Как найти максимальную нагрузку формула - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

1.3.1Основные методы определения расчетных нагрузок

Выбор
элементов системы электроснабжения
выполняется на основании определения
расчетной электрической нагрузки.

Расчетная
электрическая нагрузка
Р_р
(или Q_р)
– это мощность,
соответствующая такой неизменной
токовой нагрузке, которая эквивалента
фактической изменяющейся во времени
нагрузке по наибольшему возможному
тепловому воздействию на элемент системы
электроснабжения.

В
настоящее время в практике проектирования
применяют несколько методов определения
расчетных электрических нагрузок:
метод упорядоченных диаграмм, метод
установленной мощности и коэффициента
спроса, метод
средней мощности и коэффициента формы
графика электрических нагрузок,
комплексный метод.

Проектирование
и расчет электрических нагрузок
производятся по

уровням
системы электроснабжения промышленных
предприятий , поскольку на каждом уровне
может быть свой метод расчета нагрузки.
В системе электроснабжения различают
шесть уровней: УР1 — отдельные
электроприемники, агрегаты (станки) с
многодвигательным приводом или другой
группой электроприемников, связанных
технологически, характеризуемые
паспортной мощностью; УР2 — распределительные
шкафы, щиты управления, шинопроводы,
сборки напряжением до 1 кВ переменного
тока и до 1,5 кВ постоянного тока; УР3 –
щит низкого напряжения трансформаторной
подстанции 10 (6)/0,4 кВ; УР4 — шины 10(6) кВ
трансформаторной подстанции и
распределительных пунктов 10(6) кВ; УР5 —
шины главной понизительной подстанции
(ГПП) 10(6) кВ; УР6 — граница раздела
предприятия и энергосистемы (заявляемый,
контролируемый и отчетный уровни
предприятия).
Расчет
электрических нагрузок на разных уровнях
производится общепринятыми методами,
как правило, от низшего уровня (УР2) к
высшему (УР4, УР5, УР6), только в комплексном
методе, наоборот — от верхних уровней к
нижним.

Общие рекомендации
по выбору метода определения расчетных
электрических нагрузок:

1.
Для определения расчетных нагрузок по
отдельным группам приемников и узлам
напряжением до 1 кВ в цеховых сетях
следует использовать метод
упорядоченных диаграмм ( метод коэффициента
максимума) при наличии данных о числе
электроприемников, их мощности и режиме
работы.

2.
Для определения расчетных нагрузок на
высших степенях системы электроснабжения
(начиная с цеховых шинопроводов или шин
цеховых трансформаторных подстанций
и кончая линий, питающих предприятие)
следует применять методы расчета,
основанные на использовании средней
мощности и коэффициента формы графика
К_ф,
который лежит в пределах 1,05 – 1,2.

3.
При ориентировочных расчетах на высших
ступенях системы электроснабжения
возможно применение методов расчета
по установленной мощности и коэффициенту
спроса К_с
при отсутствии данных о числе
электроприемников и их мощности, об
удельном потреблении электроэнергии
на единицу продукции или удельной
плотности нагрузок на 1 м²
площади цеха.

Метод упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума)

Это
основной метод расчета электрических
нагрузок, который сводится к определению
максимальных (P_р,
Q_р,
S_р)
расчетных нагрузок группы электроприемников
(ЭП). Для
этого электроприемники делятся на
группы с переменным (группа А) и практически
постоянным графиком нагрузок (группа
Б) в пределах расчетного узла.

К
ЭП с постоянным графиком нагрузки могут
быть отнесены такие, у которых коэффициент
использования К_и≥ 0,6,
коэффициент включения к_вкл=1
и коэффициент заполнения суточного
графика к_зап≥ 0,9
(компрессоры, вентиляторы и т.п.). Для
них максимальная расчетная нагрузка
принимается равной средней мощности
за наиболее загруженную смену:

Р_р=
Р_см
= к_и·
Р_ном;
Q_р= Q_см
= Р_см·tgφ;

. (21)

где
Р_р
, Q_р
, S_р–
максимальные активная, реактивная и
полная нагрузки;

Р_см; Q_см
– средняя активная и реактивная мощности
всей группы ЭП за наиболее нагруженную
смену; к_и– коэффициент
использования электроприемников,
определяется на основании опыта
эксплуатации (справочные данные [1]);
tg—
коэффициент реактивной мощности ,
соответствующий средневзвешенному
cosφ
(справочные
данные [1]);

Максимальные
расчетные нагрузка группы электроприемников
с переменным графиком нагрузки
определяются из выражений:

Р_р=
Р_м=
К_м·
Р_см
= К_м·
К_и·
Р_ном
(22)

Q_р= Q_м= К’_м
· Q_см
= К’_м
· Р_см·tgφ
(23)

(24)

где
К_м
– коэффициент максимума активной
нагрузки (справочные данные, например
[2],
или табл.1;
К_м^’—
коэффициент максимума реактивной
нагрузки:
К’_м= 1,1 при
n_э≤ 10;
К’_м= 1 при n_э
> 10;

Р_ном
– номинальная
активная групповая мощность, приведенная
к длительному режиму, без учета резервных
электроприемников;

Коэффициент
максимума активной мощности К_м= f(К_и;n_э)
определяется по справочным данным [2]
в зависимости от величины средневзвешенного
коэффициента использования К_и.ср
и эффективного числа электроприемников
группы n_эили по
табл.1.

