Расчетная электрическая нагрузка

Расчетная мощность Р_р или Q_p — это мощность, соответствующая такой неиз­менной токовой нагрузке I_р, которая эквивалентна фактической изменяющейся во вре­мени нагрузке по наибольшему возможному тепловому воздействию на элемент систе­мы электроснабжения. Вероятность превышения фактической нагрузки над расчетной не превышает 0,05 в интервале осреднения, длительность которого принята равной трем постоянным времени нагрева 3Т_о элемента системы электроснабжения, через ко­торый передается ток нагрузки (кабель, провод, шинопровод, трансформатор и т.д.).

В зависимости от вида нагрева проводника различают два различных по физи­ческому смыслу значения расчетной нагрузки I_р (эквивалент переменной электрической нагрузке):

а) I_р1 – по максимальному тепловому нагреву;

б) I_р2 – по тепловому износу изоляции.

За I_р следует принимать наибольшее из значений величин I_р1 и I_р2. Однако в процессе расчетов довольно тяжело учитывать тепловой износ изоляции из-за отсутст­вия данных исследования для всех типов изоляции. Поэтому за расчетную нагрузку принимают I_р1 (по максимальному тепловому нагреву).

Выбор элементов системы электроснабжения выполняется на основании опре­деления расчетной электрической нагрузки.

Исходными данными для определения расчетных нагрузок служит перечень приемников электроэнергии с указанием их номинальной мощности, назначения меха­низма или технологической установки, режима работы и числа фаз.

Все методы определения расчетных электрических нагрузок можно разделить на три группы:

Источник

Расчетная нагрузка.

Расчетная нагрузка определяется как максимальная мощность, иными словами максимальная из средних значений полной мощности (Sм) за получасовой промежуток времени. Расчетная или максимальная нагрузка позволяет определить достаточность сечений питающих электролиний, учитывая нагрев и плотность тока, выбрать мощность трансформаторов, выявить потери мощности и перебои с напряжением в сети. Для вычисления расчетной нагрузки необходимо предварительно изучить основные понятия и коэффициенты.

Так, для расчета максимальной нагрузки необходимы средняя активная нагрузка (Рсм) и средняя реактивная нагрузка (Qсм) за загруженную максимально смену, а для определения потери электроэнергии за год – среднегодовые нагрузки активной (Рсг) и реактивной (Qсг) энергии. На практике, для расчета средней нагрузки активной и реактивной энергии соотносят величину потребления соответствующей энергии по показаниям счетчика за определенный промежуток времени (как правило, за время смены) к этому интервалу времени.

Существует понятие максимальной кратковременной или пиковой нагрузки (Iпик) – периодически возникающая нагрузка, необходимая для проверки и защиты сетей, определения колебаний напряжения.

Далее рассмотрим коэффициенты, которые принимают участие в расчете нагрузки:

Значение К_м при К_и

Источник

Электрическая нагрузка.

Характер нагрузки в сети может в процессе работы электроприемников оставаться неизменным, изменяться во всех или отдельных фазах, сопровождаться возникновением высших гармоник напряжения или тока. Ввиду этого электрическая нагрузка в сети бывает следующих типов:

— спокойная симметричная (преобладающее большинство трехфазных электроприемников);

К специфическим нагрузкам относятся резкопеременная, нелинейная и несимметричная нагрузка.

Резкими набросами и провалами тока или мощности характеризуется резкопеременная электрическая нагрузка. Неравномерная нагрузка фаз характерна для несимметричной нагрузки, вызывается она однофазными и трехфазными (реже) приемниками с неравномерной загрузкой фаз. В сети при несимметричной нагрузке возникают токи, которые имеют прямую, нулевую и обратную последовательности. Электроприемниками с нелинейной вольт-амперной характеристикой создается нелинейная нагрузка, при в сети ней появляются высшие гармоники напряжения или тока, происходит искажение синусоидальной формы напряжения или тока.

Созданию специфических нагрузок способствует работа электродуговых печей, полупроводниковых преобразовательных установок или сварочных установок. В основном эти установки принадлежат промышленным. Как известно, электрические сети промышленных предприятий связаны через трансформаторные подстанции с сетями сельскохозяйственного назначения, тогда можно считать, что на электросети сельскохозяйственного назначения оказывают влияние специфические электрические нагрузки промышленных предприятий.

