Расчёт электрических нагрузок. Картограмма

Расчёт нагрузок выполняется согласно «Указаниям по расчёту электрических нагрузок» РТМ 36.18.32.4-92.

По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надёжность работы электрооборудования.

При проектировании системы электроснабжения или анализе режимов ее работы потребители электроэнергии (отдельный приемник электроэнергии, группа приемников, цех или завод в целом) рассматривают в качестве нагрузок.

Различают следующие виды нагрузок:

- Установленная мощность P_н;

- Средняя: активная мощность Р_ср и реактивная мощность Q_ср;

- Расчётная: активная мощность Р_р, реактивная мощность Q_р,

- Полная мощность S_р и ток I_р.

Для определения электрических нагрузок составляю сводную ведомость по цеху, предприятию с занесением всех имеющихся расчётных данных. С применением для каждой групп ЭП соответствующих расчетным коэффициентам.

Определение нагрузок производится в два этапа.

На первом этапе определяется нагрузка отдельных цехов, а так же всего предприятия в целом. Поэтому правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором для всего последующего расчета и выбора элементов системы электроснабжения.

На втором этапе рассчитывают электрические нагрузки всей сети системы электроснабжения (СЭС) с учетом мощности и места подключения компенсирующих устройств (КУ) в СЭС.

При расчете нагрузок учитывается, что нагрузка объектов (цеха, завода) состоит из силовой и осветительной. Силовая нагрузка рассчитывается методом коэффициентов использования и расчетной нагрузки. Осветительная нагрузка рассчитывается по удельной мощности р_уд.о в зависимости от требуемой освещенности.

Для подключения электрооборудования на участке выбираются к установке 2 распределительных шинопровода (ШС1, ШС2). После распределения ЭП по ШС производится расчет электрических нагрузок по каждому ШС и участку в целом.

По данным, приведенным в таблице Б1 методических указаний [1], для всех ЭП определяются коэффициенты использования К_и и коэффициенты мощности cosj в зависимости от типа и режима работы.

Средние величины мощности P_cр и Q_ср, а также групповая сумма квадратов номинальных мощностей определяются для каждого ЭП следующим по формулам:

P_ср = К_и ^.P_н; (1)

Q_ср = P_ср^.tgj; (2)

где Р_н – общая установленная мощность группы ЭП, кВт;

tgj - соответствует средневзвешенному cosj, характерному для ЭП данного типа и режима работы;

р_н – номинальная мощность ЭП, кВт;

n – количество ЭП в группе.

Эффективное число ЭП n_э рассчитывается по формуле:

; (3)

где ΣР_н – суммарная установленная мощность шинопровода участка.

Найденное значение n_э округляется до ближайшего меньшего числа.

Для нахождения расчётного коэффициента К_р определяется групповой коэффициент использования всех присоединенных к ШС ЭП по формуле:

; (4)

где åP_ср - суммарная средняя активная мощность всех групп ЭП, присоединенных к ШС, кВт.

В зависимости от коэффициента использования и эффективного числа ЭП по таблице А1 [1] определяется коэффициент расчётной нагрузки К_р.

Расчётные мощности P_р, Q_р, S_р, I_р в итоговой строке для ШС определяются по формулам:

P_Р = К_р^.SP_ср; (5)

Q_р = 1,1^.Q_ср при n_э £ 10; (6)

Q_р = Q_ср при n_э > 10; (7)

. (8)

; (9)

В итоговой строке по участку определяется суммарный коэффициент использования, суммарный коэффициент реактивной мощности по формулам:

; (10)

. (11)

Коэффициент расчётной нагрузки К_р при SP_ср≤250 кВт определяется по таблице А1[1], при SP_ср>250 кВт – по таблице А2[1].

Расчётные мощности P_р, Q_р, S_р, I_р в итоговой строке для участка определяются по формулам:

ΣP_Р = К_р^.SP_ср; (12)

ΣQ_р =SP_ср·tgφ_Σ; (13)

Σ . (14)

Σ . (15)

Токарный полуавтомат: P_н= 12 кВт n=5 (позиция 3, 4, 5 ,6, 7).

∑P_Н = 5^.12 = 60 кВт;

P_ср = 0,14^.60 = 8,4 кВт;

Q_ср = 8,4^.1,33 = 11,2 квар.

12²·5=720 кВт².

Аналогично производится расчёт для других ЭП.

Расчёт группы ЭП для ШС1 производится в следующем порядке:

По найденным значениям К_и и n_э по таблице А.1[1], находим К_р=1,27:

P_р = 1,27 ^. 36 =45,72 кВт;

Q_р = Q_ср= 39,62 квар , так как n_э˃10;

.

.

Аналогично производятся расчёты для ШС2

Для строки «Итого по участку».

;

;

.

По найденным значениям ΣК_и и n_э по таблице А.1[1], т.к.

ΣР_ср=66,4 кВт < 250 кВт, находится К_р=1,13:

ΣP_Р = 1,13^.66,4=75,03 кВт;

ΣQ_р =75,03·1,08=81,03 квар;

Σ кВ·А.

Σ =167,7 А.

Результаты расчётов сводятся в таблицу 3.

Нагрузку электрического освещения определяется методом удельной мощности и коэффициента спроса. Для этого определяется площадь цеха по масштабу генплана в реальном измерении м². По приложению В1 [1] принимаются удельные мощности р_уд.о и типы источников света.

Расчётную нагрузку определяется с учетом коэффициента спроса К_с по формулам:

Р_р.о= P_cp= К_с∙Р_у.о; (16)

Q_p.o= Q_сp= P_p.o∙tgj; (17)

P_у.о = р_уд.о∙F 10³; (18)

где Р_уо - установленная мощность освещения, кВт;

tgj - коэффициент реактивной мощности источника света;

F – площадь помещения, м².

