Расчет электрических нагрузок

В качестве расчётной нагрузки принимается получасовой (30-минутный) максимум нагрузки. Получасовой максимум принят для выбора всех элементов системы электроснабжения (проводников, трансформаторов, аппаратуры). В основе расчёта нагрузок коммунально-бытовых потребителей используется нагрузка одного потребителя, в качестве которого выступает семья или квартира при посемейном заселении домов.

Теоретические предпосылки рассматриваемого метода базируются на вероятностном подходе к величине расчётного максимума нагрузки. Разработке нормативных значений нагрузок предшествовали необходимые измерения в различных точках системы питания жилых домов: на вводах в квартиры, на лестничных стояках, вводах в дома, сетях низкого напряжения (питающих дома) и сетевых трансформаторах. Результаты измерений обрабатывались методами математической статистики и теории вероятностей.

Величина расчётной нагрузки в значительной степени зависит от уровня электрификации быта, то есть от электровооружённости или наличия различных бытовых электроприёмников в квартирах жильцов. В коммунальных электрических сетях наблюдается тенденция повышения уровня электрификации быта, увеличения числа различных электроприборов и их единичной мощности с одной стороны. С другой стороны в быту появляются современные энергоэкономичные бытовые электроприёмники с системами технологической, сетевой и защитной автоматики.

Определение расчетных нагрузок жилых зданий

Электроприёмники жилых зданий можно подразделить на две группы:

- электроприёмники квартир;

- электроприёмники общедомового назначения.

К первым относятся осветительные и бытовые электроприборы; ко вторым – светильники лестничных клеток, технических подполий, чердаков, вестибюлей, холлов, служебных и других помещений, лифтовые установки, вентиляционные системы и другие.

Электрическое освещение квартир осуществляется с помощью светильников с лампами накаливания и люминесцентными. К бытовым относятся следующие электроприборы: нагревательные, хозяйственные, культурнобытовые, санитарно-гигиенические, бытовые кондиционеры воздуха, водонагреватели, приборы для отопления помещений.

Для освещения лестниц, вестибюлей, холлов, коридоров применяют лампы накаливания и люминесцентные. Последние имеют большой срок службы и менее чувствительны к колебаниям напряжения.

К силовым электроприёмникам относятся асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и другие электроприёмники лифтовых установок.

Для высотных зданий применяют лифты со специальным электроприводом, куда входит электромагнитный тормоз и аппаратура управления.

Кроме того, к силовым электроприёмникам относят электродвигатели вентиляторов и насосов, различные электромагниты для открывания клапанов и люков систем дымоудаления зданий высотой более девяти этажей, а также аппаратуру связи и сигнализации.

Расчетная электрическая нагрузка квартир Р_КВ, кВт, приведенная к вводу

жилого здания, определяется по формуле:

Р_КВ = Р_КВ.УД · n, (8.1)

где Р_КВ.УД – удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников (зданий), кВт/квартира, (табл. 1.1.), n – число квартир.

При определении электрической нагрузки линии или на шинах 0,4 кВ ТП должны учитываться: суммарное количество квартир (коттеджей), лифтовых установок и другого силового электрооборудования, питающегося от ТП, и потери мощности в питающих линиях 0,38 кВ.

Расчетная нагрузка силовых электроприемников Р_С, кВт, приведенная к вводу жилого дома, определяется по формуле:

Р_С = Р_Р.Л + Р_СТ.У (8.2)

Мощность лифтовых установок Р_Р.Л, кВт, определяется по формуле:

Р_Р.Л = К_С' ∑ Р_NІ, (8.3)

где К_С' коэффициент спроса, табл.1.2; Ν - количество лифтовых установок; Р_{Νİ -} установленная мощность электродвигателя лифта, кВт. Мощность электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств Р_СТ.У, кВт, определяется по их установленной мощности с учетом коэффициента спроса К_С по табл.1.3. Р_СТ.У = К_С ∑ Р_СТ.У. (8.4)

Мощность резервных электродвигателей, а также электроприемников противопожарных устройств не учитывается.

Расчетная электрическая нагрузка жилого дома (квартир и силовых элек-троприемников) Р_Р.Ж.Д, кВт, определяется по формуле:

Р_Р.Ж.Д = Р_КВ + К_У · Р_С, (8.5)

где Р_КВ – расчетная электрическая нагрузка квартир, приведенная к вводу жилого дома, кВт; К_У – коэффициент участия в максимуме нагрузки силовых электроприемников (равен 0,9).

