1.3.1Основные методы определения расчетных нагрузок
Выбор
элементов системы электроснабжения
выполняется на основании определения
расчетной электрической нагрузки.
Расчетная
электрическая нагрузка
Рр
(или Qр)
– это мощность,
соответствующая такой неизменной
токовой нагрузке, которая эквивалента
фактической изменяющейся во времени
нагрузке по наибольшему возможному
тепловому воздействию на элемент системы
электроснабжения.
В
настоящее время в практике проектирования
применяют несколько методов определения
расчетных электрических нагрузок:
метод упорядоченных диаграмм, метод
установленной мощности и коэффициента
спроса, метод
средней мощности и коэффициента формы
графика электрических нагрузок,
комплексный метод.
Проектирование
и расчет электрических нагрузок
производятся по
уровням
системы электроснабжения промышленных
предприятий , поскольку на каждом уровне
может быть свой метод расчета нагрузки.
В системе электроснабжения различают
шесть уровней: УР1 — отдельные
электроприемники, агрегаты (станки) с
многодвигательным приводом или другой
группой электроприемников, связанных
технологически, характеризуемые
паспортной мощностью; УР2 — распределительные
шкафы, щиты управления, шинопроводы,
сборки напряжением до 1 кВ переменного
тока и до 1,5 кВ постоянного тока; УР3 –
щит низкого напряжения трансформаторной
подстанции 10 (6)/0,4 кВ; УР4 — шины 10(6) кВ
трансформаторной подстанции и
распределительных пунктов 10(6) кВ; УР5 —
шины главной понизительной подстанции
(ГПП) 10(6) кВ; УР6 — граница раздела
предприятия и энергосистемы (заявляемый,
контролируемый и отчетный уровни
предприятия).
Расчет
электрических нагрузок на разных уровнях
производится общепринятыми методами,
как правило, от низшего уровня (УР2) к
высшему (УР4, УР5, УР6), только в комплексном
методе, наоборот — от верхних уровней к
нижним.
Общие рекомендации
по выбору метода определения расчетных
электрических нагрузок:
1.
Для определения расчетных нагрузок по
отдельным группам приемников и узлам
напряжением до 1 кВ в цеховых сетях
следует использовать метод
упорядоченных диаграмм ( метод коэффициента
максимума) при наличии данных о числе
электроприемников, их мощности и режиме
работы.
2.
Для определения расчетных нагрузок на
высших степенях системы электроснабжения
(начиная с цеховых шинопроводов или шин
цеховых трансформаторных подстанций
и кончая линий, питающих предприятие)
следует применять методы расчета,
основанные на использовании средней
мощности и коэффициента формы графика
Кф,
который лежит в пределах 1,05 – 1,2.
3.
При ориентировочных расчетах на высших
ступенях системы электроснабжения
возможно применение методов расчета
по установленной мощности и коэффициенту
спроса Кс
при отсутствии данных о числе
электроприемников и их мощности, об
удельном потреблении электроэнергии
на единицу продукции или удельной
плотности нагрузок на 1 м2
площади цеха.
Метод упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума)
Это
основной метод расчета электрических
нагрузок, который сводится к определению
максимальных (Pр,
Qр,
Sр)
расчетных нагрузок группы электроприемников
(ЭП). Для
этого электроприемники делятся на
группы с переменным (группа А) и практически
постоянным графиком нагрузок (группа
Б) в пределах расчетного узла.
