мощности приемника в электрической сети при правильной группировке осветительных приборов можно достичь достаточно равномерной нагрузки по фазам;

3) Электропривод производственных механизмов. Этот вид приемников встречается на всех промышленных предприятиях. Для электропривода современных станков применяются все виды двигателей;

4) Электрические печи и электротермические установки по способу превращения электроэнергии в теплоту можно разделить на печи сопротивления; индукционные печи и установки; дуговые электрические печи, а также печи со смешанным нагревом;

5) Преобразовательные установки используются для преобразования трехфазного тока в постоянный или трехфазного тока промышленной частоты в трехфазный или однофазный ток пониженной, повышенной или высокой частоты.

Требования потребителей к СЭС

Электроприемники (потребители) определяют технические и экономические условия работы энергосистем. Известно, что в энергетике продукция не может складироваться. Режим производства и потребления совпадает по времени. Без информации о требованиях потребителей невозможно управлять технической деятельностью энергетических предприятий. Требуется глубокий экономический анализ потребителей для разработки продуктовой и ценовой стратегий на рынке электроэнергии и мощности. Только потребитель определяет, какой вид и объем продукции ему нужен и за что он готов платить. В коммерческих отношениях купли-продажи должны устанавливаться обоснованные тарифы на электрическую и тепловую энергии. Одной из важных составляющих задач управления режимами энергосистем является составление «досье» на потребителей. Информация из него позволит правильно определить товарно-денежные отношения.

Для правильного построения систем промышленного электроснабжения всех приемников необходимо учесть:

1) требования, предъявляемые действующими ПУЭ к надежности питания приемников;

2) данные о величине мощности и электроэнергии потребляемых приемниками;

3) режимы работы (продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный);

4) требования к качеству электроэнергии;

5) места расположения приемников электроэнергии, необходимо также выяснить стационарные они или передвижные.

Потребители энергии предъявляют к энергоснабжению следующие основные требования:

— обеспечение качества электрической энергии;

— обеспечение экономичности энергоснабжения;

— возможность дальнейшего развития.

Требование экономичности состоит в том, что приведенные затраты на строительство и эксплуатацию элементов СЭС должны быть минимальными.

Экономичность энергоснабжения зависит от цены товара (энергии) на рынке, который является регулятором цен. Цены зависят от затрат на производство энергии. Если затраты минимальные, то они обеспечивают предприятию-продавцу конкурентные преимущества по цене. При управлении режимами должны минимизироваться удельные расходы топлива на производство энергии, расход электроэнергии на собственные нужды, электроэнергии, теряемой в сетях при ее транспорте.

Если станции работают в системе, то показатели экономичности должны определяться с позиции их совместной работы и они не равны показателям при изолированной работе. Правильная оценка экономичности требует решения ряда режимных задач на основе методов оптимизации.

Источник

Приемники электрической энергии

Приемником электрической энергии (электроприемником) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии (в том числе электрическую, по с другими параметрами) для ее использования.

По технологическому назначению их классифицируют в зависимости от вида энергии, в который данный приемник преобразует электрическую энергию, в частности:

механизмы приводов машин и механизмов;

электротермические и электросиловые установки;

установки электроде астения;

установки электростатического и электромагнитного поля,

установки искровой обработки;

электронные и вычислительные машины;

устройства контроля и испытания изделий.

Потребителем электрической энергии называется электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

Федеральный закон «Об энергетике» называет потребителем электрической и тепловой энергии лицо, приобретающее ее для собственных бытовых или производственных нужд, а субъектами электроэнергетики — «лиц, осуществляющих деятельность в сфере электроэнергетики, в том числе производство электрической и тепловой энергии, энергоснабжение потребителей» предоставление уснут по передаче электроэнергии, оперативно-диспетчерскому управлению в электроэнергетике, сбыт электроэнергии, организацию купли-продажи электроэнергии».

Классификация электроприемников по обеспечению надежности электроснабжения

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории:

Электроприемники I категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники II категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники III категории – все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий. Это приемники вспомогательных цехов, несерийного производства продукции и т.п.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

Классификация приемников электротехнической энергии

Потребители электрической энергии характеризуются по:

1. суммарной установленной мощности электроприёмников;

2. по принадлежности к отрасли промышленности (например сельское хозяйство);

3. по тарифной группе;

4. по категории энергетической службы.

Электротехнические установки, производящие, преобразующие, распределяющие и потребляющие электроэнергию, по уровню напряжения подразделяются на электроустановки напряжением выше 1 кВ и до 1 кВ (для электроустановок постоянного тока – до 1,5 кВ). Электроустановки напряжением до 1 кВ переменного тока выполняются с глухозаземленной нейтралью, а в условиях с повышенными требованиями к безопасности – с изолированной нейтралью (торфяные разработки, угольные шахты, передвижные электроустановки и т.п.).

Установки выше 1 кВ подразделяются на установки:

1) с изолированной нейтралью (напряжением 35 кВ и ниже);

2) с компенсированной нейтралью (включенной на землю через индуктивное сопротивление для компенсации емкостных токов), применяются для сетей напряжением до 35 кВ и редко 110 кВ;

3) с глухозаземленной нейтралью (напряжением 110 кВ и выше).

По роду тока все электроприемники, работающие от сети, можно разделить на электроприемники переменного тока промышленной частоты 50 Гц (в ряде стран используют 60 Гц), переменного тока повышенной или пониженной частоты, постоянного тока.

Большинство электроприемников промышленных потребителей электроэнергии работает на переменном трехфазном токе частотой 50 Гц.

Установки повышенной частоты применяют:

Для получения частоты до 10 000 Гц применяют тиристорные преобразователи, для частоты свыше 10 000 Гц используют электронные генераторы.

Электроприемники пониженной частоты используются в транспортных устройствах, например для прокатных станов (f =16,6 Гц), в установках для перемешивания металла в печах (f = 0…25 Гц). Кроме того, пониженную частоту напряжения используют в индукционных нагревательных устройствах.

Опыт применения промышленной (50 Гц) и повышенной (60 Гц) частот подтвердил экономическую целесообразность частоты 60 Гц, а технико-экономические расчеты показали, что оптимальной следует считать частоту 100 Гц.

Характерные приёмники электроэнергии

Все приёмники электроэнергии характеризуются различными параметрами. При этом режимы их работы описываются ГЭН, поэтому с целью анализа режимов электропотребления используют характерные приёмники электроэнергии, представляющие собой группы электроприёмников, схожих по режимам работы и основным параметрам.

К характерным электроприёмникам относят следующие группы:

Электроприемники постоянного тока

Постоянный ток применяют в гальваническом производстве (хромирование, никелирование и т.д.), для сварки на постоянном токе, для питания двигателей постоянного тока и т.п.

Исходя из перечисленных выше классификаций, наиболее сложную совокупность электроприемников представляет собой электропривод. Самым распространенным является асинхронный электропривод, характеризующийся значительным потреблением реактивной мощности, большими пусковыми токами и существенной чувствительностью к отклонениям напряжения сети от номинального.

В установках, не требующих регулирования скорости в процессе работы, применяются электроприводы переменного тока (асинхронные и синхронные двигатели). Нерегулируемые электродвигатели переменного тока – основной вид электроприемников в промышленности, на долю которых приходится около 70% суммарной мощности.

При выборе типа электродвигателя для нерегулируемого электропривода переменного тока часто руководствуются следующими соображениями:

Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются в мощных приводах с тяжелыми условиями пуска (в шахтных подъемниках и др.).

Электродвигатели таких общепромышленных установок как компрессоры, вентиляторы, насосы и подъемно-транспортные устройства в зависимости от номинальной мощности имеют напряжение питания 0,22 – 10 кВ. Номинальная мощность электродвигателей этих установок изменяется от долей киловатт до 800 кВт и более. Названные электроприемники относят, как правило, к I категории надежности электроснабжения. Например, отключение вентиляции в цехах химических производств требует эвакуации людей из помещений и, следовательно, остановки производства.

Преобразование электроэнергии переменного тока в постоянный требует затрат на установку преобразовательных агрегатов и аппаратуры управления, на строительство помещений для них, а также эксплуатационных расходов на их обслуживание и на потери электроэнергии. Поэтому стоимость системы электроснабжения и удельная стоимость электроэнергии на постоянном токе выше, чем на переменном. Двигатели постоянного тока стоят дороже, чем асинхронные и синхронные двигатели. Регулируемые приводы постоянного тока применяются в тех случаях, когда требуется быстрое, широкое и (или) плавное изменение частоты вращения.

Коэффициент мощности электроприемников

Важной характеристикой электроприемника является коэффициент мощности cos(φн). Коэффициент мощности является паспортной характеристикой, отражающей долю потребляемой активной мощности при номинальных нагрузке и напряжении. Номинальное значение cosφ электродвигателя зависит от его типа, номинальной мощности, частоты вращения и других характеристик. При эксплуатации электродвигателей их cosφ в основном зависит от загрузки.

Для электропривода крупных насосов, компрессоров и вентиляторов часто применяют синхронные двигатели, которые используются как дополнительные источники реактивной мощности в системе электроснабжения.

Из электротехнологических устройств наибольшие проблемы вызывают дуговые сталеплавильные печи из-за следующих причин:

Аналогичные с дуговыми сталеплавильными печами проблемы имеют электросварочные установки переменного тока. Особенно низкий у них cosφ.

Электрическое освещение также вызывает некоторые электросетевые проблемы, а именно: применяемые вместо ламп накаливания высокоэкономные разрядные лампы имеют нелинейную характеристику и чувствительны к кратковременным (доли секунд) перерывам электроснабжения. Однако эти проблемы в настоящее время решаемы за счет перевода ламп на высокочастотное питание через индивидуальные преобразователи частоты, что улучшает не только их светотехнические, но и энергетические параметры.

Источники света (лампы накаливания, люминесцентные, дуговые, ртутные, натриевые и др.) являются однофазными электроприемниками и для снижения несимметрии равномерно распределяются по фазам. Для ламп накаливания cosφ = 1, а для газоразрядных соsφ = 0,6.

К электроснабжению устройств управления и обработки информации предъявляются повышенные требования в отношении надежности и качества электроэнергии, поэтому они питаются, как правило, от источников гарантированного бесперебойного электроснабжения.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Система электроснабжения, сети и потребители

Различные электроприемники (и любые электрические приборы) являются неотъемлемыми частями электрических хозяйств организаций, предприятий, и вообще любых электрифицированных объектов.

На сегодняшний день электроэнергия применяется всюду в мире для приведения в действие разнообразных механизмов, для питания систем искусственного освещения, многочисленной электротехники, специальных устройств учета и контроля, автоматики и защиты, для медицинских, биологических, пищевых, научных, перерабатывающих, производственных и многих-многих других целей, без которых немыслима современная цивилизация.

Системой электроснабжения называют совокупность электроустановок, назначение которых — обеспечивать потребителей электроэнергией.

Непосредственно электроустановки представляют собой разнообразные машины, аппараты и линии, а также вспомогательное оборудование и сооружения в которых все это установлено, служащие для производства, преобразования, передачи и распределения электроэнергии.

Система электроснабжения является частью электрического хозяйства организации или предприятия, при этом выступает подсистемой по отношению к более крупной электроэнергетической системе.

Электроэнергетическая система, также именуемая просто электрической системой, является частью энергосистемы и включает в себя приемники электроэнергии.

Энергосистема включает в себя электростанции, электрические и тепловые сети, а также соединения между ними — все это связано между собой общим режимом просто в силу непрерывности процесса производства, преобразования и распределения электроэнергии и тепла. Электрическая либо электрическая и тепловая энергия производятся на электрических станциях, которые могут состоять как из одной единственной установки, так и из группы установок для производства электрической энергии.

Электрические сети представляют собой совокупность электроустановок, назначение которых — передача и распределение электрической энергии, поставляемой электростанциями. Сеть включает в себя подстанции, линии электропередач, тоководы, присоединительную аппаратуру, а также средства управления и защиты.

Подстанции служат для приема, преобразования и распределения электроэнергии. Линия электропередач, в свою очередь, передает и распределяет электроэнергию, либо просто передает ее на расстояние.

Любое среднестатистическое предприятие всегда имеет собственное электрическое хозяйство, включающее в себя прежде всего совокупность электроустановок и различных изделий, не относящихся к электрической сети, тем не менее обеспечивающих ее нормальную работу. Также в электрическое хозяйство входят помещения, здания и сооружения, эксплуатируемые электротехническим персоналом, людские, энергетические, материальные ресурсы и информационное обеспечение, призванное поддерживать полноценную жизнедеятельность хозяйства.

В составе любого электрического хозяйства всегда есть отдельные электроприемники или группы электроприемников, размещенные на определенной ограниченной территории какого-нибудь объекта, и объединенные единым технологическим процессом. Это может быть целое предприятие или отдельный станок, цех или просто конвейер. В любом случае подобную единицу или группу принято назвать потребителем электрической энергии.

Работа системы электроснабжения

Функционирование системы электроснабжения зиждется на режиме потребления электрической энергии, а также на техническом и ремонтном обслуживании. Дело в том, то система электроснабжения является непрерывно работающей, сложной динамической системой с многообразием внутренних и внешних связей.

Режим производства, передачи и распределения в системе связан с режимом питающей системы, а режим и график нагрузки определяется потребителями. Электростанция влияет на систему электроснабжения возможностью изменения со своей стороны объемов поставляемой мощности, уровня напряжения, его частоты, величины тока короткого замыкания, устойчивости и т. д.

Степень устойчивости электроснабжения в основном определяется тем, насколько регулярно и качественно выполняются технические и ремонтные работы в системе электроснабжения. Данные работы направлены на поддержание постоянной работоспособности и исправности как оборудования, так и линий электропередач. Сегодня все это достижимо благодаря наличию определенных законов формирования энергосистем и электрических хозяйств.

Принципиально многочисленные и разнообразные потребители электроэнергии в народном хозяйстве подразделяются на четыре крупных вида (при этом 10-12% всего энергопотребления приходится на освещение):

Промышленные потребители электрической энергии на предприятиях можно классифицировать по следующим пяти признакам:

1. По общей номинальной мощности установленных электроприемников:

до 5 МВт — малые предприятия;

от 5 до 75 МВт — средние предприятия;

более 75 МВт — крупные предприятия.

2. По отрасли промышленности, к которой данное предприятие относится:

3. По условиям определения мощности и средств КРМ в электросети предприятия и по тарифным группам:

1 группа — присоединенная трансформаторная мощность 750 кВА и более;

2 группа — присоединенная трансформаторная мощность менее 750 кВА.

Предприятия относящиеся к 1 тарифной группе обычно производят оплату электричества по двухставочному тарифу: основная ставка за потребленную мощность, дополнительная ставка — за израсходованную электроэнергию. Мощность устройств компенсации реактивной энергии выбирается одновременно с основными элементами системы электроснабжения предприятия.

Предприятия относящиеся ко 2 тарифной группе как правило производят оплату электричества по одноставочному тарифу. При этом требуемая мощность устройств компенсации реактивной энергии для предприятия диктуется со стороны энергосистемы.

4. По категории надежности электроснабжения, в зависимости от процентного соотношения электроприемников различной надежности:

1 категория надежности электроснабжения электроприемников;

2 категория надежности электроснабжения электроприемников;

3 категория надежности электроснабжения электроприемников.

5. По категории энергетических служб.

Есть 12 категорий, конкретная категория определяется общей величиной годового плана по трудоемкости планово-предупредительного ремонта сетей и электрического оборудования предприятия. Данная характеристика отражает сложность и масштабы хозяйства, определяет размер отдела и подразделений главного энергетика.

Безусловно, основная часть всех промышленных предприятий, потребляющих электроэнергию, находится в городах. Именно города являются главными потребителями электрической энергии во всех странах. По численности населения города делятся на:

более 500000 — крупнейшие;

от 250000 до 500000 — крупные;

от 100000 до 250000 — большие;

от 50000 до 100000 — средние;

менее 50000 — малые.

Территория города, с точки зрения потребления электроэнергии, подразделяется на зоны:

Промышленная зона — в ней размещены производственные предприятия;

Коммунально-складская — в ней размещены транспортные предприятия (базы транспорта);

Внешнего транспорта — вокзалы, станции, порты;

Селитебная — жилые районы, общественные здания, сооружения, места отдыха.

Гражданские здания формируют основу застройки города. К ним относятся объекты непроизводственной сферы, такие как: жилые дома, общежития, гостиницы, торговые площадки и предприятия общепита, образовательные учреждения, предприятия бытового обслуживания и коммунального хозяйства и т. д.

Опорными данными для выбора системы электроснабжения являются электроприемники, располагаемые на плане города или предприятия, и определяющие величину и характер электрических нагрузок, а также их надежность.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник