6.2 «Электроснабжение»

1. Системы электроснабжения. Категории электроприемников, обеспечение надежности электроснабжения. Технические средства обеспечения надежности электроснабжения сельских потребителей.

Система электроснабжения - совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории.

Электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Электроприемники второй категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники третьей категории - все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.

1.2.19. Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

1.2.20. Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

1.2.21. Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

2. Расчет электрических нагрузок промышленных предприятий и сельскохозяйственных объектов

расчета электрических нагрузок

3.1. Расчет выполняется по форме Ф636-92 (табл. 4).

3.2. Расчет электрических нагрузок ЭП напряжением до 1 кВ производится 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.

3.2.1 Исходные данные для расчета (графы 1-6) заполняются на основании полученных от технологов, сантехников и др. специалистов таблиц-заданий на проектирование электротехнической части (графы 1-4) и согласно справочным материалам (графы 5, 6), в которых приведены значения коэффициентов использования и реактивной мощности для индивидуальных ЭП.

При этом:

3.2.1.1. Все ЭП группируются по характерным категориям с одинаковыми К_И и tg j . В каждой строке указываются ЭП одинаковой мощности.

3.2.1.2. Резервные электроприемники, ремонтные сварочные трансформаторы и другие ремонтные электроприемники, а также электроприемники, работающие кратковременно (пожарные насосы, задвижки, вентили и т.п.), при подсчете расчетной мощности не учитываются (за исключением случаев, когда мощности пожарных насосов и других противоаварийных ЭП определяют выбор элементов сети электроснабжения). В графах 2 и 4 указываются данные только рабочих ЭП.

3.2.1.3. В случаях, когда n _Э определяется по упрощенному выражению (см. п. 3.2.5.2), все ЭП группируются построчно по характерным категориям независимо от мощности ЭП, а в графе 3 указываются максимальная и минимальная мощности ЭП данной характерной группы.

3.2.1.4. Для многодвигательных приводов учитываются все одновременно работающие электродвигатели данного привода. Если в числе этих двигателей имеются одновременно включаемые (с идентичным режимом работы), то они учитываются в расчете как один ЭП номинальной мощностью, равной сумме номинальных мощностей одновременно работающих двигателей.

3.2.1.5. Для электродвигателей с повторно-кратковременым режимом работы их номинальная мощность не приводится к длительному режиму (ПВ=100%).

3.2.1.6. При включении однофазного ЭП на фазное напряжение он учитывается в графе 2 как эквивалентный трехфазный ЭП номинальной мощностью

р_Н=3р_Н.О;     q _Н =3 q _Н.О ,

где р_Н.О, q _Н.О - активная и реактивная мощности однофазного ЭП.

При включении однофазного ЭП на линейное напряжение он учитывается как эквивалентный ЭП номинальной мощностью

р_Н=   р_Н.О;      q _Н =   q _Н.О

3.2.1.7. При наличии группы однофазных ЭП, которые распределены по фазам с неравномерностью не выше 15% по отношению к общей мощности трехфазных и однофазных ЭП в группе, они могут быть представлены в расчете как эквивалентная группа трехфазных ЭП с той же суммарной номинальной мощностью.

В случае превышения указанной неравномерности номинальная мощность эквивалентной группы трехфазных ЭП принимается равной тройному значению мощности наиболее загруженной фазы.

3.2.1.8. При наличии в справочных материалах интервальных значений k _И следует для расчета принимать наибольшее значение. Значения k _И должны быть определены из условия, что вероятность превышения фактической средней мощности над расчетной для характерной категории ЭП должна быть не более 0,05.

3.2.2. В графах 7 и 8 соответственно записываются построчно величины К_ИР_Н и К_ИР_Н tg j . В итоговой строке определяются суммы этих величин

S К_ИР_Н                S К_ИР_Н tg j

3.2.3. Определяется групповой коэффициент использования для данного узла питания

К_И= S К_ИР_Н/ S Р_Н

Значение К_И заносится в графу 5 итоговой строки.