Таблица
1 Определение коэффициента
максимума

n_э	Коэффициент максимума к_мпри к_и.ср.
0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
4	3,43	3,11	2,64	2,14	1,87	1,65	1,46	1,29	1,14	1,05
5	3,23	2,87	2,42	2,00	1,76	1,57	1,41	1,26	1,12	1,04
6	3,04	2,64	2,24	1,88	1,66	1,51	1,37	1,23	1,10	1,04
7	2,88	2,48	2,10	1,80	1,58	1,45	1,33	1,21	1,09	1,04
8	2,72	2,31	1,99	1,72	1,52	1,40	1,30	1,20	1,08	1,04
9	2,56	2,20	1,90	1,65	1,47	1,37	1,28	1,18	1,08	1,03
10	2,42	2,10	1,84	1,60	1,43	1,34	1,26	1,16	1,07	1,03
12	2,24	1,96	1,75	1,52	1,36	1,28	1,23	1,15	1,07	1,03
16	1,99	1,77	1,61	1,41	1,28	1,23	1,18	1,12	1,07	1,03
20	1,84	1,65	1,50	1,34	1,24	1,20	1,15	1,11	1,06	1,03
25	1,71	1,55	1,40	1,28	1,21	1,17	1,14	1,10	1,06	1,03
30	1,62	1,46	1,34	1,24	1,19	1,16	1,13	1,10	1,05	1,03
40	1,50	1,37	1,27	1,19	1,15	1,13	1,12	1,09	1,05	1,02
50	1,40	1,30	1,23	1,16	1,14	1,11	1,10	1,08	1,04	1,02
60	1,32	1,25	1,19	1,14	1,12	1,11	1,09	1,07	1,03	1,02
100	1,21	1,17	1,12	1,10	1,08	1,08	1,07	1,05	1,02	1,02
140	1,17	1,15	1,11	1,08	1,06	1,06	1,06	1,05	1,02	1,02
200	1,15	1,12	1,09	1,07	1,05	1,05	1,05	1,04	1,01	1,01
240	1,14	1,11	1,08	1,07	1,05	1,05	1,05	1,03	1,01	1,01
300	1,12	1,10	1,07	1,06	1,04	1,04	1,04	1,03	1,01	1,01

Средневзвешенный
коэффициент использования:

(25)

где
∑Р_см,
∑Р_ном– суммы
активных мощностей за смену и суммы
номинальных в группе электроприемников,
кВт.

Коэффициент
максимума может быть оценен по соотношению:

(26)

Эффективное
n_э
(приведенное)
число ЭП —
это такое число однородных

по
режиму работы ЭП одинаковой мощности,
которое дает то же значение расчетного
максимума Р_р
, что и группа
ЭП, различных по мощности и режиму
работы.

Эффективное
число электроприемников является
функцией трех
величин
n_э= F
(n;
m;
К_и.ср;),

где
n
– фактическое число электроприемников
в группе;

m
– показатель силовой сборки в группе,
определяемый по формуле:

m
= р_н.нб/
р_н.нм,

(27)

где
р_н._нб,
р_н.нм
– номинальные приведенные к длительному
режиму активные мощности электроприемников
ЭП наибольшего и наименьшего по мощности
в группе, кВт.

К_и.ср–
средневзвешенный коэффициент
использования группы электроприемников.

Порядок
определения расчетных нагрузок методом
коэффициента максимума заключается
в следующем:

– все
электроприемники, разбивают на однородные
по режиму работы группы с одинаковыми
значениями коэффициентов использования
К_и
и коэффициентов мощности cosφ;

– подсчитывают
количество электроприемников n
в каждой группе и в целом по расчетному
узлу присоединения;

– в
каждой группе электроприемников и по
узлу в целом находят пределы их номинальных
мощностей и эффективное число
электроприемников n
_э
по формуле:

.
(28)

При
этом все электроприемники должны быть
приведены к длительному режиму работы,
т.е к ПВ = 100%.

Пример
3: К
силовому пункту присоедино три ЭП
длительного режима работы следующих
номинальных мощностей: 2 по 10 кВт; 3 по
7 кВт и 4 по 8 кВт. Определить эффективное
число электроприемников n_э.

Решение:

Ответ:
n_э
=9.

Упрощенные
способы определения n_э,
допустимая погрешность которых лежит
в пределах ±10%:

При
n ≥
4 в
группе принимают n_э
= n , если m
≤3
и любом к_и.При
определении n_эисключаются
те наименьшие ЭП группы, суммарная
номинальная мощность которых не
превышает 5% суммарной номинальной
мощности всей группы Р_ном.
Исключенные ЭП не учитываются также и
в величине n.

Пример
4: Определить
n_эдля
группы ЭП длительного режима работы
следующих номинальных мощностей: 5 по
0,1 кВт; 10 по 4 кВт; 5 по 7 кВт; 2 по 10 кВт.
Групповой коэффициент использования
К_и=0,6.

Решение:

Р_ном=5∙0,1+10∙4+5∙7+2∙10=95,5
кВт. Пять ЭП по 0,2 кВт могут быть исключены,
так как их суммарная мощность 0,5 меньше
5% суммарной номинальной мощности
приемников всей группы. Наибольшим по
мощности в группе будет ЭП мощностью
10 кВт; наименьшим-4 кВт. Коэффициент
сборки:

При
m
≤3
и к_и=0,6

, n_э
= n, без учета исключенных ЭП:

n_э
=22-5=17
шт.

Сравним
полученный результат с расчетом по
формуле 32.

Ответ:
n_э
=17.

При
m >
3 и K_и.
_ср
≥ 0,2
(групповой)

(29)

Если
по (29) n_э
> n,
то принимают n_э
= n
.

Пример
5: Определить
n_эдля
группы ЭП длительного режима работы
следующих номинальных мощностей: 5 по
10 кВт; 10 по 4 кВт; 6 по 12 кВт; 4 по 2 кВт.
Групповой коэффициент использования
К_и=0,3.