К
ЭП с постоянным графиком нагрузки могут
быть отнесены такие, у которых коэффициент
использования Ки
≥ 0,6,
коэффициент включения квкл=1
и коэффициент заполнения суточного
графика кзап
≥ 0,9
(компрессоры, вентиляторы и т.п.). Для
них максимальная расчетная нагрузка
принимается равной средней мощности
за наиболее загруженную смену:
Рр=
Рсм
= ки·
Рном;
Qр
= Qсм
= Рсм ·
tgφ;
. (21)
где
Рр
, Qр
, Sр
–
максимальные активная, реактивная и
полная нагрузки;
Рсм
; Qсм
– средняя активная и реактивная мощности
всей группы ЭП за наиболее нагруженную
смену; ки
– коэффициент
использования электроприемников,
определяется на основании опыта
эксплуатации (справочные данные [1]);
tg
—
коэффициент реактивной мощности ,
соответствующий средневзвешенному
cosφ
(справочные
данные [1]);
Максимальные
расчетные нагрузка группы электроприемников
с переменным графиком нагрузки
определяются из выражений:
Рр=
Рм =
Км·
Рсм
= Км·
Ки·
Рном
(22)
Qр
= Qм
= К’м
· Qсм
= К’м
· Рсм ·
tgφ
(23)
,
(24)
где
Км
– коэффициент максимума активной
нагрузки (справочные данные, например
[2],
или табл.1;
Км’—
коэффициент максимума реактивной
нагрузки:
К’м
= 1,1 при
nэ
≤ 10;
К’м
= 1 при nэ
> 10;
Рном
– номинальная
активная групповая мощность, приведенная
к длительному режиму, без учета резервных
электроприемников;
Коэффициент
максимума активной мощности Км
= f(Ки;
nэ
)
определяется по справочным данным [2]
в зависимости от величины средневзвешенного
коэффициента использования Ки.ср
и эффективного числа электроприемников
группы nэ
или по
табл.1.
Таблица
1 Определение коэффициента
максимума
|
nэ |
Коэффициент |
|||||||||
|
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
|
|
4 |
3,43 |
3,11 |
2,64 |
2,14 |
1,87 |
1,65 |
1,46 |
1,29 |
1,14 |
1,05 |
|
5 |
3,23 |
2,87 |
2,42 |
2,00 |
1,76 |
1,57 |
1,41 |
1,26 |
1,12 |
1,04 |
|
6 |
3,04 |
2,64 |
2,24 |
1,88 |
1,66 |
1,51 |
1,37 |
1,23 |
1,10 |
1,04 |
|
7 |
2,88 |
2,48 |
2,10 |
1,80 |
1,58 |
1,45 |
1,33 |
1,21 |
1,09 |
1,04 |
|
8 |
2,72 |
2,31 |
1,99 |
1,72 |
1,52 |
1,40 |
1,30 |
1,20 |
1,08 |
1,04 |
|
9 |
2,56 |
2,20 |
1,90 |
1,65 |
1,47 |
1,37 |
1,28 |
1,18 |
1,08 |
1,03 |
|
10 |
2,42 |
2,10 |
1,84 |
1,60 |
1,43 |
1,34 |
1,26 |
1,16 |
1,07 |
1,03 |
|
12 |
2,24 |
1,96 |
1,75 |
1,52 |
1,36 |
1,28 |
1,23 |
1,15 |
1,07 |
1,03 |
|
16 |
1,99 |
1,77 |
1,61 |
1,41 |
1,28 |
1,23 |
1,18 |
1,12 |
1,07 |
1,03 |
|
20 |
1,84 |
1,65 |
1,50 |
1,34 |
1,24 |
1,20 |
1,15 |
1,11 |
1,06 |
1,03 |
|
25 |
1,71 |
1,55 |
1,40 |
1,28 |
1,21 |
1,17 |
1,14 |
1,10 |
1,06 |
1,03 |
|
30 |
1,62 |
1,46 |
1,34 |
1,24 |
1,19 |
1,16 |
1,13 |
1,10 |
1,05 |
1,03 |
|
40 |
1,50 |
1,37 |
1,27 |
1,19 |
1,15 |
1,13 |
1,12 |
1,09 |
1,05 |
1,02 |
|
50 |
1,40 |
1,30 |
1,23 |
1,16 |
1,14 |
1,11 |
1,10 |
1,08 |
1,04 |
1,02 |
|
60 |
1,32 |
