Расчет
электрических нагрузок является главным
вопросом при проектировании любой
промышленной электрической сети. Для
проектирования используется расчетная
нагрузка.
Расчетные
активная
и реактивнаямощности – мощности, соответствующие
такой неизменной токовой нагрузке,
которая эквивалентна фактической
изменяющейся во времени нагрузке по
наибольшему возможному тепловому
воздействию на элемент системы
электроснабжения. Вероятность превышения
фактической нагрузки над расчетной не
более 0,05 на интервале осреднения,
длительность которого принята равной
трем постоянным времени нагрева элемента
системы электроснабжения,
через который передается ток нагрузки
(кабеля, провода, шинопроводы, трансформаторы
и т.п.).
Расчетная
нагрузка (,,)используется для выбора элементов
системы электроснабжения на всех уровнях
СЭС, т.е. для электроприемников и их
групп, для цехов или для предприятия в
целом, для выбора сечения проводников,
трансформаторов пункта приема
электроэнергии (ППЭ), коммутационных
аппаратов, измерительных трансформаторов
и т.п.
Существует
много методов определения расчетных
нагрузок, которые подробно излагаются
в лекционном курсе и приведены [2-5],
однако выбор метода определения нагрузок
при учебном проектировании во многом
зависит от наличия исходной информации.
Расчетная нагрузка цеха (для примера
будем рассматривать ремонтно-механический
цех РМЦ) определяется методом упорядоченных
диаграмм, а нагрузка всех остальных
цехов, в том числе и мощности электрического
освещения – по коэффициенту спроса.
2.1 Расчет нагрузок цехов
В методе
упорядоченных диаграмм, проверенном
экспериментально, устанавливается в
общем виде приближенная аналитическая
зависимость расчетного коэффициента
от основных показателей режима работы
отдельных независимых электроприемников
и от их эффективного числа. Эффективное
число электроприемников
– это такое число однородных по режиму
работы приемников одинаковой мощности,
которое обусловливает ту же расчетную
нагрузку, что и рассматриваемые различные
по номинальной мощности и режиму работы
электроприемники. Эта зависимость
получена на основе применения кривых
распределения, или упорядоченных
диаграмм, для значения групповой
нагрузки, для показателей режима работы
электроприемников и для их номинальных
мощностей. С этим связано и само
наименование метода.
Выполнение
расчетов данным методом производится
с целью определения расчетного
коэффициента в зависимости от
средневзвешенного коэффициента
использования подгруппы электроприемников
и их эффективного числа:
.
Обоснование данной зависимости сводится
к следующему.
Расчетные значения
групповых показателей определяют
упорядоченную диаграмму значений
групповой нагрузки и расчетную модель
графика нагрузки, по которой определяется
расчетная нагрузка.
Наличие
зависимости расчетной нагрузки от
показателей режима работы позволяет
предвидеть её изменения в будущем при
изменении технологических режимов; в
некоторых случаях показатели режима
работы электроприемников могут быть
определены по характеристикам
технологического процесса.
Следует
также указать, что хотя данный метод
разработан для независимых электроприемников,
он применим и к электроприемникам
поточных производств.
Расчет
электрических нагрузок ЭП напряжением
до
по данному методу производится для
каждого узла питания (распределительного
пункта, шкафа, сборки, магистрального
шинопровода и т.п.), а также по цеху,
корпусу в целом. Электроприемники
разбиваются на подгруппы по присоединениям
к узлу питания. В специальной литературе
прошлых лет рекомендовалось разбивать
ЭП на подгруппы с одинаковыми режимами
работы, т.е. с одинаковыми коэффициентами
использованияи
коэффициентами мощности
.
Но в «Указаниях по расчету электрических
нагрузок», введенных в действие с 1990 г.
были внесены ряд корректив для расчета
нагрузок. Эти изменения привели к
упрощению расчетов и способствовали
расширению его применения. Данные
Указания были выпущены в порядке
опытно-промышленного внедрения, а по
итогам их трехлетнего применения в
проектной практике были изданы
откорректированные Указания РТМ
36.18.32.4-92.[4].
Следует
отметить, что количество приемников
электрической энергии в подгруппе
должно определяться из условия возможности
их подключения к узлу питания.
Для
удобства расчета составляется таблица
2.1.
Таблица
2.1 – Расчетные значения величин
№ ЭП по табл. 1 |
n, |
Номинальная мощность |
cosφ/tgφ |
KИPн |
KИРнtgφ |
np2н |
nЭ, |
, |
, |
, |
, |
|||
|
||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
В
таблице указано:
–
номинальная мощность одного
электроприемника;–
суммарная номинальная мощность ЭП
подгруппы;–
действительное число ЭП в подгруппе;– значение коэффициента мощности
подгруппы;–
значения коэффициентов использования
электроприемников подгруппы. Далее
указаны величины, которые необходимо
рассчитать:–
эффективное (приведенное) число
электроприемников;– коэффициент расчетной нагрузки;и
– расчетные активная и реактивная
мощности подгруппы;
– полная мощность подгруппы.
Графы
2-6 таблицы 2.1 заполняются на основании
полученных от технологов таблиц-заданий
по проектированию электротехнической
части (графы 2-4) и согласно справочным
материалам (графы 5, 6), в которых приведены
значения коэффициентов использования
и реактивной мощности для индивидуальных
ЭП. В графах 7, 8 и 9 записываются
промежуточные расчетные величины, при
этом в итоговых строках этих граф
определяются суммы этих величин. В
графах 10-15 определяются расчетные
величины.
