Презентація

2. Создание каждого промышленного объекта начинается с его
проектирования. Не простое суммирование установленных (номинальных)
мощностей ЭП предприятия, а определение ожидаемых (расчетных) значений
электрических нагрузок является первым и основополагающим этапом
проектирования СЭС. Расчетная максимальная мощность, потребляемая
электроприемниками предприятия, всегда меньше суммы номинальных
мощностей этих ЭП Необходимость определения ожидаемых (расчетных)
нагрузок промышленных предприятий по рекомендуемым ниже методам вызвана
неполной загрузкой некоторых ЭП, неодновременностью их работы,
вероятностным случайным характером включения и отключения ЭП, зависящим
от особенностей технологического процесса и организационно-технических
мероприятий по обеспечению надлежащих условий труда рабочих и служащих
данного производства. Правильное определение ожидаемых электрических
нагрузок и обеспечение необходимой степени бесперебойности их питания имеют
большое народнохозяйственное значение. От этого расчета зависят исходные
данные для выбора всех элементов СЭС промышленного предприятия и денежные
затраты при установке, монтаже и эксплуатации выбранного
электрооборудования. Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию
строительства, перерасходу проводникового материала сетей и неоправданному
увеличению мощности трансформаторов и прочего электрооборудования.
Занижение может привести к уменьшению пропускной способности
электрической сети, к лишним потерям мощности, перегреву проводов, кабелей и
трансформаторов, а следовательно, к сокращению срока их службы.
Существующие ныне методы определения расчетных нагрузок
проектируемых предприятий основаны на обработке экспериментальных и
практических данных об электрических нагрузках действующих промышленных
предприятий различных отраслей промышленности.

3. 1. Нагрузка 1, создаваемая одним ЭП
напряжением до 1 кВ, присоединяемым к
распределительному шкафу РШ,
распределительному шинопроводу ШРА, к
магистральному шинопроводу ШМА или к
шинам щита низшего напряжения
трансформаторной подстанции ТП.
Определение этой нарузки необходимо для
выбора сечения провода или кабеля,
отходящего к данному ЭП, и аппарата, при
помощи которого производится присоединение ЭП к сети.
Нагрузки 1 на ответвлении к отдельным ЭП, определяются по номинальной
(установленной) мощности этих ЭП. В некоторых случаях целесообразно к одному
ответвлению присоединить три-четыре ЭП небольшой (до 3 кВт) мощности. Такое
соединение называется цепочкой (рис 2 .5). Рекомендуется в цепочку соединять
одинаковые или близкие по установленной мощности ЭП. Нагрузка такого
ответвления определяется суммой номинальных мощностей:
Ток нагрузки 1, равный , А, определяется для большинства трехфазных ЭП
по общей формуле:
(2.5)
где Pном — номинальная активная мощность электроприемника, кВт; UH0M —
номинальное линейное напряжение сети, кВ; cos φ — номинальный коэффициент
мощности нагрузки; ηном — номинальный КПД.
Следует отметить, что Pном Uном cos φ должны быть приняты по каталогу
(паспорту) ЭП.

4. Для многодвигательного электропривода номинальный ток, А, принимается с
учетом cos φ и ηном наиболее мощного ЭП такого привода
(2.5а)
где Σрном - сумма номинальных мощностей ЭП многодвигательного привода, кВт.
Номинальный ток трехфазной электропечи, А,
(2.5б)
Номинальный ток трехфазной выпрямительной установки, А,
(2.5в)
Номинальный ток трансформаторов также определяется по (2.5в)
Для однофазных ЭП силовой сети, подключенных аналогично нагрузке 1 (рис. 2.4)
на фазное напряжение,
(2.6)
где Рф — активная мощность однофазного электроприемника, кВт, по (2.1), (2.1а),
(2.16); Uном,ф — номинальное фазное напряжение сети, кВ, например 0,22 кВ в
трехфазной сети 038/0,22 кВ и 0,38 кВ в трехфазной сети 0,66/ 0,38 кВ.
Для сетей постоянного тока и однофазного тока с активной нагрузкой, какими
являются сети одного или группы осветительных ЭП с лампами накаливания (cos φ
=l),(2.6) приобретает вид:
(2.7)