Решение:

Коэффициент
сборки:

n=5+10+6+4=25
шт.

Принимаем
n_э
= n=25

Сравним
полученный
результат с расчетом по формуле 32.

Ответ:
n_э
=28

При
числе электроприемников больше пяти
(п ≥5) и коэффициенте использования к_и≤0,2,
m≥3
эффективное число электроприемников
n_э
определяется
по кривым []
или табл.2.

Порядок
определения эффективного числа
электроприемников n_э
с по-

мощью
кривых или таблицы 2 следующий:

выбирается
наибольший по номинальной мощности
электроприемник рассматриваемой группы
р_н._нб;
выбираются
наиболее крупные электроприемники,
номинальная мощность, которых равна
или больше половины мощности наибольшего
электроприемника группы;
Определяются
число n₁
и суммарная
номинальная мощность Р_н1наибольших
электроприемников группы;
определяются
число n и
суммарная номинальная мощность Рн
всех
электроприемников группы;
находятся
значения:

n^*=
n/
n
(30)

где
n^*
–
относительное число наибольших по
мощности электроприемников; n
– число электроприемников с единичной
мощностью не менее половины наибольшего
по мощности электроприемника данной
группы Р_н._нб;

Р=
∑Р_н.₁/
∑Р_ном

(31)

где
Р*–
относительная
мощность наибольших по мощности
электроприемников;

Р_ном1–
суммарная номинальная мощность
электроприемников, имеющих мощность
не менее половины наибольшего по мощности
электроприемника,
∑Р_ном–
суммарная номинальная мощность
электроприемников.

по
полученным значениям n*
и P*
по кривым
[18,
23]
или табл.2
определяется относительное
число эффективных электроприемников
n^*_э
.

Затем
по выражению (32) определяется эффективное
число электроприемников:

n=
n
_э^*∙
n

(32)

Пример
6: Определить
n_эдля
группы ЭП длительного режима работы
следующих номинальных мощностей: 5 по
10 кВт; 6 по 8 кВт; 4 по 6 кВт; 13 по 2 кВт.
Групповой коэффициент использования
К_и=0,14.

Решение:

Коэффициент
сборки:
.

Общее
число ЭП: n=28,
а их суммарная номинальная мощность:

кВт.

Наибольшая
единичная мощность:10 кВт, следовательно,
надо отобрать ЭП с мощность более 5 кВт.
Тогда n=5+6+4=15.

Суммарная
мощность наибольших ЭП:
.

n^*=
n/
n
=15/28=0,53; Р=
∑Р_ном1/
∑Р_ном=122/148=0,82.

По
таблице 2 для
n^*=
0,53; Р=
0,82.
Находим n^*_э
= 0,78.

Тогда
n=
n
_э^*∙
n
=0,78∙28=21,84.

По формуле 32:

Ответ:
n_э=22.

Таблица
2 Зависимость n_э* = f(n_*,
P_*)

n_*	P_*
1,0	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6	0,55	0,5	0,45	0,4	0,35	0,3	0,25	0,2	0,15	0,1
0,005	0,005	0,005	0,006	0,007	0,007	0,009	0,010	0,011	0,013	0,016	0,019	0,024	0,030	0,039	0,051	0,073	0,11	0,18	0,34
0,01	0,009	0,011	0,012	0,013	0,015	0,017	0,019	0,023	0,026	0,031	0,037	0,047	0,059	0,076	0,10	0,14	0,20	0,32	0,52
0,02	0,02	0,02	0,02	0,03	0,03	0,03	0,04	0,04	0,05	0,06	0,07	0,09	0,11	0,14	0,19	0,26	0,36	0,51	0,71
0,03	0,03	0,03	0,04	0,04	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,11	0,13	0,16	0,21	0,27	0,36	0,48	0,64	0,81
0,04	0,04	0,04	0,05	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,10	0,12	0,15	0,18	0,22	0,27	0,34	0,44	0,57	0,72	0,86
0,05	0,05	0,05	0,06	0,07	0,07	0,08	0,10	0,11	0,13	0,15	0,18	0,22	0,26	0,33	0,41	0,51	0,64	0,79	0,90
0,06	0,06	0,06	0,07	0,08	0,09	0,10	0,12	0,13	0,15	0,18	0,21	0,26	0,31	0,38	0,47	0,58	0,70	0,83	0,92
0,08	0,08	0,08	0,09	0,11	0,12	0,13	0,15	0,17	0,20	0,24	0,28	0,33	0,40	0,48	0,57	0,68	0,79	0,89	0,94
0,1	0,09	0,10	0,12	0,13	0,29	0,17	0,19	0,22	0,25	0,29	0,34	0,40	0,47	0,56	0,66	0,76	0,95	0,92	0,95
0,2	0,19	0,21	0,23	0,26	0,43	0,33	0,37	0,42	0,47	0,54	0,64	0,69	0,76	0,83	0,89	0,93
0,3	0,29	0,32	0,35	0,39	0,57	0,48	0,53	0,60	0,66	0,73	0,80	0,86	0,90	0,94	0,95
0,4	0,38	0,42	0,47	0,52	0,70	0,63	0,69	0,75	0,81	0,86	0,91	0,93	0,95
0,5	0,48	0,53	0,58	0,64	0,81	0,76	0,82	0,89	0,91	0,94	0,95
0,6	0,57	0,63	0,69	0,75	0,90	0,87	0,91	0,94	0,95
0,7	0,66	0,73	0,80	0,86	0,95	0,94	0,95
0,8	0,76	0,83	0,89	0,94
0,9	0,85	0,92	0,95
1,0	0,95

Способы
определения эффективного числа
электроприемников представлены в табл.
3.

