Из полученных значений находится наиболее загруженная фаза по активной и реактивной мощности, например, фаза «а».

Эффективное число электроприемников определяется по формуле 3.8.

Коэффициент использования К_и определяется для наиболее загруженной фазы, например фазы «а»:

                        (3.11)

где Р_аb, Р_са – суммарные номинальные мощности однофазных электроприемников, включенных на U_л между наиболее загруженной фазой и смежные с ней фазы в 3-х фазной системе,

Р_ао – суммарная номинальная мощность однофазных электроприемников, включенных на фазное напряжение наиболее загруженной фазы.

Далее определяется коэффициент расчетной мощности К_р = f(n_э, К_и) и расчетная нагрузка: Р_р = 3·К_р·К_и·Р_{ном.макс.ф} = 3·К_р·Р_ср, Q_p = 3·Q_ср·К_м.р.

Пример 3.4. Определить расчетную нагрузку от группы однофазных электроприемников, подключенных на U_л и U_ф и имеющих следующие данные:

U_ф:

«а-о» – 2´5 кВт k_и = 0,3  сosj = 0,6 (tgj = 1,33),

«в-о» – 1´6 кВт k_и = 0,2  сosj = 0,8 (tgj = 0,75),

«с-о» – 2´8 кВт k_и = 0,4 сosj = 0,7 (tgj = 1,0);

U_л:

«а-в» – 2´4 кВт k_и = 0,2  сosj = 0,8,

«с-а» – 3´2 кВт k_и = 0,3 сosj = 0,7,

«в-с» – 1´10 кВт k_и = 0,3 сosj = 0,65.

Решение.

Рассчитываем среднесменную нагрузку по фазам:

Наиболее загруженной является фаза «с».

Определяем эффективное число электроприемников:

Рассчитаем коэффициент использования для наиболее загруженной фазы:

Определяем коэффициент расчетной нагрузки К_р.с = f(n_э, К_ис) = 2.

Тогда расчетная нагрузка составит:

 Р_р = 3·К_рс·Р_см(с) = 3×2×8,3=50 кВт; Q_p = 3×Q_см(с)× = 3×9,4×1,1=31,02 квар.

ЗАДАНИЕ 3.

Определить максимальную нагрузку, создаваемую однофазными электроприемниками, включенными на фазное и линейное напряжения сети 380/220 В, согласно варианта (табл. 3.2).

Каталожные данные по электроприемникам:

А –регулируемая нагревательная печь р_ном = 20 кВт, cosφ =1, k_и  =0,5;

В -сварочная машина с тремя однофазными сварочными трансформаторами,     s_ном = 100 кВ·А, cosφ =0,4, k_и  =0, 4;

С -сварочный аппарат s_ном = 48 кВ·А, cosφ =0,4, k_и  =0, 4;

D- сварочный аппарат s_пасп = 40 кВ·А, cosφ =0,4, k_и  =0, 4.

Таблица 3.2. Варианты включения однофазных электроприемников

ТЕМА 4. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Отсутствие в ряде случаев информации об индивидуальных электроприемниках привело к необходимости разработки эмпирических методов расчета, к которым относятся: метод коэффициента спроса, метод удельного расхода электроэнергии на единицу выпускаемой продукции, метод удельной плотности нагрузки на единицу производственной площади. В основу эмпирических методов положена информация о режимах электропотребления нагрузки в виде различных коэффициентов и показателей (К_с, W_уд, p_уд). Эти методы более просты, но точность расчета по ним зависит от аналогии технологического процесса и оборудования вновь проектируемого потребителя технологическому процессу и оборудованию потребителя, для которых получены значения К_с, W_уд, p_уд, рекомендуемые в справочной литературе.

Метод коэффициента спроса. Основная расчетная формула имеет вид:

Р_р= К_с ·Р_уст ; Q_р = Р_р×tgφ ,                                (4.1)

где Р_уст ^— суммарная установленная мощность электроприемников потребителя;

К_с – коэффициент спроса установленной мощности потребителя;

tgφ – коэффициент реактивной мощности потребителя.