При
включенииоднофазного электроприемника
на фазное напряжение он учитывается
как эквивалентный трехфазный ЭП
номинальной мощностью
,
(1)
,
(2)
где
,– активная и реактивная мощности
однофазного ЭП.
При
включении однофазного ЭП на линейное
напряжение он учитывается как эквивалентный
ЭП номинальной мощностью:
,
(3)
.
(4)
При
наличии группы однофазных ЭП, которые
распределены по фазам с неравномерностью
не выше 15 % по отношению к общей мощности
трехфазных и однофазных электроприемников
в группе, они могут быть представлены
в расчете как эквивалентная группа
трехфазных приемников электрической
энергии с той же суммарной номинальной
мощностью.
В случае
превышения указанной неравномерности
номинальная мощность эквивалентной
группы однофазных ЭП принимается равной
тройному значению мощности наиболее
загруженной фазы.
Коэффициенты
использования и мощности подбираются
из справочной литературы. При наличии
в ней интервальных значений
следует
для расчета принимать наибольшее
значение. Так как мы группируем ЭП без
условия равенства коэффициента
использования, то находим групповой
средневзвешенный коэффициент использования
для данного узла питания (подгруппы) по
формуле:
,
(5)
где
– число характерных электроприемников
входящих в данную группу.
Коэффициент
расчетной нагрузки
–
один из основных расчетных коэффициентов,
который обычно находят по кривым
зависимости
(см. рис.2.1). Он зависит от эффективного
числа электроприемников, средневзвешенного
коэффициента использования, а также от
постоянной времени нагрева сети, для
которой рассчитывается электрические
нагрузки. Указаниями приняты следующие
постоянные времени нагрева:
– для сетей напряжением до,
питающих распределительные шинопроводы,
пункты сборки, щиты. Значениедля этих сетей принимаются по таблице
3.2 или по кривым зависимости.
– для магистральных шинопроводов и
цеховых трансформаторов. Значение
для этих сетей принимаются по таблице
2.3.
– для кабелей напряжениеми
выше, питающих цеховые трансформаторные
подстанции и распределительные
устройства. Расчетная мощность для этих
элементов определяется при.
Как
видим, для определения коэффициента
расчетной нагрузки нам необходимо знать
эффективное число электроприемников
подгруппы.
Это
число рассчитывается по формуле:
,
(6)
где
групповая номинальная активная мощность;
номинальная
мощность одного электроприемника;
число электроприемников в подгруппе с
одинаковой мощностью.
Рисунок
2.1 – Кривые коэффициентов расчетной
нагрузки
для различных коэффициентов
использованияв зависимости от
Таблица
2.2 – Значения коэффициентов расчетной
нагрузки
для питающих сетей напряжением до
Коэффициент |
|||||||||
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 |
8,00 6,22 4,05 3,24 2,84 2,64 2,49 2,37 2,27 2,18 2,11 2,04 1,99 1,94 1,89 1,85 1,81 1,78 1,75 1,72 1,6 1,51 1,44 1,4 1,35 1,3 1,25 1,2 1,16 |
5,33 4,33 2,89 2,35 2,09 1,96 1,86 1,78 1,71 1,65 1,61 1,56 1,52 1,49 1,46 1,43 1,41 1,39 1,36 1,35 1,27 1,21 1,26 1,13 1,1 1,07 1,03 1,0 1,0 |
4,00 3,39 2,31 1,91 1,72 1,62 1,54 1,48 1,43 1,39 1,35 1,32 1,29 1,27 1,25 1,23 1,21 1,19 1,17 1,16 1,1 1,05 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 |
2,67 2,45 1,74 1,47 1,35 1,28 1,23 1,19 1,16 1,13 1,1 1,08 1,06 1,05 1,03 1,02 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 |
2,00 1,98 1,45 1,25 1,16 1,14 1,12 1,1 1,09 1,07 1,06 1,05 1,04 1,02 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 |
1,6 1,6 1,34 1,21 1,16 1,13 1,1 1,08 1,07 1,05 1,04 1,03 1,01 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 |
1,33 1,33 1,22 1,12 1,08 1,06 1,04 1,02 1,01 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 |
1,14 1,14 1,14 1,06 1,03 1,01 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 |
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 |
При
значительном числе электроприемников
()
(магистральные шинопроводы, шины цеховых
трансформаторных подстанций, в целом
по корпусу, предприятию) эффективное
число ЭП можно определить по упрощенному
выражению:
,
(7)
где
номинальная
мощность наиболее мощного электроприемника
группы.
Таблица
2.3 – Значения коэффициентов
на шинах НН цеховых трансформаторов и
для магистральных шинопроводов
напряжением до
Коэффициент |
||||||||
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
|
1 2 3 4 5 6 – 8 9 – 10 10 – 25
25 |
8,00 5,01 2,94 2,28 1,31 1,2 1,1 0,8 0,75 0,65 |
5,33 3,44 2,17 1,73 1,12 1,0 0,97 0,8 0,75 0,65 |
4,00 2,69 1,8 1,46 1,02 0,96 0,91 0,8 0,75 0,65 |
2,67 1,9 1,42 1,19 1,0 0,95 0,9 0,85 0,75 0,7 |
2,00 1,52 1,23 1,06 0,98 0,94 0,9 0,85 0,75 0,7 |
1,6 1,24 1,14 1,04 0,96 0,93 0,9 0,85 0,8 0,75 |
1,33 1,11 1,08 1,0 0,94 0,92 0,9 0,9 0,85 0,8 |
1,14 1,0 1,0 0,97 0,93 0,91 0,9 0,9 0,85 0,8 |
Если
найденное по упрощенному выражению
число
окажется больше,
то следует принимать.