Расчетная реактивная нагрузка жилого дома, квар, определяется по формуле:

Q_Р.Ж.Д = Р_Р.КВ · ţgφ_КВ + К_У · Р_С · ţgφ_С, (8.6)

где ċоѕφ_КВ - расчетный коэффициент мощности для квартир с электрическими плитами, принимаемый равным 0,9; ċosφ_С – расчетный коэффициент мощности лифтовых установок, принимаемый по табл. 1.4..

Полная нагрузка жилого дома, кВ·А, равна:

S_{Р.Ж.Д =} √ Р_Р.Ж.Д² + Q_Р.Ж.Д². (8.7)

 

Расчётная нагрузка питающих линий, вводов и на шинах 0,4 кВ ТП от электроприёмников квартир повышенной комфортности Р_{Р КВ} определяется по формуле, кВт,

Р_{Р КВ} = Р_КВ • n • К_о, (8.8)

где Р_КВ – нагрузка электроприёмников квартир повышенной комфортности, определяется из табл. 1.5. перемножением заявленной мощности и соответст-вующего коэффициента спроса; n – количество квартир; К_о – коэффициент одновременности для квартир повышенной комфортности, табл. 1.6.

Удельные расчетные электрические нагрузки электроприемников коттеджей принимаются по табл. 1.7, кВт/коттедж

Расчетная электрическая нагрузка квартир и коттеджей с электрическим отоплением и электрическим водонагревом должна определяться по проекту внутреннего электрооборудования квартиры (здания), коттеджа в зависимости от параметров установленных приборов и режима их работы (определяется теплотехнической частью проекта).

Определение расчетных нагрузок общественных зданий

Общественными являются следующие здания: различные учреждения и

организации управления, финансирования, кредитования, госстраха, просвещения, дошкольные; библиотеки, архивы, предприятия торговли, общепита, бытового обслуживания населения; гостиницы, лечебные учреждения, музеи, зрелищные предприятия и спортивные сооружения.

Все электроприёмники общественных зданий условно можно разделить на две группы: осветительные и силовые. В основных помещениях общественных зданий используются светильники с люминесцентными лампами в исполнении, соответствующем условиям среды и выполняемой работы. Используются также металлогалогенные, натриевые, ксеноновые лампы для внутреннего и наружного освещения. Во вспомогательных помещениях (склады, кладовые) применяют лампы накаливания.

К силовым электроприёмникам относятся электроприёмники механического оборудования; электротеплового оборудования; холодильных машин, подъёмно-транспортного оборудования, санитарно-технических установок, связи, сигнализации, противопожарных устройств и др.

Общественные здания имеют также приточно-вытяжные вентиляционные установки, широко применяются системы кондиционирования воздуха, насосы систем горячего и холодного водоснабжения. Большинство механизмов оборудовано асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Электрические нагрузки любого общественного здания слагаются из нагрузок электрического освещения и силового электрооборудования. Установленная мощность ламп электрического освещения определяется на основании светотехнических расчетов.

Расчетная силовая электрическая нагрузка на вводах в общественное здание определяется по проектам оборудования зданий.

Для ориентировочных расчетов усредненные удельные нагрузки и коэффициенты мощности допускается принимать по удельным показателям нагрузок.

Графики электрических нагрузок микрорайона

Графики нагрузок дают представление о характере изменения во времени электрических нагрузок. По продолжительности они бывают суточными и годовыми.

Графики нагрузок микрорайона в целом дают возможность определить потребление активной энергии потребителями микрорайона, правильно вы-брать силовые трансформаторы и питающие линии.

По графикам планируется текущий и капитальный ремонты элементов системы электроснабжения, определяют потребность в топливе для станций на какой-либо период, определяют необходимое количество и суммарную мощность рабочих агрегатов станции в различные часы суток.

В таблице 1.9 приведены ориентировочные суточные (зимний и летний) графики электрических нагрузок некоторых характерных городских потребителей. Для потребителей микрорайона летний максимум составляет для жилых домов с электроплитами 80%, а для остальных объектов – 70%.

Для реального проектирования могут быть использованы замеры режимных дней конкретных объектов.

