2 Розрахунок електричних навантажень

Розрахунок електричних навантажень - одна з найбільш складних та відповідальних задач в проектуванні систем електропостачання об'єктів. Він дозволяє вибрати елементи системи електропостачання за припустимим тривалим нагріванням, перевірити величину припустимих відхилень та коливань напруги тощо.

При розрахунку визначають наступні види електричного навантаження: середнє розрахункове та пікове [2]. Для визначення втрат потужності та електроенергії в елементах системи електропостачання доцільно визначити середньоквадратичне навантаження.

Для розрахунку навантажень використовують: схему електричної мережі, номінальні активні потужності приймачів електроенергії (ПЕ), середньозважені коефіцієнти потужності , коефіцієнти використання , тривалість ввімкнення ТВ, кратність збільшення номінального навантаження в пусковому режимі. Коефіцієнти потужності та коефіцієнти використання наведені в галузевих вказівках, розроблених у кожній галузі промисловості на основі [2], або в довідковій літературі, наприклад [3. 4]. Методика розрахунку електричних навантажень наведена в [2,3,4,9].

Рекомендується розрахункове навантаження силових трифазних ПЕ напругою до 1 кВ на будь-якому ступені системи електропостачання визначати методом упорядкованих діаграм показників графіків навантаження [2, 3, 4]. Якщо немає точних відомостей про графік навантаження ПЕ, можна використовувати таке правило для розподілу ПЕ за графіками усередені розрахункового вузла навантаження: при одночасному виконанні умови > 0,6 та ТВ = 100% вважати ПЕ з постійним графіком навантаження, при невиконанні хоча б однієї з умов - вважати ПЕ зі змінним графіком навантаження. При наявності в цехові резервних, ремонтних ПЕ, а також ПЕ, які працюють короткочасно (задвижки, вентилі, дренажні насоси тощо), їх потужності в розрахунках електричних навантажень не враховуються. Якщо в цехові є великі ПЕ зі змінним графіком навантаження (прокатні стани, потужні електропечі тощо), розрахункове силове навантаження по цеху визначається додаванням розрахункового навантаження цих ПЕ до розрахункового навантаження інших ПЕ. Розрахункове навантаження потужних ПЕ визначається або за питомими витратами електроенергії цих ПЕ, або за графіками навантаження, або за методом упорядкованих діаграм з уточненими по технологічним даним індивідуальним показникам режиму їх роботи.

Силові однофазні ПЕ, ввімкнені на фазні та міжфазні напруги та розподілені по фазах з нерівномірністю не вище 15% по відношенню до загальної потужності трифазних та рівномірно розподілених однофазних ПЕ, враховуються в розрахунках як трифазні ПЕ тієї ж сумарної потужності. При перевищуванні вказаних меж нерівномірності розрахункове навантаження приймається рівним трикратному значенню навантаження найбільш завантаженої фази. Методика розрахунку навантажень від силових однофазних ПЕ наведена в [2, 9].

Можна визначати розрахункове навантаження вузла силового електричного ланцюга з великою кількістю ПЕ (цех, корпус, група цехів, підприємство в цілому) методом коефіцієнта попиту за формулою [3,4]

(2.1)

де - коефіцієнт різночасності максимумів навантаження окремих груп ПЕ, =0,85...1,0 (менше значення коефіцієнта відповідає нижчому ступеню системи електропостачання);

n - кількість характерних груп розрахункового вузла;

- коефіцієнт попиту по активній потужності i-ої групи ПЕ

(визначається з довідників [3,4] або спрощено );

- коефіцієнт використання;

- сумарна номінальна потужність 1-ої групи ПЕ.

При наявності основних норм питомих витрат електроенергії на одиницю продукції в натуральному виразі ( ) розрахункове силове навантаження цеху або підприємства в цілому може бути визначене за методом питомих показників виробництва [2, 4, 5]. Наприклад, розрахункову активну потужність визначають за формулою:

, (2.2)

де - питомі витрати енергії на одиницю продукції;

М- річний випуск продукції у натуральному виразі;

- річна кількість годин використання максимуму активної потужності (приводиться в галузевих інструкціях та довідниках [3,4]).

Розрахункове електричне навантаження вузла освітлювальної мережі визначається методом коефіцієнта попиту з урахуванням втрат потужності у пускорегулюючих апаратах для газорозрядних ламп (Кр = 10% - для ламп ДРЛ ти ДРИ, 20% - для люмінесцентних ламп, які вмикаються по стартерних схемах; 30% - для тих же ламп, які вмикаються по безстартерним схемам). Так, розрахункову активну потужність вузла освітлювальної мережі визначають за формулою [7]:

(2.3)

де - коефіцієнт попиту по активній потужності вузла освітлювальної мережі ( = 1,0 - для групових щитків; = 0,85 - для виробничих будівель, які складаються з багатьох окремих приміщень; = 0.95 -для виробничих будівель, які складаються з окремих крупних прольотів);

- сумарна номінальна потужність розрахункового вузла освітлювальної мережі.

При визначенні розрахункової реактивної потужності можна приймати наступні значення коефіцієнта потужності : 0.5 - для люмінесцентних ламп без індивідуальної компенсації; 0.57…0.6 - для ламп ДРЛ. Розрахункове навантаження в мережах напругою до 1 кВ по трансформаторах або підстанції в цілому, від яких живляться силова та освітлювальна мережі, визначається алгебраїчним додаванням розрахункових навантажень цих мереж. Точність результатів розрахунку електричних навантажень забезпечується достовірністю вихідних даних та врахуванням перспективи зростання навантажень. Допускається очікувані розрахункові навантаження через років визначати формулою:

, (2.4)

де - повне розрахункове навантаження до моменту пуску

підприємства;

- коефіцієнт річного приросту розрахункових навантажень; =0,083…0,101 - для електротехнічної галузі промисловості; =0,0335...0,0415 - для текстильної галузі;

= 0,0629...0,0744 - для хімічної галузі;

= 0,0595…0,0685 - для машинобудівної галузі.

При переході через ступінь трансформації розрахункове навантаження вищого боку визначають додаванням розрахункового навантаження нижчого боку та втрат потужності в трансформаторах. Реактивні навантаження з випереджуючим струмом (статичні конденсатори, синхронні двигуни в режимі перезбудження) враховуються зі знаком мінус.

Враховуючи трудомісткість визначення розрахункових силових навантажень та необхідність повторного їх визначення при перевищенні пропускної спроможності вузлів навантаження, доцільно цю задачу розв'язувати з використанням ЕОМ.