Таблица 3

Определение
эффективного числа электроприемников

Фактическое число ЭП в группе,п	К _и.ср	m	Р_н	Формула для п_э
< 5	≥ 0,2	≥ 3	Переменная
≥5	≥ 0,2	≥ 3	Постоянная	n=n
≥ 5	≥ 0,2	< 3	Переменная	n=n
≥ 5	< 0,2	< 3	Переменная	nне определяется, а где К_з— коэффициент загрузки Кз = 0,75 (повторно-кратковременный режим) Кз = 0,9 (длительныйрежим) Кз = 1 (автоматический режим)
≥ 5	≥0,2	≥ 3	Переменная

≥ 5	< 0,2	≥ 3		n= n _э^*n n _э =F(nР) n = ; Р=
>300	≥0,2	≥3	—	n э = n

Основные
положения по определению расчетных
электрических нагрузок методом
упорядоченных диаграмм приведены в
таблице 4.

Таблица 4

Определение
расчетных электрических нагрузок

методом упорядоченных
диаграмм

Фактическое число ЭП в группе, п	m	п_э	Р_р,кВт	Q_р,квар
п ≤3	m = р_н.нб/ р_н.нм	Не определяется
п ≥3	m ≤3 (исключаются ЭП, суммарная мощность которых ≤5% от ∑р_ном	п_э = п		при п_э≤10; при п_э≥10;
п ≥3	m≥3		К_заг=0,9для ЭП ДР; К_заг=0,75для ЭП ПКР;	Для ЭП ДР: ; Для ЭП ПКР:
п ≥3	m≥3	п_э≥4		при п_э≤10; при п_э≥10
п ≥3	m≥3	п_э≥200
Если более 75% Р_{уст узла}ЭП с постоянным графиком нагрузки	Не определяется
При наличии в узле ЭП с переменным и постоянным графиком нагрузок	определяется для ЭП с перем. Граф-м

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Теория расчета электрических нагрузок, основы которой сформировалась в 1930е годы, ставила целью определить набор формул, дающих однозначное решение при заданных электроприемниках и графиках (показателях) электрических нагрузок. В целом практика показала ограниченность подхода «снизу вверх», опирающегося на исходные данные по отдельным электроприемникам и их группам. Эта теория сохраняет значение при расчете режимов работы небольшого числа электроприемников с известными данными, при сложении ограниченного числа графиков, при расчетах для 2УР.

В 1980—1990е гг. теория расчета электрических нагрузок все в большей степени придерживается неформализованных методов, в частности, комплексного метода расчета электрических нагрузок, элементы которого вошли в «Указания по расчету электрических нагрузок систем электроснабжения» (РТМ 36.18.32.0289). Вероятно, работа с информационными базами данных по электрическим и Технологическим показателям, кластеранализ и теория распознавания образов, построение вероятностных и ценологических распределений для экспертной и профессиональнологической оценки могут решить окончательно проблему расчета электрических нагрузок на всех уровнях системы электроснабжения и на всех стадиях принятия технического или инвестиционного решения.

Формализация расчета электрических нагрузок развивалась все годы в нескольких направлениях и привела к следующим методам:

эмпирический (метод коэффициента спроса, двухчленных эмпирических выражений, удельного расхода электроэнергии и удельных плотностей нагрузки, технологического графика);
упорядоченных диаграмм, трансформировавшийся в расчет по коэффициенту расчетной активной мощности;
собственно статистический;
вероятностного моделирования графиков нагрузки.

Содержание

Метод коэффициента спроса
Метод «максимальная мощность»
Метод удельных плотностей нагрузок
Метод технологического графика
Метод упорядоченных диаграмм

Метод коэффициента спроса

Метод коэффициента спроса наиболее прост, широко распространен, с него начался расчет нагрузок. Он заключается в использовании выражения (2.20): по известной (задаваемой) величине Ру и табличным значениям, приводимым в справочной литературе (примеры см. в табл. 2.1):

Величина Кс принимается одинаковой для электроприемников одной группы (работающих в одном режиме) независимо от числа и мощности отдельных приемников. Физический смысл — это доля суммы номинальных мощностей электроприемников, статистическиотражающая максимальный практически ожидаемый и встречающийся режим одновременной работы и загрузки некоторого неопределенного сочетания (реализации) установленных приемников.

Приводимые справочные данные по Кс и Кп соответствуют максимальному значению, а не математическому ожиданию. Суммирование максимальных значений, а не средних неизбежно завышает нагрузку. Если рассматривать любую группу ЭП современного электрического хозяйства (а не 1930— 1960х гг.), то становится очевидной условность понятия «однородная группа». Различия в значении коэффициента — 1:10 (до 1:100 и выше) — неизбежны и объясняются ценологически ми свойствами электрического хозяйства.

В табл. 2.2 приведены значения ЛГС, характеризующие насосы как группу. При углублении исследований KQ4 например только для насосов сырой воды, также может быть разброс 1:10.

Правильнее учиться оценивать Кс в целом по потребителю (участку, отделению, цеху). Полезно выполнять анализ расчетных и действительных величин для всех близких по технологии объектов одного и того же уровня системы электроснабжения, аналогичной табл. 1.2 и 1.3. Это позволит создать личный информационный банк и обеспечить точность расчетов. Метод удельного расхода электроэнергии применим для участков (установок) 2УР (второый, третий… Уровень Энергосистемы), отделений ЗУР и цехов 4УР, где технологическая продукция однородная и количественно меняется мало (увеличение выпуска снижает, как правило, удельные расходы электроэнергии Ауй).