1,25 |
1,19 |
1,14 |
1,12 |
1,11 |
1,09 |
1,07 |
1,03 |
1,02 |
|
100 |
1,21 |
1,17 |
1,12 |
1,10 |
1,08 |
1,08 |
1,07 |
1,05 |
1,02 |
1,02 |
|
140 |
1,17 |
1,15 |
1,11 |
1,08 |
1,06 |
1,06 |
1,06 |
1,05 |
1,02 |
1,02 |
|
200 |
1,15 |
1,12 |
1,09 |
1,07 |
1,05 |
1,05 |
1,05 |
1,04 |
1,01 |
1,01 |
|
240 |
1,14 |
1,11 |
1,08 |
1,07 |
1,05 |
1,05 |
1,05 |
1,03 |
1,01 |
1,01 |
|
300 |
1,12 |
1,10 |
1,07 |
1,06 |
1,04 |
1,04 |
1,04 |
1,03 |
1,01 |
1,01 |
Средневзвешенный
коэффициент использования:
,
(25)
где
∑Рсм,
∑Рном
– суммы
активных мощностей за смену и суммы
номинальных в группе электроприемников,
кВт.
Коэффициент
максимума может быть оценен по соотношению:
(26)
Эффективное
nэ
(приведенное)
число ЭП —
это такое число однородных
по
режиму работы ЭП одинаковой мощности,
которое дает то же значение расчетного
максимума Рр
, что и группа
ЭП, различных по мощности и режиму
работы.
Эффективное
число электроприемников является
функцией трех
величин
nэ
= F
(n;
m;
Ки.ср;),
где
n
– фактическое число электроприемников
в группе;
m
– показатель силовой сборки в группе,
определяемый по формуле:
m
= рн.нб
/
рн.нм
,
(27)
где
рн.нб,
рн.нм
– номинальные приведенные к длительному
режиму активные мощности электроприемников
ЭП наибольшего и наименьшего по мощности
в группе, кВт.
Ки.ср
–
средневзвешенный коэффициент
использования группы электроприемников.
Порядок
определения расчетных нагрузок методом
коэффициента максимума заключается
в следующем:
– все
электроприемники, разбивают на однородные
по режиму работы группы с одинаковыми
значениями коэффициентов использования
Ки
и коэффициентов мощности cosφ;
– подсчитывают
количество электроприемников n
в каждой группе и в целом по расчетному
узлу присоединения;
– в
каждой группе электроприемников и по
узлу в целом находят пределы их номинальных
мощностей и эффективное число
электроприемников n
э
по формуле:
.
(28)
При
этом все электроприемники должны быть
приведены к длительному режиму работы,
т.е к ПВ = 100%.
Пример
3: К
силовому пункту присоедино три ЭП
длительного режима работы следующих
номинальных мощностей: 2 по 10 кВт; 3 по
7 кВт и 4 по 8 кВт. Определить эффективное
число электроприемников nэ.
Решение:
Ответ:
nэ
=9.
Упрощенные
способы определения nэ,
допустимая погрешность которых лежит
в пределах ±10%:
-
При
n ≥
4 в
группе принимают nэ
= n , если m
≤
3
и любом ки.
При
определении nэ
исключаются
те наименьшие ЭП группы, суммарная
номинальная мощность которых не
превышает 5% суммарной номинальной
мощности всей группы Рном.
Исключенные ЭП не учитываются также и
в величине n.
Пример
4: Определить
nэ
для
группы ЭП длительного режима работы
следующих номинальных мощностей: 5 по
0,1 кВт; 10 по 4 кВт; 5 по 7 кВт; 2 по 10 кВт.
Групповой коэффициент использования
Ки =0,6.
