Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Электрические сети жилых зданий

..pdf
Скачиваний:
21
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
11.25 Mб
Скачать

с электрическими плитами для рабочего и выходного дней. Из графика рис. 3-5 следует, что в сетях зданий с газовыми плитами в Москве зимний максимум нагрузки наступает примерно в 18 ч и продолжается до 22—23 ч, однако наи­ большее значение нагрузки наблюдается от 20 до 21 ч.1

Рис. 3-7. Усредненный суточный график нагрузки на вводе в 108-квартирный дом с электрическими плитами.

1 — рабочий день; 2 — суббота; 3 — воскресенье.

Коэффициент заполнения суточного графика

нагрузки

К 3.Г = - У ГІТ-

(3-13)

* макс

 

находится в пределах 0,35—0,5.

Утренний максимум нагрузки длится 2 ч: с 7 до 9 ч и равен'35—50% вечернего максимума; дневная нагрузка составляет 30—45%, а ночная — 20—30%.

Всетях, питающих квартиры с э л е к т р и ч е с к и -

ми плитами, в рабочие дни недели вечерний максимум нагрузки совпадает по времени с максимумом нагрузки домов с газовыми плитами. Утренний максимум начинается

с 6 ч и продолжается до И ч. Величина утреннего макси-

60

мума лежит в пределах 60—65% вечернего максимума. Дневная нагрузка составляет 50—60%, а ночная —20%. Коэффициент заполнения суточного графика нагрузки колеблется от 0,45 до 0,55.

В субботние и воскресные дни, кроме вечернего макси­ мума с 21 до 23 ч, имеет место утренний максимум, по вели­ чине примерно равный вечернему, и дневной максимум нагрузки с 13 до 17 ч, равный 85—90% вечернего макси­ мума. Для таких дней коэффициент заполнения графика выше, чем в рабочие дни. Приведенные данные характерны для крупных городов. В небольших городах и поселках, где существенную роль играет сменная работа трудящихся, графики нагрузки могут отличаться от рассмотренных выше.

Широкое применение бытовых электроприборов, обору­ дованных электродвигателями малой мощности, привело

к снижению коэффициента мощности до 0,9—0,92 в домах

сгазовыми плитами в часы вечернего максимума нагрузки, а в остальное время суток до 0,76—0,8. В домах с электри­ ческими плитами коэффициент мощности выше и состав­ ляет как в дневное, так и в вечернее время 0,95, а в ноч­ ные часы — 0,8. Это обстоятельство является весьма важ­ ным и должно учитываться при проектировании электри­ ческих сетей, поскольку до настоящего времени проекти­ рование велось без учета этого фактора. Коэффициент мощности принимался практически равным единице, что было правильным, когда основной нагрузкой было электри­ ческое освещение, выполненное лампами накаливания.

Нагрузка жилого дома характеризуется, как правило, применением однофазных электроприемников. Это не

могло не сказаться на распределении нагрузок по фазам электрической сети. Нагрузки отдельных фаз оказываются неодинаковыми. Несмотря на то, что как при проектирова­ нии, так и при монтаже и эксплуатации электроустановок жилых домов принимаются меры к возможно более равно­ мерному распределению нагрузок по фазам, исследования показали, что фактически неравномерность нагрузки фаз оказывается часто значительной. Положение усугубилось в связи с повсеместным применением бытовых электроприемников (холодильников, стиральных машин, телеви­ зоров, радиоприемников и т. д.), имеющих различные и в значительной мере случайные режимы работы, в резуль­ тате чего несимметрия фазных нагрузок городских сетей стала неизбежной. Так, например, по данным Мосэнерго

61

[Л. 2], даже в наружных сетях при наличии, как правило, трехфазных вводов в здания, при хорошей организации эксплуатации и регулярном наблюдении, не удавалось до­ биться асимметрии фазных нагрузок ниже 20%. Еще хуже обстоит дело при малоэтажной застройке, характерной для небольших городов и поселков, где вводы в здания большей частью выполняются однофазными. Исследования, про­ веденные МНИИТЭП в Москве в 1968—1969 гг. при одно-

А I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

і

 

16

 

 

 

 

 

 

 

Фаза С - i

Г

 

П

 

 

 

 

 

 

г

і

 

 

 

1

п ...

Г

і

 

 

э_ _

 

 

 

 

'*1

 

 

 

■J

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1 і

-1 і

 

L

г ]

Д і

 

 

 

 

L.