Метод «максимальная мощность»

В реальных условиях продолжительная работа потребителя не означает постоянство нагрузки в точке ее присоединения на более высоком уровне системы электроснабжения. Как статистическая величина Луд, определяемая для какогото ранее выделенного объекта по электропотреблению А и объему Л/, есть некоторое усреднение на известном, чаще месячном или годовом, интервале. Поэтому применение формулы (2.30) дает не максимальную, а среднюю нагрузку. Для выбора трансформаторов ЗУР можно принять Рср = Рмах. В общем случае, особенно для 4УР (цеха), необходимо учитывать Кмах в качестве Т принимать действительное годовое (суточное) число часов работы производства с максимумом использования активной мощности.

Метод удельных плотностей нагрузок

Метод удельных плотностей нагрузок близок к предыдущему. Задается удельная мощность (плотность нагрузки) у и определяется площадь здания сооружения или участка, отделения, цеха (например, для машиностроительных и металлообрабатывающих цехов у = 0,12…0,25 кВт/м2; для кислородноконвертерных цехов у = = 0,16…0,32 кВт/м2). Нагрузка, превышающая 0,4 кВт/м2, возможна для некоторых участков, в частности, для тех, где имеются единичные электроприемники единичной мощности 1,0…30,0 МВт.

Метод технологического графика

Метод технологического графика опирается на график работы агрегата, линии или группы машин. Например, график работы дуговой сталеплавильной печи конкретизируется: указывается время расплавления (27…50 мин), время окисления (20…80 мин), число плавок, технологическая увязка с работой других сталеплавильных агрегатов. График позволяет определить общий расход электроэнергии за плавку, среднюю за цикл (с учетом времени до начала следующей плавки), и максимальную нагрузку для расчета питающей сети.

Метод упорядоченных диаграмм

Метод упорядоченных диаграмм, директивно применявшийся в 1960 — 1970е гг. для всех уровней системы электроснабжения и навсех стадиях проектирования, в 1980— 1990е гг. трансформировался в расчет нагрузок по коэффициенту расчетной активной мощности. При наличии данных о числе электроприемников, их мощности, режимах работы его рекомендуют применять для расчета элементов системы электроснабжения 2УР, ЗУР (провод, кабель, шинопровод, низковольтная аппаратура), питающих силовую нагрузку напряжением до 1 кВ (упрощенно для эффективного числа приемников всего цеха, т.е. для сети напряжением 6 — 10 кВ 4УР). Различие метода упорядоченных диаграмм и расчета по коэффициенту расчетной активной мощности заключается в замене коэффициента максимума ,всегда понимаемого однозначно как отношение Рмах/Рср (2.16), коэффициентом расчетной активной мощности Ар. Порядок расчета для элемента узла следующий:

• составляется перечень (число) силовых электроприемников с указанием их номинальной PHOMi (установленной) мощности;

• определяется рабочая смена с наибольшим потреблением электроэнергии и согласовываются (с технологами и энергосистемой) характерные сутки;

• описываются особенности технологического процесса, влияющие на электропотребление, выделяются электроприемники с высокой неравномерностью нагрузки (они считаются подругому — по максимуму эффективной нагрузки);

• исключаются из расчета (перечня) электроприемники: а) малой мощности; б) резервные по условиям расчета электрических нагрузок; в) включаемые эпизодически;

• определяются группы т электроприемников, имеющих одинаковый тип (режим) работы;

• из этих групп выделяютсяуе подгруппы , имеющие одинаковую величину индивидуального коэффициента использования а:и/;

• выделяются электроприемники одинакового режима работы и определяется их средняя мощность;

• вычисляется средняя реактивная нагрузка;

• находится групповой коэффициент использования Кн активноймощности;

• рассчитывается эффективное число электроприемников в груп пе из п электроприемников:

где эффективное (приведенное) число электроприемников — это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетного максимума Р, что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы.

При числе электроприемнйков в группе четыре и более допускается принимать пэ равным п (действительному числу электроприемников) при условии, что отношение номинальной мощности наибольшего электроприемника Pmutm к номинальной мощности меньшего электроприемника Дом mm меньше трех. При определении значения п допускается исключать мелкие электроприемники, суммарная мощность которых не превышает 5 % от номинальной мощности всей группы;

• по справочным данным и постоянной времени нагрева Т0 принимается величина расчетного коэффициента Кр;

• определяется расчетный максимум нагрузки:

Электрические нагрузки отдельных узлов системы электроснабжения в сетях напряжением выше 1 кВ (находящиеся на 4УР, 5УР) рекомендовалось определять аналогично с включением потерь в трансформаторах.

Результаты расчетов сводят в таблицу. Этим исчерпывается расчет нагрузок по коэффициенту расчетной активной мощности.

Расчетная максимальная нагрузка группы электроприемников Ртах может быть найдена упрощенно:

где Рном — групповая номинальная мощность (сумма номинальных мощностей, за исключением резервных по расчету электрических нагрузок); Рср.см ~ средняя активная мощность за наиболее загруженную смену.

Расчет по формуле (2.32) громоздок, труден для понимания и применения, а главное, он нередко дает двукратную (и более) ошибку. Негауссову случайность, неопределенность и неполноту исходной информации метод преодолевает допущениями: электроприемники одного названия имеют одинаковые коэффициенты, исключаются резервные двигатели по условиям электрических нагрузок, коэффициент использования считается независимым от числа электроприемников в группе, выделяются электроприемники с практически постоянным графиком нагрузки, исключаются из расчета наименьшие по мощности электроприемники. Метод не дифференцирован для различных уровней системы электроснабжения и для различных стадий выполнения (согласования) проекта. Расчетный коэффициент максимума Ктах активной мощности принимается стремящимся к единице при увеличении числа электроприемников (фактически это не так — статистика этого не подтверждает. Для отделения, где двигателей 300… 1000 шт., и цеха, где их до 6000 шт., коэффициент может составлять 1,2… 1,4). Внедрение рыночных отношений, ведущих к автоматизации, разнообразию выпуска продукции, перемещает электроприемники из группы в группу.

