Область применения
В Указаниях приведена методика определения электрических нагрузок, являющихся исходными данными для проектирования систем электроснабжения потребителей электроэнергии всех отраслей народного хозяйства.
Определения и обозначения основных величин
Номинальная (установленная) мощность одного ЭП - мощность, обозначенная на заводской табличке или в его паспорте. Применительно к агрегату с многодвигательным приводом под номинальной мощностью подразумевают наибольшую сумму номинальных мощностей одновременно работающих двигателей.
Групповая номинальная (установленная) активная мощность - сумма номинальных активных мощностей группы ЭП:
где n - число электроприемников.
Номинальная реактивная мощность одного ЭП qн - реактивная мощность, потребляемая из сети или отдаваемая в сеть при номинальной активной мощности и номинальном напряжении, а для синхронных двигателей - при номинальном токе возбуждения.
Групповая номинальная реактивная мощность - алгебраическая сумма номинальных реактивных мощностей входящих в группу ЭП:
где tgϕ - паспортное или справочное значение коэффициента реактивной мощности. Групповая средняя активная мощность за период времени Т определяется как частное от деления расхода активной Wa или реактивной Wp энергии всех входящих в группу ЭП на длительность периода:
Рс = Wa / T; Qc = Wp / T.
Средняя активная (или реактивная) мощность группы равна сумме средних активных (или реактивных) мощностей входящих в группу ЭП (кроме резервных):
Необходимо иметь в виду, что в дальнейшем в Указаниях под термином "средняя активная (или реактивная) мощность" имеется в виду наибольшее возможное значение средней активной (реактивной) мощности за наиболее загруженную смену продолжительностью Т = Тсм. Тсм -продолжительность смены), т. е. за смену с наибольшим потреблением энергии группой ЭП, цехом или предприятием в целом.
Коэффициент использования отдельного электроприемника ku или группы ЭП Ки - отношение средней активной мощности отдельного ЭП рс или группы ЭП Рс за наиболее загруженную смену к ее номинальному значению:
ku = рс / рн Ки = Рс / Рн
В справочных материалах, содержащих расчетные коэффициенты для определения электрических нагрузок промышленных предприятий, значения коэффициентов использования приведены по характерным (однородным) категориям ЭП. К одной характерной категории относятся ЭП, имеющие одинаковое технологическое назначение, а также одинаковые верхние границы возможных значений ku и коэффициентов реактивной мощности tgϕ. Например, сверлильные станки относятся к характерной категории "металлорежущие станки", которая представлена в справочных материалах расчетными коэффициентами ku = 0,14 и tgϕ = 2,3. Это означает, что активная и реактивная средняя (за максимально загруженную смену) мощность любого станка, относящегося к указанной категории может быть выше рс = рн ku и qc = рн ku tgϕ с вероятностью превышения не более 0,05. Для группы, состоящей из ЭП различных категорий (т. е. с разными ku), средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле:
где n - число характерных категорий ЭП, входящих в данную группу.
При определении Ки группы электроприемников как средневзвешенного справочного значения характерных категорий произведение КиРн не должно рассматриваться как среднее значение ожидаемой нагрузки, так как в нем не учтен фактор снижения расчетных значений Ки при увеличении числа электроприемников в группе. Указанный фактор учитывается в номограмме (см. рисунок) и табл. 1 - 3 в соответствии с аналитическими выражениями, приведенными в /1/, а в формуляре КиРн используется как промежуточная расчетная величина, позволяющая сохранить традиционный алгоритм расчета.
Эффективное число электроприемников nэ - это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обусловливает те же значения расчетной нагрузки, что и группа различных по мощности электроприемников. Величину nэ рекомендуется определять по следующему выражению:
Величина nэ может определяться также по упрощенному выражению:
Если найденное по упрощенному выражению число nэ окажется больше n, то следует принимать nэ = n. Если рн.макс / рн.мин ≤ 3, где рн.мин - номинальная мощность наименее мощного ЭП группы, также принимается nэ = n.