Электроприемники сельскохозяйственного назначения по мощности подразделяются на три группы:

1. Большой мощности (больше 50 кВт)

2. Средней мощности (от 1 до 50 кВт)

3. Малой мощности (до 1 кВт)

Для работы некоторые электроприемники используют постоянный ток, а также токи повышенной частоты (до 400 Гц) или высокой (до 10 кГц).

Перерывы в электроснабжении могут допускать во время работы некоторые группы приемников, но существуют такие группы для которых перерыв в электроснабжении недопустим.

Электроприемники по надежности и бесперебойности электроснабжения разделены на 3 категории.

Первая категория включает электроприемники и комплексы электроприемников, при перерыве в электроснабжении которых может возникнуть опасность для жизни людей, расстройство технологического процесса, повреждение основного оборудования. Для этих приемников необходима возможность обеспечения электроэнергией не меньше, чем от двух независимых источников питания. На время автоматического восстановления электроснабжения от второго источника питания, допускается нарушение их электроснабжения.

Вторую категорию представляют электроприемники и комплексы электроприемников, при перерыве электроснабжения которых наблюдается массовый недовыпуск продукции, простои механизмов и рабочих.

От двух независимых источников питания необходимо обеспечивать электроснабжение приемников второй категории, допускается перерыв в электроснабжении только на время, необходимое для автоматического переключения на второй источник.

К третьей категории относятся электроприемники и комплексы электроприемников, которые не попадают по определение первых двух категорий. Их электроснабжение может осуществляться лишь от одного источника питания. На требующееся для проведения восстановительных работ время, но не больше суток допускается перерыв их электроснабжения.

Потреблением из сети не только активной, но также и реактивной мощности сопровождается работы подавляющего большинства электроприемников. Преобразуется активная мощность в механическую мощность на валу рабочей машины или теплоту, а на создание магнитных полей в электроприемниках расходуется реактивная мощность. Основными ее потребителями являются трансформаторы, асинхронные двигатели, индукционные печи, в которых отстает ток по фазе напряжения. Характеризуется потребление реактивной мощности коэффициентом мощности сosφ, представляющим отношение активной мощности Р к полной мощности S. Является удобным показателем коэффициент реактивной мощности tgφ, который выражает отношение реактивной мощности Q к активной Р (показывает, происходящее потребление реактивной мощности на единицу активной мощности).

Источниками реактивной мощности являются установки с опережающим током, они применяются для компенсации реактивной нагрузки с индуктивным характером цепи.

Электрическая нагрузка таким образом в электросети представляется активными и реактивными нагрузками.

При возникновении электрической нагрузки в распределительной сети, может возникать нагрев токоведущих частей (кабелей, проводов, обмоток трансформаторов и электродвигателей). Их чрезмерный нагрев приводит к преждевременному износу изоляции, поэтому не должна температура токоведущих частей превышать допустимые значения. Сечения кабелей и проводов необходимо выбирать по допустимому (расчетному) току нагрузки, для определения которого требуется определить расчетную мощность нагрузки.

При проектировании и эксплуатации СЭС за расчетную электрическую нагрузку принимается неизменная во времени нагрузка – Iрсч, вызывающая характеризующийся установившейся температурой максимальный нагрев токоведущих и с ними соседних частей. Допустимые значения нагрев превышать не должен. Для большинства кабелей и проводов установившееся тепловое состояние обычно наступает за 30 минут (около трех постоянных времени нагрева – 3Т, т. е. постоянная времени нагрева Т = 10 мин). В установках, имеющих номинальный ток нагрузки больше 1000 А, не менее 60 минут достигается установившаяся температура.

Источник

Определение расчетных нагрузок промышленных предприятий и сельских районов

Величина мощности, месторасположение и вид электроприемников определяют структуру схемы и параметры элементов электроснабжения промышленных предприятий и сельского хозяйства.

При проектировании обычно определяют три вида нагрузок:

1. среднюю за максимально загруженную смену P ср. max и среднегодовую P ср. Величина P ср. max необходима дли определения расчетной активной нагрузки P р, а величина P ср для определения годовых потерь электроэнергии.

