Основные методы расчета электрических нагрузок

Основные методы расчета электрических нагрузок

- По номинальной мощности и коэффициенту использования;

- По номинальной мощности и коэффициенту спроса;

- По средней мощности и расчетному коэффициенту;

- По средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней;

- По средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки.

Применение того или иного метода определяется допустимой погрешностью расчетов и наличия исходных данных.

По номинальной мощности и коэффициенту спроса

Метод определения расчетных нагрузок по номинально мощности и коэффициенту спроса применяется, как правило, для группы ЭП, работающих в длительном режиме (ПВ=1). Данный метод наиболее прост и широко применяется при разработке технического задания на проектирование.

Для определения расчетных нагрузок по этому методу необходимо знать номинальную мощность группы приемников (производства, цеха и т.п.), коэффициент спроса данной группы ЭП и значение коэффициента мощности данной группы.

Групповые графики нагрузок подразделений предприятия, как правило, не приводятся, поэтому значения и принимаются как средневзвешенные значения группы ЭП данного подразделения по справочной литературе.

Расчетные нагрузки по данному методу определяются по следующим выражениям:

- активная расчетная мощность

, (5.13)

где - расчетное значение активной мощности узла нагрузки (цеха и т.п.), кВт; - средневзвешенное значение коэффициента спроса группы ЭП подразделения предприятия, о.е.;

- расчетная реактивная мощность

, (5.14)

где - расчетное значение реактивной мощности узла нагрузки (цеха и т.п.), кВт; - значение коэффициента реактивной мощности, соответствующего средневзвешенному значению группы ЭП данного подразделения;

- полная расчетная мощность

, (5.15)

где - полная расчетная мощность группы ЭП данного подразделения, кВ·А;

- расчетное значение тока

(5.16)

где - расчетный ток, А; – напряжение питания узла нагрузки, кВ

Расчетные нагрузки, определенные данным методом необходимы для выбора: сечения линий электропередачи, питающих узел нагрузки; силовых пунктов и трансформаторов; коммутационных и защитных аппаратов.

Вспомогательные методы расчета электрических нагрузок

К вспомогательным методам относятся методы определения расчетных электрических нагрузок по удельным показателям:

- метод расчета по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции за определенный период времени;

- метод расчета по удельной мощности на единицу производственной площади.

Рекомендации по выбору метода расчета электрических нагрузок

Применение того или иного метода определяется допустимой погрешностью расчетов и наличием исходных данных. При проведении укрупненных расчетов пользуются методами, базирующими на данных о суммарной установленной мощности отдельных групп приемников (подразделения, цеха и т.п.). Методы, основанные на использовании данных о единичных приемниках, относятся к наиболее точным.

Из анализа рассмотренных различных методов определения расчетных нагрузок можно сделать следующие выводы:

- определение расчетных нагрузок отдельных электроприемников напряжением до 1 кВ рекомендуется по коэффициенту использования.

- для определения расчетных нагрузок по отдельным группам электроприемников и узлам нагрузки напряжением до 1 кВ в цеховых сетях, при наличии исходной информации, следует использовать метод упорядоченных диаграмм.

- для определения расчетных нагрузок на высших ступенях системы электроснабжения (начиная с шин цеховых ТП до высшего уровня СЭС) следует использовать методы расчета, основанные на использовании средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки или расчетному коэффициенту (при наличии исходных данных).

- При ориентировочных расчетах на высших ступенях системы электроснабжения возможно применение методов расчета по номинальной мощности и коэффициенту спроса. В частных случаях применяется метод по удельным показателям потребления электроэнергии.

Третий уровень

Расчет силовых нагрузок, создаваемых группой ЭП напряжением до 1 кВ на шинах цеховых ТП или силовых пунктов, питающих данное подразделение (цех), производится:

- по номинальной мощности и расчетному коэффициенту, при наличии исходных данных отдельных ЭП;

- по номинальной мощности и коэффициенту спроса, при известной установленной мощности подразделения в целом.

Подробно данные методы расчета электрических нагрузок изложены в разделе 5.1.

Расчетные нагрузки на данном уровне для группы ЭП по номинальной мощности и расчетному коэффициенту определяются по формулам (5.17 ÷ 5.24), а по номинальной мощности и коэффициенту спроса - по формулам (5.13 ÷ 5.16).