 

b i

 

 

 

 

L

10

 

 

 

 

 

ч

 

- _ J :

Л

 

 

 

 

LГ"1

1 T

 

J

4

8

 

 

 

г

 

 

J-

. KJ

 

 

1

 

ч

 

 

м

 

 

 

 

 

г

X

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

Т ч

 

L

6

 

 

 

 

 

f

 

“ “

 

 

Ч

 

- J

 

ч

1

 

L

L L Фаза В

-1

4

. . . . .

 

 

L. k

■ Фаза А

 

 

 

 

L .

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

ц

 

 

 

 

 

 

 

 

1

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

4 б

8

 

10

11

/4

16

18

20 22

ч

 

 

Рис. 3-8. Усредненные суточные графики нагрузки но

 

фазам стояка в доме с электрическими плитами.

временном измерении

нагрузок

всех трех

фаз,

а также

в нулевом проводе четырехпроводных сетей, подтвердили сказанное выше.

Во внутридомовых сетях, особенно в сетях зданий с электрическими плитами, имеет место существенная асимметрия фазных нагрузок, обусловленная не только неравномерным распределением однофазных электропри­ емников, но и главным образом естественной разновремен­ ностью включения и отключения электроприборов. Для иллюстрации сказанного на рис. 3-8 приведен усредненный суточный график по каждой фазе стояка в доме с электри­ ческими плитами. Характерно, что приведенные графики даны для линии, к каждой фазе которой присоединено равное число квартир.

62

Результаты обработки полученных при измерениях данных приведены в табл. 3-1 (по данным лаборатории электрооборудования МНИИТЭП).

Т а б л и ц а 3-1

Данные измерения фазных нагрузок

Параметры

Фаза

Фаза

Фаза

Средние

А

В

С

значения

Средняя нагрузка Рш, кВт

4,25

3,32

4,8

4,1

Среднеквадратическое откло­

1,53

0,65

0,47

0,61

нение Стр, кВт...................

Максимальная расчетная на­

8,84

5,3

6,1

5,93

грузка Р макс. «Вт . . . .

Удельная нагрузка на квар­

1,77

тиру, кВт/квартира . . . .

Оценка асимметрии нагрузок. Для оценки асимметрии нагрузок можно пользоваться понятием коэффициента асимметрии фазных нагрузок в часы максимума, представ­ ляющим собой отношение тока в нулевом проводе І 0 к току средней фазной нагрузки / ср.ф:

tfac = - A - .

(3-14)

1ср. ф

 

Величины расчетных нагрузок: без учета асимметрии

Р макс — 3Рм.ср.ф?

(3-15)

с учетом асимметрии

 

Р макс = 3Рмакс.фі

(3-16)

где Рм Ср ф — максимальная расчетная среднефазная на­ грузка (на одну фазу); Р Макс.ф — максимальная расчетная среднефазная нагрузка наиболее загруженной фазы.

Отношение (3-16) к (3-15) называется коэффициентом перехода от расчетной нагрузки без учета асимметрии к расчетной нагрузке с учетом асимметрии:

ѵ

Р макс

(3-17)

Л пер — - f r -

 

макс

 

Обработка графиков нагрузки отдельных фаз и сум­ марных показала, что во внутридомовых электрических сетях домов с газовыми плитами асимметрия фазных нагру­ зок по средним тридцатиминутным значениям в часы

63

максимума нагрузки находится в пределах 20%. Расчетная нагрузка по максимально нагруженной фазе на 20—30% выше расчетного максимума средней фазной нагрузки. В домах с электроплитами асимметрия фазных нагрузок на вводе в стоквартирный дом составляет 20—30%, а во внутридомовых питающих сетях (для магистралей, пита­ ющих 30—36 квартир, асимметрия достигает' 40—50%). Таким образом, установлена необходимость учета асим­ метрии фазных нагрузок при выборе параметров электри­ ческой сети; надо иметь в виду, что по мере увеличения количества присоединенных квартир асимметрия снижа­ ется. Неучтенная асимметрия фазных нагрузок может привести к существенным ошибкам при выборе сечений

проводов

и кабелей.

П р и

п р о е к т и р о в а н и и асимметрию учиты­

вают путем соответствующего увеличения величин норми­ руемых удельных электрических нагрузок (кВт/квартира), т. е. в е д у т р а с ч е т по н а и б о л е е н а г р у ­ ж е н н о й ф а з е .