Значения К_с и tgφ для различных потребителей приведены в таблице 4.1. Данный метод может применяться при определении расчетных нагрузок цехов и предприятия в целом.

Метод удельного расхода электроэнергии на единицу выпускаемой продукции. По данному методу можно определить только среднюю нагрузку за определенный интервал времени (час, смену, сутки, месяц, квартал, год). Расчетное выражение по данному методу имеет вид:

Р_ср = С_уд ·П / Т,                                     (4.2)

где П – объем выпуска продукции за интервал времени Т;

      С_уд – удельный расход электроэнергии на производство продукции.

Значения С_уд для ряда электроприемников цехов и предприятий приведены в справочной литературе.

Метод удельной плотности нагрузки на единицу производственной площади. Удельная плотность нагрузки определяется на основании обследования нагрузок цехов действующих промышленных предприятий:

s_уд = S_max / F_ц,                                        (4.3)

где S_max – максимальная полная нагрузка цеха, которая определяется по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии, снимаемым через 0,5 ч в период максимально загруженной смены; кВ×А;

F_ц – производственная площадь цеха, м².

Этот метод был предложен проф. Ю.Л. Мукосеевым для проектирования цехов с часто меняющимся технологическим процессом (механические, сборочные, ткацкие и т.д.). Зная намеченную технологическим проектом площадь цеха и значения s_уд, наблюдаемые на аналогичных действующих предприятиях, можно определить расчетную нагрузку цеха по выражению:

S_р = s_уд·F_ц.                                             (4.4)

Этот метод широко применяется для определения расчетных нагрузок от осветительных электроприемников:

Р_р.о = р_уд·F_ц ·К_с.о,                          (4.5)

где р_уд – удельная плотность осветительной нагрузки, кВт/м²;

К_с.о – коэффициент спроса осветительной нагрузки.

Таблица 4.1. Значения коэффициентов спроса и мощности

Наименование потребителя	К	cos
1	2	3
1. Корпуса, цеха, насосные и прочие установки общепромышленного назначения
Ремонтно-механические	0,2–0,3	0,65–0,75
Электроремонтные	0,3–0,4	0,7–0,8
Насосные, кислородные и компрессорные станции с электродвигателями низкого напряжения	0,7–0,8	0,7–0,85
То же, с электродвигателями высокого напряжения: а) асинхронными б) синхронными	0,75–0,85 0,75–0,85	0,8–0,9 0,9–0,95
Вентиляционные установки и отопление	0,65–0,8	0,8
Газогенераторные станции	0,4–0,6	0,7–0,8
Литейные черных металлов	0,6–0,8	0,7–0,9
Литейные цветных металлов	0,7–0,8	0,8–0,95
Блоки основных цехов	0,3	0,75
Блоки вспомогательных цехов	0,25	0,7
Штамповочные, механические и токарные	0,25–0,4	0,6–0,8
Инструментальные	0,2–0,25	0,65–0,8
Механосборочные и заготовительные	0,25–0,4	0,65–0,75
Металлоконструкций	0,5–0,7	0,6
Закалочные	0,7	0,75
Кузнечно-прессовые	0,25–0,4	0,65–0,7
Термическая нагрузка (нагревательные печи)	0,8–0,9	0,85–0,95
Крановая нагрузка, подъемники	0,3–0,4	0,5–0,7
Электросварка	0,3–0,5	0,3–0,5
Деревообделочные, столярные	0,2–0,4	0,6–0,8

продолжение таблицы 4.1

продолжение таблицы 4.1

     ПРИМЕР 4.1.От магистрали инструментального цеха питаются токарные, строгальные, сверлильные и другие металлообрабатывающие станки с установленной мощностью электроприемников Р_уст= 240 кВт.

Требуется определить расчетную активную и реактивную нагрузки данной группы электроприемников.

     Решение.По таблице 4.1 находим К_C = 0,2 и cosφ = 0,65 для инструментальных цехов и участков. Тогда Р_р= к_с·Р_уст = 0,2×240 = 48 кВт, Q_р = Р_р×tgφ = 48×1,17 = 56,2 квар.

