Как составить расчет нагрузок

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.

Основные методы определения
расчетных (ожидаемых) электрических
нагрузок, применяемые в настоящее время
при проектировании электроснабжения,
могут быть разделены на три группы.

1. Методы, определяющие расчетную нагрузку
путем умножения номинальной мощности
на коэффициент, меньший единицы
.
К этой группе следует отнести метод
определения расчетной нагрузки по
установленной мощности и коэффициенту
спроса.

2. Методы, определяющие расчетную нагрузку
путем умножения средней нагрузки на
коэффициент, который больше единицы
или равен ей
.
К этой группе относятся следующие
методы определения расчетной нагрузки:
по средней нагрузке и коэффициенту
формы графика нагрузки; по средней
нагрузке и коэффициенту максимума
нагрузки (метод упорядоченных диаграмм);
по средней нагрузке и среднеквадратичному
отклонению (статистический метод).

3. Особую группу составляют методы
определения расчетных нагрузок по
удельным показателям производства, а
именно: по удельному расходу электроэнергии
на единицу продукции; по удельной
нагрузке на единицу производственной
площади.

Характерные расчетные точки.В
системе электроснабжения существует
несколько характерных точек, в которых
необходимо определять расчетные
электрические нагрузки. Расчет нагрузок
ведется последовательно от низших к
высшим ступеням системы электроснабжения.
На рис. 2.6 представлен фрагмент системы
электроснабжения промышленного
предприятия с указанием в кружках
наиболее характерных узлов.

1. Отдельные ЭП напряжением до 1000 В.Определение расчетной нагрузки необходимо
для выбора сечения провода или кабеля,
питающего данный ЭП, и аппарата их
присоединения к низковольтному
распределительному пункту (РП) или
питающей линии.

2. Группа ЭП напряжением до 1000 В,Нахождение расчетной нагрузки необходимо
для выбора сечения радиальной линии
или распределительной магистрали,
питающей данную группу приемников, и
аппарата их присоединения к главному
распределительному пункту напряжением
до 1000В.

3. Линии, подключенные к секциям шин
напряжением до 1000 Вцеховой
трансформаторной подстанции (ТП), по
которым питаются отдельные крупные
приемники электроэнергии, распределительные
пункты, магистрали. Определение данной
нагрузки необходимо для выбора сечения
отходящих линий и коммутационных
аппаратов.

4. Секции шин напряжением до 1000 Вцеховой ТП или главная магистраль блока
трансформатор-магистраль. Нахождение
данной нагрузки необходимо для выбора
числа и мощности цеховых трансформаторов,
сечения и материала шин цеховой ТП или
главной магистрали и отключающих
аппаратов, устанавливаемых на стороне
низшего напряжения цеховых трансформаторов,

5. Линии, подключенные к распределительному
пункту (РП) напряжением 6, 10 кВ,по
которым питаются цеховые ТП, высоковольтные
ЭП (двигатели, печи и т.д.). Определение
данной нагрузки необходимо для выбора
сечения линий, питающих цеховые ТП и
высоковольтные ЭП, а также отключающих
аппаратов.

6

Рис. 2.6. фрагмент
системы электроснабжения промышленного
предприятия

. Секции шин распределительного
пункта напряжением 6, 10кВ.Определение
данной нагрузки необходимо для выбора
сечения и материала шин РП, сечения
линии, питающих каждую из секций РП и
выключателей со стороны шин главной
понизительной подстанции (ГПП).

7. Секции шин главной понизительной
подстанции напряжением 6, 10 кВ.
Определение данной нагрузки необходимо
для выбора числа и мощности трансформаторов,
устанавливаемых на ГПП, выбора сечения
и материала шин и выключателей,
устанавливаемых на стороне низшего
напряжения ГПП.

8. Линии высшего напряжения 35 220кВГПП. Определение данной нагрузки
необходимо для выбора сечения линий,
питающих трансформаторы ГПП, и аппаратов
присоединения трансформаторов и питающих
их линий к источникам питания.