3.2.4. Для последующего определения n _Э в графе 9 построчно определяются для каждой характе рной группы ЭП одинаковой мощности величины n   и в итоговой строке - их суммарное значение S n   . При определении n _Э по упрощенной формуле графа 9 не заполняется.

3.2.5. Определяется эффективное число электроприемников n _Э следующим образом:

3.2.5.1. Как правило, n _Э для итоговой строки определяется по выражению

n _Э =( S Р_Н )²/ S n 

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

n _Э =2 S Р_Н/р_Н.МАКС

3.2.5.3. Найденное по указанным выражениям значение n _Э округляется до ближайшего меньшего целого числа. При n _Э £ 4 рекомендуется пользоваться номограммой (см. рисунок).

3.2.6. В зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников определяется согласно п. 2.11 настоящих Указаний и заносится в графу 11 коэффициент расчетной нагрузки К_р.

3.2.7. Расчетная активная мощность подключенных к узлу питания ЭП напряжением до 1 кВ (графа 12) определяется по выражению

Р_Р=К_Р S К_ИР_Н

В случаях, когда расчетная мощность P _Р окажется меньше номинальной наиболее мощного электроприемника, следует принимать Р_Р=р_Н.МАКС.

3.2.8. Расчетная реактивная мощность (графа 13) определяется следующим образом:

3.2.8.1. Для питающих сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от n _Э :

при n _Э £ 10   Q _Р =1,1 S К_ИР_Н tg j

при n _Э >10   Q _Р = S К_ИР_Н tg j

3.2.8.2. Для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых трансформаторных подстанций, а также при определении реактивной мощности в целом по цеху, корпусу, предприятию

Q _Р =К_Р S К_ИР_Н tg j =Р_Р tg j

3.2.9. К расчетной активной и реактивной мощности силовых ЭП напряжением до 1 кВ должны быть при необходимости добавлены осветительные нагрузки Р_Р.О и Q _Р.О .

3.2.10 Значение токовой расчетной нагрузки, по которой выбирается сечение линии по допустимому нагреву, определяется по выражению

I_p = S_p /   U_H                                                (графа 15),

где    - полная расчетная мощность, кВ*А, (графа 14).

3.3 Расчет электрических нагрузок ЭП напряжением выше 1 кВ производится в целом аналогично расчету, приведенному в п. 3.2, с учетом следующих особенностей:

3.3.1. При получении от технологов коэффициентов, характеризующих реальную загрузку электродвигателей, в графу 5 заносится вместо К_И значение К_З, в графу 7 - значение К_З P _Н .

3.3.2. Расчетная нагрузка цеховых трансформаторных подстанций (с учетом осветительной нагрузки и потерь в трансформаторах (см. п. 3.4)) заносится в графы 7 и 8.

3.3.3. Определяется число присоединений 6-10 кВ на сборных шинах РП, ГПП (графа 2 итоговой строки). Резервные ЭП не учитываются.

3.3.4. Эффективное число ЭП n _Э не определяется и графы 9 и 10 не заполняются.

3.3.5. В зависимости от числа присоединений группового коэффициента использования S К_ИР_Н/ S Р_Н, занесенного в графу 5 итоговой строки, по табл. 3 определяется значение коэффициента одновременности K _О . Значение K _О заносится в графу 11 (при этом К_Р=1, см. п. 2.11).

3.3.6. Расчетная мощность (графы 12-14) определяется по выражениям

Р_Р=К_О S К_ИР_Н;

Q _Р =К_О S К_ИР_Н tg j =Р_Р tg j ;

_{Источник:http://www.gosthelp.ru/text/RTM361832492Ukazaniyapora.html}

3. Расчет электрических нагрузок жилых и общественных зданий

В настоящее время расчет электрических нагрузок жилых и общественных зданий должен выполняться согласно Своду Правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003«Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий», который одобрен и рекомендован Госстроем России от 26.10. 2003г. № 194 и согласован: Госэнергонадзором России от 26.03.2003г.№ 32-01-07/41 и ГУГПС МЧС России от 26.10.2003г. №18/4/2834.