Статистическое определение ЯСр.см для действующих предприятий осложняется трудностью выбора наиболее загруженной смены (перенос начала работы разных категорий работников в пределах смены, четырехсменная работа и др.). Проявляется неопределенность при измерениях (наложение на административнотерриториальную структуру). Ограничения со стороны энергосистемы ведут к режимам, когда максимум нагрузки Ртгх встречается в одной смене, в то время как расход электроэнергии больше в другой смене. При определении Рр нужно отказаться от Рср.см исключив промежуточные расчеты.

Подробное рассмотрение недостатков метода вызвано необходимостью показать, что расчет электрических нагрузок, опирающийся на классические представления об электрической цепи и графиках нагрузки, теоретически не может обеспечить достаточную точность.

Статистические методы расчета электрических нагрузок устойчиво отстаиваются рядом специалистов. Методом учитывается, что даже для одной группы механизмов, работающих на данном участке производства, коэффициенты и показатели меняются в широких пределах. Например, коэффициент включения для неавтоматических однотипных металлорежущих станков меняется от 0,03 до 0,95, загрузки A3 — от 0,05 до 0,85.

Задача нахождения максимума функции Рр на некотором интервале времени осложняется тем, что от 2УР, ЗУР, 4УР питаются электроприемники и потребители с различным режимом работы. Статистический метод основывается на измерении нагрузок линий, питающих характерные группы электроприемников, без обращения к режиму работы отдельных электроприемников и числовым характеристикам индивидуальных графиков.

{xtypo_quote}Метод использует две интегральные характеристики: генеральную среднюю нагрузку PQp и генеральное среднее квадратичное отклонение , где дисперсия DP берется для того же интервала осреднения. {/xtypo_quote}

Максимум нагрузки определяется следующим образом:

Значение р принимается различным. В теории вероятности часто используется правило трех сигм: Ртах = Рср ± За, что при нормальном распределении соответствует предельной вероятности 0,9973. Вероятности превышения нагрузки на 0,5 % соответствует р = 2,5; для р = 1,65 обеспечивается 5%я вероятность ошибки.

Статистический метод является надежным методом изучения нагрузок действующего промышленного предприятия, обеспечивающим относительно верное значение заявляемого промышленным предприятием максимума нагрузки Pi(miiX) в часы прохождения максимума в энергосистеме. При этом приходится допускать гауссово распределение работы электроприемников (потребителей).

Метод вероятностного моделирования графиков нагрузки предполагает непосредственное изучение вероятностного характера последовательных случайных изменений суммарной нагрузки групп электроприемников во времени и основан на теории случайных процессов, с помощью которой получают автокорреляционную (формула (2.10)), взаимно корреляционную функции и другие параметры. Исследования графиков работы электроприемников большой единичной мощности, графиков работы цехов и предприятий обусловливают перспективность метода управления режимами электропотребления и выравнивания графиков.

Источник

Для электрических сетей расчетными нагрузками являются наибольшие возможные нагрузки длительностью не менее 30 мин.
Величина расчетной нагрузки зависит от числа и установленной мощности электроприемников, характера производства и степени автоматизации — производственного процесса.

1. Номинальная (установленная) мощность электроприемников

Номинальная активная мощность для одного электроприемника определяется по формулам:
для приемников освещения и электродвигателей при длительном режиме работы

для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы

для трансформаторов электропечей

для трансформаторов сварочных машин и аппаратов и сварочных трансформаторов ручной сварки

где Р_н — номинальная мощность приемника освещения или номинальная (паспортная) мощность электродвигателя для длительного режима работы, кВт;
ПВ_н — номинальная (паспортная) продолжительность включения, отн. ед.;
Р_н.п — паспортная мощность электродвигателя при номинальной относительной продолжительности включения, кВт;
S_н — паспортная мощность трансформатора, кВА;
cosφ_н— коэффициент мощности электропечи, сварочного аппарата или сварочного трансформатора при номинальных условиях.
Номинальная мощность группы электроприемников определяется как сумма номинальных мощностей всех электроприемников:

где р_у — номинальная мощность электроприемника, кВт;
n — общее число электроприемников в группе.

2. Расчетные нагрузки

Для одного электроприемника расчетная активная мощность принимается равной:
при длительном режиме работы

при повторно-кратковременном режиме работы

где р_у — номинальная мощность электроприемника, кВт.
При повторно-кратковременном режиме работы электроприемника установленная мощность должна быть приведена к длительному режиму работы по одной из формул (3-2) или (3-4).
Расчетная реактивная мощность одного электроприемника определяется из выражения

где φ — фазовый угол тока электроприемника при режиме расчетной нагрузки.
Для группы электроприемников числом до 3 включительно активная и реактивная расчетные мощности определяются как суммы соответственно активных и реактивных нагрузок электроприемников группы.
При ориентировочных расчетах допускается определять расчетную активную мощность одной или нескольких групп электроприемников по формуле

где К_с и Р_у — соответственно средняя величина коэффициента спроса и установленная мощность группы однотипных электроприемников;
n — общее число групп электроприемников. Реактивная расчетная мощность может быть определена из выражения

