Расчетные нагрузки промышленных предприятий

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.

Дополнительно по теме

Расчетные нагрузки жилых и общественных зданий

Допустимые токовые нагрузки на провода и кабели

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;

Sn - паспортная мощность трансформатора, ква;

cosjн- 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 j - 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 j - 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;

tgj — 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 Uн — 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

Примечание. В первых семи столбцах указаны заданные величины. Остальные величины определены были при решении примера.

Решение.

Определяются значения tgj в зависимости от величин cosj (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
№ ТП	Номинальная мощность Ру, квт	активная Рсм, квт	реактивная Qсм, квар	Эффективное число электроприемников nэ	Мощность условного электроприемника Р'у, квт
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