3. Расчет электрических нагрузок в сетях напряжением 380 / 220 в

Электрические нагрузки в сетях напряжением 380/220 В складываются из нагрузок жилых домов, общественных и коммунальных учреждений производственных потребителей, а также нагрузки наружного освещения.

Подсчет нагрузок по участкам линий проводят после выбора количест­ва трансформаторных подстанций (ТП), места их установки и нанесения трассы линии на план объекта. Затем отходящие от ТП линии разбивают на участки между ответвлениями от воздушной линии до вводов в здания, нумеруют их. Все однородные потребители, присоединен­ные к данному участку линии, объединяют в группы и определяют их суммарную нагрузку отдельно по дневному Рд и отдельно по вечернему Рв мак­симумам. При смешанной нагрузке создаются отдельные группы из потреби­телей жилых домов, производственных, общественных, коммунальных пред­приятий. Если нагрузка потребителей отличается по величине не более, чем в 4 раза, то нагрузка групп определяется по формулам:

где: k₀ – коэффициент одновременности (определяется по таблице 3.1)

п – число потребителей в одной группе;

Р_рi – расчетная нагрузка на вводе i - го потребителя:

k_д, k_в - коэффициенты дневного и соответственно вечернего максиму­ма.

Или, если нагрузки одинаковы по величине и однородны, для многоквартирных домов

Таблица 3.1 – Коэффициенты одновременности для суммирования электри-ческих нагрузок

Число потреби-телей	Жилые дома с нагрузкой на вводе		Жилые дома с электроплитами и водонагревателями	Производственные потребители
	до 2 кВт на 1 дом	свыше 2 кВт на 1 дом
2	0,76	0,75	0,73	0,85
3	0,66	0,64	0,62	0,80
5	0,55	0,53	0,50	0,75
10	0,44	0,42	0,38	0,65
20	0,37	0,34	0,29	0,55
50	0,30	0,27	0,22	0,47
100	0,26	0,24	0,17	0,40
200	0,24	0,20	0,15	0,35
500 и более	0,22	0,18	0,12	0,30

Допускается определять расчетные нагрузки по одному дневному ре­жиму, если суммируются производственные потребители, или по-вечернему, если суммируются бытовые потребители. Коэффициенты дневного и ве­чернего максимума принимаются:

для производственных потребителей: k_д = 1; k_в = 0,6

для бытовых потребителей (дома без электроплит): k_д = 0,3- 0,4; k_в =1

для бытовых потребителей (дома с электроплитами): k_д = 0,6; k_в = 1

для смешанной нагрузки k_д =1; k_в =1

Если нагрузки потребителей отличаются по величине более чем в 4 раза или они не однородные (производственные и коммунально-бытовые), суммирование нагрузок потребителей производится с помощью табли­цы добавок 3.2 или по формуле

где Р_б – большая из нагрузок, кВт

∆Р – добавка соответствующей меньшей из нагрузок, кВт.

Таблица 3.2 – Добавки к большей слагаемой при суммировании нагрузок в сетях 0,38 кВ

P	Pдоб	P	Pдоб	P	Pдоб	P	Pдоб
0,2	+0,2	12	+7,3	50	+34,0	170	+123
0,4	+0,3	14	+8,5	55	+37,5	180	+130
0,6	+0,4	16	+9,8	60	+41,0	190	+140
0,8	+0,5	18	+11,2	65	+44,5	200	+150
1,0	+0,6	20	+12,5	70	+48,0	210	+158
2,0	+1,2	22	+13,8	80	+55,0	220	+166
3,0	+1,8	24	+15,0	90	+62,0	230	+174
4,0	+2,4	26	+16,4	100	+69,0	240	+182
5,0	+3,0	28	+17,7	110	+76	250	+190
6,0	+3,6	30	+19,0	120	+84	260	+198
7,0	+4,2	32	+20,4	130	+92	270	+206
8,0	+4,8	35	+22,8	140	+100	280	+214
9,0	+5,4	40	+26,5	450	+108	290	+222
10	+6,0	45	+30,2	160	+116	300	+230

При наличии в зоне электроснабжения сезонных потребителей (парни­ки, теплицы, орошение и т. п.) расчетные нагрузки сети определяются с уче­том коэффициентов сезонности k_с , приведенных в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Коэффициенты сезонности сельскохозяйственных потребителей

Вид потребителя	Сезон
	зима	весна	лето	осень
Традиционные потребители	1	0,8	0,7	0,9
Орошение	0...01	0,3... 0,5	1	0,2... 0,5
Закрытый грунт на электрообогреве	0,3	1	0	0
Осенне-летние потребители	0,2	0	1	1

Если суммарная нагрузка сезонных потребителей составляет от сум­марной нагрузки несезонных потребителей более 20 % для весенних, 30 % для летних или 10 % для осенне-летних, то кроме расчетного зимнего режима выполняется расчет нагрузки для соответствующего сезона.