ПРИМЕР 4.2.Компрессорная за 30 суток выработала 13,7 млн. м³ сжатого воздуха. Удельный расход электрической энергии на 1000 м³ сжатого воздуха составил С_уд = 116 кВт×ч/тыс.м³ . Требуется определить Р_р.

     Решение.Определяем среднечасовую выработку сжатого воздуха:

     П_час= П/(24×N) = 13700/(24×30) =19,03 тыс.м³/час.

Тогда Р_р = П_час × С_уд = 116× 19,03 = 2207 кВт.

При определении расчетной нагрузки на шинах высокого напряжения необходимо учитывать потери мощности в элементах системы электроснабжения потребителя (трансформаторы, линии электропередачи).

На стадии, когда нет схемы заводского электроснабжения, допускается принимать потери в трансформаторах:

ΔР_т=0,02·S_р.сум, кВт;                             (4.6)

ΔQ_т=0,1·S_р.сум, квар.                             (4.7)

Соответственно, потери в кабельных линиях принимаются:

ΔР_л = 0,035·S_р.сум, кВт;                     (4.8)

ΔQ_л = 0,                                                 (4.9)

где ΔР_т, ΔQ_т – активные и реактивные потери мощности в трансформаторах,

       ΔР_л, ΔQ_л – активные и реактивные потери мощности в сетях,

      S_р.сум – геометрическая сумма расчетных мощностей цехов завода:

.                        (4.10)

     Таким образом, расчетная нагрузка потребителя составит:

;                (4.11)

;                      (4.12)

,                                 (4.13)

где К_o коэффициент одновременности для определения расчетной нагрузки на шинах 6 (10) кВ РП и ГПП (табл. 2.3).

ЗАДАНИЕ 4.Длявариантазадания (табл. 4.2)заданы площади помещений и установленные мощности силовых электроприемников в них. Используя вспомогательные методы, определить полную расчетную нагрузку силовых и осветительных электроприемников. Определить расчетную нагрузку на шинах РП-10 кВ. Для осветительной нагрузки коэффициент спроса принять равным 0,8; удельную плотность нагрузки принять произвольно в пределах 15...30 Вт/м². Суммарные активные и реактивные мощности нагрузки на шинах напряжением 10 кВ рассчитать с упрощенным учетом потерь мощности в кабелях и трансформаторах.

Таблица 4.2. Исходные данные к выполнению задания 4

Продолжение таблицы 4.2

     Пример выполнения задания 4.Определить расчетную электрическую нагрузку цехов и завода в целом. Исходные данные см. в табл. 4.3.

Таблица 4.3. Исходные данные задания

     Для данного завода определение расчетных нагрузок начинают с определения расчетной осветительной нагрузки. Осветительную нагрузку каждого цеха определяем методом удельной плотности нагрузок на единицу производственной площади Р_уд. Определение расчетной силовой нагрузки для цехов производим по методу коэффициента спроса. Результаты расчета сводим в таблицу 4.4.

     Для механического цеха установленная мощность освещения составит:

Р_осв = Р_уд × F = 8,4 × 45000 = 378 кВт.

     Расчетную нагрузку освещения определяем методом коэффициента спроса:                Р_ро = Р_осв × К_с.о= 378 × 0,8 = 302,4 кВт.

     Для остальных цехов расчет освещения производится аналогично.

Результаты расчета сводятся в таблицу 4.4.

     Расчетная силовая нагрузка механического цеха определяется как:

Р_р = 0,22 × 1500 = 330 кВт,

Q_р=330 × 1,02 =336,6 квар.

S_р = 716 кВ·А.

     Для остальных цехов расчет анологичен.

На практике полная расчетная нагрузка определяется с учетом компенсации реактивной мощности. Для компенсации реактивной мощности в данном случае могут быть выбраны 6 синхронных электродвигателей СДН-18-19-40 для компрессорной: р_ном = 400 кВт; s_ном = 505 кВА; q_ном = 308 квар, один из которых находится в резерве. Результат расчета представлены в таблице 4.4.

Таблица 4.4. Результаты расчета нагрузки предприятия