расчетная нагрузка по допустимому нагреву – такая длительная неизменная нагрузка элемента системы электроснабжения, которая эквивалентна ожидаемой изменяющейся нагрузке по тепловому воздействию (при переменном графике нагрузок принимаются максимальные нагрузки заданной продолжительности, а при мало изменяющемся (практически постоянном) – средняя нагрузка); среднеквадратичная нагрузка: , где Р 1, Р 2, …, Р n – средние нагрузки за интервалы времени между замерами; t 1, t 2, …, t n – принятый интервал времени между замерами. Аналогично определяются реактивная и полная нагрузки.
р 1 р 2 р 3 t 1 t 2 t 3 t вкл t пауза р с Коэффициент использования Коэффициент использования является основным показателем для расчета нагрузки. Коэффициентом использования активной мощности приемника к и.а. или группы К и.а. называется отношение средней активной мощности отдельного приемника (группы) к ее номинальному значению: к и.а. =р с /р н ; К и.а. = Р с /Р н = к и.а. / р н Для графика нагрузки (рис3.3) по активной мощности коэффициент использования активной мощности ЭП за смену может быть определен из выражения: Рис.3.3 График нагрузки по активной мощности
№ Наименование ЭП Ки cos 1 Металлорежущие станки мелкосерийного производства 0,12-0,14 0,5 2 Переносной электроинструмент 0,06 0,5 3 Вентиляторы 0,6-0,65 0,8 4 Насосы, компрессоры 0,7 0,75 5 Элеваторы, транспортеры 0,4 0,5 6 Краны, тельфееры, кран-балки при ПВ=25% ПВ=40% 0,06 0,1 0,5 0,5 7 Сварочные машины шовные 0,2-0,5 0,7 8 Сварочные дуговые автоматы 0,35 0,5 9 Печи сопротивления с автоматической загрузкой изделий 0,75-0,8 0,95 10 Приводы молотов, ковочных машин 0,2-0,24 0,65 Табл. Коэффициенты использования и cos некоторых механизмов и аппаратов промышленных предприятий
Коэффициент спроса Коэффициент спроса К с.а. - отношение расчетной (или потребляемой) активной мощности к номинальной (установленной) активной мощности группы ЭП: № Предприятия Кс 1 Металлургический завод 0,37 2 Алюминиевый завод 0,85 3 Глиноземный завод 0,78 4 Чугунолитейный завод 0,67 5 Завод синтетического каучука 0,5 6 Нефтехимический завод 0,65 7 Шинный завод 0,5 8 Автомобильное производство 0,48 9 Конверторный цех 0,59
Коэффициент расчетной мощности - отношение расчетной активной мощности получасового максимума к значению К и Р н группы ЭП : Коэффициент расчетной мощности зависит от эффективного числа электроприемников, средневзвешенного коэффициента использования, а также от постоянной времени нагрева сети, для которой рассчитываются электрические нагрузки. Под эффективным числом электроприемников понимается такое число однородных по режиму работы приемников одинаковой мощности, которое обуславливает ту же величину расчетной нагрузки, что и группа фактических различных по номинальной мощности и режиму работы приемников
Величина n э - эффективное числом ЭП, определяется формулой: Для сетей приняты следующие постоянные времени нагрева /РТМ/: Т о = 10 мин - для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты. Т о = 2,5 ч - для магистральных шинопроводов и цеховых трансформаторов. Т о 30 мин - для кабелей напряжением 6 кВ и выше, питающих цеховые трансформаторные подстанции и распределительные устройства. Расчетная мощность для этих элементов определяется при К р = 1.