2. расчетную активную P р и реактивную Q р величины необходимы для расчета сетей но условиям допустимого нагрева, выбора мощности трансформаторов и преобразователей, а также для определения максимальных потерь мощности, отклонения и потерь напряжения;

3. максимальную кратковременную (пусковой ток) I и, эта величина необходима для проверки колебании напряжения, определения тока трогания токовой релейной защиты, выбора плавких вставок предохранителей и проверки электрических сетей по условиям самозапуска двигателей

Тогда для каждой группы

Здесь P у — установленная мощность; ПВ — паспортная продолжительность включения, о. е.

Тогда среднесменная мощность по узлу равна:

— суммарная реактивная мощность компенсирующих устройств ( Q дв— реактивная мощность синхронных двигателей; Q б — мощность конденсаторных батареи).

Средняя активная нагрузка понизительных трансформаторов (20—6/0,4 кВ) определяется аналогично, но с добавлением осветительных нагрузок:

где kc.o — коэффициент спроса; Pe.o — суммарная установленная мощность осветительной нагрузки.

Расчетные нагрузки промышленных предприятий.

Для определения расчетной нагрузки существует ряд методов:

• удельного расхода электроэнергии;

• технологического графика работы электроприемников;

Рассмотрим основные положения вышеприведенных методов.

1. Метод удельного расхода электроэнергии. При использовании этого метода в качестве расчетной принимают фазную нагрузку наиболее загруженной смены работы P ср. max

где Мсм. — объем выпуска продукции за смену;

Эу — удельный расход электроэнергии на единицу продукции;

Тсм — продолжительность наиболее загруженной смены.

2. Метод технологического графика. Для групп электроприемников автоматизированного или строго ритмичного поточного производства расчетную нагрузку определяют из общего графика нагрузки, строящегося на основе технологического графика работы отдельных электроприемников и соответствующих им мощностей.

3. Статистический метод. Принимая, что при расчетах нагрузок можно применять нормальный закон распределения, расчетную нагрузку определяют из уравнения

где P ср — среднее значение (математическое ожидание) нагрузки за рассматриваемый интервал времени;

β — принятая кратность меры рассеяния (коэффициент надежности расчета);

4. Метод упорядоченных диаграмм. Этот метод является основным для определения расчетных нагрузок промышленных предприятий. Здесь

где km — коэффициент максимума нагрузки;

k и — коэффициент использования данной группы п электроприемников;

P ном — номинальная мощность всех рассматриваемых электроприемников n.

Значение km в зависимости от коэффициента использования и эффективного числа электроприемников ( n ф) можно найти по кривым km = f (k и, n ф) или по таблице.

Расчетные нагрузки сельских районов.

Рис. 1. Зависимость удельной расчетной нагрузки (кВт/дом) на вводе в сельский дом и годового потреблении электроэнергии (кВт.ч/дом) за расчетный период (лет) от годового потребления (кВт.ч/дом)

При проектировании внешних сетей 0,38 кВ расчетные нагрузки на вводе сельских жилых домов с электроплитами принимаются равными 6 кВт, а с электроплитами и водонагревателями — 7,5 кВт. Нагрузки бытовых кондиционеров учитываются путем увеличения расчетных нагрузок на вводах жилых домой на 1 кВт.

Для вновь электрифицируемых населенных пунктов, а также при отсутствии сведений об электропотреблении в электрифицированных домах расчетная нагрузка на вводах в дома принимается:

а) в населенных пунктах с преимущественно старой застройкой (более 60% домов, построенных свыше 20 лет назад) с газификацией — 1,5кВт, без газификации— 1,8 кВт,

б) с преимущественно новой застройкой с газификацией—1,8 кВт, без газификации—2,2 кВт.

в) для вновь строящихся благоустроенных квартир в городах, поселках городского типа, поселках при крупных животноводческих и других комплексах с газификацией — 4 кВт, без газификации — 5 кВт.

Согласно методическим указаниям по расчету электрических нагрузок в сетях напряжением 0,38—110 кВ сельскохозяйственного назначения расчетные активные (реактивные) нагрузки рекомендуется определять статистическим методом, т. е. по средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней:

При определении нагрузок сетей 10—110 кВ суммирование нагрузок трансформаторных подстанций (ТП) выполняется ежечасно по типовым суточным графикам активной и реактивной мощностей с учетом сезонности (дневные и вечерние максимумы отдельно не учитываются).

