 |
Расчет электрических нагрузок
|
|
|
|
Электрической нагрузкой согласно ГОСТ 19431-84 называется значение мощности, потребляемой электроустановкой в установленный момент времени. Определение электрических нагрузок является первым этапом проектирования любой системы электроснабжения, т. к. величина электрических нагрузок оказывает существенное влияние на выбор элементов и технико-экономические показатели проектируемой системы электроснабжения.
Перед расчетом электрических нагрузок необходимо привести основные характеристики электроприемников цеха в соответствии с табл. 8.
Таблица 8
Характеристики электроприемников цеха
| Обозначение ЭП на плане цеха | Наименование ЭП | Номинальная мощность p н, кВт | Номинальный ток I н, А | Коэффициент реактивной мощности tgj (cosj) | Коэффициент использования K и | КПД η, % |
| Краны мостовые | ||||||
| Продольно-строгальные станки | ||||||
| Продольно-строгальные станки | ||||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Токарные станки | ||||||
| Токарные станки | ||||||
| Токарные станки | ||||||
| Токарные станки | ||||||
| Токарные станки | ||||||
| Продольно-строгальные станки | ||||||
| Плоскошлифовальные станки | 4.5 | |||||
| Плоскошлифовальные станки | 4.5 | |||||
| Плоскошлифовальные станки | 4.5 | |||||
| Вертикально-сверлильные станки | ||||||
| Вертикально-сверлильные станки | ||||||
| Расточной станок | 9.5 | |||||
| Фрезерный станок | 4.8 | |||||
| Фрезерный станок | 4.8 | |||||
| Радиально сверлильный станки | 12.2 | |||||
| Радиально сверлильные станки | 12.2 | |||||
| Электропечь сопротивления | ||||||
| Электропечь индукционная | ||||||
| Электропечь индукционная | ||||||
| Электродуговые печи | ||||||
| Электродуговые печи | ||||||
| Электродуговые печи | ||||||
| Краны мостовые | ||||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Вентилятор | 4.5 | |||||
| Вентилятор | 4.5 | |||||
| Вентилятор | 4.5 | |||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Токарно-револьверные станки | 8.5 | |||||
| Краны мостовые |
|
|
|
Номинальные токи электроприемников определяются по формулам:
1) для трехфазных электродвигателей
; (1)
2) для остальных трехфазных электроприемников
; (2)
3) для однофазных электродвигателей, включенных на фазное напряжение
; (3)
4) для однофазных электродвигателей, включенных на линейное напряжение
; (4)
5) для остальных однофазных электроприемников, включенных на фазное напряжение
; (5)
|
|
|
6) для остальных однофазных электроприемников, включенных на линейное напряжение
, (6)
где P н – номинальная мощность электроприемника, кВт; U н – номинальное напряжение электроприемника, В; U ф – фазное напряжение, В;η – КПД электроприемника; cosφ – коэффициент мощности электроприемника.
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 отклонению расчетной нагрузки от средней (статистический метод);
- по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки;
- по средней мощности и коэффициенту расчетной мощности (метод коэффициента расчетной активной мощности).
К вспомогательным можно отнести методы определения электрических нагрузок:
- по удельному расходу электроэнергии на единицу выпускаемой продукции;
- по удельной нагрузке на единицу производственной площади.
С 1993 г. основным и обязательным нормативным документом по определению электрических нагрузок промышленных предприятий является РТМ 36.18.32.4-92 [1], который устанавливает порядок расчета электрических нагрузок по методу коэффициента расчетной активной мощности.
Расчетная активная мощность P р – это мощность, соответствующая такой неизменной токовой нагрузке I р, которая эквивалентна фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему возможному тепловому воздействию на элемент системы электроснабжения.
Коэффициент расчетной мощности К р – это отношение расчетной активной мощности Р р к значению К и Р н группы электроприемников:
. (7)
Расчет электрических нагрузок электроприемников напряжением до 1 кВ выполняется по форме Ф636-92 (табл. 9) и производится для каждого узла питания (распределительного пункта, распределительного или магистрального шинопровода, цеховой трансформаторной подстанции), а также по цеху, корпусу в целом.