2.4. Определение расчетной нагрузки по
методу упорядоченных диаграмм

Основные положения и допущения.В методе используется следующие положения
[2].

1. В разделе. 2.1 показано, что для любого
   заданного графика нагрузки могут быть
   найдены два значения расчетной нагрузки:
   по пику температуры нагрева P_р1и тепловому износу изоляцииР_р2.
   В методе принят первый криерий, поскольку
   установление расчетной нагрузки по
   тепловому износу изоляции требует
   конкретных исследований свойств
   изоляции различных марок проводов и
   кабелей.

2

Рис. 2.7.
Кривые коэффициентов максимума К_ма
для различных коэффициентов использования
К_иа
в зависимости от n_э

. В основу определения
расчетной нагрузки положен принцип
максимума средней нагрузки. В качестве
расчетной нагрузкиP_рпринимается максимальная средняя
нагрузка за интервал времениT
= ЗT₀.

3. За интервал осреднения принято время
T_оср.=30минвремя нагрева
проводника. При этом с целью унификации
расчетов данный интервал принят
одинаковым для выбора как сечений
проводов и кабелей, так и для трансформаторов.
Несмотря на явное несоответствие этого
интервала осреднения режиму нагрева
проводников больших сечений и особенно
трансформаторов, такой принцип расчета
прост и дает достаточно хорошие
результаты.

Расчетная активная нагрузка группы
приемников с переменным графиком
нагрузки на всех ступенях питающих и
распределительных сетей определяется
по максимальной средней нагрузке и
коэффициенту максимума:

(2.4)

где Р_ррасчетная активная нагрузка группы ЭП
при длительности интервала осредненияT_оср.=30мин,или так называемом получасовом максимуме
нагрузки;К_ма коэффициент максимума активной нагрузки
при длительности интервала осреднения
30мин,определяемый по кривымК_ма=f(n_э,K_иа)
(см. рис. 2.7) или справочным таблицам (см.
табл.2.1);Р_сммаксимальная
средняя активная нагрузка группы
приемников за наиболее загруженную
смену;К_иакоэффициент использования активной
мощности для наиболее загруженной
смены;Р_ном номинальная мощность группы ЭП.

Если выбираемый по нагреву проводник
имеет постоянную времени Т₀,
значительно превышающую 10мин,то расчетная нагрузка, определяемая по
30-минутному интервалу осреднения, должна
быть пересчитана на другой временной
интервал, большей длительности по
формуле:

(2.5)

Здесь Р_ртиК_матрасчетная нагрузка и коэффициент
максимума при длительности интервала
осредненияТ_оср> 30мин.КоэффициентК_матопределяется
по формуле (2.3).

Эффективное число электроприемников
n_энаходится по
формуле (2.2). ЗначенияК_иакак
для отдельных ЭП, так и характерных
групп принимаются по справочным данным.
В тех случаях, когда найденноеn_э,
оказывается большеп, его значение
принимается равнымп. ПриК_иа< 0,2 эффективное число ЭП определяется
по табл. 2.2. Порядок определенияп_эследующий: выбирается наибольший по
номинальной мощности ЭП рассматриваемого
узла; выбираются наиболее крупные ЭП,
номинальная мощность каждого из которых
равна половине мощности наибольшего
ЭП или больше ее; подсчитывается их
числоп₁и их мощностьР_ном1,а также суммарная номинальная мощность
всех рабочих ЭП рассматриваемого узлаР_ном;
находятся относительные значения
эффективного числа и мощности крупных
электроприемниковпо
полученным значениямn_1*иР_1*по табл.
2.2 определяется относительная величина
эффективного числа ЭПn_э*,
а затем находитсяn_э=n_э*n.

Расчетная реактивная нагрузка группы
ЭП с переменным графиком нагрузки
принимается:

Q_р= 1,1Q_см= 1,1K_иаР_номtg_ном,
приn_э10;

Q_р=Q_см=K_иаР_номtg_ном,
приn_э>10,

где Q_сммаксимальная средняя реактивная нагрузка
группы приемников за наиболее загруженную
смену;tg_номноминальный
коэффициент мощности.

