2.Общий порядок расчета

Сначала намечается однолинейная схема электроснабжения объекта. Для этого на проектируемом объекте электроснабжения целесообразно установить один или несколько распределительных щитов (шинопроводов) напряжением 0,4 кВ, подключив их к существующим ТП. Если мощности трансформаторов существующих подстанций напряжением 6÷10/0,4 кВ недостаточно, то предусматривается строительство дополнительных подстанций (ТП 6÷10/0,4 кВ).

Рассчитываются электрические нагрузки для каждого узла схемы (распределительных силовых пунктов, сборных шин цеховых ТП напряжением 0,4 кВ, сборных шин РП, секции шин собственных нужд ТЭЦ, РП или ГПП напряжением 6÷10 кВ) [5]. Расчет выполняется от нижних уровней электроснабжения, к верхним. От электроприемников, к источникам питания [6].

По результатам расчета нагрузок определяются расчетные токи нормальных, длительных послеаварийных режимов и пиковые токи кратковременных перегрузок, по которым выбираются аппараты защиты и сечения проводников. В необходимых точках сети [7, 8, 9] определяются токи короткого замыкания. По расчетным значениям токов КЗ проверяются коммутационная способность и чувствительность аппаратов защиты и термическая стойкость проводов и кабелей.

3.Определение расчетных нагрузок

Электрические нагрузки отдельных элементов системы электроснабжения являются случайными величинами. В расчетах принято использовать некоторые эквивалентные параметры этих случайных величин ­– расчетные электрические нагрузки. Последним руководящим документом, регламентирующим методику расчета электрических нагрузок, являются «Указания по расчету электрических нагрузок», РТМ 36.18.32.4-92 [5].

Дальнейшее изложение базовых понятий и методик расчета основано на действующем нормативном документе [5].

3.1.Расчетные коэффициенты

Определение расчетных нагрузок ЭП напряжением до 1 кВ производится для ответвлений к отдельным электроприемникам и для каждого узла питания (распределительного пункта, шкафа, сборки, распределительного шинопровода, щита станций управления, троллея, магистрального шинопровода, цеховой трансформаторной подстанции), а также по цеху, корпусу в целом.

Для представления электрических величин и коэффициентов, характеризующих электропотребление, принята следующая система обозначений: показатели электропотребления индивидуальных ЭП обозначаются строчными, а групп ЭП - прописными буквами.

Номинальная (установленная) мощность одного ЭП - мощность, обозначенная на заводской табличке или в его паспорте. Применительно к агрегату с многодвигательным приводом под номинальной мощностью подразумевают наибольшую сумму номинальных мощностей одновременно работающих двигателей.

Групповая номинальная (установленная) активная мощность - сумма номинальных активных мощностей группы ЭП

, (1)

где n - число электроприемников.

Номинальная реактивная мощность одного ЭП - реактивная мощность, потребляемая из сети или отдаваемая в сеть при номинальной активной мощности и номинальном напряжении, а для синхронных двигателей - при номинальном токе возбуждения.

Групповая номинальная реактивная мощность - алгебраическая сумма номинальных реактивных мощностей входящих в группу ЭП

, (2)

где – паспортное или справочное значение коэффициента реактивной мощности.

Групповая средняя мощность за период времени определяется как частное от деления расхода активной или реактивной энергии всех входящих в группу ЭП на длительность периода

; .

Необходимо иметь в виду, что в дальнейшем под термином «средняя активная (или реактивная) мощность» имеется в виду наибольшее возможное значение средней активной (реактивной) мощности за наиболее загруженную смену, т. е. за смену с наибольшим потреблением энергии.

Коэффициент использования отдельного электроприемника или группы ЭП – отношение средней активной мощности отдельного ЭП или группы ЭП за наиболее загруженную смену к ее номинальному значению

. (3)

В справочных материалах, например в [6, 7], значения коэффициентов использования приведены по характерным (однородным) категориям ЭП. К одной характерной категории относятся ЭП, имеющие одинаковое технологическое назначение, а также одинаковые верхние границы возможных значений и коэффициентов реактивной мощности . Например, сверлильные станки относятся к характерной категории «металлорежущие станки», которая представлена в справочных материалах расчетными коэффициентами = 0,14 и = 2,3.

Для группы, состоящей из ЭП различных категорий (т. е. с разными ), средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле

, (4)

где N – число характерных категорий ЭП, входящих в данную группу.

Эффективное число электроприемников - это такое эквивалентное число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обусловливает те же значения расчетной нагрузки, что и фактическая группа различных по мощности электроприемников. Для питающих сетей напряжением до 1000 В величину рекомендуется определять по следующему выражению

, (5)

где N – число разнородных категорий ЭП; n – число однотипных ЭП внутри категории с одинаковой мощностью и индивидуальными коэффициентами использования ; – установленная мощность однотипных электроприемников внутри категории, определяемая по формуле (1).

При значительном числе ЭП (магистральные шинопроводы, шины цеховых трансформаторных подстанций, в целом по цеху, корпусу, предприятию) может определяться по упрощенной формуле

. (6)

Если найденное по упрощенному выражению число окажется больше n, то следует принимать = n. Если , где - номинальная мощность наименее мощного ЭП группы, также принимается = n .

Расчетная активная и реактивная мощности - это мощности, соответствующие такой неизменной токовой нагрузке , которая эквивалентна фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему возможному тепловому воздействию на элемент системы электроснабжения. Считается, что максимальная температура достигается за время , где – постоянная времени нагрева.

Элементы систем электроснабжения имеют разные постоянные времени нагрева. В [5] приведены расчетные коэффициенты для трех характерных значений постоянных времени нагрева:

= 10 мин - для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты;

= 2,5 ч - для магистральных шинопроводов и цеховых трансформаторов;

≥ 30 мин - для кабелей напряжением 6 кВ и выше, питающих цеховые трансформаторные подстанции и распределительные устройства.

Коэффициент расчетной мощности - отношение расчетной активной мощности к значению группы ЭП

.

Для одиночных ЭП расчетная мощность принимается равной номинальной. Для одиночных ЭП повторно-кратковременного режима - равной номинальной, приведенной к длительному режиму [4].