На шинах питающего трансформатора асимметрия фазных нагрузок сказывается незначительно и может не учитываться.

Следует упомянуть, что при значительной асимметрии фазных нагрузок в связи с появлением в сети токов обрат­ ной и нуЛевой последовательностей имеют место дополни­ тельные потери напряжения и мощности, что ухудшает экономические показатели сети и качество напряжения у электроприемников.

3-4. НОРМИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК И ИХ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

Выше отмечалась важность правильного определения рас­ четной нагрузки как решающего фактора для выбора мощ­ ности трансформаторных подстанций, сечений проводов и кабелей, электрооборудования и, следовательно, для вы­ явления размеров капитальных вложений в сеть. Электри­ ческие нагрузки жилых зданий непрерывно растут за счет увеличения числа и мощности электроприборов, приобре­ таемых населением. Это вызывает необходимость иметь в сети некоторые запасы с тем, чтобы сеть была в состоянии пропустить увеличивающуюся нагрузку к концу расчет­ ного периода, принимаемого в настоящее время для внут­ ренних сетей примерно 15 лет, а для внешних сетей 10 лет.

64

Была также установлена зависимость электрических нагрузок от числа присоединенных электроприемников [формула (3-12)], в нашем случае от числа квартир. Эти формулы хорошо согласуются с фактическими данными измерений в различных точках сети. Исследованиями зарубежных авторов [Л. 27] установлена зависимость коэффициента спроса от числа квартир, имеющая вид:

(3-18)

Уп

где Кт — коэффициент спроса для бесконечного числа квартир; Кп — коэффициент спроса для п квартир.

По своей структуре формула (3-18) близка к приведен­ ным ранее выражениям.

Для расчетов электрических сетей жилых зданий на ближайшую перспективу необходимо знать не только фак­ тические нагрузки данного времени, но и прогнозировать их на конец расчетного периода. Могут быть рассмотрены различные пути решения этой задачи.

Наиболее простым и, по-видимому, наиболее точным было бы создание эталонных квартир и зданий с полным набором электроприборов, известных и планируемых к про­ изводству до конца рассматриваемого периода. Достаточно длительное изучение электрических нагрузок в таких зда­ ниях обеспечило бы наиболее достоверное нормирование удельных расчетных нагрузок. Однако это практически нереально. Поэтому приняты другие пути определения удельных нагрузок, которые основаны на вероятностной оценке. Рассмотрим два из них, которые нашли применение.

Первый путь определения удельных нагрузок заклю­ чается в следующем. Известно, что набор электроприбо­ ров у различных семей неодинаков. Это позволяет на основе достаточно большого числа измерений в течение относительно длительного времени получить корреляцион­ ные зависимости максимальных нагрузок от числа и мощ­ ности приборов различного назначения (см. гл. 2). Сред­ ние максимумы нагрузки фазы находятся из выражения, вытекающего из теории множественной корреляции:

P = K clP1 + K czP2 + ... + KcnPn,

(3-19)

где Pj, Р2, ..., Рп — мощности приборов, присоединенные

к данной фазе; КС1, КС2, ..., Ксп — коэффициенты кор­ реляции. Они же являются средними коэффициентами

3 Мирер Г. В. и др.

65

CM

со

Сб

ч

УО

сб

Н

св о .

н

а

се

а

CQ

s

СО

к»

О. £-

сс

к

О)

3

я

£

S

а

я

н

CL

«б

а

Сб

33

я

м

>*

с.

с.

Сб

Я

3 S

£

я

ес

о

с.

U

«

5, =

s & x

К £ » Н

ttг? ^CÜ

о

У

Сиш

а

* с-

и | Я

 

5 5 сс

я

ggSegon

issrs®

»&"S&

10)

2 Я

O SJ

сб s

* >>s"

я « я

t=Я2»CÜЯ I » н

а; у

О . * Рч

ü s §

5 SсбуK 2 «о*

£ л я 2 о н

s s g ^ s «

о. я У К 3

к

2 :

 

1 о

 

2 я

 

у Я

 

Сба)

 

к 9

я

 

« £ м

S f g

о

5£&'*

»■&§ О сб

О

я

н

J « s і

f* -3 у er

S о и У t-

“ ftO g ^ sf о X

оюонЗ

g S Я О Щ

ООО w t ^ C f l O O

 

