2.5 Расчет электрических нагрузок узлов и цеха методом коэффициента максимума

Расчет электрических нагрузок электроприемников напряжением до 1 кВ для каждого узла питания (распределительного пункта, шкафа, сборки, распределительного шинопровода, цеховой ТП), а также по цеху, корпусу в целом выполняю в виде таблицы.

Заполнение граф таблицы производится в следующем порядке:

Графа 1: указываются номера электроприемников на генплане.

Графа 2: указываются наименования групп электроприемников (СП, ШРА, ШМА, ТП, участок, цех), а также наименования подгрупп электроприемников, питающихся от них. Электроприемники в каждой группе формируются в подгруппы с одинаковой номинальной мощностью Р_ном и одинаковыми значениями коэффициентов использования и tgφ (Например, металлорежущие станки, вентиляторы). После приведения перечня всех подгрупп электрооборудования группы указываются: итого по данной группе. Таким образом расписываются все группы электроприемников.

Для электроприемников с повторно-кратковременным режимом работы (сварочные трансформаторы, кран-балки и т.п.) номинальная мощность приводится к длительному режиму:

(2.8)

или для полной мощности:

(2.9)

Графа 3: по подгруппам электроприемников указывается номинальная мощность единичного электроприемника; для групп электроприемников – пределы номинальных мощностей единичных электроприемников (Р_ном.max/Р_ном.min). Для электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы их номинальная мощность приводится к длительному режиму.

Графа 4: по подгруппам электроприемников отмечается количество электроприемников с одинаковой номинальной мощностью и одинаковым коэффициентом использования; для групп электроприемников – общее количество электроприемников.

Графа 5: по подгруппам и группам электроприемников отмечается их суммарная номинальная мощность:

(2.10)

В графах 2 и 5 указываются данные только рабочих электроприемников. Резервные и ремонтные электроприемники, а также электроприемники, работающие кратковременно (пожарные насосы, задвижки, вентили и т.п.), при подсчете расчетной мощности не учитываются.

Графа 6: для подгрупп электроприемников указываются справочные значения индивидуальных коэффициентов использования (k_и), для групп электроприемников – расчетные средневзвешенные значения k_и:

(2.11)

Графы 7 и 8: для подгрупп электроприемников указываются справочные значения cosφ/tgφ, для групп электроприемников – расчетные средневзвешенные значения cosφ/tgφ.

Графы 9 и 10: для подгрупп вычисляются и записываются средняя активная Р_см, кВт, и реактивная Q_см, кВар, нагрузки за наиболее загруженную смену:

(2.12)

(2.13)

Для групп электроприемников – суммы этих величин:

Р_{см.узла} = Σ Р_см.i (2.14)

Q_{см.узла} = Σ Q_см.i (2.15)

Группы 11: для групп электроприемников определяется и записывается эффективное число электроприемников по формуле:

(2.16)

Допускается вычислять эффективное число электроприемников при групповом k_и ≥ 0,2 по следующему упрощенному выражению:

(2.17)

Найденное по указанным выражениям число округляется до ближайшего меньшего числа. Если вычисленное значение окажется больше фактического числа электропремников (n), то следует принимать n_эф = n.

Если Р_ном.max/Р_ном.min ≤ 3, то принимается n_эф = n.

Графа 12: для групп электроприемников определяется коэффициент максимума k_max по таблицам [6, 8] в зависимости от средневзвешенного значения коэффициента использования группы k_и.гр и эффективного числа электроприемников n_эф.

Графа 13: для групп электроприемников определяется коэффициент максимума реактивной мощности k^'_max =1,1 для питающих сетей при k_и<0,2 и n_эф<100, а также при k_и>0,2 и n_эф10; во всех остальных случаях, а также для магистральных шинопроводов и при определении реактивной нагрузки на шинах ЦРП и в целом по цеху или предприятию k^'_max =1.

Графа 14: для групп электроприемников указывается расчетная (максимальная) активную мощность:

Р_расч = k_max·Р_{см.узла}, (2.18)

В случае, когда расчетная мощность окажется меньше номинальной мощности наиболее мощного приемника, следует принимать Р_расч = Р_ном.max.

Расчетная нагрузка группы или многодвигательного привода с тремя или менее электроприемниками определяется как сумма их номинальных мощностей.

При числе электроприемников в группе больше трех, но при эффективном их числе меньше четырех, расчетная нагрузка может быть принята как для группы с n_эф = 4, но не менее суммы номинальных мощностей трех наиболее мощных электроприемников группы.

Графа 15: для групп электроприемников записывается расчетная реактивная мощность:

Q_расч = k^'_max·Q_{см.узла}, (2.19)

Графа 16 и 17: для групп электроприемников указываются соответственно расчетные значения полной мощности:

(2.20)

и тока:

I_расч = S_расч/( ·U_ном). (2.21)

Графа 18: для групп элеткроприемников указывается пиковый ток (I_пик). При отсутствии данных об одновременном пуске нескольких приемников пиковый ток определяется по выражению:

, (2.22)

где – пусковой ток наибольшего по мощности приемника в группе, А;

– номинальный ток наибольшего по мощности приемника в группе, А;

– коэффициент использования этого приемника, о.е.

Например, произведу расчет в указанном порядке для приемников, подключенных к распределительному пункту РП1.

К РП1 подключены приемники с номерами на генплане 6…11. Всего в группе 6 электроприемников. Указываю номинальные мощности и определяю для приемников значения коэффициентов использования и cosφ/tgφ. Заношу соответствующие данные в графы 1-8.

Далее подсчитываю суммарную мощность группы:

Рассчитываю для приемников активные и реактивные нагрузки за наиболее загруженную смену по формулам (2.12) и (2.13) и вычисления заношу в графы 9 и 10.

Например, для обдирочных станков РТ-503:

P_см = 0,17 · 22 · 5 = 18,7 кВт,

Q_см = 18,7 · 1,17 = 21,87 кВар.

Для остальных приемников сменные мощности рассчитываю аналогично.

Далее подсчитываю суммарные сменные мощности для группы по формулам (2.14) и (2.15):

Р_см.гр = 1,5+18,7 = 20,2 кВт,

Q_см.гр = 2,6+21,87 = 24,47 кВар.

Для группы определяю средневзвешенные значения коэффициента использования k_и по формуле (2.11) , а также cosφ и tgφ:

k_и.гр = ,

tgφ_гр = Q_см.гр/ Р_см.гр = 24,47/20,2 = 1,21,

cosφ_гр = cos (arctg 1,21) = 0,64.

Для группы определяю эффективное число электроприемников по формуле (2.16) и значение заношу в графу 11:

.

В зависимости от средневзвешенного значения коэффициента использования группы k_и.гр = 0,16 и эффективного числа электроприемников n_эф = 6 по таблицам [6] определяю коэффициент максимума группы:

k_max = 2,56.

Заношу значение в графу 12. В графе 13 определяю коэффициент максимума реактивной мощности, в данном случае: k^'_max = 1,1.

По формулам (2.18), (2.19) и (2.20) определяю расчетные (максимальные) активную, реактивную и полную мощности:

Р_{расч.гр} = 2,56 · 20,2 = 51,71 кВт,

Q_{расч.гр} = 1,1 · 24,47 = 26,92 кВар,

.

Результаты заношу в соответствующие графы 14, 15, 16.

Далее по формуле (2.21) определяю расчетный ток группы, результат заношу в графу 17:

I_расч = А.

Определяю пиковый ток для группы приемников по формуле (2.22):

I_пик = 398,65 + (88,33 – 0,1∙56,95) = 481,3 А.

Значение пикового тока заношу в графу 18.

Для остальных групп электроприемников, а также для всего цеха порядок расчета силовой нагрузки аналогичен.

Результаты расчета свожу в таблицу 2.4.