Суточные графики используют для построения годового графика по продолжительности. Можно условно принять продолжительность зимнего периода 100 дней, летнего –265. По оси ординат годового графика по продолжительности в соответствующем масштабе откладывают нагрузки в кВт от Р_МАКС до Р_МИН, а по оси абсцисс – часы года от 0 до 8760 (24 · 365= 8760).

Площадь годового графика выражает количество потребленной электроэнергии за год в кВт·ч.

По данным графика определяют число часов использования максимальной нагрузки, ч., Тм=(100∑Рзi+ 265∑Рлi)/ Рмакс.з

где Р_Зi – нагрузка i –го часа в декабре, кВт; Р_Лi - нагрузка i –го часа в июне, кВт; Р_МАКС.З – максимальная нагрузка в зимний период, кВт.Время максимальных потерь, ч.

τ _М = (0,124 + Т_М · 10^-4)² · 8760. (8.9)

 

Расчет сетей наружного освещения

Основной задачей наружного освещения улиц и внутрирайонных проездов является обеспечение безопасности движения в темное время суток. Уличное освещение должно обеспечивать нормированную величину освещенности или величину средней яркости дорожного покрытия. Освещенность должна быть по возможности равномерной.

В сетях наружного освещения следует применять напряжение 380/220 В переменного тока при заземленной нейтрали.

Сети наружного освещения рекомендуется выполнять кабельными или воздушными с использованием самонесущих изолированных проводов. В обоснованных случаях для воздушных распределительных сетей освещения улиц, дорог, площадей, территорий микрорайонов и населённых пунктов допускается использовать неизолированные провода.

Электропроводки внутри опор наружного освещения должны выполняться изолированными проводами в защитной оболочке или кабелями.

Линии, питающие светильники, подвешенные на тросах, должны выполняться кабелями, проложенным по тросу, самонесущими изолированными проводами.

Линии электропередачи до 20 кВ на селитебной территории городов, в районах застройки зданиями высотой 4 этажа и выше должны выполняться, как правило, кабельными. В районах застройки зданиями высотой до 3 этажей линии электропередачи следует выполнять воздушными.

Кабельными должны выполняться распределительные сети освещения территорий детских яслей-садов, общеобразовательных школ, школ-интернатов, участков улиц с троллейбусным движением в местах наибольшей вероятности схода штанг, а также линии, питающие осветительные приборы подсвета зелени, цветов, фасадов зданий, скульптур, монументов.

Кабельные распределительные сети в пределах одной линии следует выполнять одним сечением.

Линии сети наружного освещения должны подключаться к пунктам питания с учетом равномерной нагрузки фаз трансформаторов, для чего отдельные линии следует присоединять к разным фазам или с соответствующим чередованием фаз.

В установках наружного освещения рекомендуется применять преимущественно высокоэкономичные газоразрядные источники света высокого давления:

- натриевые лампы высокого давления (НЛВД) – на улицах и дорогах при норме средней освещенности 4 лк и выше; лампы ДРИ (металлогалогенные)– на улицах и площадях всех категорий со значительным пешеходным движением при средней освещённости 10 лк и выше;

- лампы ДРЛ (дуговые ртутные) различной мощности – на улицах и дорогах всех категорий, а также в транспортных и пешеходных тоннелях.

Светильники с газоразрядными источниками света должны иметь индивидуальную компенсацию реактивной мощности. Коэффициент мощности светильника должен быть не ниже 0,85.

Сечения нулевых жил кабелей в осветительных установках с газоразрядными источниками света следует, как правило, принимать равными сечению фазных проводов.

Опоры с венчающими их светильниками рекомендуется размещать по односторонней схеме при ширине пешеходной части до 12 м, а при большей ширине – по двухрядной прямоугольной или шахматной схеме. Отношение шага светильников к высоте их подвеса на улицах и дорогах всех категорий должно быть не более 5: 1 при одностороннем, осевом или прямоугольном размещении и не более 7: 1 при шахматной схеме размещения.

По совокупности всех условий (экономическая оптимальность, эстетика, безопасность, ограничение ослеплённости) высота установки светильников выбирается в пределах 6-10 м, за исключением декоративных светильников в парках, у входов в здания и др.

При воздушных сетях расстояние между светильниками ограничивается стрелой провеса проводов и обычно не превышает 40 м.