Решение:
Рном
=5∙0,1+10∙4+5∙7+2∙10=95,5
кВт. Пять ЭП по 0,2 кВт могут быть исключены,
так как их суммарная мощность 0,5 меньше
5% суммарной номинальной мощности
приемников всей группы. Наибольшим по
мощности в группе будет ЭП мощностью
10 кВт; наименьшим-4 кВт. Коэффициент
сборки:
При
m
≤
3
и ки=0,6
, nэ
= n, без учета исключенных ЭП:
nэ
=22-5=17
шт.
Сравним
полученный результат с расчетом по
формуле 32.
Ответ:
nэ
=17.
-
При
m >
3 и Kи.
ср
≥ 0,2
(групповой)
(29)
Если
по (29) nэ
> n,
то принимают nэ
= n
.
Пример
5: Определить
nэ
для
группы ЭП длительного режима работы
следующих номинальных мощностей: 5 по
10 кВт; 10 по 4 кВт; 6 по 12 кВт; 4 по 2 кВт.
Групповой коэффициент использования
Ки =0,3.
Решение:
Коэффициент
сборки:
.
n=5+10+6+4=25
шт.
Принимаем
nэ
= n=25
Сравним
полученный
результат с расчетом по формуле 32.
Ответ:
nэ
=28
-
При
числе электроприемников больше пяти
(п ≥5) и коэффициенте использования ки
≤
0,2,
m≥3
эффективное число электроприемников
nэ
определяется
по кривым []
или табл.2.
Порядок
определения эффективного числа
электроприемников nэ
с по-
мощью
кривых или таблицы 2 следующий:
-
выбирается
наибольший по номинальной мощности
электроприемник рассматриваемой группы
рн.нб; -
выбираются
наиболее крупные электроприемники,
номинальная мощность, которых равна
или больше половины мощности наибольшего
электроприемника группы; -
Определяются
число n1
и суммарная
номинальная мощность Рн1
наибольших
электроприемников группы; -
определяются
число n и
суммарная номинальная мощность Рн
всех
электроприемников группы; -
находятся
значения:
n*=
n
/
n
(30)
где
n*
–
относительное число наибольших по
мощности электроприемников; n
– число электроприемников с единичной
мощностью не менее половины наибольшего
по мощности электроприемника данной
группы Рн.нб;
Р
=
∑Рн.1
/
∑Рном
(31)
где
Р*–
относительная
мощность наибольших по мощности
электроприемников;
Рном1
–
суммарная номинальная мощность
электроприемников, имеющих мощность
не менее половины наибольшего по мощности
электроприемника,
∑Рном
–
суммарная номинальная мощность
электроприемников.
-
по
полученным значениям n*
и P*
по кривым
[18,
23]
или табл.2
определяется относительное
число эффективных электроприемников
n*э
.
Затем
по выражению (32) определяется эффективное
число электроприемников:
n
=
n
э*
∙
n
(32)
Пример
6: Определить
nэ
для
группы ЭП длительного режима работы
следующих номинальных мощностей: 5 по
10 кВт; 6 по 8 кВт; 4 по 6 кВт; 13 по 2 кВт.
Групповой коэффициент использования
Ки =0,14.
Решение:
Коэффициент
сборки:
.
Общее
число ЭП: n=28,
а их суммарная номинальная мощность:
кВт.
Наибольшая
единичная мощность:10 кВт, следовательно,
надо отобрать ЭП с мощность более 5 кВт.
Тогда n
=5+6+4=15.
Суммарная
мощность наибольших ЭП:
.
n*=
n
/
n
=15/28=0,53; Р
=
∑Рном1
/
∑Рном
=122/148=0,82.
По
таблице 2 для
n*=
0,53; Р
=
0,82.
Находим n*э
= 0,78.
Тогда
n
=
n
э*
∙
n
=0,78∙28=21,84.
По формуле 32:
Ответ:
nэ
=22.
