4. Розрахунок електричних навантажень

Основою раціонального вирішення комплексу техніко-економічних питань електропостачання є правильне визначення очікуваних електричних навантажень. Від цього залежать капітальні витрати в схемі електропостачання, витрата кольорового металу, втрати електроенергії і експлуатаційні витрати. Електрична потужність, споживана електроприймачем (електричне навантаження), міняється протягом доби і залежить від пори року: вночі вона, як правило, значно менша, ніж вдень; у першу зміну — дещо вища, ніж в другу; у зимові дні — в ранішній час і ввечері — до навантаження додається ще навантаження від електричного освітлення.

Початковими даними для розрахунку електричних навантажень є встановлена потужність електроприймачів і характер зміни навантаження. Під встановленою потужністю (Р_у) груп споживачів розуміють сумарну паспортну потужність всіх електроприймачів. Наприклад, встановлена потужність баштового крана рівна сумі номінальних потужностей всіх його електродвигунів.

В результаті розрахунку визначається максимальне (розрахункова) навантаження, яке служить основою для вибору перетину струмоведучих частин, втрат потужності і напруги в мережах, вибору потужності трансформаторів і компенсуючих пристроїв.

Для кожної групи електроприймачів існує деяке певне співвідношення між величинами розрахункової (Р_р) і встановленої потужності. Це співвідношення називається коефіцієнтом попиту:

Знаючи встановлену потужність і коефіцієнт попиту даної групи споживачів, можна визначити розрахункову потужність:

Розрахункову реактивну потужність (Q_р) визначають по формулі

де tg φ знаходять для кута φ, косинус якого визначають з паспортних даних установки.

Повна розрахункова потужність силового навантаження визначається як

До розрахункового силового навантаження необхідно додати потужність на освітлення. Розрахунки зручно вести в табличній формі.

Визначення розрахункового навантаження

Групи навантажень	Ру	Кс	COS φ	tg φ	Рр кВт	Qр квар	Sр кВ-А
Силове навантаження
Баштові крани
Ручні машини і електроінструмент
Зварювальні агрегати
Разом по силовому навантаженню
Електричне освітлення
Зовнішнє
Внутрішнє
Разом по електричному освітленню
Всього по будівельному майданчику

Примітка. Значення Р_у, К_с, cosφ визначають по довідковій літературі, tg φ визначається за значенням кута φ, знайденого із величини cosφ. Значення Р_р, Q_р, S_р розраховують по формулах відповідно. Підсумкові рядки визначаються як сума відповідних розрахункових навантажень.

Компенсація реактивної потужності.

Втрати електроенергії при передачі по проводах трифазної лінії визначається формулою

де W — втрата електроенергії, кВт-год; Р — передавана потужність, кВт; R — активний опір живлячій лінії, Ом; t — час, год; U — напруга передавальної мережі, В.

Формула показує, що втрати при передачі деякій потужності Р, втрати пропорційні квадрату напруги, при якій проводиться передача, і квадрату коефіцієнта потужності.

Звідси витікає, що для зниження втрат електроенергії треба використовувати вищу напругу, прагнути до скорочення протяжності мереж до 1000 В, застосовувати заходи по підвищенню коефіцієнта потужності.

На значенні коефіцієнта потужності електроустановки негативно позначається наявність мало завантажених електродвигунів і трансформаторів. Тому в першу чергу проводяться заходи організаційного порядку, направлені на те, щоб природний коефіцієнт потужності досяг максимального значення. Якщо цих заходів недостатньо, то застосовують батареї конденсаторів, синхронні двигуни.

Методика розрахунку величини і місця розташування конденсаторів складна, але в наближених розрахунках значення ємності і потужності конденсаторної батареї (квар) визначають по формулах:

д е Q_с — потужність конденсаторної батареї (квар); Р_р — розрахункова активна потужність навантаження, ; tg φ₂ — розрахунковий тангенс (знаходиться на основі cosφ₂ до якого необхідно підвищити коефіцієнт потужності), ; tg φ₁ — розрахунковий тангенс (знаходиться на основі cosφ₁ існуючого коефіцієнат потужності), С електроємність конденсатора (Ф) .

За каталогом даними вибирають найближчу стандартну батарею конденсаторів. Встановлюють батареї конденсаторів або на підстанції, або безпосередньо у споживача.