Значения коэффициентов расчетной нагрузки К р для питающих сетей напряжением до 1000 В n э Коэффициент использования К и 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1 8,00 5,33 4,00 2,67 2,00 1,60 1,33 1,14 1,0 2 6,22 4,33 3,39 2,45 1,98 1,60 1,33 1,14 1,0 3 4,05 2,89 2,31 1,74 1,45 1,34 1,22 1,14 1,0 4 3,24 2,35 1,91 1,47 1,25 1,21 1,12 1,06 1,0 5 2,84 2,09 1,72 1,35 1,16 1,16 1,08 1,03 1,0 6 2,64 1,96 1,62 1,28 1,11 1,13 1,06 1,01 1,0 7 2,49 1,86 1,54 1,23 1,12 1,10 1,04 1,0 1,0 8 2,37 1,78 1,48 1,19 1,10 1,08 1,02 1,0 1,0 9 2,27 1,71 1,43 1,16 1,09 1,07 1,01 1,0 1,0 10 2,18 1,65 1,39 1,13 1,07 1,05 1,0 1,0 1,0 11 2,11 1,61 1,35 1,1 1,06 1,04 1,0 1,0 1,0 12 2,04 1,56 1,32 1,08 1,05 1,03 1,0 1,0 1,0 13 1,99 1,52 1,29 1,06 1,04 1,01 1,0 1,0 1,0 14 1,94 1,49 1,27 1,05 1,02 1,0 1,0 1,0 1,0 15 1,89 1,46 1,25 1,03 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 16 1,85 1,43 1,23 1,02 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 17 1,81 1,41 1,21 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 18 1,78 1,39 1,19 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 19 1,75 1,36 1,17 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Расчет электрических нагрузок Расчет электрических нагрузок выполняется с целью правильного выбора сечений линий и распределительных устройств, коммутационных и защитных аппаратов, числа и мощности трансформаторов на разных уровнях системы электроснабжения. В практике проектирования систем электроснабжения применяют различные методы определения электрических нагрузок, которые подразделяются на основные и дополнительные. К основным следует отнести методы определения электрических нагрузок: - по установленной мощности и коэффициенту спроса (метод коэффициента спроса; - по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки; - по средней мощности и коэффициенту расчетной мощности (метод коэффициента расчетной активной мощности);
- по средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней (статистический метод). где – принятая кратность меры рассеяния; σ – среднеквадратичное отклонение. К дополнительным методам можно отнести следующие методы расчета: по удельной нагрузке на единицу производственной площади; по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период. Определение расчетной нагрузки по удельным показателям дополняет первые три метода и позволяет проверить полученные по ним результаты.
Метод коэффициента спроса К и 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 К с 0,50 0,60 0,65–0,70 0,75–0,80 0,85–0,90 0,92–0,95 где К р.м – коэффициент разновременности максимумов нагрузок отдельных групп электроприемников, принимаемый по справочным данным – сумма расчетных активных и реактивных нагрузок отдельных групп приемников
Расчетная осветительная нагрузка также определяется по методу коэффициента спроса: где К с осв – коэффициент спроса осветительной нагрузки; Р ном осв – установленная мощность электроламп, определяется по удельной плотности нагрузки на 1 м 2 площади производственных зданий; К п.р.а – коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующей аппаратуре светильников, для ламп накаливания равен 1,0.
Метод коэффициента формы Расчет выполняется по соотношениям: где К ф, К ф – коэффициент формы соответственно графика активной и реактивной нагрузки, характеризует неравномерность графика во времени, определяется по выражениям, в случае затруднения расчета – К ф = 1,0 1,3. Определение расчетной нагрузки по удельной нагрузке на единицу производственной площади Расчет выполняется по соотношению: где р 0 – удельная расчетная нагрузка на 1 м 2 производственной площади; F – производственная площадь, м 2
Метод удельного расхода электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период времени Расчет выполняется по соотношению: где М см – выпуск за смену единиц продукции; W а уд – расход электроэнергии на единицу продукции, Т см – продолжительность смены. Если удельный расход W а уд известен в годовом объеме М, то где Т м – число часов использования максимума нагрузки
С 1993 г. основным и обязательным нормативным документом по определению электрических нагрузок промышленных предприятий является РТМ 36.18.32.4-92, в основу которых положен модифицированный статистический метод (МСМ), который позволил избежать значительного завышения расчетной нагрузки за счет коррекции среднего значения групповой нагрузки. Указания, по расчету устанавливают порядок расчета электрических нагрузок по методу коэффициента расчетной активной мощности. Расчет электрических нагрузок электроприемников напряжением до 1 кВ выполняется по форме Ф636-92 и производится для каждого узла питания (распределительного пункта, распределительного или магистрального шинопровода, цеховой трансформаторной подстанции), а также по цеху, корпусу в целом.
Последовательность расчета методом коэффициента расчетной мощности При включении однофазного электроприемника на фазное напряжение он учитывается в графе 2 как эквивалентный трехфазный электроприемник номинальной мощностью: где р н.о – номинальная активная мощность однофазного электроприемника, кВт; q н.о – номинальная реактивная мощность однофазного электроприемника, кВАр. При включении однофазного электроприемника на линейное напряжение он учитывается как эквивалентный электроприемник номинальной мощностью:
При наличии группы однофазных электроприемников последовательность их учета в электрической нагрузке цеха следующая: 1. однофазные электроприемники распределяются по фазам; 2. определяется нагрузка каждой фазы от однофазных электроприемников: 3. определяется общая нагрузка каждой фазы от однофазных и трехфазных электроприемников: где – установленная мощность трехфазных электроприемников, кВт;
4. определяется неравномерность загрузки фаз по формуле: где P н.max, P н.min – установленные мощности наиболее и наименее загруженной фазы соответственно, кВт. Эффективным числом электроприемников называется такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обусловливает те же значения расчетной нагрузки, что и группа различных по мощности электроприемников. Эффективное число электроприемников определяется по формуле: Найденное значение n э округляется до ближайшего меньшего целого числа.