Значение коэффициента спроса принимается из приложения В2 [1]. Площадь, освещаемая наружным освещением, определяется как разность между территорией завода в целом и площадью всех цехов, зданий, сооружений.

Для заводоуправления в качестве источника света принимаются люминесцентные лампы.

р_уд.о=17 Вт/м²;

F=2618 м²;

tgφ=0,75;

К_с=0,8;

Р_у.о=17·2618 10^-3=44,5 кВт;

Р_р.о=0,8·44,5=35,6 кВт;

Q_p.o=35,6·0,75=26,7 квар.

Аналогично рассчитывается осветительная нагрузка для других цехов.

Результаты расчёта сводятся в таблицу 4.

При отсутствии полного перечня мощностей ЭП эффективное число n_э определяем по упрощенному выражению:

; (19)

где Р_н.макс – номинальная мощность наибольшего ЭП, кВт.

Расчётный коэффициент К_р по известным К_и и n_Э находится по таблице А [1] при P_ср ≤250 кВт и по таблице А [2] при P_ср>250 кВт.

Расчётные мощности определяются по формулам:

P_р=К_рP_ср; (20)

Q_р=Р_рtgj. (21)

. (22)

Таблица 4 – Расчёт осветительной нагрузки

№ п/п	Наменование цеха	Площадь цеха F, м	Удельная мощность Руд, Вт/м	Тип источника света	Устновленная мощность Руст, кВт	Коэффициент спроса Кс	Коэффициент реактивной мощности cosφ/tgφ	Расчётная нагрузка
Рр.о, кВт	Qр.о, квар
	Заводоуправление			ЛЛ	44,5	0,8	0,8/0,75	35,6	26,7
	Столовая			ЛЛ	22,4	0,9	0,8/0,75	20,16	15,12
	Механосборочный цех			ДРЛ	80,6	0,95	0,5/1,73	76,57	172,5
	Обмоточно-изоляционный цех			ДРЛ	77,4	0,95	0,5/1,73	73,5	127,2
	Штамповочный цех			ДРЛ	52,7	0,95	0,5/1,73	50,1	86,7
	Склад готовой продукции			ДРЛ	13,5	0,6	0,5/1,73	8,1
	Материальный склад			ДРЛ	22,7	0,6	0,5/1,73	13,62	23,6
	Аппаратный цех			ДРЛ	24,8	0,95	0,5/1,73	23,56	40,76
	Компрессорная			ЛЛ	21,56	0,6	0,8/0,75	12,94	9,71
	Котельная			ДРЛ	23,53	0,6	0,5/1,73	14,12	24,42

Продолжение таблицы 4

	Кузнечно-сварочный цех			ДРЛ	81,54	0,95	0,5/1,73	77,46
	Транспортный цех			ДРЛ	14,82	0,6	0,5/1,73	8,89	15,38
	Литейный цех			ДРЛ	29,4	0,95	0,5/1,73	27,93	48,32
	Наружное освещение			ДРЛ	121,58		0,5/1,73	121,58	210,33

Силовая расчётная нагрузка автоматного участка, расчётная нагрузка освещения цехов и наружного освещения вносятся в таблицу 5 без каких-либо изменений.

Расчёт нагрузок по предприятию ведется в следующей последовательности.

Суммируются значения åP_н, åР_cр, åQ_cр всех присоединенных к ГПП нагрузок.

Определяется групповой коэффициент использования и коэффициент реактивной мощности:

; (23)

. (24)

;

Определяется число присоединениэй N (10 кВ) на сборных шинах ГПП. Так как схема электроснабжения еще не разработана, принимается N в диапазоне 9-25 для ГПП, т.к. S_ср>5000 кВ·А.

По найденному групповому К_и=0,54 и числу присоединений N определяется значение коэффициента одновременности К_о=0,9 по таблице А3 [1].

Расчётные мощности Р_р и Q_P определяем по выражениям:

Р_р=К_о·ΣР_ср; (25)

Q_р=К_о∙ΣQ_ср

(26)

Р_р=0,9·8057,51=7251,8 кВт;

Q_р=0,9∙3818,41=3436,6 квар;

Результирующая нагрузка на стороне ВН по предприятию определяется с учетом средств компенсации реактивной мощности и потерь мощности в цеховых трансформаторах.

Потери в трансформаторах определяются в целом по заводу. Расчёт ведется по упрощенным формулам:

DР_т^/ = 0,02S^/_р; (27)

DQ^/_т = 0,1S^/_p ; (28)

где S^/_р – расчётная мощность нагрузки , питающейся через трансформаторы за исключением высоковольтных электродвигателей, кВт.

Расчётные мощности для вычисления потерь в трансформаторах находятся по формулам:

; (29)

; (30)

; (31)

где ΣР_ср.дв – суммарная средсменная мощность высоковольтных электродвигателей, кВт.

кВт;

квар;

кВ·А;

DР_т^/ = 0,02×6222,82=124,46 кВт;

DQ^/_т = 0,1×6222,82=622,3 квар;

Активные и реактивные потери в трансформаторах суммируются со среднесменными и расчётными нагрузками по заводу.

По этим нагрузкам будет рассчитываться и выбираться напряжение внешнего электроснабжения, необходимую мощность компенсирующих устройств и мощность трансформаторов ГПП.

P_p.Σ =Р_р+DР_т^/; (32)

Q_p.Σ = Q_p+DQ^/_т; (33)

; (34)

P_p.Σ=7251,8+124,46=7376,3 кВт;

Q_p.Σ=3436,6+622,3=4058,3 квар;

кВ·А.

Результаты расчётов сводятся в таблицу 5.