Розрахунок електричних навантажень. Електричні навантаження визначаються для подальшого добору і перевірки елементів ведення струму та трансформаторів за нагріванням і економічними

 

3.1. Загальні положення

Електричні навантаження визначаються для подальшого добору і перевірки елементів ведення струму та трансформаторів за нагріванням і економічними міркуваннями.

Основні вихідні дані для розрахунків рекомендується брати з переліку електроприймачів зазначаючи номінальну потужність, призначення механізму або технологічної установки, режим роботи, напругу, кількість фаз та інші характеристики.

У навчальних проектах з електропостачання промислових підприємств зазвичай застосовуються два методи визначення розрахункових навантажень:

- за середньою потужністю та коефіцієнтом максимуму (метод упорядкованих діаграм);

- за номінальною потужністю та коефіцієнтом попиту.

Перший застосовується для розрахунку навантажень ремонтно-механічного цеху. Другим методом визначаються навантаження решти цехів і підприємства у цілому.

 

3.2. Визначення розрахункових навантажень за методом коефіцієнту попиту

Для групи приймачів розрахункове навантаження визначається за формулами

Р_р = К_сР_ном (кВт), (3.1)

Q_p = Р_р tgφ (кВар) (3.2)

 

S_p = √P_p² + Q_p² (кВ А) (3.3)

 

де Р_р, Q_р S_р - відповідно розрахункові активна, реактивна та повна потужності навантажень;

К_{с -} коефіцієнт попиту даної групи приймачів, що приймається за довідковими матеріалами [4,7];

Р_{ном -} сумарна номінальна потужність даної групи приймачів (згідно з завданням), кВт;

tgφ - визначається за середньозваженим характерним для даної групи приймачів, що наводиться у довідкових матеріалах [4,7].

Розрахункове навантаження вузлу системи електропостачання (цеху, корпусу, підприємства) визначається складанням розрахункових навантажень окремих груп приймачів, які входять до даного вузла, з урахуванням коефіцієнту різночасності максимумів навантаження.

_{n n}

S_p = К_р.м.√ (∑ Р_рі)² + (∑ Q_рі)² (кВ А), (3.4)

^{і=1 і=1}

_n

де ∑ Р_рі - сума розрахункових активних потужностей навантажень окремих груп

^і=1 (цехів) приймачів, які визначаються за формулою (3.1.), кВт;

_n

∑ Q_{рі -} сума розрахункових реактивних потужностей навантажень окремих груп, які

^і=1 визначаються за формулою (3.2.), квар;

К_{р.м -} коефіцієнт різночасності максимумів навантаження окремих груп приймачів,

що приймається в межах 0,82+1,0.

 

3.3. Визначення розрахункових навантажень за середньою потужністю та коефіцієнтом максимуму

Трифазні електроприймачі

Метод визначення розрахункового навантаження за середньою потужністю та коефіцієнтом максимуму (метод упорядкованих діаграм) рекомендовано “Вказівками з визначення електричних навантажень у промислових установках”[15].

Для групи електроприймачів одного режиму роботи середні активна та реактивна потужності навантажень за найбільш завантажену зміну знаходиться за такими формулами:

Р_см = К_иР_ном (кВт) (3.5)

Q_p = Р_см tgφ (кВар) (3.2)

де К_и - груповий коефіцієнт використання активної потужності, який визначається для окремих характерних груп приймачів за довідниковими даними.

За наявності в одній групі електроприймачів з різними режимами роботи вирази (3.5) і (3.6) змінюються:

_{n n}

Р_см = ∑ Р_смі = ∑ к_иР_ном.і (кВт), (3.7)

^{і=1 і=1}

_{n n}

Q_см = ∑ q_смі = ∑ Р_см.і tgφ (кВар), (3.8)

^{і=1 і=1}

Розрахункове максимальне навантаження групи електроприймачів:

Р_макс.с = К_макс Р_см (кВт), (3.9)

Q_макс.с = К_макс Q_см (кВар), (3.10)

Коефіцієнт максимуму активної потужності К_макс визначається за таблицями або рисунками [2,4,7] (наприклад, за табл. 4.7 або за рис. 4.5 [2]) залежно від значення групового коефіцієнту використання К_и та ефективної кількості електроприймачів групи n_е.

Ефективна кількість електроприймачів даної групи визначається за формулою

_n

(∑ Р_ном.і)²

^і=1

n_e = ------------------ (3.11)

_n

∑ Р²_ном.і

^і=1

При кількості електропиймачів у групі яка дорівнює чотирьом та більше, припускаються приймати n_е відповідним фактичній кількості електроприймачів n за умови, що відношення номінальної потужності найбільшого з них до номінальної потужності найменшого електроприймача менше трьох:

Р_{ном. макс}

m = ----------- < 3 (3.12)

Р_{ном. мин}

 

Для практичних розрахунків замість формули (3.11) користуються спрощеними формулами:

а) при m >3 і К_и > 0,2 ефективна кількість електроприймачів

 

 

 

_n

2 ∑ Р_ном.і

^і=1

n_e = ------------------ (3.13)

Р_{ном. макс.і}

_n

де ∑ Р_ном.і - сума номінальних потужностей групи електроприймачів, кВт;

^і=1

Р_{ном. макс.і} - номінальна потужність одного найбільшого електроприймача групи, кВт.