Нельзя забывать и о расчетной осветительной нагрузке подразделения, которую необходимо суммировать с расчетной силовой нагрузкой подразделения в целом. Методика расчета осветительной нагрузки изложена ранее, а расчетные значения определяются по формулам (5.44 ÷ 5.48)

Таким образом, расчетные нагрузки подразделения в целом определяются по формулам:

- активная мощность

, (5.50)

где – расчетное значение активной мощности цеха на стороне низшего напряжения, кВт; - расчетное значение активной мощности силовой нагрузки цеха, кВт; - расчетное значения активной мощности осветительной нагрузки цеха, кВт;

- реактивная мощность

, (5.51)

где – расчетное значение реактивной мощности цеха на стороне низшего напряжения, кВ·Ар; - расчетное значение реактивной мощности силовой нагрузки цеха, кВ·Ар; - расчетное значение реактивной мощности осветительной нагрузки цеха, кВ·Ар;

- полная мощность

, (5.52)

где - расчетное значение полной мощности цеха на стороне низшего напряжения, кВ·А;

- расчетный ток

, (5.53)

где - расчетное значение тока узла нагрузки, А; - номинальное напряжение узла нагрузки, кВ.

Расчетные нагрузки подразделения в целом необходимы для выбора: сечения линий электропередачи, питающих подразделение в целом; силовых пунктов и трансформаторов цеховых ТП; сечения шин РУ низшего напряжения цеховых СП или ТП; коммутационных и защитных аппаратов; устройств релейной защиты и автоматики.

Четвертый уровень

Расчетные значения нагрузок на стороне высшего напряжения силовых трансформаторов цеховых ТП определяют с учетом потерь мощности в трансформаторах по следующим выражениям:

- активная мощность

, (5.54)

где _. - расчетное значение активной мощности, потребляемой цехом на стороне высшего напряжения питающего трансформатора, кВт; - расчетное значение активной мощности, потребляемой цехом на стороне низшего напряжения питающего трансформатора, кВт; - потери активной мощности в цеховом трансформаторе, кВт;

- реактивная мощность

, (5.55)

где – расчетное значение реактивной мощности, потребляемой цехом на стороне высшего напряжения, кВ·Ар; - расчетное значение реактивной мощности, потребляемой цехом на стороне низшего напряжения питающего трансформатора, кВ·Ар; – потери реактивной мощности в цеховом трансформаторе, кВ·Ар;

- полная мощность

, (5.56)

где – расчетное значение полной мощности потребляемой на стороне высшего напряжения цеховой ТП, кВ·А;

- расчетный ток

, (5.57)

где - расчетное значение тока линии питающей цеховую ТП, А;

– номинальное напряжение линии питающей цеховую ТП, кВ.

Так как тип силового трансформатора еще неизвестен, можно принимать

= 0.02 , кВт; = 0.1 , кВ·Ар.

По полученным расчетным значениям нагрузок выбирают: сечение линии, питающие цеховые ТП; коммутационную и защитную аппаратуру; устройства релейной защиты и автоматики этих линий.

Пятый уровень

Расчетные значения нагрузок на шинах РП 6; 10 кВ определяют по активным и реактивным нагрузкам потребителей, питающихся от шин данного РП, с учетом коэффициента одновременности максимумов нагрузки цехов и силовой нагрузки напряжением выше 1 кВ, подключенной к шинам РП.

Дополнительно необходимо учитывать потери мощности в компенсирующих устройствах, подключенных к шинам РП.

Расчетные значения нагрузок определяются по формулам:

- расчетное значение активной мощности

, (5.58)

где – расчетное значение активной мощности на шинах РП, с учетом всех подключенных нагрузок, кВт; ∑ _.– суммарная расчетная активная мощность на стороне высшего напряжения цеховых ТП, питающихся от шин данного РП, кВт; – суммарная расчетная активная мощность силовых приемников напряжением выше 1кВ, питающихся от шин РП, кВт; _. – коэффициент одновременности максимумов активной мощности в рассматриваемом узле потребления и зависит от средневзвешенного коэффициента использования группы ЭП и числа присоединений к сборным шинам РП (справочная величина) [4]; _. - потери активной мощности в компенсирующих устройствах, подключенных к шинам РП, кВт;

- расчетное значение реактивной мощности при известном коэффициенте одновременности максимумов реактивной мощности в рассматриваемом узле потребления

, (5.59)

где – расчетная реактивная мощность на шинах РП, с учетом всех подключенных нагрузок, кВ·Ар; ∑ – суммарное расчетное значение реактивной мощности на стороне высшего напряжения цеховых ТП, питающихся от шин данного РП, кВ·Ар; ∑ – суммарная расчетная реактивная мощность силовых приемников напряжения выше 1кВ, питающихся от шин РП, кВ·Ар; - коэффициент одновременности максимумов реактивной мощности в рассматриваемом узле потребления; - потери реактивной мощности в компенсирующих устройствах, подключенных к шинам РП, кВ·Ар;

- расчетное значение реактивной мощности при неизвестном коэффициенте одновременности максимумов реактивной мощности

, (5.60)

где - расчетное значение активной мощности на шинах РП, кВт; – средневзвешенный коэффициент реактивной мощности, соответствующий средневзвешенному нагрузки РП;

- расчетное значение полной мощности

, (5.61)

где – расчетное значение полной мощности на шинах РП, кВ·А;

- расчетное значение тока линий, питающих РП

, (5.62)

где – расчетное значение тока линий, питающих РП, А;

– номинальное напряжение на шинах РП, кВ.