Если найденное по упрощенному выражению число n э окажется больше n, то следует принимать n э = n. Если р н.макс / р н.мин 3, где р н.мин - номинальная мощность наименее мощного ЭП группы, также принимается n э = n. При n э 4 рекомендуется пользоваться номограммой В зависимости от средневзвешенного коэффициента использования, эффективного числа электроприемников и постоянной времени нагрева сети определяется и заносится в графу 11 коэффициент расчетной нагрузки К р.
В случае, когда окажется меньше номинальной мощности наиболее мощного ЭП, следует принимать Расчетная реактивная мощность подключенных к узлу питания электроприемников напряжением до 1 кВ (графа 13) определяется следующим образом. Для питающих сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от n э : Для группы СД, работающих в режиме перевозбуждения, суммарная номинальная реактивная мощность принимается равной расчетной реактивной нагрузке и при определении общей реактивной нагрузки вычитается из реактивной нагрузки ЭП с отстающим током:
Расчетная реактивная мощность для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых трансформаторных подстанций независимо от n э определяется по формуле: Полная расчетная мощность (графа 14) определяется по формуле: К расчетной активной и реактивной мощности силовых электроприемников напряжением до 1 кВ при необходимости должны быть добавлены осветительные нагрузки Р р.о и Q р.о. Тогда полная расчетная мощность составит: Расчетная активная осветительная нагрузка
Если в качестве источников света используют газоразрядные лампы, то расчетная реактивная осветительная нагрузка находится по формуле: П р и м е р Найти расчетную нагрузку цеха принципиальная схема которого изображена на рис
n Э Коэффициент использования К И 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1 8,00 5,33 4,00 2,67 2,00 1,60 1,33 1,14 1,0 2 6,22 4,33 3,39 2,45 1,98 1,60 1,33 1,14 1,0 3 4,05 2,89 2,31 1,74 1,45 1,34 1,22 1,14 1,0 4 3,24 2,35 1,91 1,47 1,25 1,21 1,12 1,06 1,0 5 2,84 2,09 1,72 1,35 1,16 1,16 1,08 1,03 1,0 6 2,64 1,96 1,62 1,28 1,11 1,13 1,06 1,01 1,0 7 2,49 1,86 1,54 1,23 1,12 1,10 1,04 1,0 1,0 8 2,37 1,78 1,48 1,19 1,10 1,08 1,02 1,0 1,0 9 2,27 1,71 1,43 1,16 1,09 1,07 1,01 1,0 1,0 10 2,18 1,65 1,39 1,13 1,07 1,05 1,0 1,0 1,0 11 2,11 1,61 1,35 1,1 1,06 1,04 1,0 1,0 1,0 12 2,04 1,56 1,32 1,08 1,05 1,03 1,0 1,0 1,0 13 1,99 1,52 1,29 1,06 1,04 1,01 1,0 1,0 1,0 14 1,94 1,49 1,27 1,05 1,02 1,0 1,0 1,0 1,0 Значения коэффициентов расчетной нагрузки К Р для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты
Определение расчётной нагрузки предприятия Расчётная полная мощность предприятия определяется по расчётным активным и реактивным нагрузкам цехов (до и выше 1000 В) с учётом расчётной нагрузки освещения цехов и территории предприятия, потерь мощности в трансформаторах цеховых подстанций и ГПП и потерь в высоковольтных линиях. Так как трансформаторы цеховых подстанций и кабели распределительной сети еще не выбраны, то приближенно потери мощности в них можно определить из выражений: – расчётная мощность предприятия на шинах напряжением до 1000 В за максимально загруженную смену.
Суммарные расчётные активная и реактивная мощности где: – коэффициент разновременности максимумов нагрузки, принимаемый для шин ГПП и питающих линий 0,95 согласно
Полная расчётная мощность предприятия со стороны высшего напряжения трансформаторов ГПП определяется: где : – мощность компенсирующих устройств. где : – наибольшее значение реактивной мощности, передаваемой из сети энергосистемы в сеть предприятия в режиме наибольших активных нагрузок энергосистемы.
