Процесс выработки и потребления электроэнергии является единым непрерывным. Электрические станции вырабатывают столько энергии, сколько расходуют ее потребители с учетом потерь во всех звеньях электрической цепи.
Режим работы потребителей электроэнергии изменяется в течение суток, месяца, года. Соответственно этому изменяются и нагрузки электрических станций, подстанций и других элементов системы электроснабжения. Изменение нагрузок в течение определенного промежутка времени принято изображать в виде графиков. По оси абсцисс откладывают время t в часах, а по оси ординат — нагрузку Р в киловаттах или мегаваттах, соответствующую каждому моменту времени (рис. 13). Площадь, ограниченная этой ломаной кривой, в определенном масштабе равна количеству электроэнергии, выработанной или потребленной установкой в течение суток, Wcyт, в киловатт-часах.
Рис. 13. Суточный график активных нагрузок
Графики нагрузок различают по длительности (суточные, месячные, годовые), по сезону (весенние, летние, осенние, зимнее), по роду нагрузки (активная и реактивная). Графики могут быть также проектные и исполнительные. При эксплуатации суточные трафики строят по показаниям измерительных приборов — счетчиков либо их можно получить с помощью самопишущих приборов. Графики нагрузок можно строить для электрической станции, подстанции, потребителей и в целом для энергосистемы. У различных установок они могут значительно отличаться по характеру (рис. 14, а и б). Осветительная нагрузка жилых домов (см. рис. 14, а) имеет резко выраженный максимум в вечерние часы.
Рис. 14. Типовые суточные графики нагрузок коммунальных электропотребителей зимой (сплошные линии) и летом (штриховая):
а — освещение жилых домов; б — городской электрифицированный транспорт; Р. % — нагрузка в процентах от максимальной нагрузки потребителя
График летнего периода отличается от графика зимнего периода значением и продолжительностью максимальной нагрузки и смещением максимума на более поздние часы. Графики промышленных предприятий различаются из-за неодинакового числа рабочих смен и характера технологического процесса производства. Зимний суточный график отражает наибольший расход энергии за год.
Графики нагрузок тяговых подстанций железных дорог (см. рис. 115) характеризуются значительной неравномерностью в течение суток и повторяющимися пиками нагрузок, которые могут превышать средние значения в 2—3 раза. Это объясняется неравномерностью движения поездов и совпадением пусков нескольких поездов на участке питания. На участке с горным профилем нагрузка подстанции может быть иногда отрицательной вследствие применения рекуперативного торможения.
Помимо суточных графиков нагрузок, в практике используют годовые графики суточных максимальных нагрузок и распределения нагрузок по продолжительности. Пользуясь графиками нагрузок при эксплуатации и проектировании, можно:
определить выработку или потребление электроэнергии за соответствующий период времени, расход топлива на тепловых станциях и воды на гидроэлектростанциях, мощность электростанции или подстанции и число агрегатов на них, потери энергии в ВЛ и трансформаторах;
установить время включения и отключения генераторов на станциях и трансформаторов на подстанциях с целью соблюдения наивыгоднейшего режима их работы;
планировать время проведения ремонтов и осмотров основного оборудования.
Графики нагрузок позволяют также определить следующие величины, которые характеризуют работу электроустановки при эксплуатации и необходимы при проектировании:
среднесуточную и среднегодовую нагрузку Рср (определяют делением выработанной установкой энергии за сутки или год на число часов в этот период);
коэффициент нагрузки к (характеризует неравномерность режима работы электроустановки);
продолжительность использования максимальной нагрузки Тт ах;
коэффициент использования установленной мощности к„ (характеризует степень использования агрегатов установки);
продолжительность использования установленной мощности Туст.