Если,
гденоминальная мощность наименее мощного
ЭП подгруппы, также принимается.
Найденное
по указанным выражениям значение
округляется до ближайшего меньшего
целого числа. При
рекомендуется пользоваться кривыми
зависимостипри определении,
а при– таблицей 2.3.
Для
одиночных ЭП расчетная мощность
принимается равной номинальной, для
одиночных ЭП повторно-кратковременного
режима – равной номинальной, приведенной
к длительному режиму, т.е.
,
гдемощность
ЭП по паспортным данным;паспортное значение ПВ.
В
исходных данных на проектирование
отсутствуют сведения об индивидуальных
электроприёмниках, поэтому расчётные
нагрузки определяют, начиная со второго
уровня, т.е. на шинах до 1
цеховых подстанций или силовых пунктов,
питающих данный цех (подразделение).
Расчётная
нагрузка на этом уровне определяется
по следующим выражениям:
– для нагрузки:
,
(8)
,
(9)
где –
расчётная активная мощность,
;
–коэффициент
спроса (справочная величина) [6, 7];
–суммарная
мощность электроприёмников, подключённых
к данному узлу нагрузки,
;
–расчётная
реактивная мощность,
;
–соответствует
средневзвешенному значению
приёмников узла нагрузки.
Для удобства
составим таблицу по следующей форме.
Таблица
2.4 – Расчетные нагрузки предприятия
№ цеха |
Наименование |
|||||
– для осветительной
нагрузки:
,
(10)
,
(11)
где –
расчётная активная мощность осветительной
нагрузки данного цеха (подразделения),;
–коэффициент
спроса для осветительной нагрузки
данного цеха (справочная величина) [6];
–коэффициент
потерь в пускорегулирующей аппаратуре
при применении разрядных источников
света (справочная величина);
–номинальная
мощность осветительной нагрузки данного
цеха,
;
–расчётная
реактивная мощность осветительной
нагрузки (при применении разрядных
источников света),
;
–соответствует
осветительной нагрузки.
Номинальная
мощность осветительной нагрузки
определяется исходя из удельной мощности
на единицу площади:
,
(12)
где
– удельная мощность осветительной
нагрузки на единицу площади цеха,(справочная величина) [6];
–площадь
производственного помещения (цеха),
.
Удельная
мощность осветительной нагрузки зависит
от нормы освещённости на рабочем месте,
от типа источников света, высоты подвеса
и других факторов.
Таким
образом, расчётные значения нагрузок
цеха определяются по следующим выражениям:
– расчетная
активная мощность
,
(13)
где
–
расчётное значение активной мощности
цеха,;
– расчетная
реактивная мощность
,
(14)
где
–
расчётное значение реактивной мощности
цеха,;
– полная мощность
,
(15)
где
–
расчётное значение полной мощности
цеха,;
–
расчетный
ток узла нагрузки в нормальном режиме
,
(16)
где
–
расчётное значение тока узла нагрузки
(цеха),;
–номинальное
напряжение в узле нагрузки,
;
–число
питающих цепей.
–
расчетный ток в послеаварийном режиме
,
(17)
где
–
расчётный ток линии, питающей РУ до 1цеха в ПАР.
Расчётные
электрические нагрузки цеха необходимы
для выбора мощности трансформаторов
цеховых ТП, линий, сечения шин и
коммутационно-защитной аппаратуры РУ
низшего напряжения ТП.
Соседние файлы в папке ДЗ
- #
- #
- #
- #
- #
Для электрических сетей расчетными нагрузками являются наибольшие возможные нагрузки длительностью не менее 30 мин.
Величина расчетной нагрузки зависит от числа и установленной мощности электроприемников, характера производства и степени автоматизации — производственного процесса.
1. Номинальная (установленная) мощность электроприемников
Номинальная активная мощность для одного электроприемника определяется по формулам:
для приемников освещения и электродвигателей при длительном режиме работы
для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы
для трансформаторов электропечей
для трансформаторов сварочных машин и аппаратов и сварочных трансформаторов ручной сварки
где Рн — номинальная мощность приемника освещения или номинальная (паспортная) мощность электродвигателя для длительного режима работы, кВт;
ПВн — номинальная (паспортная) продолжительность включения, отн. ед.;
Рн.п — паспортная мощность электродвигателя при номинальной относительной продолжительности включения, кВт;
Sн — паспортная мощность трансформатора, кВА;
cosφн— коэффициент мощности электропечи, сварочного аппарата или сварочного трансформатора при номинальных условиях.
Номинальная мощность группы электроприемников определяется как сумма номинальных мощностей всех электроприемников:
где ру — номинальная мощность электроприемника, кВт;
n — общее число электроприемников в группе.
2. Расчетные нагрузки
Для одного электроприемника расчетная активная мощность принимается равной:
при длительном режиме работы
при повторно-кратковременном режиме работы
где ру — номинальная мощность электроприемника, кВт.
При повторно-кратковременном режиме работы электроприемника установленная мощность должна быть приведена к длительному режиму работы по одной из формул (3-2) или (3-4).
Расчетная реактивная мощность одного электроприемника определяется из выражения
где φ — фазовый угол тока электроприемника при режиме расчетной нагрузки.
Для группы электроприемников числом до 3 включительно активная и реактивная расчетные мощности определяются как суммы соответственно активных и реактивных нагрузок электроприемников группы.
При ориентировочных расчетах допускается определять расчетную активную мощность одной или нескольких групп электроприемников по формуле
где Кс и Ру — соответственно средняя величина коэффициента спроса и установленная мощность группы однотипных электроприемников;
n — общее число групп электроприемников. Реактивная расчетная мощность может быть определена из выражения
где φ — фазовый угол суммарного тока всей группы электроприемников для режима расчетной нагрузки.