Таблица
2 Зависимость nэ*
= f(n*,
P*)
|
n* |
P* |
||||||||||||||||||
|
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 |
0,005 |
0,005 |
0,006 |
0,007 |
0,007 |
0,009 |
0,010 |
0,011 |
0,013 |
0,016 |
0,019 |
0,024 |
0,030 |
0,039 |
0,051 |
0,073 |
0,11 |
0,18 |
0,34 |
|
0,01 |
0,009 |
0,011 |
0,012 |
0,013 |
0,015 |
0,017 |
0,019 |
0,023 |
0,026 |
0,031 |
0,037 |
0,047 |
0,059 |
0,076 |
0,10 |
0,14 |
0,20 |
0,32 |
0,52 |
|
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,09 |
0,11 |
0,14 |
0,19 |
0,26 |
0,36 |
0,51 |
0,71 |
|
0,03 |
0,03 |
0,03 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,11 |
0,13 |
0,16 |
0,21 |
0,27 |
0,36 |
0,48 |
0,64 |
0,81 |
|
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,05 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,10 |
0,12 |
0,15 |
0,18 |
0,22 |
0,27 |
0,34 |
0,44 |
0,57 |
0,72 |
0,86 |
|
0,05 |
0,05 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,07 |
0,08 |
0,10 |
0,11 |
0,13 |
0,15 |
0,18 |
0,22 |
0,26 |
0,33 |
0,41 |
0,51 |
0,64 |
0,79 |
0,90 |
|
0,06 |
0,06 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,10 |
0,12 |
0,13 |
0,15 |
0,18 |
0,21 |
0,26 |
0,31 |
0,38 |
0,47 |
0,58 |
0,70 |
0,83 |
0,92 |
|
0,08 |
0,08 |
0,08 |
0,09 |
0,11 |
0,12 |
0,13 |
0,15 |
0,17 |
0,20 |
0,24 |
0,28 |
0,33 |
0,40 |
0,48 |
0,57 |
0,68 |
0,79 |
0,89 |
0,94 |
|
0,1 |
0,09 |
0,10 |
0,12 |
0,13 |
0,29 |
0,17 |
0,19 |
0,22 |
0,25 |
0,29 |
0,34 |
0,40 |
0,47 |
0,56 |
0,66 |
0,76 |
0,95 |
0,92 |
0,95 |
|
0,2 |
0,19 |
0,21 |
0,23 |
0,26 |
0,43 |
0,33 |
0,37 |
0,42 |
0,47 |
0,54 |
0,64 |
0,69 |
0,76 |
0,83 |
0,89 |
0,93 |
|||
|
0,3 |
0,29 |
0,32 |
0,35 |
0,39 |
0,57 |
0,48 |
0,53 |
0,60 |
0,66 |
0,73 |
0,80 |
0,86 |
0,90 |
0,94 |
0,95 |
||||
|
0,4 |
0,38 |
0,42 |
0,47 |
0,52 |
0,70 |
0,63 |
0,69 |
0,75 |
0,81 |
0,86 |
0,91 |
0,93 |
0,95 |
||||||
|
0,5 |
0,48 |
0,53 |
0,58 |
0,64 |
0,81 |
0,76 |
0,82 |
0,89 |
0,91 |
0,94 |
0,95 |
||||||||
|
0,6 |
0,57 |
0,63 |
0,69 |
0,75 |
0,90 |
0,87 |
0,91 |
0,94 |
0,95 |
||||||||||
|
0,7 |
0,66 |
0,73 |
0,80 |
0,86 |
0,95 |
0,94 |
0,95 |
||||||||||||
|
0,8 |
0,76 |
0,83 |
0,89 |
0,94 |
|||||||||||||||
|
0,9 |
0,85 |
0,92 |
0,95 |
||||||||||||||||
|
1,0 |
0,95 |
Способы
определения эффективного числа
электроприемников представлены в табл.
3.