СП 31-110-2003 принят взамен: ВСН 59-88, отдельных пунктов раздела 2 РД 34.20.185-94 (изменения и дополнения к разделу 2 «Расчетные электрические нагрузки»), которые утратили силу в связи с истечением срока действия, и РМ-2696-01, не являющиеся документом федерального уровня.

Удельные расчетные электрические нагрузки электроприемников квартир жилых зданий следует принимать по таблице 6.1 с обязательными примечаниями к данной таблице.

Однако, остается открытым вопрос о расчетных нагрузках электроприемников коттеджей, не вошедших в СП. Коттеджи могут характеризоваться следующими потребителями электроэнергии: с плитами на природном газе; с плитами на природном газе и электрической сауной мощностью до 12 кВт; с электрическими плитами мощностью до 10,5 кВт; с электрическими плитами мощностью до 10,5 кВт и электрической сауной мощностью до 12 кВт. По нашему мнению расчетные нагрузки электроприемников коттеджей можно определять по СП, как для квартир с повышенной комфортностью: 1) в соответствии с заданием на про- ектирование или 2) по заявленной мощности с учётом коэффициентов спроса по таблице 6.2, и в обоих случаях применяя коэффициенты одновременности – таблица 6.3.

Как известно, электрические нагрузки квартир носят случайный характер и зависят от ряда факторов (уклада жизни различных семей, набора электроприемников по количеству и мощности и других факторов), вот почему по отношению к электроприемникам квартиры установленная мощность не имеет смысла и, согласно СП, заменяется на заявленную мощность. Необходимо отметить, что удельные нагрузки для электроприемников квартир приняты для периода зимнего получасового максимума, для периода наибольших нагрузок (см. Примечания п.п. 3;.5; 6; 7; 8 к таб.6.1) и учитывают асимметрию нагрузок, обусловленную неравномерной нагрузкой фаз электрической сети.

Иногда в некоторых проектах расчетная нагрузка на шинах РУ-0,4кВ ТП по многосекционному жилому дому определяется как сумма расчетных нагрузок на вводах ВРУ (ВРУ-1; ВРУ-2 и так далее). Это является грубейшей ошибкой. В п.6.2 СП четко указано, расчетная нагрузка определяется по таб.6.1 для каждого элемента сети в зависимости от числа квартир, то есть для шин РУ-0,4кВ ТП - от общего количества квартир многосекционного дома, присоединенных к данному ТП.

Как уже было сказано, расчетные нагрузки электроприемников муниципальных жилых зданий определяются согласно СП п.6.1, а для квартир с повышенной комфортностью по заявленной мощности по таблицам 6.2 и 6.3. При совместном «наборе» квартир муниципальных и квартир с повышенной комфортностью расчетная нагрузка электроприемников квартир, в частности, на электровводе в аварийном режиме определяется расчетом отдельно тех и других нагрузок и с учетом коэффициента одновременности. Пример: 17 этажный жилой дом с общим количеством квартир 102, из них 60 квартир с повышенной комфортностью (п.к.) при заявленной мощности 30 кВт на квартиру (расчетная Р_р=30х0,6=18кВт) и 42 квартиры - муниципальные (Р_{уд.муцип.}= 1,95кВт/кварт.). В этом случае расчетная нагрузка всех квартир на электровводе в аварийном режиме:

Р_р(ввод)= (18х60+1,95х42)х0,16=186кВт,

где К=0,16 – коэффициент одновременности для 102 квартир (СП таб. 6.3).

