книги из ГПНТБ / Электрические сети жилых зданий

2. Среднеквадратическое отклонение (стандарт)

Формула (3-22) но своей структуре аналогична фор­ муле (3-7).

3. Наибольший максимум нагрузки РМакс определяется по уже известному выражению (3-10):

Р макс = Р М“Ь toft р •

Аналогичным образом проводятся измерения и последу­ ющая обработка для других точек сети, позволяющие вы­ явить удельные расчетные нагрузки для различного числа квартир.

При достаточно большом числе измерений имеется возможность составить корреляционные уравнения (урав­ нения регрессии) для определения зависимости удельного расчетного максимума от числа квартир. Установлено [Л. 68], что эта зависимость может быть выражена следу­ ющими уравнениями для современного уровня нагрузок (кВт/квартира) при числе квартир более десяти:

точной для практики точностью могут быть использованы закономерности, полученные на основе анализа выполнен­ ных измерений. Накопленные в течение ряда лет экспери­ ментальные данные могут служить основанием для оценки естественного ежегодного роста нагрузки. Кроме того, при­ нимаются во внимание планируемые показатели роста про­ изводства и предполагаемые технические характеристики приборов, которые будут находиться в пользовании у насе­ ления. Этот показатель обычно основывается на экспертной оценке, поскольку приходится учитывать и появление новых приборов В последнем случае известную помощь специалистам может оказать анализ зарубежной практики. В итоге ожидаемые расчетные максимальные нагрузки

70

в любой год эксплуатации могут быть определены по сле­ дующему выражению:

где Р0 и Pt — расчетные нагрузки в начальный и t-й год эксплуатации; А — коэффициент естественного роста

кВт/кВартира

Рис. 3-9. Зависимость удельных электрических на­ грузок от числа квартир с газовыми плитами.

1 — фактические нагрузки по данным измерений в ряде горо­ дов в 1969—1976 гг. с вероятностью 0,999; 2 — теоретическая кривая на тот же период, рассчитанная по уравнению (3-23); 3 — расчетные нагрузки по § ѴІІ-1 ПУЭ; 4 — перспектив­ ные нагрузки на конец расчетного периода.

нагрузок, который может быть принят по следующим дан­ ным:

Определение расчетных электрических нагрузок по обоим изложенным выше методам, как правило, не дает полностью совпадающих результатов. Это объясняется в основном недостаточной изученностью режимов работы отдельных электроприемников в квартирах и отсутствием точных величин средних вероятностей их включения (сред­

71

них коэффициентов спроса). В связи с этим в настоящее время расчеты электрических нагрузок на перспективный период приходится вести на основе второго метода, т. е. пользуясь результатами измерений фактических нагру­ зок квартир и темпами их роста.

На рис. 3-9 и 3-10 приведены кривые нагрузок: фак­ тических, теоретических, расчетных, по ранее действо-

кВт/квартира

Рис. 3-10. Зависимость удельных электрических нагрузок от числа квартир для домов с электропли­ тами.

тот же период, рассчитанная по уравнению (3-24); 3 — рас­ четные нагрузки по § ѴІІ-1 ПУЭ; 4 — перспективные на­ грузки на конец расчетного периода.

вавшим нормам и перспективных на конец расчетного периода.

Следует отметить, что в домах с г а з о в ы м и пли­ тами, при числе квартир п < 100 фактические нагрузки к 1970 г. превысили действующие нормативы, причем пре­ вышение возрастало по мере уменьшения числа квартир. При п > 100 нормативные нагрузки имели некоторый запас, который, однако, оказался недостаточен до конца расчетного периода. В домах с э л е к т р о п л и т а м и при п < 60 нагрузки оказались близкими к действовав­ шим нормативам. При большем числе квартир фактические

72

нагрузки были ниже нормированных. Оказалось возмож­ ным некоторое снижение удельных расчетных нагрузок при п > 100 квартир..

С 1 сентября 1971 г. Госграждапстроем СССР утверж­ дены изменения «Указаний по проектированию электро­ оборудования жилых зданий» (СН 297-64), основанные на вышеуказанных исследованиях и предложениях органи­ заций, разрабатывающих и выпускающих бытовые элек­ троприборы.

Была учтена возможность использования населением запланированных к производству новых бытовых электро­ приборов. В частности, имелись в виду новые автомати­ ческие стиральные и посудомоечные машины с подогревом воды, некоторые нагревательные приборы (камины, кало­ риферы и т. д.), а также мощные утюги и бытовые гладиль­ ные машины. При этом учитывалось, что каждая из груп­ повых линий квартиры, выполняемая проводами с алю­ миниевыми жилами сечением 2,5 мм2, имеет пропускную способность до 20 А.