Таблица 3
Определение
эффективного числа электроприемников
|
Фактическое |
К |
m |
Рн |
Формула |
|
< 5 |
≥ 0,2 |
≥ 3 |
Переменная |
|
|
≥5 |
≥ 0,2 |
≥ 3 |
Постоянная |
n |
|
≥ 5 |
≥ |
< |
Переменная |
n |
|
≥ 5 |
< 0,2 |
< 3 |
Переменная |
n
где Кз Кз
Кз = 1 (автоматический |
|
≥ 5 |
≥0,2 |
≥ 3 |
Переменная |
|
|
≥ 5 |
< 0,2 |
≥ 3 |
n n n |
|
|
>300 |
≥0,2 |
≥3 |
— |
n э = n |
=n
=n
не
=
=F(n
Р
)
=
Основные
положения по определению расчетных
электрических нагрузок методом
упорядоченных диаграмм приведены в
таблице 4.
Таблица 4
Определение
расчетных электрических нагрузок
методом упорядоченных
диаграмм
|
Фактическое |
m |
пэ |
Рр, |
Qр, |
|
п |
m |
Не |
|
|
|
п |
m (исключаются |
пэ |
|
при
при |
|
п |
m≥3 |
|
Кзаг=0,9 Кзаг=0,75 |
Для Для
|
|
п |
m≥3 |
пэ |
|
при
при |
|
п |
m≥3 |
пэ |
|
|
|
Если |
Не |
|
|
|
|
При |
определяется |
|
|
;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
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
При проектировании систем
электроснабжения выполняется ряд расчетов, результаты которых позволяют выбрать
оборудование подстанций, сечение и материал проводников, наиболее экономичные
способы передачи электроэнергии, конфигурацию сети и т.п. Определение расчетных
электрических нагрузок и учет изменения их во времени в этом случае является
исходным материалом для всего последующего проектирования. При проектировании и
эксплуатации электрических сетей промышленных предприятий приходится иметь дело
с различными видами их нагрузок: по активной мощности P,
по реактивной мощности Q и по току.
Кривая изменения активной,
реактивной и токовой нагрузки во времени, называется графиком нагрузки
по активной, реактивной мощностям и току соответственно.
Графики нагрузок дают
возможность определить некоторые показатели, необходимые при расчетах нагрузок,
и более рационально выполнить систему электроснабжения.
Назначение
и классификация графиков нагрузок
Электрическая нагрузка характеризует потребление
электрической энергии отдельными приемниками, группой приемников в цехе, цехом и
заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения
промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок:
а) активная мощность P;
б) реактивная мощность Q;
в) ток I.
В расчетах систем электроснабжения промышленных предприятий
используются следующие значения электрических нагрузок:
а) средняя нагрузка за наиболее загруженную смену – для
определения расчетной нагрузки и расхода электроэнергии;
б) расчетный получасовой максимум активной и реактивной
мощности – для выбора элементов систем электроснабжения по нагреву, отклонению
напряжения и экономическим соображениям;
в) пиковый ток – для определения колебаний напряжения,
выбора устройств защиты и их уставок.
Электрическая нагрузка может наблюдаться визуально по
измерительным приборам. Регистрировать изменения нагрузки во времени можно
самопишущим прибором (рис.1). В условиях эксплуатации изменение нагрузки по
активной и реактивной мощности во времени записывают, как правило, в виде
ступенчатой кривой, по показаниям счётчиков активной и реактивной энергии,
снятым через одинаковые интервалы времени
tи (рис. 2).
Рис.1. График нагрузок по
записи регистрирующих приборов Рис.2. График нагрузки по показаниям
счетчика активной энергии
Графики нагрузок подразделяют на индивидуальные и
групповые.
Индивидуальные графики (p(t),
q(t), i(t)),
необходимы для определения нагрузок мощных приемников электроэнергии
(электрические печи, преобразовательные агрегаты главных приводов прокатных
станов и др.).
При проектировании систем электроснабжения промышленных
предприятий используются, как правило, групповые графики нагрузок (от графиков
нагрузок нескольких приемников электроэнергии до графиков предприятия в целом).
