книги из ГПНТБ / Электрические сети жилых зданий

посуды с плоским утолщенным дном. В перспективе, несомненно, конструкции электроплит будут совершен­ ствоваться за счет применения трубчатых нагревательных элементов, оборудования конфорок плавной регулировкой мощности и т. д., в результате чего расход энергии будет снижаться.

Сравнительные данные о расходе электроэнергии для приготовления пищи [Л. 21] в зависимости от типа посуды приведены в табл. 2-11.

Можно предполагать, что с развитием предприятий об­ щественного питания население будет в большей мере, чем теперь, пользоваться этими предприятиями, что также поведет к снижению расхода электроэнергии на приготов­ ление пищи. По данным АКХ в случае, если все члены семьи обедают вне дома, расход электроэнергии снижается

всреднем на 70 кВт-ч на одного человека в год.

Сучетом дополнительного пользования электроплитой для кипячения воды и белья среднее годовое электропотреб­ ление одной семьей средней численностью 3,6 чел. опре­

деляется следующими величинами:

Как указывалось выше, отклонения расходов от сред­ них величин в отдельных семьях довольно значительны

о т о п л е н и е и к о н д и ц и о н и р о в а н и е . До

40

настоящего времени электроводонагреватели, кондицио­ нирование и электроотопление заметного распространения в нашей стране не получили, поэтому достаточного опыта определения расходов электроэнергии пока нет. Ниже приводятся данные, которые могут быть использованы лишь для ориентировочных расчетов [Л.21]. В табл. 2-12 приведены годовые расходы электроэнергии для горячего водоснабжения при применении аккумуляционных водо­

нагревателей.

Таблица 2-12

Годовые расходы электроэнергии на горячее водоснабжение при аккумуляционных водонагревателях

духа в жилых помещениях может получить распростра­ нение в будущем в районах с жарким климатом (Средняя Азия, Закавказье). Для этих районов годовой расход электроэнергии на семью составит на перспективу с учетом повышения комфортных условий в квартире примерно 1 600 кВт-ч в год.

По ориентировочным данным, для жилых зданий, оборудованных прямым электроотоплением без автомати­ ческого регулирования температуры, и при нормальной теплоизоляции зданий расходы электроэнергии на семью в год составят 10—12 тыс. кВт-ч, а при применении автоматики и усилении теплоизоляции здания 8 000 кВт-ч. В табл. 2-13 приведены [Л. 8] сравнительные показатели установок отопления от районных или местных котельных, прямого и аккумуляционного электроотопления.

41

Из табл. 2-13 видно, что в настоящее время и, по-ви­ димому, па достаточно длительный период электроотопле­ ние для средней полосы в экономическом отношении не сможет конкурировать с центральным отоплением даже

Т а б л и ц а 2-13

Сравнительные показатели отопительных установок на двухкомнатную квартиру для средней климатической полосы

от местных котельных. Более поздние исследования АКХ [Л. 72] показали, что в районах действия большинства энергетических систем, в том числе европейской части

СССР, уже сейчас может оказаться экономически целе­ сообразным использование аккумуляционного отопления в небольших городах и поселках с местными котельными и дорогим топливом.

Определений суммарных расходов электроэнергии на перспективу. Зная расходы электроэнергии отдельными видами электроприемников и намечаемые уровни насыще­ ния ими квартир, можно с достаточной для практики точ­ ностью рассчитать средние расходы электроэнергии на квартиру посемейного заселения. Эти расчеты сведены в табл. 2-14, которая может служить ориентиром в прак­ тике проектирования.

42

Т а б л и ц а 2-14

Расход электроэнергии на квартиру (семью) в год на перспективу

Выше были показаны результаты расчетов электро­ потребления отдельными электроприборами исходя из намечаемого насыщения квартир и исходных данных по расходу электроэнергии. Для сравнения результатов, полученных этими методами, целесообразно выполнить поверочные расчеты, используя данные по электропотреб­ лению квартиры в целом, с учетом определенных ранее и предполагаемых темпов прироста. Для этой цели можно воспользоваться материалами АКХ [Л.13]. По этим данным до последнего времени среднегодовые темпы прироста рас­ хода электроэнергии составляли для квартир с газовыми плитами 4—6%, а для квартир с электроплитами 1,5—3%. Близкие величины прироста электропотребления были

48

получены и при исследованиях, проведенных МНИИТЭГГ в Москве.

Учитывая, что по мере увеличивающегося насыщения квартир бытовыми приборами темпы прироста электро­ потребления должны несколько замедляться, и принимая за исходные величины электропотребления данные, при­ веденные в табл. 2-6, получим годовое электропотребление на квартиру (семью) на перспективу в размерах:

Полученные величины близки к величинам, приведен­ ным в табл. 2-13. Несколько большие расхождения для квартир с электроплитами можно объяснить невозможно­ стью точного прогнозирования процессов совершенство­ вания электроплит и времени пользования ими.