Освещение улиц, дорог и площадей с регулярным транспортным движением в городских поселениях следует проектировать исходя из нормы средней яркости усовершенствованных покрытий.

Среднюю горизонтальную освещенность на уровне покрытия непроезжих частей улиц, дорог и площадей, бульваров и скверов, пешеходных улиц и территорий микрорайонов в городских поселениях следует принимать по строительным нормам, как приведено ниже.

Освещаемые объекты	Средняя горизонтальная освещенность, лк
Главные пешеходные улицы, непроезжие части площадей категорий А и Б
Пешеходные улицы в пределах общественных центров
Тротуары, отделенные от проезжей части на улицах категорий:
А и Б
В

 

Среднюю горизонтальную освещенность территорий общественных зданий следует принимать по строительным нормам, как приведено ниже.

 

Средняя горизонтальная

освещенность, лк

Детские ясли-сады, общеобразовательные школы и школы-интернаты, учебные заведения
Групповые и физкультурные площадки
Площадки для подвижных игр
Проезды и подходы к корпусам и площадкам

 

 

В ночное время допускается предусматривать снижение уровня наружного освещения городских улиц, дорог и площадей при нормируемой средней освещенности 4 лк и выше путем включения не более половины светильников

Каждый участок осветительной сети характеризуется определенным значением передаваемой по нему мощности и, соответственно, определенным значением тока нагрузки.

При определении нагрузок в сетях с газоразрядными источниками света высокого давления (лампы ДРЛ и ДРИ), следует учитывать потери мощности в пускорегулирующих аппаратах (ПРА), которые при отсутствии точных данных рекомендуется принимать равными 10% мощности ламп.

Выбранные сечения проводников осветительной сети должны обеспечивать: достаточную механическую прочность, прохождение тока нагрузки без перегрева сверх допустимых температур, срабатывание защитных аппаратов при токах К.З. (короткого замыкания). При этом расчетное отклонение напряжения у наиболее удаленных светильников не должно превышать 5% номинального напряжения сети.

Расчетная нагрузка Р_Р.О., Вт, питающей осветительной сети определяется как

Р_Р.О. = Р_УСТ. · К_С · К_ПРА, (8.11)

где Р_УСТ. – установленная мощность ламп, Вт; К_С – коэффициент спроса (одновременности), К_С = 1 – для наружного освещения; К_ПРА – коэффициент, учитывающий потери мощности в пускорегулирующем аппарате, К_ПРА = 1,1.

Расчетный ток осветительной сети I_Р.О., А, для трехфазной сети (с нулевым проводом и без него) при равномерной нагрузке фаз определяется по формуле:

, (8.12)

где U_Н – номинальное напряжение сети, U_Н = 380 В; cosφ – коэффициент мощности нагрузки. Для ламп ДРЛ cosφ = 0,9.

По табл.1.12 согласно расчетному току выбираем сечение головного участка линии S, мм².

Далее необходимо рассчитать потери напряжения на участках ∆U_УЧ осветительной сети от источника до самого удаленного потребителя ∆U_Л, %.

В результате должно выполняться условие

∆U_Л < ∆U_Р, (8.13)

где ∆U_Р – располагаемые потери напряжения. Определяются по табл.1.13 согласно данным той трансформаторной подстанции, от которой питается осветительная сеть.

Потери напряжения на участках линии определяются по формуле, %,

, (8.14)

где С – коэффициент, равный 46 для схем трехфазной сети с нулевым проводом и алюминиевыми жилами; S - сечение данного участка осветительной сети, мм²; L_УЧ – длина участка линии, м.

Потери напряжения всей линии определяются суммированием потерь напряжения на всех участках,

∆U_Л = ∑ ∆U_УЧ. (8.15)

На линиях наружного освещения, имеющих более 20 светильников на фазу, ответвления к каждому светильнику должны защищаться индивидуальными предохранителями или автоматическими выключателями.

Выбор расположения подстанций напряжением 10/0,4 кВ

Правильное размещение трансформаторных подстанций (ТП) в микрорайоне или поселке городского типа существенно влияет на экономические показатели и надежность системы электроснабжения потребителей.

Для определения оптимального местоположения трансформаторных подстанций на генеральном плане строится картограмма электрических нагрузок. Силовые нагрузки представляют в виде кругов, а осветительные нагрузки – в виде секторов. Площадь кругов и секторов в выбранном масштабе соответствует полной нагрузке потребителей.

