2.1 Расчет электрических нагрузок силовой сети
При проектировании систем электроснабжения применяют различные методы определения электрических нагрузок, которые подразделяют на основные и вспомогательные. В первую группу входят методы расчета по:
– установленной мощности и коэффициенту спроса;
– статистический метод;
– средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок;
– средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм).
Вторая группа включает в себя методы расчета по:
– удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период времени;
– удельной нагрузке на единицу производственной площади.
Применение того или иного метода определяется допустимой погрешностью расчетов. При проведении укрупненных расчетов (в частности, на стадии проектного задания) пользуются методами, базирующимися на данных о суммарной установленной мощности отдельных групп приемников – отделения, цеха, корпуса. Методы, основанные на использовании данных о единичных приемниках, относят к наиболее точным [4].
Для расчета электрических нагрузок от силового электрооборудования воспользуемся методом упорядоченных диаграмм. Указаний по расчету электрических нагрузок в сетях потребителей за 1993 г. Идея этого метода состоит в следующем: Расчет нагрузки осуществляется для каждого узла сети расчет идет снизу вверх, от приемников с пренебрежением потерь. При расчете каждого узла все приемники электроэнергии узла разделяются на две группы:
группу приемников электроэнергии с постоянным или условно постоянным графиком нагрузки;
группу приемников электроэнергии с переменным графиком нагрузки.
Назовем первую группу – А, а вторую группу – Б. Рассчитывается нагрузка отдельно для группы А и для группы Б. Причем расчет проводится по каждой составляющей мощности (
, , , ).Расчетная нагрузка по полной или кажущейся мощности узла вычисляется по правилу геометрического суммирования результирующих составляющих мощностей каждой группы:
; (2.1)где
– расчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности ПЭ группы А; – расчетная нагрузка по допустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы А; – расчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности ПЭ группы Б; – расчетная нагрузка по допустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы Б;Для ПЭ группы А расчетная нагрузка по допустимому нагреву по активной мощности рассчитывается по формуле:
где nA – количество ПЭ в группе А;
– индивидуальный коэффициент использования i-го электроприемника в группе А; – продолжительность включения i-го электроприемника группы А ( =100%); – номинальная (установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника в группе А, взятая из спецификации на оборудование.Среди приемников электроэнергии в группе А есть приемники электроэнергии только длительного режима (
=100%).Расчетная нагрузка по допустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы А может быть рассчитана по формуле:
, (2.3)где
– тангенс угла φ i-го электроприемника. – индивидуальный коэффициент использования i-го электроприемника группы А; – продолжительность включения i-го электроприемника группы А ( =100%); – номинальная (установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника в группе А. – средняя нагрузка по реактивной мощности ПЭ группы А;где
– средневзвешенный коэффициент мощности (не равен номинальному).Для ПЭ группы Б расчетную нагрузку по допустимому нагреву по активной мощности можно вычислить по формуле:
, (2.5)где
– групповой коэффициент максимума по активной мощности электроприемников группы Б; – количество ПЭ в группе Б; – средняя нагрузка по активной мощности ПЭ группы Б; – индивидуальный коэффициент использования i-го электроприемника группы Б; – номинальная (установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника группы Б; – продолжительность включения i-го электроприемника группы Б.Групповой коэффициент максимума по активной мощности ПЭ группы Б имеет следующую зависимость:
, (2.6)где
– групповой коэффициент использования; – эффективное количество электроприемников группы Б.Зависимость 2.6 представлена в [3] в виде графика. Эффективное количество ПЭ может бить рассчитано по различным формулам, но наиболее точные результаты дает формула [6]:
, (2.7) , (2.8)где
– индивидуальный коэффициент использования i-го электроприемника группы Б; – номинальная (установленная) мощность (кВт) i-го электроприемника группы Б.Вычисленные
и не округляются.Расчетная нагрузка по допустимому нагреву по реактивной мощности ПЭ группы Б выбирается исходя из условий:
При
;При
.В таблице 2.1 приведены исходные данные для расчета, коэффициенты использования и средневзвешенные коэффициенты мощности взяты из [3].
Таблица 2.1– Исходные данные для расчета электрических нагрузок по допустимому нагреву
Номер ПЭ на плане | Количе-ство, шт. | Установ. мощность(эл.оборудования),кВт | ПВ, % | Коэффициент мощности(cos φ) | Режим работы ПЭ | График нагрузкиПЭ | ||
1 | 1 | 3,5 | 100 | 0,45 | 0,15 | КР | – | |
2 | 1 | 4,5 | – | 0,45 | 0,15 | КР | – | |
3.1, 3.2, 3.3 | 3 | 1,7 | 100 | 0,45 | 0,15 | КР | – | |
4 | 1 | 4,2 | 25 | 0,45 | 0,15 | ПКР | Б | |
5 | 1 | 1,7 | – | 0,8 | 0,5 | ПКР | – | |
6 | 1 | 55 | 100 | 0,8 | 0,65 | Дл | А | |
7.1, 7.2 | 2 | 1,6 | – | 0,7 | 0,1 | КР | – | |
8 | 1 | 40 | 100 | 0,8 | 0,65 | Дл | А | |
9 | 1 | 22 | – | 0,45 | 0,15 | КР | – | |
10 | 3 | 1 | – | 0,7 | 0,1 | КР | – | |
11.1, 11.2 | 2 | 55 | 100 | 0,8 | 0,65 | Дл | А | |
12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6 | 6 | 2,8 | – | 0,7 | 0,1 | КР | – | |
13.1, 13.2 | 2 | 40 | 100 | 0,8 | 0,65 | Дл | А | |
14.1, 14.2 | 2 | 2,8 | 100 | 0,8 | 0,65 | Дл | А | |
15 | 1 | 20 | 100 | 0,8 | 0,65 | Дл | А | |
16 | 1 | 28 | 100 | 0,8 | 0,65 | Дл | А | |
17 | 1 | 2,8 | – | 0,7 | 0,15 | КР | Б | |
18.1, 18.2 | 2 | 14 | 100 | 0,8 | 0,65 | Дл | А | |
19 | 1 | 20,7 | 25 | 0,45 | 0,65 | ПКР | Б | |
20 | 1 | 40 | 100 | 0,8 | 0,65 | Дл | А | |
21.1, 21.2 | 2 | 4,5 | – | 0,7 | 0,1 | КР | – | |
22 | 1 | 4,5 | – | 0,7 | 0,1 | КР | – | |
23.1, 23.2 | 2 | 4,5 | – | 0,7 | 0,1 | КР | – |
Результаты расчетов занесем в таблицу 2.2. Загрузка смен в задании дана 1:0,8:0,8 такая загрузка осуществляется не отключением каких-либо электрорпиемников, а изменением их коэффициента использования, поэтому расчет электрических нагрузок по допустимому нагреву будем проводить для первой смены.