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 Pср.max и среднегодовую Pср. Величина Pср.max необходима дли определения расчетной активной нагрузки Pр, а величина Pср для определения годовых потерь электроэнергии.
2. расчетную активную Pр и реактивную Qр 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) Iи, 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
Средние нагрузки.
Для определения средней мощности за наиболее загруженную смену Pср.max электроприемники (ЭП) рассматриваемого узла системы электроснабжения делят на m групп по характерным значениям коэффициентов использования kисп и мощности cosφн.
Тогда для каждой группы
где Pном.m– номинальная мощность рабочих ЭП группы m, приведенная для ЭП повторно-кратковременного режима к длительному режиму:
Здесь Pу — установленная мощность; ПВ — паспортная продолжительность включения, о. е.
Тогда среднесменная мощность по узлу равна:
где
— суммарная реактивная мощность компенсирующих устройств ( Qдв— реактивная мощность синхронных двигателей; Qб — 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;
• статистический
• упорядоченных диаграмм.
Рассмотрим основные положения вышеприведенных методов.
1. Метод удельного расхода электроэнергии. При использовании этого метода в качестве расчетной принимают фазную нагрузку наиболее загруженной смены работы Pср.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 Pср — среднее значение (математическое ожидание) нагрузки за рассматриваемый интервал времени;
β — принятая кратность меры рассеяния (коэффициент надежности расчета);
σт— среднее квадратичное отклонение нагрузки осредненной в интервале Т= 0,5 ч. Если принять, что ожидаемая нагрузка с вероятностью 0,005 может превысить значение Pр, то согласно интегральной кривой нормального распределения β=2,5; если вероятность 0,025, то β=2,0 .
4. Метод упорядоченных диаграмм. Этот метод является основным для определения расчетных нагрузок промышленных предприятий. Здесь
где km — коэффициент максимума нагрузки;
kи— коэффициент использования данной группы п электроприемников;
Pном — номинальная мощность всех рассматриваемых электроприемников n.
Значение km в зависимости от коэффициента использования и эффективного числа электроприемников (nф) можно найти по кривым km = f (kи, nф) или по таблице.
Расчетные нагрузки сельских районов.
Для определения нагрузок в различных точках системы электроснабжения сельского хозяйства рассчитываются нагрузки на вводах отдельных потребителей. Нагрузки на вводах потребителей, имеющих только освещение и не более трех силовых электроприемников, приближенно можно принять равными арифметической сумме установленных мощностей электроприемников и освещения. Нагрузки групп помещений соизмеримой мощности определяются с учетом коэффициентов одновременности ko. Нагрузки вводов жилых помещений в сельской местности находятся по номограмме (рис. 1).
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:
где Pср.i, Qср.i — среднее значение дневной или вечерней нагрузки на вводе i-го потребителя, на i-м участке линии, на шинах i-й подстанции.
Для определения расчетных нагрузок сетей 0,38 кВ или подстанций 35—10/0,38 кВ используются статистические данные о нагрузках ( , , , ) всех рассматриваемых потребителей как для дневного, так и для вечернего максимумов. Суммирование проводится отдельно по вечерним и дневным нагрузкам и выбирается наибольшая полная расчетная нагрузка
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
где Рр.д, Рр.в — соответственно расчетная дневная и вечерняя нагрузки на участке линии или шинах трансформаторной подстанции; ko — коэффициент одновременности; Рд.i, Рв.i — дневная, вечерняя нагрузки на вводе i-го потребителя или i-го элемента сети.
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.
Значения коэффициента мощности на участках сетей 10—110 кВ определяются в зависимости от отношения расчетных нагрузок производственных потребителей к суммарной расчетной нагрузке PΣ. Значение PΣ вычисляется как сумма нагрузок производственных и коммунально-бытовых потребителей, определяемых по расчетным нагрузкам на шинах трансформаторных подстанций.