Графики нагрузок всего промышленного предприятия дают возможность определить
потребление активной и реактивной энергии предприятием, правильно и рационально
выбрать питающие предприятие источники тока, а также выполнить наиболее
рациональную схему электроснабжения.
По продолжительности различают суточные и годовые графики
нагрузок предприятия. Каждая отрасль промышленности имеет свой характерный
график нагрузок, определяемый технологическим процессом производства. Групповой
график нагрузок слагается из индивидуальных графиков нагрузок приемников,
входящих в данную группу. Степень регулярности групповых графиков определяется
типами индивидуальных графиков и взаимосвязью нагрузок отдельных приёмников по
технологическому режиму работы.
Основные
коэффициенты, применяемые при расчете электрических нагрузок
Коэффициент использования – основной показатель для
расчета нагрузки – это отношение средней активной мощности отдельного приемника
(или группы их) к её номинальному значению.
|
|
(1) |
Значения коэффициента использования должны быть отнесены к
тому же периоду времени (циклу, году, смене), к которому отнесены мощности, на
основе которых этот коэффициент вычисляется.
Рис.3.
Индивидуальный график активных нагрузок
Для графика активных нагрузок (рис.3) средний коэффициент
использования активной мощности приемника за смену может быть определен из
выражения (2):
|
|
(2) |
где Эа – энергия, потребляемая приемником за
смену; Эа,возм – энергия, которая могла бы быть потреблена приемником
за смену при номинальной загрузке его в течение всей смены.
Коэффициентом включения приемника
kВ – называется отношение
продолжительности включения приемника в цикле tВ
ко всей продолжительности цикла
tц. Время включения
приемника за цикл складывается из времени работы
tр
и времени холостого хода tх:
|
|
(3) |
Коэффициентом включения группы приемников, или групповым
коэффициентом включения KВ,
называется средневзвешенное (по номинальной активной мощности) значение
коэффициентов включения всех приемников, входящих в группу, определяемое по
формуле:
|
|
(4) |
Коэффициентом загрузки
kз,а
приемника по активной мощности называется отношение фактически
потребляемой им средней активной мощности PС,В
(за время включения tВ в течение
времени цикла tц)
к его номинальной мощности:
|
|
(5) |
Групповым коэффициентом загрузки по активной
мощности называется отношение группового коэффициента использования к групповому
коэффициенту включения:
|
|
(6) |
Коэффициентом формы индивидуального или группового
графика нагрузок называется отношение среднеквадратичного тока (или
среднеквадратичной полной мощности) приёмника или группы приёмников за
определенный период времени к среднему значению его за тот же период времени:
|
|
(7) |
Коэффициентом максимума активной мощности называется
отношение расчетной активной мощности к средней нагрузке за исследуемый период
времени. Исследуемый период времени принимается равным продолжительности
наиболее загруженной смены.
|
|
(8) |
Коэффициентом спроса по активной мощности называется
отношение расчетной (в условиях проектирования) или потребляемой
Pn (в условиях эксплуатации) активной
мощности к номинальной (установленной) активной мощности группы приемников:
|
|
(9) |
Коэффициентом заполнения графика нагрузок –
называется отношение средней активной мощности к максимальной за исследуемый
период времени (обычно PM=P(30)).
Исследуемый период времени принимается равным продолжительности наиболее
загруженной смены.
|
|
(10) |
Коэффициентом разновременности максимума активных
нагрузок называется отношение суммарного расчётного максимума активной
мощности узла системы электроснабжения к сумме расчётных максимумов активной
мощности отдельных групп приемников, входящих в данный узел системы
электроснабжения. Этот коэффициент характеризует смещение максимума нагрузок
отдельных групп приемников во времени, что вызывает снижение суммарного
максимума узла по сравнению с суммой максимумов отдельных групп.
|
|
(11) |
В начало