5. где Рф,0— активная мощность одного или группы осветительных ЭП,
присоединенных на фазное напряжение, кВт. Ток нагрузки, А, трехфазной
осветительной сети с лампами накаливания
(2.8)
где Ро — суммарная активная трехфазная мощность нагрузки
осветительной сети, все ЭП которой присоединяются на фазное напряжение, кВт
2. Для последующих узлов (ступеней) схемы электроснабжения (узлы 2, 3
на рис. 2.4), в которых к одной линии электрической сети присоединяются группы
ЭП, расчетную (ожидаемую) нагрузку следует находить по нижеприведенным
методам.
Определение максимальной расчетной нагрузки Ррв узлах 2, 3 (рис. 2.4),
создаваемой группой ЭП напряжением до 1 кВ, необходимо для выбора сечения
питающей линии или распределительной магистрали, от которой по­лучает
питание данная группа ЭП, а также для выбора аппаратов присоединения и
защиты данной группы ЭП.
3. Определение нагрузки 4, создаваемой отдельными ЭП напряжением 6—
10 кВ, производится аналогично п. 1. Расчет нагрузки 4 необходим для выбора
сечения питающих проводников и аппаратов присоединения и защиты отдельных
ЭП 6—10 кВ.
4. Определение общей расчетной нагрузки в узлах присоединения 5—8
(рис. 2.4) необходимо для выбора сечения проводников сети высокого
напряжения, для выбора числа и мощности понижающих трансформаторов,
устанавливаемых в цеховых ТП и на ГПП предприятия, а также аппаратов
распределительных устройств высокого на­пряжения на РП и ГПП. Расчет
нагрузок в узлах сети 5—8 рассматривается с некоторыми упрощениями по
сравнению с расчетом в узлах 2, 3, о которых будет сказано ниже.

6. Рассмотрим основные методы определения расчетных электрических
нагрузок, применяемые при проектировании. В настоящее время почти все
технологические агрегаты и механизмы промышленных предприятий (за
исключением некоторых сантехнических установок) поставляются комплектно с
необходимым электрооборудованием и пускозащитной аппаратурой. Приступая к
проектированию СЭС предприятия, необходимо иметь в наличии планы цехов в
масштабе 1:100 или 1:200 с расстановкой технологического и сантехнического
оборудования, перечень оборудования с указанием номинальной мощности
отдельных ЭП. Электрические сети и ответвления к отдельным ЭП изображают на
этом же плане в виде однолинейной схемы с соблюдением трасс фактической
прокладки.
При определении расчетных электрических нагрузок можно пользоваться
основными методами: упорядоченных диаграмм (метод коэффициента
максимума); удельного потребления электроэнергии на единицу продукции;
коэффициента спроса; удельной плотности электрической нагрузки на 1 м2
производственной площади
В настоящее время основным методом расчета электрических нагрузок
промышленных предприятий является метод упорядоченных диаграмм,
рекомендованный в «Руководящих указаниях по определению электрических
нагрузок промышленных предприятий». Метод применим в тех случаях, когда
известны номинальные данные всех ЭП предприятия и их размещение на плане
цехов и на территории предприятия. Метод позволяет по номинальной мощности
ЭП с учетом их числа и характеристик определить расчетную нагрузку любого
узла схемы электроснабжения.
Определяют среднюю нагрузку групп ЭП за максимально загруженную
смену Рсм и расчетный получасовой максимум Рр.

7. Средняя нагрузка за максимально загруженную смену, кВт,
Рсм = Kи Рном (2.9)
где Рном — суммарная номинальная активная мощность групп ЭП, приведенная для
ЭП с повторно­кратковременным режимом к ПВ = 100 %, присоединенных к узлам
2, 3, 5—8 на рис. 2.4, кВт; Kи— коэффициент использования активной мощности,
значения которого для некоторых ЭП с разными режимами работы приведены в
табл. 2.1. Коэффициент Кл характеризует связь между номинальной мощностью Рном
группы ЭП и средней ожидаемой нагрузкой Рем, создаваемой этими ЭП за
наиболее загруженную смену [см (2.9)].
Расчетная максимальная нагрузка (получасовой максимум), кВт,
РР = КмРсм (2.10)
где Рсм — коэффициент максимума активной (реактивной) мощности,
принимаемый по рис. 2.6 или по табл. 2.3 в зависимости от значения Kи и
эффективного числа электроприемников nэ. Коэффициент Км характеризует
превышение максимальной нагрузки Рр над средней Рсм за максимально
загруженную смену. Коэффициент максимума может быть равным или большим
единицы. Для электроприемников с продолжительным режимом работы
(вентиляторы, насосы и т.п.), т.е. для таких ЭП, у которых Км = 1:
РР = Рсм (2.10а)
Коэффициент Км определяются для групповых графиков нагрузки.
Коэффициент максимума можно определить в зависимости от эффективного
числа электроприемников nэ по рис. 2.6.