Средние значения коэффициента спроса силовой нагрузки для некоторых производств приведены в табл. 3-1 и 3-2.
Коэффициент спроса осветительной нагрузки промышленных предприятий и относящихся к ним вспомогательных и бытовых сооружений принимается по табл. 3-3.
В общем случае коэффициент спроса группы электроприемников промышленного предприятия определяется как произведение коэффициентов использования (Ки) и максимума (Км):
Кс=КиКм (3-11)
Коэффициенты использования и максимума группы электроприемников соответственно равны:
где Рсм — средняя активная нагрузка рассматриваемой группы электроприемников за наиболее нагруженную смену предприятия, квт;
Р и Ру — соответственно расчетная и номинальная активная мощности той же группы электроприемников, квт.
Значения коэффициентов использования в зависимости от типа приводимых механизмов и характера производства приведены в табл. 3-1.
Значения коэффициента использования для нескольких групп электроприемников с разными значениями коэффициента использования определяются по формуле (3-12), в которой под Рсм следует понимать сумму средних нагрузок за наиболее нагруженную смену для всех групп электроприемников:
Коэффициент спроса группы электроприемников для ориентировочных расчетов может быть принят в зависимости от коэффициента использования по табл. 3-4.
3. Определение коэффициента максимума
При расчетах на стадии технического проекта или рабочих чертежей расчетные нагрузки определяются с учетом коэффициента максимума, величина которого зависит от коэффициента использования и эффективного числа электроприемников.
Под эффективным числом группы электроприемников с различной установленной мощностью и разными режимами работы понимается такое число приемников, одинаковых по мощности и однородных по режиму работы, которое обеспечивают ту же величину расчетной нагрузки, что и рассматриваемая группа различных по мощности и режиму работы электроприемников.
В общем случае эффективное число электроприемников может быть найдено из выражения
Эффективное число электроприемников может быть принято равным фактическому их числу в следующих случаях:
а) когда мощность всех приемников одинакова;
б) при коэффициенте использования Ки>0,8;
в) когда выполняются указанные в табл. 3-5 соотношения между коэффициентом использования и величиной отношения, равного:
где Ру.макс и Ру.мин — соответственно номинальные активные мощности наибольшего и наименьшего электроприемников в группе, квт.
При определении Ру.мин должны быть исключены наиболее мелкие электроприемники, суммарная мощность которых не превосходит 5% мощности всей группы приемников.
Когда указанные условия не выполняются, эффективное число электроприемников определяется в зависимости от величин Р*и n*, вычисляемых пo формулам (*—звездочки, поставленные под буквенными обозначениями, указывают на относительные величины).
где n — общее число электроприемников группы;
— сумма номинальных мощностей всей группы, квт;
— число приемников в группе, номинальная мощность каждого из которых больше или равна половине номинальной мощности наиболее мощного приемника в группе;
— сумма номинальных мощностей этих приемников, квт.
Мелкие электроприемники, суммарная мощность которых не превосходит 5% номинальной мощности всех электроприемников, при определении не учитываются.
В зависимости от величин р* и n* по табл. 3-6 находят величину относительного значения эффективного числа электроприемников:
и определяют эффективное число приемников умножением полученного значения на общее число электроприемников группы:
В зависимости от коэффициента использования Ки и эффективного числа приемников nэ по табл. 3-7 определяется коэффициент максимума Км.
Величины расчетных активной и реактивной мощностей группы электроприемников определяется по формулам:
где Рсм — средняя активная мощность для группы электроприемников за наиболее нагруженную смену, кВт;
tgφ — соответствует характерному для данной группы электроприемников значению фазового угла в режиме максимальной активной мощности.
Полная расчетная мощность определяется из выражения
расчетный ток — по формуле
где U1 — номинальное напряжение сети, кв.
Коэффициент мощности при режиме расчетной нагрузки равен:
При определении эффективного числа электроприемников для большого числа питающих линий, нескольких трансформаторных пунктов, распределительных подстанций и т. п. допускается применять упрощенную методику расчета, которая заключается в следующем.
Для отдельных линий или подстанций, для которых ранее были определены величины номинальной мощности и эффективного числа электроприемников вычисляются мощности условных электроприемников по формуле
где Ру и nэ — соответственно номинальная мощность и эффективное число электроприемников рассматриваемой линии или подстанции.
При этом не учитывается нагрузка резервных электроприемников, ремонтных сварочных трансформаторов и других ремонтных электроприемников, пожарных насосов, а также электроприемников, работающих кратковременно (дренажные насосы, задвижки, вентили, щитовые затворы и т. п.). Нагрузка таких электроприемников учитывается только при расчете питающих эти приемники линий и линий, питающих силовые распределительные пункты, к которым они подключены.
Определение эффективного числа электроприемников, коэффициентов максимума и спроса для условных электроприемников, вычисленных по формуле (3-26), производится методом, изложенным выше для индивидуальных приемников.
При окончательном подсчете нагрузок должны быть учтены реактивные мощности присоединенных к сети батарей конденсаторов (мощности батарей статических конденсаторов учитываются со знаком «минус»), а также потери активной и реактивной мощности в понижающих трансформаторах.
Для электроприемников с малоизменяющейся во времени нагрузкой (насосы водоснабжения, вентиляторы, отопительные и нагревательные приборы, печи сопротивления и т. п.) коэффициент спроса может быть принят равным коэффициенту использования:
Кс=Ки (3-27)
Изложенный метод определения расчетных нагрузок рекомендуется применять на всех ступенях и для всех элементов системы электроснабжения промышленных предприятий без введения в расчеты понижающих коэффициентов. Допускается применение коэффициента участия в максимуме в пределах 0,9—0,95 в случаях, когда при определении нагрузок на высших ступенях системы электроснабжения можно ожидать несовпадения во времени максимально загруженных смен, а также при ориентировочных расчетах.
В табл. 3-8 дано число часов использования максимальной мощности для осветительной нагрузки промышленных предприятий.
Пример 3-1.
В отделении цеха промышленного предприятия установлена группа электродвигателей на номинальное напряжение 380 в с длительным режимом работы. По величине коэффициента использования электроприемники разбиваются на три подгруппы, для каждой из которых в табл. 3-9 указаны число и мощность двигателей, суммарная номинальная мощность, величины коэффициентов использования и мощности.
Требуется определить расчетные нагрузки для всей группы электродвигателей отделения.
Таблица 3-9 Расчетные данные для примера 3-1 | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
№ подгрупп электро-приемников | Количество и номинальная мощность электроприемников | Суммарная мощность, квт | Коэф-фициент исполь-зования | Коэф-фициент мощности | Средняя мощность за наиболее нагруженную смену | |||||||
кол-во | мощность, квт | кол-во | мощность, квт | кол-во | мощность, квт | Активная, квт | Реактивная, квар |
|||||
1 | 2 | 100 | 3 | 22 | – | – | 266 | 0,6 | 0,85 | 0,62 | 160 | 99 |
2 | б | 30 | – | – | – | – | 180 | 0,7 | 0,75 | 0,88 | 126 | 111 |
3 | 4 | 17 | 6 | 4 | 10 | 2,2 | 114 | 0,3 | 0,6 | 1,33 | 34 | 45 |
Для всей группы электроприемников | 560 | 0,573 | 0,78 | 0,80 | 320 | 255 |
Примечание. В первых семи столбцах указаны заданные величины. Остальные величины определены были при решении примера.
Решение.
Определяются значения tgφ в зависимости от величин cosφ (полученные значения указаны в табл. 3-9).
Для каждой из подгрупп двигателей определяются средние мощности за наиболее загруженную смену.
Для первой подгруппы средняя активная мощность по (3-12) равна:
средняя реактивная мощность по (3-8)
Аналогично определяются средние мощности для второй и третьей подгрупп электродвигателей.
Суммарные средние активная и реактивная мощности отделения цеха за наиболее загруженную смену равны соответственно:
Среднее значение
Общее число электродвигателей
n=2+3+6+4+6+10=31
Групповой коэффициент использования для всех электродвигателей определяется по (3-12):
Для определения коэффициента максимума следует найти значение эффективного числа электроприемников.
Мощность наибольшего двигателя группы (табл. 3-9)
мощность наименьшего двигателя
Электродвигатели мощностью по 2,2 квт при этом не учитываются, так как их суммарная мощность составляет меньше 5% общей мощности группы двигателей:
По (3-16) значение отношения
Согласно данным табл. 3-5 эффективное число электроприемников не может быть приравнено действительному их числу и должно быть определено по табл. 3-6 в зависимости от величин р* и n*
Как видно из табл. 3-9, число электроприемников в группе, установленная мощность каждого из которых равна или больше половины мощности наиболее крупного приемника, n1=2, так как половина мощности наиболее крупного электродвигателя составляет 100/2 = 50 кВт и указанное число ограничивается числом двигателей мощностью по 100 кВт. Мощность этих двигателей равна:
Находим значения р* и n* соответственно по (3-17) и (3-18):
По табл. 3-6 для полученных значений р* и n* определяем относительное значение эффективного числа электроприемников:
(согласно примечанию к табл. 3-6 для промежуточного значения величины n* принята ближайшая меньшая величина n*э).
Эффективное число электроприемников определяется по (3-20):
В зависимости от значения группового коэффициента использования Ки=0,573 и эффективного числа электроприемников nэ=11,8 по табл. 3-7 путем интерполяции определяем величину коэффициента максимума:
Км=1,24
Величины расчетных активной и реактивной мощности отделения цеха предприятия определяются по (3-21) и (3-22):
Величина полной расчетной мощности по (3-23) равна
а коэффициента мощности по (3-25)
Пример 3-2.
Определить расчетные нагрузки для линии на номинальное напряжение 6 кв, питающей четыре цеховых ТП, для которых предварительным расчетом были определены мощность и эффективное число электроприемников, а также средние активная и реактивная мощности за наиболее нагруженную смену (см. табл. 3-10).
Общая мощность присоединенных к сети батарей конденсаторов составляет 650 квар.
Таблица 3-10 Расчетные данные для примера 3-2 | |||||
---|---|---|---|---|---|
№ ТП | Номинальная мощность Ру, квт | Средняя мощность за наиболее нагруженную смену | Эффективное число электроприемников nэ | Мощность условного электроприемника Р’у, квт | |
активная Рсм, квт | реактивная Qсм, квар | ||||
1 2 3 4 |
460 1200 410 300 |
280 450 145 245 |
240 340 170 240 |
26 45 46 22 |
17,7 26,7 8,92 13,6 |
Всего | 2370 | 1120 | 990 | 139 | – |
Решение.
Определяем коэффициент использования всех присоединенных к линии электроприемников по (3-12):
Определяем мощности условных электроприемников из (3-26): для ТП1
для ТП2
Результаты расчета указаны в табл. 3-10.
Вычисляем отношение мощностей наибольшего условного электроприемника и наименьшего по (3-16):
Полученные значения коэффициента использования и величины m удовлетворяют указанным в табл. 3-5 условиям, следовательно эффективное число электроприемников для линии, питающей ТП1-4, может быть принято равным суммарному фактическому числу условных приемников nэ=139.
Величину коэффициента максимума определяем по табл. 3-7 в зависимости от значений Ки =0,473 и nэ=139:
Км = 1,06
Значения расчетных нагрузок (мощностей) определяем по формулам (3-21) — (3-25).
1. При отключенных батареях конденсаторов
Активная мощность
Реактивная мощность
Полная мощность
Ток линии
Коэффициент мощности
2. При полностью включенных батареях конденсаторов
Активная мощность (пренебрегая потерями мощности в конденсаторах)
Р= 1190 квт
Реактивная мощность
Q = 1050-650 = 400 кВАР
Полная мощность
Ток линии
Коэффициент мощности
Добрый день уважаемые читатели. Хочу обсудить и разобрать тему, на мой взгляд одну из самых Важных при проектировании внутреннего электроснабжения того, или иного объекта строительства.
Разберем основные вопросы темы:
1. Что такое расчет электрических нагрузок и для чего он необходим?
2. Наименование и расшифровка, формулы расчета всех показателей таблицы расчета нагрузок.
3. Работа с полученными значениями.
4. Последствия неправильного расчета электрических нагрузок.
1. Что такое расчет электрических нагрузок и для чего он необходим
Итак, давайте начнем с того как выглядит расчет электрических нагрузок
Выше мы с Вами видим таблицу расчета электрических нагрузок распределительного щита мебельного магазина. Данная таблица, как не сложно догадаться, разработана в программе Excel и полностью автоматизирована для просчета того, или иного значения при меняющихся исходных данных. Основные формулы, по которым ведется расчет любого значения, должны быть отображены в пояснительной записке раздела “Расчеты”, таблица же служит удобным документом, в который сводятся все значения.
Получив все расчетные данные, мы можем верно подобрать номиналы коммутационных аппаратов, а соответственно и сечение кабелей, выстроить селективность системы электроснабжения, равномерно распределить мощностную нагрузку по каждой фазе, понимать – соответствуют ли расчетные показатели выделенной на объект мощности.
Все расчетные показатели в таблице должны быть отображены на однолинейной схеме распределительного электрощита.
2. Наименование и расшифровка всех показателей таблицы расчета нагрузок.
Давайте теперь постараемся разобраться в данной таблице и в каждом ее значении. На первом этапе проектирования создается и подготавливается основа проекта (таблички, архитектурные планы), далее наносятся места расположение розеток, силового оборудования, светильников, выключателей, и т.д – это мы разберем в следующих статьях. После уже происходит расчет. Начинаем мы с того что группируем наши потребители (объединяем один, несколько и более потребителей в группу которая будет подключаться от определенного автоматического выключателя, УЗО или диф. автомата в щите. Теперь когда мы полностью сгруппировали все потребители переходим к подсчету мощностей по каждой группе и разбираем все последующие значения верхней строки таблицы.
Руст – Установленная мощность, (кВт) – это суммарная мощность всех объединенных в одной группе потребителей.
Например: Гр.1 – розетки коридора. В коридоре предусмотрено 5 бытовых розеток каждую бытовую розетку согласно СП31.110-2003 принято брать с расчетом 0,1кВт или 100Вт (при количестве розеток свыше 100 мощность розетки берется 0,06кВт), таким образом установленная мощность пяти розеток составит 0,5кВт или 500Вт.
Кс – Коэффициент спроса – это отношение совмещенного получасового максимума нагрузки электроприемников к их суммарной установленной мощности.
Другими словами – это отношение установленной мощности к расчетной Руст/Рр
Например: для розеточных групп данный коэффициент подбирается по таблице 7.6 СП31.110-2003. Соответственно Кс = 1
Данный коэффициент следует подбирать в зависимости от вида оборудования (для каждого вида и типа он имеет разное значение) и подбирается в соответствии с разделом 7 “Расчетные электрические нагрузки” СП31.110-2003
сosφ – это расчетный коэффициент мощности потребителя, характеризующий наличие в нагрузке реактивной составляющей
Для каждого вида и типа оборудования коэффициент мощности принимается разным. Например для кондиционеров и насосов сosφ= 0,75
tg φ – расчетный коэффициент характеризующий расход реактивной энергии на расход активной энергии
tg φ = (√(1-cos²φ))/cosφ, а также tg φ= Qр/Рр
Рр – расчетная (активная) мощность, кВт – характеризует наличие в нагрузке только активной составляющей и рассчитывается как
Рр = Руст*К с.
Qр – расчетная (реактивная) мощность, квар – мощностная составляющая, которая не была передана в нагрузку, а привела к потерям на нагрев и излучение
Qр = Рр*tg φ.
Sпол. = полная мощность, кВА – это физическая величина, равная произведению действующих элементов периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на ее зажимах.
Рассчитывается как Sпол = √(Рр² + Qр²)
И последнее самое важное значение для полного расчета группы – это расчетный ток, Iр. Здесь необходимо также понимать, что существуют потребители номиналом 220В и потребители номиналом 380В т.е однофазные и трехфазные, соответственно и формула расчета тока будет для каждого номинала напряжения своя
Формула расчета однофазного тока: Iр = Рр*1000/(220*cosφ)
Формула расчета трёхфазного тока: Iр = Рр*1000/(1,731*380*cosφ)
Когда произведен расчет по каждой группе потребителей, мы с Вами переходим на самую последнюю итоговую строку, чтобы узнать расчетные показатели в нашей системе электроснабжения.
Руст.общ – Установленная мощность общая, (кВт) – это сумма мощностей всех групп электроснабжения. Например:
Руст.суммарная = Руст.гр1+Руст.гр2+Руст.гр3+Руст.гр4+Руст.гр5
Кс.общ – Коэффициент спроса общий- среднее значение суммы всех Кс групп электроснабжения.
Например: Кс.общ = (Кс.гр1+Кс.гр2+Кс.гр3+Кс.гр4+Кс.гр5)/5
сosφ.общ – Коэффициент мощности общий – среднее значение суммы всех cosφ групп электроснабжения
Например: сosφ.общ = сosφ.общ= ΣPрасч/ ΣS
tg φ.общ – Расчетный коэффициент общий- среднее значение суммы всех tg φ групп электроснабжения
Например: tg φ = (tg φ.гр1+tg φ.гр2+tg φ.гр3+tg φ.гр4+tg φ.гр5)/5
Рр.общ – расчетная (активная) мощность общая, кВт – рассчитывается как:
Рр.общ = Руст.общ*Cosφ.общ
Qр.общ – расчетная (реактивная) мощность общая, квар – рассчитывается как: Qр.общ = Рр.общ*tg φ.общ
Sпол.общ = полная мощность общая, кВА – рассчитывается как:
Sпол.общ = √(Рр.общ² + Qр.общ²)
Для определения полного расчетного тока нам необходимо значение номинального напряжения в сети и как в предыдущем случае рассчитывается как:
Формула расчета однофазного тока:
Iр.пол = Рр.пол*1000/(220*cosφ.пол)
Формула расчета трёхфазного тока:
Iр.пол = Рр.пол*1000/(1,731*380*cosφ.пол)
3. Работа с полученными значениями.
Осуществив полный расчет всех нагрузок и тока сети мы делаем следующие действия:
– Распределяем отходящие группы по фазам, таким образом, чтобы неравномерность по расчетной нагрузке или расчетному току не превышала между самой перегруженной и самой менее загруженной фазой 15% в соответствии с требованиями СП31.110-2003. В случае если изначальное распределение не дало необходимых показателей, мы перераспределяем нагрузку по фазам до необходимых нам параметров.
– В соответствии с полученными значениями тока, по каждой группе осуществляем выбор номинала коммутационного оборудования. Главное правило – расчетный ток группы не должен превышать номинальный ток коммутационного аппарата. Чаще данное значение необходимо даже брать с запасом. Например при расчетном токе 15,6А лучше выбрать автоматический выключатель на номинал 20А, при расчетном токе 10-14А можно выбирать номинал 16А.
– Когда мы закончили подбор номинальных значений коммутационных аппаратов мы приступаем к выбору сечения кабеля для нашей группы. Например для 1-фазного автоматического выключателя на 10А достаточно медного кабеля сечением 3х1,5мм2
Главное в подборе сечения придеживаться правила, что пропускная токовая способность кабеля должна быть выше, чем пропускная токовая способность автоматического выключателя умноженная на значение 1,25
т.е Iк>Iавт.выкл*1,25
Например: мы выбрали однофазный автоматический выключатель на 16А, для него подойдет медный кабель сечением 3х2,5 пропускная способность которого 27А.
Теперь проверим это выражение: 27>16*1,25 = 27>20 – Равенство верное. Расчет кабеля выполнен верно.
– Завершаем наши расчеты подбором вводного выключателя. Значение его номинала должно быть в соответствии с значением мощности выделенной на данный объект. Например: для 15кВт выделенной мощности на квартиру/дом и напряжении 380В – равен трехфазный автоматический выключатель номиналом 25А. Из этого следует, что отходящие однофазные выключатели на группы не должны превышать значения 20А, также как и трехфазные автоматические выключатели. При таких условиях полностью выполняется селективность управления нагрузкой.
Все расчетные показатели, такие как: Руст, Рр, сosφ, Кс, Sр, Iр. – необходимо в обязательном порядке отобразить в однолинейной схеме распределительного щита. Также распределение нагрузок по фазам в процентном отношении тоже необходимо отобразить в однолинейной схеме.
4. Последствия неправильного расчета электрических нагрузок.
Теперь давайте обсудим заключительный вопрос нашей темы – какие следуют последствия при неверных расчетах?
-При неравномерной нагрузке по фазам некоторое оборудование может работать с отклонением от заданных номинальных параметрах, что приводит к их значительному снижению ресурса и ранней поломке. Например этому более подвержены трехфазные электродвигатели.
-При неправленом подборе номинала автоматического выключателя, потребитель может работать с постоянными перерывами, или вовсе не осуществлять запуск. Также мы не разобрали вопрос подбора характеристик автоматического выключателя, об этом мы поговорим в следующих статьях, это отдельная тема требующая внимания.
-При неправильном подборе сечения кабеля (например токовая пропускная способность сечения меньше чем токовая пропускная способность коммутационного аппарата) есть риски его выхода из строя, а также поломке коммутационно аппарата, т.к такой кабель будет подвержен постоянному нагреву, которое проявляется больше всего в месте соединения с коммутационным аппаратом. При этом не исключается возможность дальнейшего возгорания с переходом в пожар.
– При неправильной селективности коммутационных аппаратов возможна некорректная работа электроснабжения. Например при перегрузке или коротком замыкании будет выключаться не групповой автоматический выключатель, а вводной, тем самым обесточивая все отходящие группы.
Уважаемые читатели возможно какие-то моменты по ходу разбора я упустил, какие-то требуют отдельного внимания и разбора, прошу не судить строго. К вопросам проектирования и монтажа систем электроснабжения необходимо относиться с огромной ответственностью.
В следующей статье мы постараемся разобрать не менее важные вопросы расчетов, монтажа и проектирования электроснабжения.
ОНЛАЙН ЭЛЕКТРИК > БАЗА ДАННЫХ > Коэффициенты расчетной нагрузки питающих сетей 0,4 кВ
Найдено 26 из 26 записей.
Страница: 1
Расчетный коэффициент нагрузки (Kр) при различных значениях коэффициента использования (Ки) | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Эффективное число электроприемников (nэф) | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | Опции |
4 | 3.43 | 3.11 | 2.64 | 2.14 | 1.87 | 1.65 | 1.46 | 1.29 | 1.14 | |
5 | 3.23 | 2.87 | 2.42 | 2 | 1.76 | 1.57 | 1.41 | 1.26 | 1.12 | |
6 | 3.04 | 2.64 | 2.24 | 1.88 | 1.66 | 1.51 | 1.37 | 1.23 | 1.1 | |
7 | 2.88 | 2.48 | 2.1 | 1.8 | 1.58 | 1.45 | 1.33 | 1.21 | 1.09 | |
8 | 2.72 | 2.31 | 1.99 | 1.72 | 1.52 | 1.4 | 1.3 | 1.2 | 1.08 | |
9 | 2.56 | 2.2 | 1.9 | 1.65 | 1.47 | 1.37 | 1.28 | 1.18 | 1.08 | |
10 | 2.42 | 2.1 | 1.84 | 1.6 | 1.43 | 1.34 | 1.26 | 1.16 | 1.07 | |
12 | 2.24 | 1.96 | 1.75 | 1.52 | 1.36 | 1.28 | 1.23 | 1.15 | 1.07 | |
14 | 2.1 | 1.85 | 1.67 | 1.45 | 1.32 | 1.25 | 1.2 | 1.13 | 1.07 | |
16 | 1.99 | 1.77 | 1.61 | 1.41 | 1.28 | 1.23 | 1.18 | 1.12 | 1.07 | |
18 | 1.91 | 1.7 | 1.55 | 1.37 | 1.26 | 1.21 | 1.16 | 1.11 | 1.06 | |
20 | 1.84 | 1.65 | 1.5 | 1.34 | 1.24 | 1.2 | 1.15 | 1.11 | 1.06 | |
25 | 1.71 | 1.55 | 1.4 | 1.28 | 1.21 | 1.17 | 1.14 | 1.1 | 1.06 | |
30 | 1.62 | 1.46 | 1.34 | 1.24 | 1.19 | 1.16 | 1.13 | 1.1 | 1.05 | |
40 | 1.5 | 1.37 | 1.27 | 1.19 | 1.15 | 1.13 | 1.12 | 1.09 | 1.05 | |
50 | 1.4 | 1.3 | 1.23 | 1.16 | 1.14 | 1.11 | 1.1 | 1.08 | 1.04 | |
60 | 1.32 | 1.25 | 1.19 | 1.14 | 1.12 | 1.11 | 1.09 | 1.07 | 1.03 | |
70 | 1.27 | 1.22 | 1.17 | 1.12 | 1.1 | 1.1 | 1.09 | 1.06 | 1.03 | |
80 | 1.25 | 1.2 | 1.15 | 1.11 | 1.1 | 1.1 | 1.08 | 1.06 | 1.01 | |
90 | 1.23 | 1.18 | 1.13 | 1.1 | 1.09 | 1.09 | 1.08 | 1.05 | 1.02 | |
100 | 1.21 | 1.17 | 1.12 | 1.1 | 1.08 | 1.08 | 1.07 | 1.05 | 1.02 | |
120 | 1.19 | 1.16 | 1.12 | 1.09 | 1.07 | 1.07 | 1.07 | 1.05 | 1.02 | |
140 | 1.17 | 1.15 | 1.1 | 1.08 | 1.06 | 1.06 | 1.06 | 1.05 | 1.02 | |
160 | 1.16 | 1.13 | 1.1 | 1.08 | 1.05 | 1.05 | 1.05 | 1.04 | 1.02 | |
180 | 1.16 | 1.12 | 1.1 | 1.08 | 1.05 | 1.05 | 1.05 | 1.04 | 1.01 | |
200 | 1.15 | 1.12 | 1.09 | 1.07 | 1.05 | 1.05 | 1.05 | 1.04 | 1.01 | |
Эффективное число электроприемников (nэф) | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | Опции |
Расчетный коэффициент нагрузки (Kр) при различных значениях коэффициента использования (Ки) |
Страница: 1
Источник информации [10].
Описание справочника:
База данных содержит в себе таблицу, в которой указаны коэффициенты расчетной нагрузки питающих сетей 0,4 кВ в зависимости от количества электроприемников.
Ключевые слова:
Коэффициенты расчетной нагрузки питающих сетей 0,4 кВ, коэффициент расчетной нагрузки, расчетные коэффициенты электрических нагрузок, значение коэффициента расчетной нагрузки, коэффициент надежности по нагрузке расчетная, метод коэффициента расчетной нагрузки, расчетные коэффициенты мощности нагрузки, справочные данные по расчетным коэффициентам нагрузок, справочные данные по расчетным коэффициентам электрических нагрузок, коэффициент расчетной нагрузки таблица, Коэффициент расчетной нагрузки сети
Библиографическая ссылка на ресурс “Онлайн Электрик”: |
Алюнов, А.Н. Онлайн Электрик : Интерактивные расчеты систем электроснабжения / А. Н. Алюнов. – Москва : Всероссийский научно-технический информационный центр, 2010. – EDN XXFLYN. |