После того как нагрузка групп потребителей и суммарная нагрузка всех потребителей рассчитана, находится количество и ме­стоположение трансформаторных подстанций.

Приближённое число ТП для проектируемого объекта, если это протяжённый посёлок, имеющий равномерно распределённую нагрузку, определяет­ся по формуле:

где L – длина населенного пункта, км;

∆U % – допустимая потеря напряжения в сети напряжением 0,38 кВ, опреде-ляется по таблице отклонений напряжения.

Протяжённым посёлком считается населённый пункт, имеющий не бо­лее двух улиц и длину, большую двойной ширины посёлка.

Число ТП для населенных пунктов другой конфигурации определяется но формуле

где F – площадь населенного пункта, км².

Полученные по этим формулам значения, округляют до условного чис­ла. Если протяжённость объекта не превышает 500 м, следует установить одну ТП. Если по расчету получится N > 2, то все потребители разделяют на зоны, число которых должно быть равным числу ТП. Зоны желательно соз­давать с однородными потребителями. Обычно ТП размещают в цен­тре нагрузок. Поэтому, в каждой зоне находят координаты отдельных нагру­зок и их групп по формулам:

где X_i, Y_i – координаты центра нагрузки групп, м;

P_рi – расчетная нагрузка потребителей или их групп, кВт.

В соответствии с выбранными трассами линий и местом ТП составляют расчетную схему низковольтной сети. На нее наносят потребители, указыва­ют их мощность, номера расчетных участков.

Суммирование нагрузок по участкам линии проводится аналогично рассмотренной выше методике по формулам (3.1 - 3.3) и по таблицам 3.1, 3.2.

Полная мощность S_р на участках сети 0,38 кВ определяется по расчет­ной мощности i-гo участка Р_рi и соответствующего коэффициента мощно­сти, приведенного в таблице 2.1, 2.6, 2.7 по формуле (2.16) или

где – коэффициент мощности i-гo потребителя.

Расчетная нагрузка трансформаторной подстанции напряжением 10/0,4 кВ получается после суммирования нагрузок головных участков отходящих линий напряжением 0,38 кВ.

Р_р =Р_наиб + ΣΔР_i + Р_осв (3.8)

где Р_наиб – наибольшая из слагаемых нагрузок, кВт;

ΔР_i – добавки меньших слагаемых нагрузок, кВт;

Р_осв – нагрузка наружного освещения, кВт.

Полная мощность на вводе ТП находится по формуле (3.7).

Тип ТП выбирается из Таблицы 3.4 интервалов экономических нагрузок.

Зная расчетную активную нагрузку на шинах ТП 10/0,4 кВ, можно по формуле (3.9) определить годовое потребление электроэнергии.

Wr = Р_р · Т_м (3.9)

где Wr – годовое потребление электроэнергии кВт·час;

Т_м – число часов использования максимальной нагрузки, определяется по таблице 3.5

Таблица 3.4 – Интервалы экономических нагрузок

Вид нагрузки	Средне-суточная темпе-ратура охлажда-ющего воздуха, 0С	Интервалы экономических нагрузок с учетом допустимых систематических перегрузок при номинальной мощности трансформаторов, кВ·А.
		25		40		63
		при соо-ружении	при реконст-рукции	при соо-ружении	при реконст-рукции	при соо-ружении	при реконст-рукции
1	2	3	4	5	6	7	8

Продолжение таблицы 3.4

1

2

3

4

5

6

7

8

Коммуналь-но-бытовая нагрузка

-10

до 30

до 36

31…50

35…56

51…87

57…88

-5

36…56

56…87

0

до 32

до 34

33…54

35…54

55…83

56…86

+5

54…84

Производст-венная нагрузка

-10

до 38

39…60

61…95

-5

0

+5

Смешанная нагрузка 0,2<Кстр ≤0,5

-10

до 26

до 37

27…44

38…58

45…67

-5

до 36

37…58

0

до 28

29…48

37…57

49….73

58…90

+5

до 35

36…56

57…98

Вид нагрузки

Средне-суточная темпе-ратура охлажда-ющего воздуха, 0С

Интервалы экономических нагрузок с учетом допустимых систематических перегрузок при номинальной мощности трансформаторов, кВ·А.