8. Под эффективным числом nэ понимают такое число однородных по
режиму работы ЭП одинаковой мощности, которое обеспечивает тот же
расчетный максимум, что и группа различных по мощности и режиму работы ЭП.
Его определяют по формуле
(2.12)
где Σ1
n
Pномi— квадрат суммы номинальных мощностей всех п электроприемников
узлов 2—8 на рис. 2.4; Σ1
n
P2
номi сумма квадратов тех же мощностей.
Наибольшие трудности возникают при определении эффективного числа
электроприемников пэ. Ясно, что нагрузка в узлах 2, 3, 5—8 (рис. 2.4) состоит из
нагрузки ЭП, различных по мощности и разнохарактерных по режиму работы.
Если в группе пять и более ЭП и значение m, равное отношению номинальной
мощности наибольшего ЭП группы Рномтах к мощности наименьшего приемника Рномтin
определяемой по (2.13), меньше или равно 3, можно считать пэ~п:
(2.13)
При m>3 и Kи ≥0,2
(2.14)
Когда найденное по (2.14) и3 оказывается больше действительного числа
электроприемников п, следует принимать nэ = n

9. Если количество электроприемников n ≤3, то можно не определять
эффективное число электроприемников п3,ограничившись нахождением
расчетной мощности: Рр=Рном x Кзаг, где Кзаг — коэффициент загрузки, принимаемый
для продолжительного режима равным 0,9; для повторно-кратковременного
режима 0,75 и для продолжительного автоматического режима 1. Коэффициент
загрузки Кзагпредставляет собой отношение средней за время включения в цикле
мощности ЭП к его номинальной мощности Кзаг=Рс,в / Рном.
Когда значение m>3 и Ки<0,2, а расчет по (2.12) затруднителен из-за
большого числа ЭП, эффективное число электроприемников определяют с
помощью так называемого относительного эффективного числа
электроприемников nэ*, которое равно:
nэ*= nэ /n (2.15)
и в свою очередь зависит от
n* = п1/п и Р* = Рном1/Рном, (2.16)
где n1 — число наибольших ЭП в группе, каждый из которых имеет мощность не
менее половины наибольшего по мощности ЭП данной группы Рномтах , Рном —
суммарная номинальная мощность этих n1электроприемников, кВт; Рном —
суммарная номинальная мощность всей группы и приемников, кВт.
По найденным значениям n* и Р* по табл. 2.2 определяют относительное
эффективное число электроприемников nэ* и по (2.15)
nэ*= nэ* /n
При количестве одновременно работающих ЭП более трех расчетная
нагрузка РР должна быть не менее номинальной мощности наибольшего из них.

10. Для определения расчетных нагрузок на шинах транс-форматорных
подстанций (узлы 3, 5—8 на рис. 2.4) применяют упрощенную методику расчета
пэ .В частности, при большом числе отходящих от подстанции линий или при
питании от одной подстанции нескольких цехов, расположенных в разных
зданиях, можно оперировать с мощностями условных ЭП. Для отдельных
питающих линий, по которым ранее были найдены значения Σ Рном и nэ мощности
условных ЭП, кВт, принимаются равными:
(2.17)
По подстанции в целом nэ принимается равным сумме эффективного числа
ЭП отдельных линий.
nэ= nэ1+ nэ2 + ...
Расчеты нагрузок проводят параллельно для активных и реактивных
мощностей, что в итоге позволяет определить полную мощность
рассматриваемого элемента и системы электроснабжения в целом. Метод
упорядоченной диаграмм имеет существенный недостаток в том, что не содержит
элемента прогнозирования нагрузок, хотя для учебного проектирования этот
расчет является достаточным.

