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.

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;Sн — паспортная мощность трансформатора, кВА;cos φн — 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.

Для одного электроприемника расчетная активная мощность принимается равной:при длительном режиме работы

при повторно-кратковременном режиме работы

где р у — 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 φ — 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 φ — 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):

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.

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 n э 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;tgφ — 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 U 1 — 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 n э — 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:

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.