Находит некоторое применение метод расчета электро­ потребления, основанный на применении уравнений рег­ рессии, дающих возможность получить з а в и с и ­ м о с т ь у д е л ь н о г о э л е к т р о п о т р е б л е н и я от у с т а н о в л е н н о й м о щ н о с т и э л е к т р о ­

где Руст — средняя установленная мощность электропри­ емников (мощность электроплиты не учитывается) в квар­ тире, кВт; а — постоянная составляющая, которая в из­ вестных пределах не зависит от установленной мощности

коэффициент регрессии между установленной мощностью и удельным электропотреблением и может приниматься:

1 973 кВт-ч/семью, что достаточно близко к результатам, полученным другими методами.

В расчетах средняя установленная мощность опре­ делена по табл. 2-6 как сумма произведений установлен­

44

ной мощности приборов на относительную величину насы­ щения (без электроплиток).

Аналогичные по виду уравнения регрессии выведены для зависимости электропотребления от числа людей, проживающих в квартире, а также сделана попытка вы­ вода этих уравнений в зависимости от заработка членов семьи. Однако последнее уравнение практически не при­ меняется ввиду недостаточной обоснованности исходных данных.

В заключение следует подчеркнуть, что приведенные величины являются усредненными и могут быть значи­ тельно превышены отдельными семьями.

Глава третья

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

3-1. ПОСТАНОВКА ВОПРОСА

В отличие от определения электрических нагрузок про­ мышленных предприятий, изучение которых ведется в те­ чение многих лет, исследования электрических нагрузок жилых зданий проводятся достаточно широко лишь послед­ ние 10—12 лет. Кроме того, по своему характеру электри­ ческие нагрузки промышленных предприятий в большой мере определяются технологическим оборудованием и режимами его работы.

семей, наличия того или иного набора электроприемников, материального достатка и многих других факторов. Электрические нагрузки жилых зданий существенно меня­ ются в течение суток и в зависимости от времени года. Все это создает трудности в их определении. Между тем огромный размах жилищного строительства в стране настоятельно требует строгого научно-технического реше­ ния этой задачи, поскольку определение электрических нагрузок является основой проектирования внутренних сетей зданий и городских сетей.

В недавнем прошлом удельные электрические нагрузки определяли, исходя из у д е л ь н о й м о щ н о с т и (Вт/м2) жилой оплачиваемой площади. На определенном этапе это было обосновано, поскольку главным потребителем

45

электрической энергии в жилом доме было освещение, что определяло пропорциональную зависимость между жилой площадью и нагрузкой. Однако по мере роста сос­ тавляющей нагрузки от бытовых электроприборов струк­ тура ее изменилась. В настоящее время доля нагрузки от электрического освещения в газифицированных домах не превышает 25—30%, а в домах с электроплитами состав­ ляет примерно 10%. Это привело к тому, что мощность, потребляемая электроприемниками квартиры, при посе­ мейном заселении изменяется незначительно при довольно больших колебаниях жилой площади [Л. 23]. В резуль­ тате прежний принцип нормирования удельных нагрузок уже не соответствовал современному состоянию вопроса, и, начиная с 1961 г., принято нормирование нагрузок в ки­ ловаттах на квартиру (семью). При этом удельные нагрузки на квартиру снижаются по мере увеличения количества присоединенных квартир к данному элементу сети.

Такой подход отражает сущность процесса формиро­ вания электрических нагрузок и в известной мере соответ­ ствует методике расчета нагрузок в промышленности, где коэффициент спроса зависит от количества электроприем­ ников.

В действующих Правилах устройства электроустано­

к удельной расчетной нагрузке на вводе в квартиру. Однако здесь и далее для удобства изложения будет при­ меняться термин « к о э ф ф и ц и е н т с п р о с а » , явля­ ющийся отношением наибольшей удельной расчетной нагрузки в данной точке сети к установленной мощности электроприемников в квартире. При этом следует учи­ тывать, что коэффициент спроса изменяется в широких пределах с изменением установленной мощности в кварти­ рах, которая по существу является условной. Предложен­ ная система нормирования электрических нагрузок в целом получила признание, была введена в ПУЭ и GH и стала обязательной для проектной практики. Результаты натур­ ных исследований последних лет показали, что законо­ мерности изменений удельных нагрузок жилых зданий хорошо согласуются как с данными измерений, так и с аналитическими расчетами [Л. 78]. Так, к 1970 г. эти нагрузки, особенно в газифицированных домах, были достигнуты, а в некоторых зданиях даже превзойдены.

46

В связи с этим Госгражданстроем СССР утверждены «Изменения к указаниям по проектированию электрообо­ рудования жилых зданий» (СН 297-64), в которых при­ няты повышенные удельные нагрузки на вводе в квартиру с учетом расчетного срока примерно 15 лет. При этом была учтена асимметрия нагрузки отдельных фаз, что особенно важно для жилых домов с электроплитами, где ток в нуле­ вом проводе может достигать 50% тока в фазе.

