3. Определение расчетных электрических нагрузок
Важным этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. Зная электрические нагрузки, можно выбрать нужное число и мощности силовых трансформаторов, мощности и места подключения компенсирующих устройств, выбрать и проверить токоведущие элементы по условию допустимого нагрева, рассчитать потери и колебания напряжения и выбрать защиты.
Существуют различные методы расчета электронагрузок, которые в свою очередь делятся на: 1) основные; 2) вспомогательные.
К первым относят такие способы как:
1. По установленной мощности и коэффициенту спроса.
2. По средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней (статический метод).
3. По средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки.
4. По средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм)
Ко вторым относят такие методы как:
5. По удельному расходу электроэнергии на единицу продукции или заданном объеме выпуска продукции за определенный период времени.
6. По удельной нагрузке на единицу производственной площади.
Применение того или иного метода определяется допустимой погрешностью расчетов.
1. Метод коэффициента спроса
Метод коэффициента спроса наиболее прост и широко распространен. Для определения расчетных нагрузок по этому методу необходимо знать установленную мощность РЦ группы приемников и коэффициенты мощности cosj и спроса КС данной группы, определяемые по справочной литературе.
Расчетная нагрузка для однородных по режиму работы приемников определяется по следующим выражениям:
; ; ,
где КС – коэффициент спроса группы приемников.
tgj - соответствует cosj.
Расчетная нагрузка (цеха, корпуса, предприятия) определяется суммированием расчетных нагрузок отдельных групп приемников, входящих в данный узел с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки.
;
- сумма расчетных активных нагрузок отдельных групп приемников;
- сумма расчетных реактивных нагрузок отдельных групп приемников.
КР.Т. – коэффициент разновременности максимумов нагрузок отдельных групп приемников, принимаемый 0,85 – 1,0 в зависимости от места нахождения данного угла в системе электроснабжения предприятия.
2. Статический метод расчета нагрузок
Формирование электрических нагрузок зависит от ряда случайных факторов. Поэтому числовые значения величин нагрузок, также являются случайными, чаще всего эти величины независимы. Поскольку групповая нагрузка представляет собой систему независимых случайных нагрузок отдельных электроприемников, то при большом их числе групповая нагрузка подчиняется нормальному закону распределения случайных величин.
По статическому методу расчетную нагрузку группы приемников определяют двумя интегральными показателями: средней нагрузкой РСР и среднеквадратичным отклонением s из уравнения:
,
где b - статический коэффициент, зависящий от закона распределения и принятой вероятности превышения графиком нагрузки Р(t) уровня РР.
Среднеквадратичное отклонение для группового графика определяют по формуле:
,
где – Среднеквадратичная мощность.
При введении коэффициента формы
; ,
Значение b принимается различным. В теории вероятности используется правило трех сигм
;
что при нормальном распределении соответствует предельной вероятности 0,9973. Вероятности превышения нагрузки на 0,5% соответствует b = 2,5, для b = 1,65 обеспечивается пяти процентная вероятность ошибки. В практических расчетах вполне достаточна точность 0,5 тогда
3. Определение расчетной нагрузки по средней сложности и коэффициенту формы
Данный метод может применяться для определения расчетных нагрузок цеховых шинопроводов, на шинах низшего напряжения цеховых трансформаторных подстанций, на шинах РУ напряжением 10 кВ, когда значения коэффициента формы КФ находится в пределах 1,0-1,2. Расчетную нагрузку группы приемников определяют из выражений:
; или ,
где
; .
В расчетном методе расчетную нагрузку принимаю равной среднеквадратичной, т.е.:
,
Для группы приемников с повторно-кратковременным режимом (ПКР) работы применяемое допущение справедливо во всех случаях. Оно приемлемо и для групп приемников с длительным режимом работы, когда число приемников в группе достаточно велико и отсутствует мощные приемники, способные изменить достаточно равномерный групповой график нагрузок. Значение коэффициента КФ достаточно стабильны, если производительность завода или цеха примерно постоянна. Поэтому при проектировании КФ могут быть приняты по опытным данным системы электроснабжения действующего предприятия, аналогичному по технологическому процессу и производительности проектируемому. Средние мощности за наиболее загруженную смену РСР.М., QСР.М для определения расчетной нагрузки находятся при проектировании любым из способов:
1. По известным установленным мощностям РУ и коэффициентам использования КИ.
где Рном. – суммарная номинальная мощность группы электроприемников приведенная к ПВ = 100 %.
2. По известным удельным расходам электроэнергии и производительности цеха или предприятия в единицах продукции.
3. По известным среднеудельным нагрузкам на единицу производственной площади.