100

160

250

при соо-ружении

при реконст-рукции

при соо-ружении

при реконст-рукции

при соо-ружении

при реконст-рукции

Коммуналь-но-бытовая нагрузка

-10

89…140

141…224

225…350

-5

88…138

139…221

225…345

0

87…137

130…219

138…219

220…343

+5

85…134

135…214

215…335

Производст-венная нагрузка

-10

96…150

151…240

241…375

-5

0

+5

Смешанная нагрузка 0,2<Кстр ≤0,5

-10

68…113

235…365

-5

231…360

0

74…123

230…358

+5

83…140

141…224

225…350

Таблица 3.5 – Зависимость годового числа использования максимума от рас­четной нагрузки Р_р

Расчетная нагрузка Рр, кВт	Т , ч, при характере нагрузки
	Коммунально-бытовая	производственная	смешанная
До 10	900	1100	1300
10...20	1200	1500	1700
20... 50	1600	2000	2200
50.100	2000	2500	2500
100..250	2350	2700	3200
Более 250	2600	2800	3400

Если на участках линии сосредоточены разнородные потребители (коммунально-бытовые, производственные) с различными коэффициентами мощности, то для более точных и реальных расчетов целесообразно определить средневзвешенный коэффициент мощности объекта cos φ_ср._взв из выражения

где cos φ_i – коэффициент мощности i-го потребителя, определяется по таблице 2.1, 2.6

Тогда расчётная нагрузка проектируемого объекта (участка)

Результаты расчёта нагрузок потребите­лей и их координаты свести в таблицу3.6.

Таблица 3.6 – Результаты расчёта нагрузок отдельных потребителей и однородных групп и их координаты

Номер потре­бите­лей и групп	Наименование потребителей	Расчетная мощность, кВт		Координаты нагрузок,м		Коэффициенты мощности
		Рдн	Рв	X	Y	сosφдн	cosφв
1
2
Итого

Пример 3.1. Определить расчётные нагрузки на участках ВЛИ 380/220 В и расчетную мощность на шинах 0,4 кВ ТП населённого пункта, план кото­рого приведён на рисунке 3.1. Выбрать тип трансформаторной подстанции. Объект состоит из 56 домов, из которых 34 одноквартирных, 8 двухквартирных, 6 четырехквартирных, 2 – шестикварирных, 5 – одноквартирных коттеджей, 1 – трехквартирный коттедж. Также имеются административное здание, лом культуры на 200 мест, 2 магазина на одно рабочее место. Все улицы объекта асфальтированы, имеют ширину 9 метров. Все потребители – газифицированы. Уличное освещение осуществляется люминесцентными лампами. Воздушные линии электропередачи выполнены на железобетонных опорах, типа ВЛИ, изолированным проводом и проходят по одну сторону дороги. Потребители объекта относятся к 3 категории по надежности электроснабжения.

Решение.

Вычертим в масштабе 1:5000 план населённого пункта. Потребители обозначим позиционными номерами и расположим на плане населенного пункта в соответствии с заданием для курсового проектирования или произвольно в порядке возрастания и в соответствии с расположением на проектируемом объекте – в дипломном проекте.

Определим нагрузки на вводах к потребителям.

Нагрузку на вводе в жилой дом определим по номограмме (рисунок 2.2) ис­ходя из существующего годового потребления электроэнергии на седьмой расчётный год. При годовом потреблении 1700 кВт·ч/дом расчетная нагрузка на вводе составляет Р_рi = 3,5 кВт/дом. Эта нагрузка соответствует вечернему максимуму. По формуле (3.1) в дневной максимум Р_дн = 0,4·3,5=1.4 кВт Нагрузки для двух-, трех-, четырех-, шестиквартирных домов определяются по формуле (3.2). Сведения об остальных нагрузках возьмем из Приложения и все данные снесем в таблицу исходных данных.