где φ — фазовый угол суммарного тока всей группы электроприемников для режима расчетной нагрузки.
Средние значения коэффициента спроса силовой нагрузки для некоторых производств приведены в табл. 3-1 и 3-2.
Коэффициент спроса осветительной нагрузки промышленных предприятий и относящихся к ним вспомогательных и бытовых сооружений принимается по табл. 3-3.
В общем случае коэффициент спроса группы электроприемников промышленного предприятия определяется как произведение коэффициентов использования (К_и) и максимума (К_м):

К_с=К_иК_м (3-11)

Коэффициенты использования и максимума группы электроприемников соответственно равны:

где Р_см — средняя активная нагрузка рассматриваемой группы электроприемников за наиболее нагруженную смену предприятия, квт;
Р и Р_у — соответственно расчетная и номинальная активная мощности той же группы электроприемников, квт.
Значения коэффициентов использования в зависимости от типа приводимых механизмов и характера производства приведены в табл. 3-1.
Значения коэффициента использования для нескольких групп электроприемников с разными значениями коэффициента использования определяются по формуле (3-12), в которой под Р_см следует понимать сумму средних нагрузок за наиболее нагруженную смену для всех групп электроприемников:

Коэффициент спроса группы электроприемников для ориентировочных расчетов может быть принят в зависимости от коэффициента использования по табл. 3-4.

3. Определение коэффициента максимума

При расчетах на стадии технического проекта или рабочих чертежей расчетные нагрузки определяются с учетом коэффициента максимума, величина которого зависит от коэффициента использования и эффективного числа электроприемников.
Под эффективным числом группы электроприемников с различной установленной мощностью и разными режимами работы понимается такое число приемников, одинаковых по мощности и однородных по режиму работы, которое обеспечивают ту же величину расчетной нагрузки, что и рассматриваемая группа различных по мощности и режиму работы электроприемников.
В общем случае эффективное число электроприемников может быть найдено из выражения

Эффективное число электроприемников может быть принято равным фактическому их числу в следующих случаях:
а) когда мощность всех приемников одинакова;
б) при коэффициенте использования К_и>0,8;
в) когда выполняются указанные в табл. 3-5 соотношения между коэффициентом использования и величиной отношения, равного:

где Р_у.макс и Р_у.мин — соответственно номинальные активные мощности наибольшего и наименьшего электроприемников в группе, квт.
При определении Р_у.мин должны быть исключены наиболее мелкие электроприемники, суммарная мощность которых не превосходит 5% мощности всей группы приемников.
Когда указанные условия не выполняются, эффективное число электроприемников определяется в зависимости от величин Р*и n*, вычисляемых пo формулам (*—звездочки, поставленные под буквенными обозначениями, указывают на относительные величины).

где n — общее число электроприемников группы;
— сумма номинальных мощностей всей группы, квт;
— число приемников в группе, номинальная мощность каждого из которых больше или равна половине номинальной мощности наиболее мощного приемника в группе;

— сумма номинальных мощностей этих приемников, квт.

Мелкие электроприемники, суммарная мощность которых не превосходит 5% номинальной мощности всех электроприемников, при определении не учитываются.
В зависимости от величин р* и n* по табл. 3-6 находят величину относительного значения эффективного числа электроприемников:

и определяют эффективное число приемников умножением полученного значения на общее число электроприемников группы:

В зависимости от коэффициента использования К_и и эффективного числа приемников nэ по табл. 3-7 определяется коэффициент максимума К_м.
Величины расчетных активной и реактивной мощностей группы электроприемников определяется по формулам:

где Р_см — средняя активная мощность для группы электроприемников за наиболее нагруженную смену, кВт;
tgφ — соответствует характерному для данной группы электроприемников значению фазового угла в режиме максимальной активной мощности.
Полная расчетная мощность определяется из выражения

расчетный ток — по формуле

где U₁ — номинальное напряжение сети, кв.
Коэффициент мощности при режиме расчетной нагрузки равен:

При определении эффективного числа электроприемников для большого числа питающих линий, нескольких трансформаторных пунктов, распределительных подстанций и т. п. допускается применять упрощенную методику расчета, которая заключается в следующем.
Для отдельных линий или подстанций, для которых ранее были определены величины номинальной мощности и эффективного числа электроприемников вычисляются мощности условных электроприемников по формуле

где Р_у и n_э — соответственно номинальная мощность и эффективное число электроприемников рассматриваемой линии или подстанции.
При этом не учитывается нагрузка резервных электроприемников, ремонтных сварочных трансформаторов и других ремонтных электроприемников, пожарных насосов, а также электроприемников, работающих кратковременно (дренажные насосы, задвижки, вентили, щитовые затворы и т. п.). Нагрузка таких электроприемников учитывается только при расчете питающих эти приемники линий и линий, питающих силовые распределительные пункты, к которым они подключены.
Определение эффективного числа электроприемников, коэффициентов максимума и спроса для условных электроприемников, вычисленных по формуле (3-26), производится методом, изложенным выше для индивидуальных приемников.
При окончательном подсчете нагрузок должны быть учтены реактивные мощности присоединенных к сети батарей конденсаторов (мощности батарей статических конденсаторов учитываются со знаком «минус»), а также потери активной и реактивной мощности в понижающих трансформаторах.
Для электроприемников с малоизменяющейся во времени нагрузкой (насосы водоснабжения, вентиляторы, отопительные и нагревательные приборы, печи сопротивления и т. п.) коэффициент спроса может быть принят равным коэффициенту использования:

К_с=К_и (3-27)

Изложенный метод определения расчетных нагрузок рекомендуется применять на всех ступенях и для всех элементов системы электроснабжения промышленных предприятий без введения в расчеты понижающих коэффициентов. Допускается применение коэффициента участия в максимуме в пределах 0,9—0,95 в случаях, когда при определении нагрузок на высших ступенях системы электроснабжения можно ожидать несовпадения во времени максимально загруженных смен, а также при ориентировочных расчетах.
В табл. 3-8 дано число часов использования максимальной мощности для осветительной нагрузки промышленных предприятий.