Таблица 9
Расчет электрических нагрузок (форма Ф636-92)
| Исходные данные | Расчетные величины | Эффективное число ЭП**
| Коэффициент расчетной нагрузки К р | Расчетная мощность | Расчетный
ток, А
| |||||||||
| по заданию технологов | по справочным данным | 
| 
| 
| активная, кВт
| реактивная, кВАр**
при 
при 
| полная, кВА
| |||||||
| Наимено-вание ЭП | Количество ЭП, шт.* n | Номинальная (установленная) мощность, кВт* | коэффициент использования К и | коэффициент реактивной мощности
| ||||||||||
одного ЭП
| общая
| |||||||||||||
_______________
|
|
|
* Резервные электроприемники, а также электроприемники, работающие кратковременно, в расчете не учитываются.
** При расчете электрических нагрузок для магистральных шинопроводов, на шинах цеховых трансформаторных подстанций, в целом по цеху, корпусу, предприятию:
допускается определять n э по выражению
расчетная реактивная мощность принимается равной
.
Исходные данные для расчета (графы 1 – 6) заполняются на основании полученного задания на проектирование (графы 1 – 4) и согласно справочным материалам (графы 5, 6). Все электроприемники группируются по характерным категориям с одинаковыми коэффициентами использования К и и реактивной мощности tgj (cosj). Значения коэффициентов использования К и и реактивной мощности tgj (cosj) для характерных групп электроприемников приведены в табл. П1. При наличии в справочных материалах интервальных значений К и следует для расчета принимать наибольшее значение. В каждой строке указываются электроприемники одинаковой мощности. При этом резервные электроприемники в расчете не учитываются, а номинальная мощность электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы не приводится к длительному режиму (ПВ = 100 %).
При определении расчетной нагрузки цеха или другого узла питания следует учитывать наличие однофазных электроприемников.
При включении однофазного электроприемника на фазное напряжение он учитывается в графе 2 как эквивалентный трехфазный электроприемник номинальной мощностью
, (8)
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
. (9)
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:
(10)
3) определяется общая нагрузка каждой фазы от однофазных и трехфазных электроприемников:
(11)
где 
– установленная мощность трехфазных электроприемников, кВт;
4) определяется неравномерность загрузки фаз по формуле:
, (12)
где P н.max, P н.min – установленные мощности наиболее и наименее загруженной фазы соответственно, кВт.
При наличии группы однофазных электроприемников, которые распределены по фазам с неравномерностью, не превышающей 15 % по отношению к общей мощности трехфазных и однофазных электроприемников в группе, они могут быть представлены в расчете как эквивалентная группа трехфазных электроприемников с той же суммарной номинальной мощностью.
В случае превышения указанной неравномерности номинальная мощность эквивалентной группы трехфазных электроприемников принимается равной утроенному значению мощности наиболее загруженной фазы.
Далее для каждой характерной группы электроприемников
в графах 7 и 8 соответственно записываются построчно величины К и P н и К и P нtgj. В итоговой строке определяются суммы этих величин: 
и 
.
Средневзвешенный (групповой) коэффициент использования для данного узла питания определяется по формуле:
. (13)
Значение K и.гр заносится в графу 5 итоговой строки.
Для последующего определения эффективного числа электроприемников n э в графе 9 построчно определяются для каждой характерной группы электроприемников одинаковой мощности величины 
и в итоговой строке – их суммарное значение 
.
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:
. (14)
Найденное по формуле (14) значение n э округляется до ближайшего меньшего целого числа.
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 соответствии с [1] принимаются следующие постоянные времени нагрева:
- Т 0 = 10 мин – для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты. Значения К р для этих сетей принимаются по табл. П2;
- Т 0 = 2,5 ч – для магистральных шинопроводов и цеховых трансформаторов. Значения К р для этих сетей принимаются по табл. П3.
Расчетная активная мощность подключенных к узлу питания электроприемников напряжением до 1 кВ (графа 12) определяется по формуле:
. (15)
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:
при 
; (16)
при 
. (17)
Расчетная реактивная мощность для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых трансформаторных подстанций независимо от n э определяется по формуле:
. (18)
Полная расчетная мощность (графа 14) определяется по формуле:
. (19)
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:
. (20)
При отсутствии конкретных данных осветительная нагрузка цеха приближенно может быть принята равной 5 % от силовой.
Расчетный ток (графа 15) определяется по формуле:
. (21)
|
|
|