Полная расчетная нагрузка

Определение расчетной нагрузки по
формулам (2.4) и (2.5) возможно только при
приведенном числе ЭП n_э4, так как кривыеК_ма=f(n_э,К_иа) определены только сn_э
=4. При эффективном числе ЭПп_э<4 рекомендуются следующий упрощенный
способ определения расчетной нагрузки.
Расчетная нагрузка группы, содержащей
три ЭП и менее (n_э3), принимается
равной сумме их номинальных мощностей,
т.е.и.
Здесьп число
фактических ЭП в группе (до трех);tg_ном
номинальный
коэффициент мощностиi-го
приемника.

Таблица 2.1

Коэффициенты максимума К_мадля различных коэффициентов использованияК_иав зависимости отп_э

nэ	Значение Кма при Киа
	0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
4 5 6	3.43 3,23 3,04	3,11 2,87 2,64	2,64 2,42 2,24	2,14 2,00 1.88	1,87 1,76 1,66	1,65 1,57 1,51	1,46 1,41 1,37	1,29 1,26 1,23	1,14 1,12 1,10
7 8 9	2,88 2,72 2,56	2,48 2,31 2,20	2,10 1,99 1,90	1,80 1,72 1,65	1,58 1,52 1,47	1,45 1,40 1,37	1,33 1.30 1,28	1.21 1,20 1,18	1,09 1,08 1,08
10 12 14	2,42 2,24 2,10	2,10 1.96 1,85	1,84 1,75 1,67	1,60 1.52 1,45	1,43 1,36 1,32	1,34 1,28 1,25	1,26 1,23 1,20	1,16 1,15 1,13	1,07 1,07 1,07
16 18 20	1,99 1.91 1,84	1.77 1,70 1,65	1,61 1,55 1,50	1,41 1,37 1,34	1,28 1,26 1,24	1,23 1,21 1,20	1,18 1.16 1,15	1,12 1,11 1,11	1,07 1,06 1,06
25 30 40	1,71 1,62 1,50	1,55 1,46 1,37	1,40 1,34 1,27	1,28 1,24 1,19	1,21 1,19 1,15	1,17 1,16 1,13	1,14 1,13 1,12	1,10 1,10 1,09	1,06 1,05 1,05
50 60 70	1,40 1.32 1,27	1,30 1,25 1,22	1,23 1,19 1,17	1,16 1,14 1,12	1,14 1,12 1,10	1,11 1,11 1,10	1,10 1,09 1,09	1,08 1,07 1,06	1,04 1,03 1,03
80 90 100	1,25 1,23 1,21	1,20 1,18 1.17	1,15 1.13 1,12	1.11 1.10 1,10	1,10 1,09 1,08	1,10 1,09 1,08	1,08 1.08 1.07	1,06 1,05 1,05	1,01 1,02 1,02
120 140 160	1,19 1,17 1,16	1,16 1,15 1,13	1.12 1,10 1,10	1.09 1,08 1,08	1,07 1,06 1,05	1.07 1,06 1,05	1,07 1,06 1,05	1,05 1,05 1,04	1,02 1,02 1,02
180 200	1,16 1,15	1,12 1,12	1.10 1,09	1.08 1.07	1,05 1,05	1,05 1,05	1,05 1,05	1,04 1,04	1,01 1,01

Примечание. При п_э
> 200 величина
К_ма
принимается равной единице.

Таким образом, для ответвлений от
распределительных шкафов или магистралей
к отдельным ЭП единственным параметром
для расчета их по нагреву является
номинальная мощность электроприемника.
При числе фактических ЭП больше трех
(п >3), но при эффективном их числе
меньше четырех максимальная нагрузка
может быть принята как для группы
приемников электроэнергии сn_эравным четырем, но не менее суммы
номинальных мощностей трех наибольших
ЭП.