4. Метод упорядоченных диаграмм
По этому методу расчетная активная нагрузка электроприемника на всех ступенях питающих и распределительных сетей (включая трансформаторы и преобразователи) определяется по средней мощности и коэффициенту максимума из выражения:
;
Для определения РР по методу упорядоченных диаграмм все электроприемники разбиваются на подгруппы с примерно одинаковыми режимами работы (коэффициентами использования КИ коэффициентами мощности cosj). Затем для каждой группы находят сумму номинальных мощностей. При этом, если режим работы электроприемника отличен от длительного, то используем следующую формулу:
,
где Рпас – паспортная мощность приемника.
ПВ – продолжительность включения электроприемника группы в долях от 1.
Значение КМ зависит от КИ данной группы электроприемников и эффективного числа приемников nэф. Эффективное число электроприемников определяется по формуле.
.
При числе электроприемников в группе 4 и более допускается принимать nэф равным n (действительному значению электроприемников при условии, что отношение номинальной мощности наибольшего электроприемника РНОМ.max к номинальной мощности наименьшего РНОМ.min
При m > 3 и КИ ³ 0,2 nэф можно определить по более простой формуле:
Когда найденное эффективное число электроприемников nэф оказывается больше действительного n, следует принимать nэф = n; На практике бывает, когда n<5, тогда nэф, КМ не определяются и
– при n = 1 расчетная нагрузка подгруппы равна номинальной, т.е. РН = РИ –
– при n = 2 – 5 расчетная нагрузка рассчитывается по коэффициенту нагрузки если КЗ у всех одинаков или если КЗ различны.
Практика расчетов показала, что более точно КМ можно найти по формуле:
,
где КФ – коэффициент формы графика нагрузки; А,В – коэффициенты, учитывающие нагрев проводников. Коэффициент КФ рассчитывается по формуле:
;
Коэффициенты А и В принимаются равными
при КФ £ 1,1 А = 4,1 В = 3,1
при КФ > 1,1 А = 2,8 В = 1,67
расчетную реактивную нагрузку по этому принимают равной:
при КФ £ 10 QР = 1,1×QСР.М
при КФ > 10 QР = QСР.М
или QР = РР × tgj
5. Метод удельного расхода электроэнергии на единицу продукции
Ряд приемников электроэнергии характеризуются неизменными или мало изменяющимися графиками нагрузок. К таким электроприемникам относятся электроприводы вентиляторов, насосов, воздуходувок, преобразовательных агрегатов, электролизных установок, печи сопротивления, электроприемники бумажной и химической промышленности, поточно-транспортных систем, и многие другие.
Коэффициенты включения этих приемников равны 1, а коэффициенты загрузки изменяются мало.
Для электроприемников с неизменной или мало изменяющейся во времени нагрузкой, расчетная нагрузка совпадает со средней, за наиболее загруженную смену и может быть определена по удельному расходу электрической энергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска за определенный период времени:
,
где Эуд – удельный расход электроэнергии на единицу продукции, кВт×ч.
NСМ – количество продукции, выпускаемой за смену (производительность установки за смену).
ТСМ – продолжительность наиболее загруженной смены, ч.
При наличии данных об удельных расходах электроэнергии на единицу продукции в натуральном выражении Эуд при годовом объеме выпускаемой продукции Nгод цеха (предприятия в целом) расчетную нагрузку определяют по формуле:
,
где Тmax.ц – число часов использования максимума активной нагрузки цеха (принимается по отраслевым инструкциям и справочным данным).
Если известны данные об удельных расходах электроэнергии по отдельным технологическим агрегатам Эуд.i, то расчетную нагрузку определяют по формулам:
для цеха: ;
для завода в целом:
где РР.О.Ц. и РР.О.З. – расчетные нагрузки за наиболее загруженную смену соответственно общецеховых и общезаводских электроприемников. Nэд.i – производительность отдельных агрегатов. Эуд.i – расход электроэнергии по отдельным агрегатам.
6. Метод удельной нагрузки на единицу произведенной площади
Расчетная нагрузка группы электроприемников по удельной мощности определяется по формуле:
,
где Руд – удельная расчетная мощность на 1 м2 производственной мощности, кВт/м2. F - площадь размещения группы приемников, м2.
Удельную нагрузку определяют по статистическим данным. Её значение зависит от рода производства, площади цеха, обслуживаемой магистральным шинопроводом и изменяется в пределах 0,06 – 0,6 кВт/м2.
Метод удельной нагрузки на единицу производственной мощности применяемой при проектировании универсальных сетей машиностроения, которые характеризуются большим количеством электроприемников малой и средней мощности, равномерно распределенных по площади цеха. Универсальные сети выполняются магистральными шинопроводами и прокладываются с учетом возможных перемещений технологического оборудования.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21