Координаты центра электрической нагрузки определяются по формулам

, (8.16)

, (8.17)

где Р_İ – активная мощность İ – го объекта, подключенного к шинам ТП, кВт; Χ_İ, Υ_İ – координаты центра нагрузок отдельных потребителей, см.

Трансформаторные подстанции располагают как можно ближе к центру нагрузок, что позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и сократить протяженность распределительных сетей низкого напряжения, уменьшить расход цветного материала и снизить потери электрической энергии.

Однако архитектурно-планировочные решения застройки микрорайона не всегда допускают такое размещение ТП. В этом случае рекомендуется смещать подстанцию в сторону питающего центра.
Определение электрических нагрузок распределительных

сетей напряжением до 1 кВ

Характер электропотребления, который определяет величину расчётного максимума нагрузки и время его наступления в течение суток, жилых и общественно-коммунальных зданий является различным. Последнее при определении расчётных нагрузок учитывается с помощью так называемого коэффициента участия в максимуме.

Активная расчетная нагрузка линии на шинах 0,4 кВ ТП при смешанном питании потребителей различного назначения (жилые дома и общественные здания), Р_Р.Л., кВт, определяется по формуле:

Р_Р.Л. = Р_{ЗД.МАКС} + Σ К_Уİ · Р_ЗД.İ, (8.18)

где Р _{ЗД. МАКС} – наибольшая нагрузка здания из числа зданий, питаемых по линии, кВт; Р_ЗД.İ - расчетные нагрузки других зданий, питаемых по линии, кВт; К_Уİ – коэффициент участия в максимуме электрических нагрузок общественных зданий (помещений) или жилых домов (квартир и силовых электроприемников) по табл. 1.14.

Примечания:

1. При расчете активной нагрузки жилых домов, питающихся по одной кабельной линии, количество их квартир суммируется (табл. 1.1).

2. При расчете активной нагрузки только общественных зданий массового строительства, питающихся по одной кабельной линии, следует пользоваться табл. 1.8.

Расчетная реактивная нагрузка линии при смешанном питании потребителей различного назначения (Q_Р), квар, определяется по формуле:

Q_Р.ТП = Q_МАКС + Σ К_Уİ · Q_Р.İ, (8.19)

где Q_МАКС. – наибольшая реактивная нагрузка зданий, питаемых от шин ТП, квар; Q_Р.İ – расчетная реактивная нагрузка всех остальных зданий, квар.

Q_Р.İ = Р_Р.İ · tg (аrссоs φ), (8.20)

где соѕ φ –расчетный коэффициент мощности, табл. 1.4, 1.8.

Полная нагрузка подстанции, кВ·А, определяется по формуле:

 

S_Р.ТП = √ Р_Р.ТП² + Q_Р.ТП², (8.21)

 

Коэффициент мощности ТП определяется по формуле:

. (8.22)

Коэффициент загрузки трансформаторов

, (8.23)

где ΣS_Н.ТР - суммарная номинальная мощность трансформаторов, установ-ленных на ТП, кВ·А.

Укрупненная расчетная электрическая нагрузка микрорайона (квартала), Р_Р.МР, кВт, приведенная к шинам 0,4 кВ ТП, определяется по формуле:

Р_Р.МР = (Р_{Р.Ж.ЗД.УД} + Р_{ОБЩ.ЗД.УД}) · S · 10^-3, (8.24)

где Р_{ОБЩ.ЗД.УД.} – удельная нагрузка общественных зданий микрорайонного значения, принимаемая 6 Вт/м²; S – общая площадь жилых зданий микрорайона (квартала), м².

В укрупненных нагрузках общественных зданий микрорайонного значения учтены предприятия торговли и общественного питания, детские яслисады, школы, аптеки, раздаточные пункты молочных кухонь, приемные и ремонтные пункты, жилищно-эксплуатационные конторы (управления) и другие учреждения согласно СниП по планировке и застройке городских и сельских поселений, а также объекты транспортного обслуживания (гаражи и открытые площадки для хранения автомашин).Электрические нагрузки общественных зданий районного и городского значения, включая лечебные учреждения и зрелищные предприятия, определяются дополнительно, согласно табл.1.8.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: