Раздел 1. Расчет мощности, потребляемой строительной площадкой

Расчет производится с целью объективной оценки электрической нагрузки строительной площадки. От правильной оценки зависит стоимость сетей электроснабжения строительной площадки, затраты на их сооружение, величина потерь электроэнергии и эксплуатационных расходов.

При этом если допущена ошибка в сторону уменьшения расчетных нагрузок, то это вызовет повышение потерь электроэнергии в сети, ускорит износ электрооборудования. При завышении расчетных электрических нагрузок возрастут капитальные затраты на сооружение сетей электроснабжения, будет неполно использоваться электрооборудование и линии электроснабжения.

В настоящее время для определения расчетных (ожидаемых) нагрузок применяют такие методы, как:

· метод установленной мощности и коэффициента спроса;

· метода упорядоченных диаграмм нагрузок;

· метод удельного расхода электроэнергии на единицу продукции, и др.

Одним из наиболее простых и достаточно распространенных является метод установленной мощности и коэффициента спроса.

Рассмотрим основные положения этого метода.

Под установленной мощность электроприемника, работающего в продолжительном режиме (ПВ = 1), понимают номинальную активную мощность P_н, указанную заводом-изготовителем в его паспорте:

.

Если задана полная номинальная мощность, то номинальную активную мощность P_н можно рассчитать по формуле:

,

где S_н – номинальная полная мощность электроприемника, кВА; cosφ_н – его номинальный коэффициент мощности.

Здесь и далее под ПВ (продолжительностью включения) понимают отношение времени работы электроприемника t_р к времени полного цикла t_ц, т. е.

Для определения установленной мощности электроприемника, работающего в поворотно-кратковременном режиме (ПВ < I) его номинальную мощность P'_н приводят к номинальной мощности продолжительно режима P_н по формуле:

где P_н – паспортная номинальная активная мощность электроприемника, кВт; ПВп – паспортная продолжительность включения.

В результате анализа работы различных потребителей электроэнергии на строительстве установлено, что:

· строительные машины и механизмы, а следовательно, и электрооборудование, далеко не всегда загружается в процессе работы до своей номинальной мощности;

· группы однородных механизмов (краны, сварочные аппараты, насосы, компрессоры и т. д.) работают таким образом, что максимальные их нагрузки не совпадают по времени. Так, например, в какой–то момент времени один из башенных кранов стройплощадки поднимает груз максимальной массы, а другой в это время опускает свободный крюк и т. д.

Отсюда следует, что расчетная мощность P_р группы однородных потребителей электроэнергии, работающих с переменной нагрузкой, всегда меньше ее установленной мощности.

Для каждой группы однородных электроприемников выделяют поэтому определенное соотношение между величинами расчетной P_р и установленной P_у мощностями, которое называют коэффициентом спроса K_с

.

Этот коэффициент является статистической характеристикой объекта и определяется по справочным таблицам (см. прил. 1).

Алгоритм расчета потребляемой стройплощадкой мощности по методу установленной мощности и коэффициента спроса следующий:

1. Все потребители электрической энергии разбиваются на группы однородных по режиму работы приемников.

2. Определяется величина расчетной активной мощности для каждой из групп потребителей. Если электродвигатели строительных машин и механизмов работают в продолжительном режиме (ПВ = I),

расчет ведется по формуле:

, (1)

где К_с – коэффициент спроса потребителей электроэнергии; Р_н – установленная мощность отдельного электроприемника; n – число электроприемников данной группы.

Если электрические двигатели строительных механизмов и машин работают в повторно–кратковременном режиме (ПВ < I), то номинальная активная мощность каждого из них приводится к длительному режиму работы по формуле:

, (2)

где Р_н – номинальная активная мощность электроприемника, указаная в паспорте, при паспортной продолжительности включения ПВп.

Для сварочных машин и трансформаторов активная номинальная мощность рассчитывается по формуле:

, (3)

где S_н – номинальная полная мощность электроприемника, указанная в паспорте,

cosφ_н – его паспортный коэффициент мощности.

1. Определяется расчетная активная мощность всей стройплощадки как сумма расчетных активных мощностей отдельных групп электроприемников по формуле:

, (4)

где m – число приемников электрической энергии.

2. Определяются реактивные расчетные мощности для каждой из групп потребителей электроэнергии по формуле:

, (5)

где φ – угол фазового сдвига.

3. Определяется расчетная реактивная мощность всей строительной площадки как сумма расчетных реактивных мощностей отдельных групп электроприемников по формуле:

. (6)

4. Определяется расчетная полная мощность всей стройплощадки по формуле:

. (7)

5. Определяется коэффициент мощности стройплощадки по формуле:

. (8)

6.Расчетные мощности уточняются с учетом несовпадения во времени максимумов нагрузки отдельных групп потребителей. Это несовпадение оценивается коэффициентом участия в максимуме нагрузки K_m , принимаемым равным 0,8–0,9.

Таким образом, окончательные значения расчетных мощностей вычисляются по формулам:

; (9)

; (10)

. (11)

Полученные значения используются при выборе трансформаторов понижающей трансформаторной подстанции, подающей электроэнергию на стройплощадку.

Пример I. Определить расчетные активную, реактивную и полную мощности, потребляемые строительной площадкой, согласно данным, приведенным в табл. 1.

Таблица 1

Исходные данные для расчета мощностей

Задано	Определено из прил. 1
Наименования групп электроприемников	Суммарная установленная мощность Рн, кВт	cosφ	ПВ	Коэффициент спроса Kс
БК	Башенный кран		0,5	0,25	0,3
БСО	Вибраторы (ВБ) Растворонасосы (РН) Компрессоры (К)	8,2 6,2	0,5 0,8 0,8	0,25 1,0 1,0	0,25 0,7 0,8
СК	Ручной электроинструмент (РИ) Сварочные трансформаторы (СТ)	4,4   = 64,0 кВА	0,4   0,4	0,4   0,6	0,25   0,3

Примечание. БК – башенный кран; БСО – бетоносмесительное отделение; СК – строящийся корпус.

1.Определяем величины активных расчетных мощностей отдельных групп электроприемников по формулам (1), (2), (3):

– для башенного крана:

;

.

– для вибраторов:

;

.

– для растворнасосов:

.

– для компрессоров:

.

– для ручного электроинструмента:

;

.

– для сварочных трансформаторов:

;

.

2. Определяем величину активной расчетной мощности всей

строительной площадки по формуле (4):

3. Определяем величины реактивных расчетных мощностей отдельных групп электроприемников по формуле (5):

– для башенного крана:

– для вибраторов:

– для растворнасосов:

– для компрессоров:

– для ручного электроинструмента:

– для сварочных трансформаторов:

4. Определяем величину реактивной расчетной мощности всей строительной площадки по формуле (6):

5. Определяем расчетную полную мощность и cosφ всей строительной площадки по формулам (7) и (8):

;

.

6. Уточняем величины расчетных мощностей с учетом коэффициента участия в максимуме нагрузки K_м, который принимаем равным 0,85 по формулам (9), (10), (11):

или

.

Таким образом, полная расчетная мощность всей строительной площадки S_расч = 70,2 кВА; исходя из этого значения можно выбрать мощность трансформатора понижающей трансформаторной подстанции (подробнее см. Раздел 3).