Основные положения изменений СН 297-64 в части определе­ ния электрических нагрузок сводятся к следующему:

1. Удельные расчетные нагрузки питающих линий квартир, а также на вводах в жилые здания и на шинах трансформаторных подстанций следует определять в зависимости от числа квартир по табл. 3-3. Эти нагрузки рассчитаны для средней жилой оплачи­ ваемой площади квартир 30 м2. При площади квартир, превышаю­ щей указанную расчетную удельную нагрузку на одну квартиру, в домах с г а з о в ы м и плитами на п р и р о д н о м газе сле­ дует принимать увеличенной на 1 % на каждый квадратный метр жилой площади сверх 30. Для домов с э л е к т р и ч е с к и м и плитами, а также с плитами на т в е р д о м топливе и с ж и ж е н-

при плитах на газовом и твердом топливе и 1,25 при электроплитах. Этот пункт относится главным образом к реконструируемым зда­ ниям старого жилого фонда.

3. В приведенных удельных расчетных нагрузках учтены осве­ тительная и бытовая нагрузки квартир, а также осветительная на­ грузка общедомовых помещений (лестничных клеток, подпольев, чердаков и т. п.). В удельных нагрузках не учтены силовая нагрузка от общедомовых электроприемников и нагрузка встроенных в жи­ лые здания детских учреждений, торговых, коммунальных и тому подобных предприятий, а также применение в квартирах конди­ ционирования воздуха, электрических водонагревателей и электри­ ческого отопления.

4. Расчетные удельные нагрузки, приведенные в табл. 3-3, относятся к зимнему вечернему максимуму. Для определения утрен­ него максимума следует вводить понижающие коэффициенты:

73

новленная мощность электродвигателя г-й лифтовой установки по паспорту, кВт; ПВ1Ц— продолжительность включения электродвигателя по паспорту, отн. ед; Ряі — нагрузка от электромагнитного тормоза, аппаратов управ­ ления и освещения лифтовой установки, кВт.

1Действительны при условии, если нагрузки нежилых зданий (помеще­ ний) равны или менее нагрузок жилых домов.

Пример 3-5. Определить наибольшую расчетную нагрузку на вводах в 12-этажный дом в нормальном и аварийном режимах.

Дом имеет 200 квартир с плитами на природном газе (100 квар­ тир жилой площадью по 28 м*12, 50 квартир — по 40 м2 и 50 квартир — но 50 м2), 8 лифтовых установок мощностью по 7 кВт (при П В = 1). Здапие имеет два взаимно резервируемых кабельных ввода; к пер­

вому подключены квартиры, ко второму — лифты.

Ре ше ние .

1. Определяем расчетную нагрузку квартир (ввод I) с учетом повышающих коэффициентов для квартир площадью более 30 м2. Расчетную удельную нагрузку принимаем по табл. 3-3 /'уд = = 0,45 кВт/квартира

р кв = (100 + 50 -1,1 + 50 -1,2) -0,45 = 97 кВт.

2. Определяем расчетную нагрузку от лифтов (ввод II). Коэффи­ циент спроса принимаем по табл. 3-4:

р с = 7 -8-0,5 = 28 кВт.

76

Пример 3-6. Определить наибольшую нагрузку на шинах 380/220 В трансформаторной подстанции, к которой присоединены квартиры дома, рассмотренного в примере 3-5, и продовольственный магазин. Расчетные нагрузки магазина: осветительная РМакс = = 30 кВт, силовая РМакс. с = 60 кВт.

Ре ш е н и е .

1.Определяем расчетную нагрузку квартир

Ркв = (100 + 50 • 1,1 + 50 • 1,2) • 0,45 = 97 кВт.

2. Определяем расчетные нагрузки магазина для вечернего и утреннего максимумов (коэффициенты участия в максимуме при­

4. Определяем суммарную нагрузку на шинах подстанции для утреннего максимума с учетом коэффициента 0,5. Этот коэффи­ циент указан выше при изложении основных положений изменений

Выводы. Приведенный расчет показывает, что определяющим является вечерний максимум, так как 172 > 126,5; по нему следует выбирать мощность трансформатора.

Зависимость между электропотребленнем и годовым числом часов использования максимума. Помимо рас­ смотренных методов определения электрических нагрузок, известный интерес представляет получение зависимости между электропотреблением W и годовым числом часов использования максимума Т’максі которая может в некото­ рых случаях служить критерием для оценки величины рас­ четной нагрузки

Изучению этой зависимости посвящены работы Ленин­ градского инженерно-экономического института имени Пальмиро Тольятти [Л.29—31], которыми было установлено, что годовое число часов использования максимума не оста­ ется постоянным и связано с удельным годовым электропот­ реблением. При этом с ростом удельного электропотребле­ ния число часов использования максимума нагрузки воз­ растает вначале быстро, а затем замедленно.