ос м

я сі *х ^ о со

 

O t 'O C O O O O C

о

ю ю о с о с с м с с

©

sr

тчтніО^ОСО

CD

со

Ю»О

•О 05 о 05 LD СО О со ■чн О О О О О

©С 0000500Ю©©

ѴГ

CD С1ю

05чт-і

05

 

 

 

со

О О С Ю С І

Ю

CM

 

ОіѵГООѵГООО

тН

©Ю

ѴР ,-н

NT

 

 

©r'CDWiO^COrHьо CM CM CM

^ d d d d d d d

ѴГ

(© TH TH

0_ o ©

VPUOCDCMT-J^ CMUO

ООООО©© ’'I

о

o ^ o o o o S ® юо© ѵг©с22 ^.S2ä.èco^ ° ° о ю © © ^© or02

© I > © 4 ^ © 0 © ©

 

 

 

Сб

 

 

 

я

 

 

я

 

 

 

 

 

Б

 

я

 

s

 

 

ѳ

 

 

<D

 

 

сб

 

Б .

 

я

 

 

 

 

о

 

о.

 

 

 

 

 

я

§ 1 O.S «

 

VD

 

 

.

а,

 

w a g s

Б

а

о Я

Ң

g

Я

Ч 8

 

fc, a

шwвI m ’a*a

Я

8

 

со

0

о со

 

О§

 

Ф

Я Ф

а. ң

 

 

р

я

 

 

 

О Й R 2 S ч *

 

 

о

Я Ф О ь © *“

 

 

оанНХос>5

 

ц/ц «NT

* СМ СО Ѵр ю

©

г * с о

 

со

©

ю

© ©

CM

со

ö

 

©

©

©

со

LG

CD

©

©

ю

UO

©

©

со

 

со

Сб

Я

н

Б

ч

с

о

а-

н

я

ф

ч

со

о

057

ю

60

 

 

1

о

8 760

00

 

©

904

lO

о

5126

©

 

 

t>

 

©

©

©

150

845/147

СО

©

 

©

 

Б

с элек- п. 9)

 

о

домовдляогот (безтронлптами

X

Б ,

н

я

Б

л

Б

Б

о

>>

к

66

спроса для приборов данного типа или средними вероят­ ностями включения этих приборов во время максимума.

По данным [Л. 12] (с некоторой корректировкой) сред­ ние величины коэффициентов спроса для отдельных видов электроприемников или их групп могут приниматься по табл. 3-2. Задаваясь намечаемыми уровнями насыщения квартир электроприемниками на расчетный период, можно выявить величину среднего максимума нагрузки на квар­ тиру. Эти данные также приведены в табл. 3-2.

Из итоговых данных табл. 3-2 можно получить значения средних коэффициентов спроса (с учетом насыщения), представляющих собой отношения средней максимальной нагрузки к средней присоединенной (установленной) мощ­ ности приборов. Для домов с г а з о в ы м и плитами этот коэффициент равен в настоящее время 0,28, а в конце рас­

четного периода составит 0,14; в домах

с

э л е к т р и ­

ч е с к и м и плитами

коэффициент для

обоих периодов

соответственно равен

0,14 и 0,12. Следует

помнить, что

в табл. 3-2 приведены средние данные, ввиду чего наиболь­ ший расчетный максимум нагрузки может резко пре­ вышать значения, соответствующие средним величинам нагрузок.

Вариация нагрузок. Для оценки величины наиболь­ шего расчетного максимума необходимо выяснить величину вариации нагрузок. Вариация нагрузок есть величина, определяемая отношением среднеквадратического отклоне­ ния (стандарта) к среднему максимуму нагрузки. Следо­ вательно, эта величина характеризует рассеяние показа­ телей.