11. Порядок определения расчетных электрических нагрузок методом
коэффициента максимума заключается в следующем:
1) все ЭП, присоединенные к узлам 2, 3, 5—8, разбивают на однородные по
режиму работы группы с одинаковыми значениями коэффициентов
использования и коэффициентов мощности;
2) подсчитывают количество ЭП в каждой группе и в целом по расчетному
узлу присоединения;
3) в каждой группе ЭП и по узлу в целом находят пределы их номинальных
мощностей и величину nэ по (2.12). При этом все ЭП должны быть приведены к ПВ
= 100%;
4) подсчитывают суммарную номинальную мощность всех ЭП узла ΣРном
5) по табл. 2.1 принимают для характерных групп ЭП коэффициенты
использования Ки и коэффициенты мощности cosφ. По значениям cosφ с помощью
тригонометрических таблиц определяют;
6) для каждой группы однородных ЭП (станки, сварочные установки и т.п.)
определяют среднюю активную, кВт, нагрузку за наиболее загруженную смену Рсм
по (2.9), а затем и рактивную, квар,
Qсм = Рсм tgφ (2.18)
7) для узла присоединения суммируют активные и реактивные
составляющие мощностей по группам разнородных ЭП
Рсм,уз= ΣРсми Qсм,уз= ΣQсм
3
8) определяют средневзвешенное значение коэффициента использования
узла
Ки,уз= Рсм,уз/ Σрном

12. 9) средневзвешенное значение tgφуз=Qсм,уз/Рсм,уз определяют cosφуз —
средневзвешенное значение коэффициента мощности узла присоединения;
10) по одному из приведенных выше способов определяют эффективное число
электроприемников nэ. В зависимости от Ки и пэ определяют по табл. 2.3 или по
рис. 2.6 коэффициент максимума Км,
11) с учетом Км по (2.10) определяют расчетную максимальную нагрузку РР;
12) расчетную реактивную мощность, квар, определяют
Qр= К’м Qсм,уз (2.19)
При Ки <0,2 и пэ ≤100, а также при Ки≥0,2 и п≤10 коэффициент Км = 1,1. Во всех
остальных случаях можно принять К’м= 1.
При определении суммарной расчетной реактивной мощности узла реактивная
мощность ЭП, работающих опережающим cosφ, принимается со знаком минус;
13) определяют полную мощность, кВ-А,
Sp = √(P2
р + Q2
р) (2.20)
и расчетный ток, А,
Iр = Sp /(√З Uном). (2.20а)
При пэ ≥200 и любых значениях Ки, а также при К≥0,8 и любых значениях пэ
допускается расчетную на грузку принимать равной средней за наиболее
загруженную смену (Км=1), т.е.
Рр = Рсм и QР = Qсм (2.21)

13. Для мощных ЭП (200 кВт и более) можно принять расчетную
электрическую нагрузку Рр равной средней нагрузке за наиболее загруженную
смену Рсм
Рр = Рсм = КиРном; (2.22)
14) при определении расчетных нагрузок в узлах 3, 5—8 (рис. 2.4) вводят
коэффициент участия в максимуме Куч, который характеризует смещение
расчетных максимумов нагрузок во времени отдельных силовых
распределительных пунктов цеха или предприятия (Куч<1). Значение
коэффициента Куч устанавливается отраслевыми инструкциями в зависимости от
местных условий. Приближенно можно принять: для линий высокого напряжения
внутризаводского электроснабжения Куч = 0,85—0,95, для системы внешнего
электроснабжения в зависимости от числа под­станций Куч = 0,9­0,95.
При определении расчетных нагрузок однофазных ЭП следует
предварительно распределить их равномерно по фазам, после чего их
номинальная нагрузка принимается равной тройной нагрузке Рном,одн наиболее
загруженной фазы
Рном = 3Рном,одн
Определение средних нагрузок и расчетного 30­минутного максимума
однофазных электроприемников в дальнейшем производится аналогично
трехфазным.
В дополнение к сказанному следует отметить, что при определении
расчетных нагрузок до 1 кВ по трансформатору в целом (узлы 3 на рис. 2.4)
производят указанные выше расчеты с добавлением осветительных нагрузок, а
также с учетом мощности конденсаторов до 1 кВ (гл. 5) и потерь мощности в
силовых трансформаторах.
Мощность силовых трансформаторов предварительно выбирается по Рсм.

14. КОНЕЦ