Расчетная нагрузка для электроприемников
с маломеняющимся графиком.Для
групп ЭП длительного режима работы с
практически постоянным графиком нагрузки
(К_иа0,6;К_в 1 и коэффициент заполнения графика
нагрузки за наиболее загруженную сменуК_зга 
0,9) коэффициент максимумаК_маможет быть принят равным единице, а
расчетная нагрузка группы таких ЭПравной максимальной средней за наиболее
загруженную смену, т.е.;

Определение расчетной нагрузки
рассмотренными упрощенными способами
приводит, как правило, к завышенному
результату и допускается только для
небольшой группы ЭП. Расчетная реактивная
нагрузка от синхронных двигателей
принимается равной максимальной средней
за наиболее загруженную смену, а от
статических конденсаторов номинальной мощности с пересчетом
последней на фактическое напряжение
сети.

Определение пиковых нагрузок.Пиковыми называются максимальные
нагрузки длительностью 12с. Величина пикового тока используется
при расчете колебаний напряжения, выборе
уставок защит, для проверки на самозапуск
двигателей. Пиковый ток группы
электродвигателей с длительным режимом
работы определяется как арифметическая
сумма наибольшего из пусковых токов
двигателей, входящих в группу, и расчетного
(среднего) тока нагрузки всей группы
приемников за вычетом расчетного тока
двигателя, имеющего наибольший пусковой
ток:

(2.6)

Здесь
наибольший из пусковых токов двигателей
в группе;номинальный (приведенный к ПВ=100%) ток;k_икоэффициент использования двигателя;I_ррасчетный ток нагрузки всех ЭП группы.

В тех случаях, когда в группе имеются
достаточно мощные синхронные двигатели,
а число двигателей в группе мало и их
номинальные мощности резко различаются,
пиковый ток может быть определен более
точно:

где Р_см,Q_смсуммарные максимальные
средние активная и реактивная нагрузки
ЭП всей группы за наиболее загруженную
смену;коэффициент максимума для группы ЭП
без учета двигателя, имеющего наи

Таблица
2.2

Относительные значения аффективного
числа электроприемников n_э*в зависимости отn_1*и Р_1*

n1*	Р1*.
1,0	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6	0,55	0,5	0,45	0,4	0,35	0,3	0,25	0,2	0,15	0,1
0,005 0,01 0,02	0,005 0,009 0,02	0,005 0,011 0,02	0,006 0,012 0,02	0,007 0,013 0,03	0,007 0,015 0,03	0,009 0,017 0,03	0,010 0,019 0,04	0,011 0,023 0,01	0,013 0,026 0,05	0,016 0,031 0,06	0,019 0,037 0,07	0,024 0,047 0,09	0,030 0,059 0,11	0,039 0,076 0,14	0,051 0,10 0,19	0,073 0,14 0,26	0,11 0,20 0,36	0,18 0,32 0,31	0,34 0,52 0,71
0,03 0,04 0,05	0,03 0,04 0,05	0,03 0,04 0,05	0,04 0,05 0,06	0,04 0,05 0,07	0,04 0,06 0,07	0,05 0,07 0,08	0,06 0,08 0,10	0,07 0,09 0,11	0,08 0,10 0,13	0,09 0,12 0,15	0,11 0,15 0,18	0,13 0,18 0,22	0,16 0,22 0,26	0,21 0,27 0,33	0,27 034 0,41	0,36 0,44 0,51	0,48 0,57 0,64	0,64 0,72 0,79	0,81 0,86 0,90
0,06 0,08 0,10	0,06 0,08 0,09	0,06 0,08 0,10	0,07 0,09 0,12	0,08 0,11 0,13	0,09 0,12 0,15	0,10 0,13 0,17	0,12 0,15 0,19	0,13 0,17 0,22	0,15 0,20 0,25	0,18 0,24 029	0,21 0,23 0,34	0,26 0,33 0,40	0,31 0,40 0,47	0,38 0,48 0,56	0,47 0,57 0,66	0,58 0,68 0,76	0,70 0,79 0,85	0,8З 0,89 0,92	0,92 0,94 0,95
0,15 0,20 0,25	0,14 0,19 0,24	0,16 0,21 0,25	0,17 0,23 0,29	0,20 0,26 0,32	0,23 0,29 0,36	0,25 0,33 0,41	0,28 0,37 0^45	0,32 0,42 0,51	0,37 0,47 0,57	0,42 0,54 0,64	0,48 0,64 0,71	0,56 0,69 0,78	0,67 0,76 0,85	0,72 0,83 0,90	0,80 0,89 0,93	0,88 0,93 0,95	0,93 0,95	0,95
0,30 0,35 0,,10	0,29 0,33 0,38	0,32 0,37 0,42	0,35 0,41 0,47	0,39 0,45 0,52	0,43 0,50 0,57	0,48 0,56 0,63	0,53 0,62 0,69	0,60 0,68 0,75	0,66 0,74 0,81	0,73 0,81 0,86	0,80 0,86 0,91	0,86 0,91 0,93	0,90 0,94 0,95	0,94 0,95	0,95
0,45 0,50 0,55	0,43 0,48 0,52	0,47 0,53 0,57	0,52 0,58 0,63	0,58 0,64 0,69	0,64 0,70 0,75	0,70 0,76 0,82	0,76 0,82 0,87	0,81 0,89 0,91	0,87 0,91 0,94	0,91 0,94 0,95 1	0,93 0,95	0,95
0,60 0,65 0,70	0,57 0,62 0,66	0,63 0,68 0,73	0,69 0,74 0,80	0,75 0,81 0,86	0,81 0,86 0,90	0,87 0,91 0,94	0,91 0,94 0,95	0,94 0,95	0,95
0,75 0,80 0,85	0,71 0,76 0,80	0,78 0,83 0,88	0,85 0,89 0,93	0,90 0,94 0,95	0,93 0,95	0,95
0,40 1,00	0,85 0,45	0,92	0,95