Как сказано выше, отклонение от среднего значения удельного максимума уменьшается по мере увеличения числа электроприемников. Одновременно уменьшается и удельный максимум нагрузки, приближаясь к своей сред­ ней величине. Таким образом, теоретически при п -> оо

■Рмакс = Рш а среднеквадратическое отклонение Ор = 0. В действительности имеет место влияние одновременно действующих причин, общих для некоторых электропри­ емников или их групп. В условиях города это может быть изменение естественной освещенности, праздничные радио- и телепередачи, встречи Нового года и т. д. В результате даже при п -> схэ нагрузки все же несколько варьируют. На основании многолетних исследований установлено, что вариация для жилищно-коммунальных потребителей при весьма большом их количестве имеет величину около

3 *

67

0,1 ]Л. 13]. В связи с изложенным величину вариации можно представить в виде двучлена, состоящего из посто­ янной и переменной слагающих. В соответствии с нормаль­ ным законом распределения максимумов для их вариации у может быть написана следующая формула:

Ѵ= 0,1 + ^ -

= 0,1 + | /

(3-20)

Рм

У

пК с

Предполагая, что средние коэффициенты спроса Кс как для отдельных электроприемников, так и для квартир в целом изменяются сравнительно мало, из выражения (3-20) можно определить величину вариации и в конечном итоге среднеквадратическое отклонение. Задаваясь далее нормированным отклонением ta, можно определить наи­ больший удельный тридцатиминутный максимум нагрузки для любого числа квартир.

Пример 3-4. Определить удельную максимальную нагрузку линии, питающей 100 квартир жилого дома с газовыми плитами.

Принять, что

в каждой

квартире имеется 15 электроприемников

(в том числе шесть светильников). Величины

средних максимумов

нагрузок и коэффициентов спроса принять

для

исходного года

соответственно

0,39 кВт

и 0,28; для расчетного

года — 0,5 кВт

и 0,14.

 

 

 

 

Ре ше ние .

А. Исходный год

1.Определяем вариацию

T- 0', + / Lä r - 0', +

1 -0 ,2 8

0,141.

1500-0,28

 

2. Определяем среднеквадратическое отклонение

о р = Р м (у —0,1) = 0,39 (0,141—0,1) = 0,016 кВт.

3. Принимая нормируемое отклонение ta = 2, определяем удельную максимальную (расчетную) нагрузку квартиры

Рмако = -Рм + 2о р =0,39 + 2 • 0,016 = 0,42 кВт/квартира.

Б.Расчетный год

1.Определяем вариацию

7 - 0 , 1 + ] / Ш Щ Т 4

2. Определяем среднеквадратическое отклонение ор = 0 ,5 (0 ,1 6 4 - 0 ,1) = 0,03 кВт.

3. Определяем удельную расчетную нагрузку квартиры Рмакс = 0,5 + 2 • 0,03 = 0,56 кВт/квартира.

68

Второй путь определения и прогнозирования удельных нагрузок (расчетных максимумов), описываемый ниже, по­ лучил значительное распространение ввиду его простоты. Он заключается в следующем. На основе достаточно большого количества натурных измерений с последующей обработкой методами математической статистики опреде­ ляются существующие в сетях удельные нагрузки с одно­ временным выяснением насыщения квартир электроприбо­ рами. Нагрузки измеряются на вводах в квартиры, на питающих внутридомовых линиях, на вводах в здания, на питающих линиях наружной сети и на шинах трансформа­ торных подстанций. Измерения нагрузок на вводах в квар­ тиры обычно выполняются с помощью квартирных счет­ чиков, показания которых записывают каждые полчаса

втечение суток. Нагрузки питающих линий, внутренних

инаружных, а также на шинах подстанций измеряются с помощью самопишущих амперметров и ваттметров.

Измерения производятся, как правило, в зимнее время, в период максимума энергосистемы в течение 10—12 дней. Желателен охват праздничных и выходных дней.

В 1969—1970 гг. было проведено обследование ряда жилых домов в различных районах Москвы. В процессе выполнения этой работы было снято свыше двух тысяч суточных графиков нагрузки многих квартир, средняя жилая площадь которых составляет около 9 м2 на человека.

Данные обработки результатов измерений на вводах

вквартиры сводятся в таблицу.

Впервом столбце таблицы приводится интервальный ряд максимальных значений получасовых нагрузок. Во втором столбце даются средние величины максимальных получасовых нагрузок по каждому интервалу. В третьем столбце указывается частота появления, т. е. число мак­ симумов нагрузок в этих интервалах. В четвертом столбце помещаются произведения средних максимальных полу­ часовых нагрузок на частоты появления. В пятом столбце приводятся квадраты разности между величинами нагру­ зок данного интервала и средней нагрузкой за рассматри­ ваемый период. В шестом столбце дается произведение величин, указанных в пятом и третьем столбцах.

В

итоге на основе этих данных

определяются:

1.

Средний максимум нагрузки

 

 

Р»

х>ч

(3-21)

 

 

 

69

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