Таблица 1 – Исходные данные

Наименование потребителей	Кол-во	Рдн, кВт	Рв, кВт
Одноквартирный дом	34	1,4	3,5
Двухквартирный дом	8	2,1	5,3
Четырехквартирный дом	6	2,9	8,3
Шестиквартирный дом	2	6,7	12.4
Магазин	2	2,0	4,0
Одноквартирный коттедж	5	2,2	5,5
Трехквартирный коттедж	1	4.2	10,6
Контора	1	15	8,0
Дом культуры	1	5,0	14

Рассчитываем нагрузку для двухквартирных жилых домов по дневному и вечернему максимуму по формуле (3.2) и данным таблицы 3.1

Одноименные потребители, расположенные на плане подряд, сгруппируем в группы не более чем по 4 дома.

Рассчитываем нагрузку группы из двух двухквартирных жилых домов по дневному и вечернему максимуму

Определяем суммарную нагрузку двухквартирных потребителей по дневному и вечернему максимуму

Аналогично производится расчет нагрузок для четырех-, шести-, трехквартирных домов, их групп и суммарные нагрузки. Причем, так как преобладает вечерний максимум, то расчет суммарных нагрузок будет производиться только по нему.

3 Определяем суммарную нагрузку на вводе для всех потребителей. Так как нагрузка одного из коммунально-бытовых потребителей в группе отличается по значению больше чем в четыре раза, ее суммируем по формуле (3.3), пользуясь таблицей (3.2):

Р_об= (38,1+19,1+25,4+18,6+14,6+14+10,6)·0,47+Δ6+Δ8=74,4 кВт

4 Рассчитаем мощность, потребляемую лампами наружного освещения по формуле (2.17), пользуясь данными таблицы 2.8, учитывая масштаб 1:5000.

5 С учетом наружного освещения суммарная вечерняя нагрузка составит

6 Полная мощность по формуле (3.7)

7 Число ТП по формуле (3.5)

Так как экономический радиус составляет 500 метров, то целесообразно выбрать одну трансформаторную подстанцию.

Рисунок 3.1 – План населенного пункта

Рисунок 3.2 – Расчетная схема электрической сети 0.38 кВ

8 Местоположение ТП

Целесообразно выбрать для ТП координаты: Х=550м, Y=500м.

9 Составляем план электрической сети, рисунок 3.2, то есть на плане населенного пункта, рисунок 3.1, наносим условное обозначение трансформаторной подстанции в координатах X, Y, трассы отходящих от ТП линий, номера участков линии, начиная от ТП, расчетные нагрузки для потребителей и их групп. Количество отходящих линий взять исходя из типа подстанции (КТП, КТПБ, КТП ТАС) и ее схемы соединений.

10 Производим расчет электрических нагрузок на участках электросети по дневному и вечернему максимуму по формулам (3.1), (3.2), (3.3). Например, для первого фидера по вечернему максимуму.

Расчет по дневному максимуму и для остальных участков производим аналогично и результаты заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Расчет электронагрузок

Наименование участка	Нагрузка, кВт		Наименование участка	Нагрузка, кВт
	Рдн	Рвеч		Рдн	Рвеч
5-6	4,1	10,4	16-17	5,8	14,5
4-5	4,7	11,8	15-16	6,3	15,3
2-4	5,2	13,0	13-15	6,9	17,7
2-3	4,7	11,0	13-14	2,1	5,3
1-2	9,2	23,4	0-13	7,1	18,1
9-10	3,6	9,0	27-28	3,4	8,3
8-9	4,3	10,7	26-27	5,1	12,5
11-12	15,0	16,5	25-26	5,9	14,4
8-11	18,2	27,2	24-25	7,0	17,0
7-8	20,7	28,4	21-24	7,4	19,0
1-7	22,8	33,7	22-23	5,0	12,5
0-1	24,0	42,8	21-22	11,8	23,9
18-19	4,0	10,0	20-21	14,4	32,2
17-18	5,6	14,1	0-20	16,9	37,1

11 Определяем нагрузку фидеров освещения по формуле (2.17), см. п.4.

12 Рассчитываем суммарную мощность ТП по формуле (3.8)

Вместе с освещением

Р_веч= 78,2 + 16,8 = 95 кВт

13 Определяем полную расчетную мощность ТП по формуле (3.7)

Из таблицы 3.4 экономических интервалов выбираем подстанцию типа КТП 100/10, S_эк = 84-134 кВ·А, S_ном = 100 кВ·А .