Для потребителей электроэнергии общественных зданий следует обращать внимание на характерные особенности электрических расчетов групп общественных зданий, комплексов и сооружений (согласно СНиП 2.08.02-89* - Приложение 1) по рабочему освещению и для силовых электрических сетей. При этом для силовых вводов зданий, относящихся к одному комплексу, но различных по функциональному назначению (учебных помещений и мастерских ПТУ, специальных учебных заведений и школ, парикмахерских, ателье, КБО, общественных помещений и т.п.) расчетную нагрузку следует принимать с коэффициентом несовпадения максимумов их нагрузок, равным 0,85.

При совместном питании силовых (Р_р.с.) электроприемников и освещения (Р_р.о.) расчетную нагрузку (Р_р) в рабочем и аварийных режимах, следует определять по формуле:

Р_р= К (Р_р.о. + Р_р.с.+К₁ Р_р.х),

где: К – коэффициент, учитывающий несовпадение расчетных максимумов нагрузок силовых электроприемников (в том числе холодильного оборудования) и освещения ( Р_р.о. х100% / Р_р.с. в соответствии с СП таблица 6.11); К₁ - коэффициент, зависящий от отношения Р_р.о. х100% / Р_р.х. в соответствии с СП таблица 6.11 – примечание 3), где Р_р.х – расчетная нагрузка холодильного оборудования систем кондиционирования воздуха.

Пример: кафе, где Р_р.с.=110 кВт, Р_р.о.=40кВт, Р_р.х.=30кВт, тогда: Р_р.о. х100% / Р_р.с. = 40 кВт х100% /110кВт=36% и по таблице 6.11 К=0,85; К₁= 0,75 при отношении ( 40 кВт х 100% / 30кВт=133%); расчетная нагрузка (Р_р) в аварийном режиме составит: Р_р= 0,85 (40 кВт + 110 кВт + 0,75 х 30кВт)= 147 кВт.

Необходимо отметить, что расчетную нагрузку (Р_р.тп.) на шинах РУ-0,4 кВ ТП при смешанном питании потребителей различного назначения (жилых домов и общественных зданий) определяют по формуле (СП п.6,31):

Р_р.тп. = Р_р.макс. + К₁ х Р_р1 + К₂ х Р_р2 + К₃ х Р_р3...

Пример: электроприемники жилого дома с Р_р.макс.=186 кВт +0,7 х147 кВт + 0,6 х 30 кВт =307 кВт, где 30 кВт- электроприемники здания управления; 147 кВт - электроприемники кафе (коэффициенты: К₁; К₂; К₃ - учитывают долю электрической нагрузки общественных зданий к наибольшей нагрузке жилого дома).

4. Проверка сечений жил кабелей и сечений проводов воздушных линий на потерю напряжения Выбор сечений проводников по нагреву

Метод применяется для выбора сечений в распределительных сетях, где очень важным является фактор потерь напряжения, т.к. способы регулирования напряжения в таких сетях весьма ограничены.

Допустимая потеря напряжения ∆U_доп – это такая потери напряжения, при которой отклонения напряжения на зажимах электроприемников не выходят за пределы предусмотренных ГОСТ технически допустимых значений. Формула для определения потери напряжения в распределительных сетях:

 

.

(6.31)

 

 

 

	Рис. 6.4. Зависимость удельных сопротивлений линии от сечения

        

Из рис.6.4 видно, что удельное реактивное сопротивление линии х_о мало зависит от сечения. В распределительных сетях его значение для воздушных линий х_о≈0,4 Ом/км, для КЛ 6-10 кВ х_о≈0,09 Ом/км, для КЛ U_ном1кВ х_о≈0,06Ом/км.

               Порядок выбора сечения по допустимой потере напряжения следующий.

1.     Подставляя в формулу (6.31) значения нагрузок P, Q, длину линии L, ∆U_доп, среднее значение х_о, находят значение R.

2.     Зная R, находят r_o = R/L.

3.     По справочным данным находят стандартное сечение, соответствующее рассчитанному r_o.

4.     Далее выполняют проверки по нагреву в нормальном и послеаварийном режимах и по механической прочности.