Расчетная активная Рр и реактивная Qp мощность - это мощность, соответствующая такой неизменной токовой нагрузке Iр, которая эквивалентна фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему возможному тепловому воздействию на элемент системы электроснабжения. Вероятность превышения фактической нагрузки над расчетной не более 0,05 на интервале осреднения, длительность которого принята равной трем постоянным времени нагрева элемента системы электроснабжения 3 То, через который передается ток нагрузки (кабеля, провода, шинопровода, трансформатора и т. д.).
Для одиночных ЭП расчетная мощность принимается равной номинальной, для одиночных ЭП повторно-кратковременного режима - равной номинальной, приведенной к длительному режиму.
Коэффициент расчетной мощности Кр - отношение расчетной активной мощности Рр к значению Ки, Рн группы ЭП:
Кр = Рр / Ки Рн
Коэффициент расчетной мощности зависит от эффективного числа электроприемников, средневзвешенного коэффициента использования, а также от постоянной времени нагрева сети, для которой рассчитываются электрические нагрузки.
Настоящими Указаниями приняты следующие постоянные времени нагрева:
То = 10 мин - для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты. Значения Кр для этих сетей принимаются по табл. 1 или номограмме (см. рисунок);
То = 2,5 ч - для магистральных шинопроводов и цеховых трансформаторов. Значения Кр для этих сетей принимаются по табл. 2;
То ≥ 30 мин - для кабелей напряжением 6 кВ и выше, питающих цеховые трансформаторные подстанции и распределительные устройства. Расчетная мощность для этих элементов определяется при Кр = 1.
Таблица 2. Значения коэффициентов расчетной нагрузки Кр на шинах НН цеховых трансформаторов и для магистральных шинопроводов напряжением до 1 кВ.
| nэ | Коэффициент использования Ки | |||||||
| 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 и Более | |
| 5,33 | 2,67 | 1,6 | 1,33 | 1,14 | ||||
| 3,44 | 2,69 | 1,9 | 1,52 | 1,24 | 1,11 | |||
| 2,94 | 2,17 | 1,8 | 1,42 | 1,23 | 1,14 | 1,08 | ||
| 2,28 | 1,73 | 1,46 | 1,19 | 1,06 | 1,04 | 1,0 | 0,97 | |
| 1,31 | 1,12 | 1,02 | 1,0 | 0,98 | 0,96 | 0,94 | 0,93 | |
| 6-8 | 1,2 | 0,96 | 0,95 | 0,94 | 0,93 | 0,92 | 0,91 | |
| 9-10 | 1,1 | 0,97 | 0,91 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,9 |
| 10-25 | 0,8 | 0,8 | 0,8 | 0,85 | 0,85 | 0,85 | 0,9 | 0,9 |
| 25-50 | 0,75 | 0,75 | 0,75 | 0,75 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,85 |
| Более 50 | 0,65 | 0,65 | 0,65 | 0,7 | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,8 |
Коэффициент спроса группы ЭП Кс - отношение расчетной активной мощности к номинальной мощности группы
Кс = Рр / Рн
Коэффициент одновременности Ко - отношение расчетной мощности на шинах 6 – 10 кВ к сумме расчетных мощностей потребителей, подключенных к шинам 6 - 10 кВ РП, ГПП
Ко = Рр Σ / Σ Рр
Расчетная активная мощность цеха, предприятия в целом, выраженная через удельные показатели электропотребления:
Рр = WудМ / Тм; Рм = Руд F,
где Wуд - удельный расход электроэнергии на единицу продукции; М - годовой выпуск продукции в натуральном выражении; Руд - удельная плотность максимальной нагрузки на 1 м2 площади цеха, предприятия.
Годовой расход электроэнергии определяется по выражениям:
Wa.г = Рр Тм Ко; Wр.г = Qp Тм.р Ко,
где Тм (Тм.р) - годовое число часов использования максимума активной (реактивной) мощности;
Рр, Qр - расчетные нагрузки; Ко - коэффициент одновременности по табл. 3 при числе присоединений более 25.