Ввиду того, что в жилых домах размещаются различного рода торговые и коммунально-бытовые предприятия, важно учесть составляющие их нагрузок в общем максимуме. Исследования в этой области, проведенные в 1967—1969 гг. позволили включить в «Указания» величины коэффициен­ тов у ч а с т и я в м а к с и м у м е городской сети этих потребителей, что дает возможность более правильно определять нагрузки на шинах трансформаторных под­ станций. Исследования электрических нагрузок от лифтов, устанавливаемых в зданиях повышенной этажности, выпол­ нил НИИ Мосстрой. Этими исследованиями установлена зависимость расчетных нагрузок от числа лифтов и этаж­ ности зданий.

Ниже рассматриваются принципы формирования элек­ трических нагрузок в жилых зданиях, методы их иссле­ дования и прогнозирования.

3-2. ИССЛЕДОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Включение электроприемников в квартире носит случай­ ный характер в зависимости от многих факторов, в том числе от условий быта и трудового режима семьи, степени насыщения бытовыми электроприборами, уровней естест­ венной освещенности помещений и т. д. Все это в сово­ купности должно учитываться при определении расчетной нагрузки для выбора параметров электрической сети.

Расчетная нагрузка. За расчетную нагрузку принима­ ется тридцатиминутный максимум, являющийся наиболь­ шим из средних получасовых нагрузок рассматриваемого элемента сети (ввод в квартиру, стояк, питающая линия и т. д.). Принятие тридцатиминутного максимума связано с величиной постоянной времени нагрева проводов и кабе­ лей для наиболее часто применяемых сечений. Исключение составляют групповые сети квартир, где из-за малых сече­ ний проводов более обоснованным было бы применение

47

пятнадцатиминутного максимума. Учитывая, однако, неко­ торую приближенность в определении нагрузок,а также то, что вероятность появления максимальной пятнадцати­ минутной нагрузки мала, и, наконец, известную услов­ ность принимаемых темпов естественного роста нагрузок, в расчетах сетей предусматривают е д и н ы й н о р м и ­ р у е м ы й т р и д ц а т и м и н у т н ы й м а к с и м у м . Это позволяет без каких-либо пересчетов выбирать сечения проводов по нагреву из таблиц допустимых токовых на­ грузок, приведенных в ПУЭ (см. также приложение 1).

Как отмечалось выше, приведенные в ПУЭ исходные данные для расчета нагрузок были основаны на натурных измерениях электрических нагрузок в различных городах

СССР. Для зданий с электроплитами, применение которых было весьма ограниченным, упомянутые величины были приняты с учетом зарубежного опыта. Объем натурных измерений ежегодно охватывает тысячи квартир, причем последующая математическая обработка материалов изме­ рений дает относительно достоверную картину, позволя­ ющую надеяшо нормировать электрические нагрузки жилых зданий. Как показали обследования, на величину удельных расчетных нагрузок оказывают незначительное влияние географические факторы1, число жителей города или поселка и даже жилая площадь квартир при посемей­ ном заселении.

Рассмотрим в схематическом виде вопросы формирова­ ния электрических нагрузок и применяемые методы обра­ ботки результатов измерений [Л. 24, 25].

Средняя вероятность12 включения электроприемника в данный момент времени за период Т может быть выра­ жена формулой

где S — средняя за период Т потребляемая полная мощ­ ность, кВ-А; 5 Уст — установленная полная мощность электроприемников, кВ-А; Р уст — установленная актив­ ная мощность электроприемников, кВт; W — электро­ энергия, потребляемая из сети за период Т, кВт-ч.

1 Здесь не учитывается использование электроэнергии для отопления, горячего водоснабжения и кондиционирования воздуха.

2 Вероятностью называется мера объективной возможности дан­ ного события. Событием в теории вероятностей называется всякое явление, которое произошло, но могло и не произойти.

48

Приведенная формула характеризует не только сам факт включения и его длительность, но и изменение потреб­ ляемой мощности за период включения. Например, если телевизор мощностью 0,16 кВт потребляет в сутки 0,5 кВт-ч, то средняя вероятность его включения за сутки составит:

Рг = 0,16 • 24

Это значит, что средняя потребляемая мощность за этот же период равна:

Р = РгРуст = 0,13 -0,16 = 0,021 кВт.

Если тот же телевизор по условиям жизни семьи включается только вечером на 4 ч и потребляет то же количество электроэнергии, то средняя вероятность его включения будет равна:

а средняя потребляемая мощность 0,126 кВт.

При включении группы электроприемников, незави­ симых друг от друга, средние вероятности включения сум­

Если, однако, режимы работы электроприемников зави­ сят друг от друга, то средняя вероятность включения группы будет меньше вероятности включения отдельных электроприемников, а средняя нагрузка группы будет меньше суммы средних нагрузок отдельных электро­ приемников.

Обычно находится с р е д н е в з в е ш е н н а я веро­ ятность (по мощности) по следующему выражению:

где SMH PM— средние максимумы нагрузки группы электро­ приемников; К СІ — коэффициент спроса г-го электропри­ емника.

Таким образом, средняя вероятность включения группы электроприемников рг учитывает взаимную зависимость работы электроприемников. При измерениях электрических

49