При отсутствии надежных статистических данных о нагрузках рекомендуется использовать методику расчета, базирующуюся на применении коэффициента одновременности (отношения совмещенной максимальной нагрузки к сумме максимумов) нагрузок отдельных потребителей или их групп в виде

Допускается определение расчетных нагрузок по одному режиму: дневному при суммировании производственных потребителей или вечернему при суммировании бытовых потребителей.

Последние выражения рекомендуется только для однородных потребителей. При смешанной нагрузке отдельно определяются нагрузки на участках сети с жилыми домами, производственными, общественными и коммунальными предприятиями с использованием соответствующих коэффициентов одновременности.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Расчет электрических нагрузок

2018-03-08 Статьи Комментариев нет

Сегодня речь пойдет о том, как правильно выполнить расчет потребляемой мощности электроэнергии для частного дома, что такое установленная и расчетная мощность нагрузки и для чего вообще нужны все эти расчеты.

Расчет электрических нагрузок производится по двум основным причинам.

Во первых имея представление, какая выделенная мощность нужна для вашего дома, вы можете обратиться в свою энергосбытовую компанию с целью получения именно той мощности, которая вам необходима. Правда надо учитывать наши реалии, далеко не всегда вам пойдут на встречу. В сельской местности зачастую электросети находятся в весьма плачевном состоянии и действует жесткий лимит на выделяемую электроэнергию, поэтому в лучшем случае вам выделят не более 15 кВт, а порой даже этого не добиться.

Во вторых расчетная мощность всех потребителей является основным показателем при выборе номинальных токов защитных и коммутационных аппаратов, а также при выборе необходимого сечения проводников.

Итак, выполнив расчет электрических нагрузок всех наших потребителей, мы узнаем суммарную расчетную мощность (расчетный ток). Под этим понятием подразумевается мощность, равная ожидаемой максимальной нагрузке сети за 30 минут.

Для того, чтобы правильно выполнить расчет нам необходимо знать установленную мощность всех электроприемников и расчетные коэффициенты.

Установленная мощность — это сумма номинальных мощностей всех устройств-потребителей электроэнергии в доме. Значение номинальной мощности берется из паспортных данных на электрооборудование и не является фактической мощностью потребления.

Расчетные коэффициенты, которые необходимо учитывать при расчетах — коэффициент спроса Кс, коэффициент использования Ки и коэффициент мощности cos φ.

Коэффициент спроса — это отношение совмещенного получасового максимума нагрузки электроприемников к их суммарной установленной мощности. То есть он вводится с учетом того, что в любой момент времени не все электроприборы будут потреблять свою полную мощность.

где Рр – расчетная электрическая нагрузка, кВт;
Ру – установленная мощность электроприемников, кВт.

Коэффициент использования — это отношение фактически потребляемой мощности к установленный мощности за определенный период времени.

Ки = Р/Ру

Коэффициент мощности cosφ — это отношение активной мощности, потребляемой нагрузкой к ее полной мощности.

cosφ = Р/S

где P – активная мощность, кВт;
Ру – полная мощность, кВА.

Все коэффициенты принимаются из таблиц соответствующих нормативных документов. Также ниже в таблице указана паспортная (номинальная) мощность отдельных электропотребителей.

Для примера предположим, что у нас есть дачный домик с двумя комнатами, кухней и прихожей. Питание дома однофазное. Для дальнейших расчетов составим таблицу со всеми имеющимися в доме электропотребителями.

Далее переходим уже непосредственно к расчету мощности с учетом всех коэффициентов. Все однотипные электроприемники, такие как розеточная сеть, освещение, объединим в группы и сложим их номинальную мощность. Остальные приемники посчитаем отдельно.

Для определения расчетной активной мощности необходимо номинальную (установленную) мощность умножить на коэффициенты спроса и использования — Pр = Pу * Кс * Ки.

Полную мощность находим, разделив расчетную активную мощность на коэффициент мощности — S = Pp/cos φ.

Расчетный ток для однофазной сети определяется по формуле Ip = Pp/U*cos φ или Ip = S/U. Для трехфазной сети формула будет иметь такой вид Ip = Pp/1,73*U*cos φ или Ip = S/1,73*U.

Для того, чтобы примерно прикинуть какая мощность нужна для дома, можно и не делать таких подробных расчетов. Достаточно сложить установленную мощность потребителей, которые будут использоваться и умножить это значение на коэффициент спроса.

Правда надо учитывать, что это значение будет очень приблизительное и в дальнейшем его придется корректировать.

Источник