У тих випадках, коли n_е > n, слід приймати n_е = n;

б) при m > 3 і К_и < 0,2 порядок визначення n_е такий:

1) добирають найбільший за номінальною потужністю приймач необхідної групи,

2) добирають найбільш великі приймачі, номінальна потужність яких дорівнює або більше половини потужності найбільшого приймача групи,

3) визначають кількість електроприймачів n_І, номінальна потужність яких дорівнює або більше половини потужності найбільшого приймача, та сумарну номінальну потужність найбільших приймачів групи Р_ном.і,

4) визначають кількість усіх електроприймачів групи n і їхню сумарну номінальну потужність Р_ном.,

n_і P_{ном. і}

5) знаходять значення n_* = ---- і P_* = --------

n Р_ном

6) за кривими знайдених значень n_* Р_* визначають значення n_e ([6] рис.2.8), а

n_e

потім з виразу n_e* = ---- знаходять n_e = n_e* n_і

n

в) при n >3 і n_е < 4 розрахункове максимальне навантаження

_n

Р_макс.с. = к_з ∑ Р_ном.і (кВт), (3.14)

^і=1

де к_з - коефіцієнт завантаження (для тривалого режиму к_з = 0,9, для режиму тривалого вмикання к_з = 0,75);

Р_ном.і. - номінальна потужність одного електроприймача, кВт.

Для електроприймачів с практично постійним графіком навантаження (К_и> 0,6) значення К_макс дорівнює одиниці і максимальна розрахункова потужність навантаження визначається через середню потужність навантаження за найбільш завантажену зміну:

Р_макс.с = Р_см = К_иР_ном (кВт) (3.15)

Реактивна максимальна розрахункова потужність групи електроприймачів з різними режимами роботи:

Q_макс.с = К_макс Q_см (кВар) (3.16)

Відповідно до практики проектування приймають Q_макс.с = 1,1Q_см при n < 10; Q_макс.с = Q_см при n_е > 10.

Якщо у групі електроприймачів цеху або підприємства є електроприймачі, які працюють з випереджувальним струмом, їх реактивній потужності Q_с приймаються зі знаком мінус і вираховуються з загальної реактивної потужності.

Після визначення Р_макс.с і Q_макс.с можна підрахувати повну потужність:

S_макс.с = К_р.м √Р²_макс.с + (Q_макс.с – Q_с)² (3.17)

Максимальна розрахункова сила струму для електроприймачів змінного струму

Р_макс.с

І_макс.с = ---------------------- (3.18)

√3 U_м cosφ_макс

 

S_макс.с

або І_макс.с = ------------- (3.18)

√3 U_м

 

3.4. Визначення розрахункового навантаження на освітлення

Розрахункове навантаження на освітлення знаходиться переважно за встановленою потужністю електроприймачів освітлення P_ном.о і коефіцієнтом попиту К_к.с. ([4], табл. 24-31; 8-10).

Р_р.о = К_с.о.Р_ном.о (кВт) (3.20)

Значення встановленої потужності Р_ном.о знаходиться або в результаті світлотехнічних розрахунки, або ж за питомою встановленою потужністю електроприймачів освітлення Р_уд на одиницю площі території цеху або підприємства [4, 11].

Орієнтовні значення питомих витрат потужності на освітлення можна приймати за даними ([11], табл. 46-28-46-31).

Р_ном.о = Р_уд F (кВт)

де F - площа цеху або території підприємства,м².

Розрахункове реактивне навантаження від електроприймачів освітлення:

Q_р.о = F_р.о tgφ_о (кВар) (3.22)

де tgφ_о - за коефіцієнтом потужності електроприймачів освітлення встановлюваного виду ([4] табл. 24-32)

Сумарне розрахункове навантаження цеху від силових і освітлювальних електроприймачів визначається як

S_макс = К_р.м √(Р_макс.с + Р_р.о)² + (Q_макс.с + Q_р.о – Q_о)² (3.23)

Розрахунки електричних навантажень доцільно оформити у вигляді таблиць.

Таблиця 3.1

 

Таблиця для визначення розрахункового навантаження за К_м і n_е

 

№ п/п

Електроприймачі

Кількість електроп-риймачів, n

Встановлена потужність при ПВ = 100 %, кВи

Рном.макс n = -------- Рном.мин

Коефіцієнт використання Ки

cosφ tgφ

Середнє наванта-ження за максимально завантажену зміну

ne

Коефіцієнт максимуму Кмакс

Максимальна розрахункова потужність

Одного електроп-риймача (наймен-шого і найбіль-шого) Рном

Загаль-на Рном

активна Рсм, кВт

реак-тивна Qсм, кВар

Рмакс.с, кВт

Qмакс.с, кВар

Кр.м.

Sмакс.с, кВ А

Електроприймачі з змінним графіком навантажен-ня

(Ки< 0,6)

Всього….

Електроприймачі з постійним графіком навантажен-ня

(Ки< 0,6)

Разом…

Всього…

 

Таблиця 3.2

 

Зведена таблиця розрахункових навантажень цехів і підрозділів

 

 

№ п/п

Найменування цеху, підрозділу

Силове навантаження

Освітлювальне навантаження

Загальне навантаження

tgφ макс

ІмаксА

Рном, кВт

Кс

cosφ tgφ

Розрахункове наванта-ження

Р, м2

Руд, Вт м2

Кс.о.

сosφо tgφо

Розрахун-кове наванта-ження

Рмакс.с + Рр.о., кВт

Qмакс.с + Qр.о., кВар

Кр.м.

Sмакс, кВ А

Рмакс.с, кВт

Qмакс.скВар

Рр.о, кВт

Qр.о, кВар