Нагрузка электроэнергетической системы

Нагрузка электроэнергетической системы (далее Н) суммарная электрическая мощность, расходуемая всеми приемниками (потребителями) электроэнергии, присоединенными к распределительным сетям системы, и мощность, идущая на покрытие потерь во всех звеньях электрической сети (трансформаторах, преобразователях, линиях электропередачи). Зависимость изменения Н во времени, т. е. мощности потребителя или силы тока в сети в функции времени, называется графиком нагрузки. Различают индивидуальные и групповые графики нагрузки - соответственно для отдельных потребителей и для групп потребителей. Н, определяющиеся мощностью потребителей, являются случайными величинами, принимающими различное значение с некоторыми вероятностями. Потребители обычно работают не одновременно и не все на полную мощность, поэтому фактически Н всегда меньше суммы индивидуальных мощностей потребителей. Отношение наибольшей потребляемой мощности к присоединенной мощности называют коэффициентом одновременности. Отношение наибольшей нагрузки данной группы потребителей к их установленной мощности называется коэффициентом спроса. При определении Н различают среднюю нагрузку, т. е. значение нагрузки энергосистемы, равное отношению выработанной (или использованной) за определенный период времени энергии к длительности этого периода в часах, и среднеквадратичную Н за сутки, месяц, квартал, год. Под активной (реактивной) Н понимают суммарную активную (реактивную) мощность всех потребителей с учетом ее потерь в электрических сетях. Активная мощность Р отдельной нагрузки, группы нагрузок или Н определяется как Р = ×cosj, где = - полная мощность ( - напряжение, - сила тока), cos j - коэффициент мощности, j = arcts Q/ где Q - реактивная мощность нагрузки. Н с резко или скачкообразно меняющимся графиком называется толчкообразной нагрузкой. В Н при изменении условий работы и нарушениях режима энергосистемы (изменении напряжения, частоты, параметров передачи, конфигурации сети и т.д.) возникают переходные процессы. При изучении этих процессов обычно рассматривают не отдельные нагрузки, а группы нагрузок (узлы нагрузки), присоединенных к мощной подстанции, высоковольтной распределительной сети или линии электропередачи. В состав узлов нагрузок могут включаться также компенсаторы синхронные или отдельные маломощные (значительно меньше нагрузки) генераторы либо небольшие станции. Состав потребителей, принадлежащих к узлу нагрузки, в зависимости от района (город, промышленный или с.-х. район и т.д.) может меняться в довольно широких пределах. В среднем нагрузка для городов характеризуется следующим распределением: асинхронные электродвигатели 50-70%; осветительные приборы 20-30%; выпрямители, инверторы, печи и нагревательные приборы 5-10%; синхронные электродвигатели 3-10%; потери в сетях 5-8%.

Процессы в узлах нагрузки оказывают влияние на работу энергосистемы в целом. Степень этого влияния зависит от характеристик нагрузки, под которыми обычно понимают зависимости потребляемой в узлах активной и реактивной мощностей, вращающего момента или силы тока от напряжения или частоты. Различают 2 вида характеристик нагрузок - статические и динамические. Статической характеристикой называется зависимость мощности, момента или силы тока от напряжения (или частоты), определяемая при медленных изменениях Н Статическая характеристика представляется в виде кривых Р =j₁(); Q = j₂ (); Р = j₁(f ) и Q = j₂(f ). Эти же зависимости, определенные при быстрых изменениях Н, называются динамическими характеристиками. Надежность работы энергосистемы в каком-либо режиме в значительной мере зависит от соотношения Н в этом режиме и возможной предельной нагрузки.

Лит.: Маркович И. М., Режимы энергетических систем, 4 изд., М., 1969; Веников В. А., Переходные электромеханические процессы в электрических системах, М., 1970; Электрические нагрузки промышленных предприятий, Л., 1971; Керного В. В., Поспелов Г. Е., Федин В. Т., Местные электрические сети, Минск, 1972.

В. А. Веников.