Примечание: Для
промежуточных значений рекомендуется
брать ближайшие меньшие значения n_э.

больший пусковой ток; р_см,q_см
максимальные
средние активная и реактивная нагрузки
за наиболее загруженную смену двигателя,
имеющего

наибольший пусковой ток.

В качестве наибольшего пикового тока
одного приемника принимаются для
двигателей пусковой
ток, для печных и сварочных трансформаторовпиковый ток по
паспортным данным. При отсутствии
паспортных данных пусковой ток АД с
короткозамкнутым ротором и СД может
быть принят равным 5-кратному номинальному,
пусковой ток двигателей постоянного
тока и АД с фазным ротором – 2-2,5-кратному
номинальному, пиковый ток печных и
сварочных трансформаторов 
не менее 3-кратного номинального.
Пиковый ток группы двигателей, которые
могут включаться одновременно, необходимо
принимать равным сумме пусковых токов
этих двигателей.

Для ламп накаливания и печей сопротивления
мощностью до 500 Вт I_пик= I_р,так как толчки при включении этих
элементов кратковременны и
влияния на качество электрической
энергии практически не оказывают. Для
более мощных ламп накаливания и
ртутно-дуговых ламп кратность пикового
тока достигает 1214,
что в некоторых случаях приводит к
отключению автоматов и перегоранию
предохранителей.

Для дуговых сталеплавильных печей
пиковые нагрузки возникают при обвалах
шихты на электроды в период расплава и
при эксплуатационных коротких замыканиях.
Величина пикового тока достигает 3 –
3,5I_нпри
длительности до нескольких секунд, пока
не сработает автоматика подъема
электродов.

Расчет электрических нагрузок на
различных ступенях системы электроснабжения.При определении расчетных нагрузок на
различных ступенях системы электроснабжения
промышленного предприятия (по
распределительному щиту 0,4кВ,отделению, цеху, группе цехов, предприятию
в целом) используется одна и та же
методика.

В общем случае в узле системы
электроснабжения могут быть ЭП с
переменными (К_иа <0,6) и маломеняющимся (К_иа0,6) режимами работы. Первые ЭП условно
относят к группеА, вторыек группеБ.

Расчетные нагрузки узла, состоящего
из ЭП группА(т электроприемников)
иБ(f
электроприемников), находятся по
выражениям:

;

,приn_э 10

,приn_э >
10

где
расчетные активная,
реактивная и полная нагрузки узла;К_ма
коэффициент
максимума по активной мощности всех ЭП
с переменным режимом работы;максимальные средние активная и
реактивная нагрузкиi
-го ЭП или нескольких однотипных
ЭП с переменным режимом работы;то же для ЭП с маломеняющимся режимом
работы;Р_pA,
Р_pBиQ_pA,Q_pB

расчетные активные и реактивные
нагрузки соответственно группАиБ.

Для того чтобы правильно проложить электропроводку, обеспечить бесперебойную работу всей электросистемы и исключить риск возникновения пожара, необходимо перед закупкой кабеля осуществить расчет нагрузок на кабель для определения необходимого сечения.

Существует несколько видов нагрузок, и для максимально качественного монтажа электросистемы необходимо производить расчет нагрузок на кабель по всем показателям. Сечение кабеля определяется по нагрузке, мощности, току и напряжению.

Расчет сечения по мощности.
Для того чтобы произвести расчет сечения кабеля по мощности, необходимо сложить все показатели электрооборудования, работающего в квартире. Расчет электрических нагрузок на кабель осуществляется только после этой операции.
 

 
Расчет сечения кабеля по напряжению.
Расчет электрических нагрузок на провод обязательно включает в себя расчет сечения кабеля по напряжению. Существует несколько видов электрической сети — однофазная на 220 вольт, а также трехфазная — на 380 вольт. В квартирах и жилых помещениях, как правило, используется однофазная сеть, поэтому в процессе расчета необходимо учитывать данный момент — в таблицах для расчета сечения обязательно указывается напряжение.

Расчет сечения кабеля по нагрузке.
Установленная мощность (кВт) для кабелей, прокладываемых открыто.

Установленная мощность (кВт) для кабелей, прокладываемых в штробе или трубе.

Каждый электроприбор, установленный в доме, имеет определенную мощность — данный показатель указывается на шильдиках приборов или в техническом паспорте оборудования. Чтобы осуществить расчет нагрузок на провод, необходимо подсчитать общую мощность. Производя расчет сечения кабеля по нагрузке, необходимо переписать все электрооборудование, а также нужно продумать, какое оборудование может добавиться в будущем. Поскольку монтаж производится на долгий срок, необходимо позаботиться о данном вопросе, чтобы резкое увеличение нагрузки не привело к аварийной ситуации.

Например, у вас получилась сумма общего напряжения 15 000 Вт. Поскольку в подавляющем большинстве жилых помещений напряжение составляет 220 В, мы рассчитаем систему электроснабжения с учетом однофазной нагрузки.

Далее необходимо продумать, какое количество оборудования может работать одновременно. В итоге у вас получится значительная цифра: 15 000 (Вт) х 0,7 (коэффициент одновременности 70 %) = 10 500 Вт (или 10,5 кВт) — на эту нагрузку должен быть рассчитан кабель.

Также вам необходимо определить, из какого материала будут выполнены жилы кабеля, поскольку разные металлы имеют разные проводящие свойства. В жилых помещениях в основном используют медный кабель, поскольку его проводящие свойства намного превышают показатели алюминия.

Стоит учитывать, что кабель обязательно должен иметь три жилы, поскольку в помещениях для системы электроснабжения требуется заземление. Кроме того, необходимо определить, какой вид монтажа вы будете использовать — открытый или скрытый (под штукатуркой или в трубах), поскольку от этого также зависит расчет сечения кабеля. После того как вы определились с нагрузкой, материалом жилы и видом монтажа, вы можете посмотреть нужное сечение кабеля в таблице.

Расчет сечения кабеля по току.
Сначала необходимо осуществить расчет электрических нагрузок на кабель и выяснить мощность. Допустим, что мощность получилась 4,75 кВт, мы решили использовать медный кабель (провод) и прокладывать его в кабель-канале. Расчет сечения кабеля по току производится по формуле I = W/U, где W — мощность, а U — напряжение, которое составляет 220 В. В соответствии с данной формулой, 4750/220 = 21,6 А. Далее смотрим по таблице 3, у нас получается 2,5 мм.

Допустимые токовые нагрузки для кабеля с медными жилами прокладываемого скрыто.

Расчёт силовых и
осветительных нагрузок 0,4 кВ покажем на примере цеха деревообработки
(далее, цех). Список электроприемников цеха
представлен в Приложении А.

*.1. Методика определения силовых нагрузок
0,4 кВ

Для индивидуальных
потребителей за расчётную нагрузку принимается их номинальная мощность Р_НОМ.
Для потребителей повторно-кратковременного режима работы (сварочные агрегаты,
краны и т.п.) за расчетную нагрузку принимается паспортная мощность Р_ПАСП,
приведенная к ПВ=100%:

                                                      (*.1)

где ПВ принимается в долях единицы.

Активная расчетная
нагрузка группы потребителей, подключенных к узлу питания напряжением до 1 кВ,
определяется:

                                                        (*.2)

или

                                                                  (*.2-а)

где

                                                      (*.3)

                                                 (*.3-а)

где Р_см,i и Р_см – средние за
смену нагрузки – i-го потребителя и групповая; к_р – коэффициент расчётной нагрузки,
определяемый по таблицам [23]; к_{и, а,i} – коэффициент использования активной
мощности для i-го потребителя, справочная величина
[24]; Р_н,i – номинальная мощность i-го потребителя;

Расчётная  реактивная нагрузка на шинах РП, питающих
отдельные участки производства Q_Р определяется в зависимости от эффективного числа
приёмников n_ЭФ:

при  

                                          (*.4)

при  

                                             (*.5)

где

                                                  (*.6)

                                                         (*.6-а)

где Q_см,i и Q_см – средние за смену реактивные
нагрузки – i-го потребителя и групповая; tgφ_i – соответствует cosφ_i, принятому для данного потребителя
из справочных материалов.

Расчётная  реактивная нагрузка на шинах ТП определяется
по выражению:

.                                                     (*.7)

Эффективное число
приемников может определяться по упрощенному выражению:

                                                        (*.8)

где Р_н,max – номинальная мощность наиболее
мощного приёмника группы.

Групповой коэффициент
использования в целом по объекту определяется по формуле:

                                                    (*.9)

Полная расчетная мощность по объекту
в целом:

                                             (*.10)

Полный расчетный ток:

                                                      (*.11)

где U_НОМ – напряжение сети.

*.2.
Расчёт силовых нагрузок 0,4 кВ по ТП

Расчёт выполним на примере ТП-1.

Сменные нагрузки 1-го электроприемника по (*.3):

=10,000·0,15=3,000 кВт;

=3,000·0,75=2,250 кВар.

Общее число приёмников в
целом:

=6.

Сумма номинальных мощностей в целом:

=64,000 кВт.

Сумма сменных нагрузок в целом:

=10,000
кВт;

=7,375
кВар.

Эффективное число приёмников
электрической энергии:

==6.

Групповой коэффициент использования
активной мощности:

==0,16.

Расчетный коэффициент по [23] при к_и,
а=0,16 и n_эф=6:

=2,42.

Активная расчетная мощность силового
оборудования в целом:

=2,42·10,000=24,230 кВт.

Расчётная реактивная
мощность силового оборудования в целом равна:

=1,10·7,375=8,113  кВар.

Полная цеховая расчётная мощность
силового оборудования:

==25,552 кВ∙А.

Расчётный ток силового оборудования в
целом:

==38,823 А.

Групповой коэффициент мощности силового
оборудования в целом:

==0,33,

=0,95.

Расчёт по остальным
группам потребителей аналогичен. Результаты расчётов по определению силовых
нагрузок сведены в Приложение Б.

Приложение А

Перечень электроприемников

Приложение Б

Результаты расчета электрических нагрузок