По полученным значениям нагрузок выбирают: шинные конструкции РП; сечение линии, питающих РП; коммутационную и защитную аппаратуру; устройства релейной защиты и автоматики электроустановки.

Шестой уровень

Расчетные значения нагрузок на шинах НН ППЭ определяются по расчетным значениям мощности всех отходящих от секции шин линий и силовой нагрузки напряжением выше 1 кВ, подключенной к секции шин, с учетом коэффициента одновременности максимумов силовой нагрузки, в данном узле питания. Также необходимо учитывать расчетную мощность осветительной нагрузки территории предприятия и потери активной мощности в компенсирующих устройствах, подключены к данному узлу нагрузки.

Расчетные значения нагрузок на данном уровне определяются по формулам:

- расчетные значения активной мощности

, (5.63)

где – расчетное значение активной мощности потребляемой, питающих от шин НН ППЭ, кВт; ∑ – суммарное значение активных расчетных мощностей всех отходящих от шин ППЭ линий, кВт; – коэффициент одновременности максимумов силовой нагрузки в рассматриваемом узле потребления; - расчетное значение активной мощности осветительной нагрузки территории предприятия, кВт; - потери активной мощности в компенсирующих устройствах, подключенных к шинам РП, кВт;

- расчетные значения реактивной мощности

, (5.64)

где – расчетное значение реактивной мощности потребляемой от шин НН ППЭ, кВ·Ар; - потери реактивной мощности в компенсирующих устройствах, подключенных к шинам ППЭ, кВт;

- расчетные значения полной мощности

(5.65)

где – расчетное значение полной мощности, потребляемой от шин НН ППЭ, кВ·А;

- расчетные значения тока

(5.66)

где – расчетное значение тока питающих от шин НН ППЭ линий, А. – номинальное напряжение на шинах РУ НН ППЭ, кВ.

При определении расчетных нагрузок на шинах РП и шинах НН распределительного устройства ППЭ, значение коэффициента одновременности максимумов силовой нагрузки, определяют по [4] в зависимости от значения средневзвешенного коэффициента использования и числа присоединений, рассматриваемого узла нагрузки. Как правило, коэффициент одновременности максимумов нагрузок отдельных групп приемников, принимается равным от 0,85 до 1,0 в зависимости от места нахождения данного узла в системе электроснабжения предприятия.

Расчетные значения осветительных нагрузок территории предприятия определяются по аналогии с формулой (5.3; 5.4) настоящего пособия.

По полученным расчетным значениям нагрузок выбирают мощность силовых трансформаторов ППЭ, сечение токоведущих частей, коммутационную и защитную аппаратуру распределительного устройства НН ППЭ предприятия.

Седьмой уровень

Расчетные значения нагрузок на стороне ВН ППЭ определяют по расчетным значениям нагрузок на шинах РУ НН ППЭ с учетом потерь в силовых трансформаторах ППЭ.

- Расчетное значение активной мощности

, (5.67)

где – расчетное значение активной мощности на стороне ВН ППЭ, кВт; – потери активной мощности в силовом трансформаторе ППЭ, кВт.

- Расчетное значение реактивной мощности

, (5.68)

где – расчетное значение реактивной мощности на стороне ВН ППЭ, кВ·Ар; – потери реактивной мощности в силовом трансформаторе ППЭ, кВ·Ар.

Потери активной и реактивной мощностей в трансформаторе приближенно можно определить по аналогии с потерями в цеховых трансформаторах.

- Расчетное значение полной мощности

, (5.69)

где – расчетное значение полной мощности, на стороне ВН ППЭ, кВ·А.

- Расчетные значения тока

, (5.70)

где – расчетное значение тока, линий питающих ППЭ предприятия от источника питания, А. – номинальное напряжение системы питания, кВ.

По полученным расчетным значениям нагрузок системы питания выбирают сечение линий, питающих ППЭ, коммутационную и защитную аппаратуру устройства ВН ППЭ предприятия.

После предварительного расчета электрических нагрузок на всех уровнях СЭС объекта производят расчет мощностей компенсирующих устройств и определяют места их размещения.

Далее необходимо произвести корректировку значений расчетных нагрузок на всех уровнях СЭС с учетом мощности компенсирующих устройств, установленных в данном узле нагрузки, уточненных значений потерь мощности в трансформаторах и потерь мощности в компенсирующих устройствах.

Основные методы расчета электрических нагрузок

- По номинальной мощности и коэффициенту использования;

- По номинальной мощности и коэффициенту спроса;

- По средней мощности и расчетному коэффициенту;

- По средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней;

- По средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки.

Применение того или иного метода определяется допустимой погрешностью расчетов и наличия исходных данных.