Пример 3-1.

В отделении цеха промышленного предприятия установлена группа электродвигателей на номинальное напряжение 380 в с длительным режимом работы. По величине коэффициента использования электроприемники разбиваются на три подгруппы, для каждой из которых в табл. 3-9 указаны число и мощность двигателей, суммарная номинальная мощность, величины коэффициентов использования и мощности.
Требуется определить расчетные нагрузки для всей группы электродвигателей отделения.

Таблица 3-9 Расчетные данные для примера 3-1
№ подгрупп электро-приемников	Количество и номинальная мощность электроприемников	Суммарная мощность, квт	Коэф-фициент исполь-зования	Коэф-фициент мощности		Средняя мощность за наиболее нагруженную смену
кол-во	мощность, квт	кол-во	мощность, квт	кол-во	мощность, квт	Активная, квт	Реактивная, квар
1	2	100	3	22	—	—	266	0,6	0,85	0,62	160	99
2	б	30	—	—	—	—	180	0,7	0,75	0,88	126	111
3	4	17	6	4	10	2,2	114	0,3	0,6	1,33	34	45
Для всей группы электроприемников	560	0,573	0,78	0,80	320	255

Примечание. В первых семи столбцах указаны заданные величины. Остальные величины определены были при решении примера.

Решение.

Определяются значения tgφ в зависимости от величин cosφ (полученные значения указаны в табл. 3-9).
Для каждой из подгрупп двигателей определяются средние мощности за наиболее загруженную смену.
Для первой подгруппы средняя активная мощность по (3-12) равна:

средняя реактивная мощность по (3-8)

Аналогично определяются средние мощности для второй и третьей подгрупп электродвигателей.
Суммарные средние активная и реактивная мощности отделения цеха за наиболее загруженную смену равны соответственно:

Среднее значение

Общее число электродвигателей

n=2+3+6+4+6+10=31

Групповой коэффициент использования для всех электродвигателей определяется по (3-12):

Для определения коэффициента максимума следует найти значение эффективного числа электроприемников.
Мощность наибольшего двигателя группы (табл. 3-9)

мощность наименьшего двигателя

Электродвигатели мощностью по 2,2 квт при этом не учитываются, так как их суммарная мощность составляет меньше 5% общей мощности группы двигателей:

По (3-16) значение отношения

Согласно данным табл. 3-5 эффективное число электроприемников не может быть приравнено действительному их числу и должно быть определено по табл. 3-6 в зависимости от величин р* и n*
Как видно из табл. 3-9, число электроприемников в группе, установленная мощность каждого из которых равна или больше половины мощности наиболее крупного приемника, n₁=2, так как половина мощности наиболее крупного электродвигателя составляет 100/2 = 50 кВт и указанное число ограничивается числом двигателей мощностью по 100 кВт. Мощность этих двигателей равна:

Находим значения р* и n* соответственно по (3-17) и (3-18):

По табл. 3-6 для полученных значений р* и n* определяем относительное значение эффективного числа электроприемников:

(согласно примечанию к табл. 3-6 для промежуточного значения величины n* принята ближайшая меньшая величина n*_э).
Эффективное число электроприемников определяется по (3-20):

В зависимости от значения группового коэффициента использования К_и=0,573 и эффективного числа электроприемников n_э=11,8 по табл. 3-7 путем интерполяции определяем величину коэффициента максимума:

К_м=1,24

Величины расчетных активной и реактивной мощности отделения цеха предприятия определяются по (3-21) и (3-22):

Величина полной расчетной мощности по (3-23) равна

а коэффициента мощности по (3-25)

Пример 3-2.

Определить расчетные нагрузки для линии на номинальное напряжение 6 кв, питающей четыре цеховых ТП, для которых предварительным расчетом были определены мощность и эффективное число электроприемников, а также средние активная и реактивная мощности за наиболее нагруженную смену (см. табл. 3-10).
Общая мощность присоединенных к сети батарей конденсаторов составляет 650 квар.

Таблица 3-10 Расчетные данные для примера 3-2
№ ТП	Номинальная мощность Ру, квт	Средняя мощность за наиболее нагруженную смену	Эффективное число электроприемников nэ	Мощность условного электроприемника Р’у, квт
активная Рсм, квт	реактивная Qсм, квар
1 2 3 4	460 1200 410 300	280 450 145 245	240 340 170 240	26 45 46 22	17,7 26,7 8,92 13,6
Всего	2370	1120	990	139	—

Решение.

Определяем коэффициент использования всех присоединенных к линии электроприемников по (3-12):

Определяем мощности условных электроприемников из (3-26): для ТП₁

для ТП₂

Результаты расчета указаны в табл. 3-10.
Вычисляем отношение мощностей наибольшего условного электроприемника и наименьшего по (3-16):

Полученные значения коэффициента использования и величины m удовлетворяют указанным в табл. 3-5 условиям, следовательно эффективное число электроприемников для линии, питающей ТП_1-4, может быть принято равным суммарному фактическому числу условных приемников n_э=139.
Величину коэффициента максимума определяем по табл. 3-7 в зависимости от значений К_и =0,473 и n_э=139:

К_м = 1,06

Значения расчетных нагрузок (мощностей) определяем по формулам (3-21) — (3-25).
1. При отключенных батареях конденсаторов
Активная мощность