77

Следует отметить, что использование формулы (3-28) для определения максимальных нагрузок практически невозможно, поскольку Гмакс является переменной вели­ чиной. Это видно из следующих простейших выкладок. Пренебрегая потерями в сети, можно считать удельный расход электроэнергии на квартиру для любой точки сети постоянным. Тогда

где Руд уст — установленная мощность освещения и элек­

с различным числом присоединенных квартир неодинакова и зависит от величины коэффициента спроса. Именно поэтому н е л ь з я распространять темпы прироста электропотребления на темпы прироста электрических нагрузок; это приводит к существенным ошибкам, осо­ бенно для внутридомовых сетей.

Как правило, темпы естественного роста электрических нагрузок ниже, чем темпы роста расхода электроэнергии. Это подтверждено результатами исследований в ряде горо­ дов, где темпы роста расхода электроэнергии превышали в 2—3 раза темпы роста нагрузок (см. также гл. 2). Это легко объяснить тем, что многие хозяйственные и другие электроприборы, используемые жильцами, как правило, не включаются в часы вечернего максимума.

В [Л. 78] даны эмпирические формулы для опреде­ ления Тмакс, которые устанавливают зависимость от числа подключенных квартир к данному элементу сети:

78

Аналогичная формула для домов с электроплитами имеет вид:

До сих пор рассматривались методы определения удель­ ных расчетных нагрузок, которые базировались так или иначе на наличии статистических данных при конкретном наборе бытовых электроприборов в квартире и учете насыщения ими квартир на расчетный период. Однако при высоких темпах развития производства приборов вполне возмояшо появление в течение блшкайших 10—15 лет таких новых приборов, по которым нет эксплуатацион­ ных данных. Подтверждающим примером является быстрый рост электрификации быта и непрерывное появление все новых и новых приборов в обиходе у населения.

Если новые приборы имеют значительную единичную мощность и внедряются в больших количествах, они могут существенно повлиять на величину расчетной нагрузки. Однако и в этих случаях с известной степенью прибли­ жения можно оценить нагрузку от этих приборов анали­ тически, опираясь на рассмотренную выше методику. Задача сведется к оценке с р е д н е й в е л и ч и н ы

Пример 3-7. Определить расчетную нагрузку от электриче­ ской плиты мощностью 8,8 кВт (реально существующая плита) на вводе в квартиру.

Решение .

1. Оценим среднюю вероятность включения электроплиты. При этом следует учитывать, что количество приготовляемой пищи не зависит от мощности электроплиты и является величиной почти постоянной. Тогда расход электроэнергии плиты мощностью 8,8 кВт не должен существенно отличаться от данных, приведенных в табл. 2-6, поэтому принимаем W = 1 000 кВт-ч/квартира. Примем также, что по условиям быта включение плиты возможно не более 8 ч в сутки. Тогда

2. Принимая, что плита состоит из пяти электроприемников (четыре конфорки и жарочный шкаф), на основании выражения (3-4) для биномиального закона определим, какое число из этих электроприемников может быть включено одновременно. Резуль­ таты расчетов сводятся к следующему:

79

Таким образом, с вероятностью 99,9% можно предполагать, что одновременно включается не более двух электроприемников. Следовательно, коэффициент спроса электроплиты на вводе в квар­ тиру составит не более

и расчетная нагрузка будет равна:

Рмакс = Руст А о = 8,8-0,4 = 3,5 кВт.

Глава четвертая

СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

4-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Построение схехіы распределения электроэнергии в здании зависит от комплекса факторов, основными из которых являются: а) напряжение сети; б) уровни электрических нагрузок; в) требования к надежности электроснабжения; г) экономичность; д) простота и удобство обслуживания; с) конструктивные и планировочные особенности здания; ж) наличие встроенных предприятий и учреждений. Необ­ ходимость рационального построения схемы распределения электроэнергии, помимо вышеуказанного, определяется значительным удельным весом капитальных вложений во внутренние сети зданий в общей стоимости всего комплекса сетевых сооружений. На основе многочисленных расчетов установлено, что затраты на внутридомовые сети состав­ ляют 50—60% общих капитальных затрат на строительство городских электрических сетей. В общем случае выбор оптимальной схемы сети является многовариантной зада­ чей и требует трудоемких расчетов.

Схема сети должна обеспечивать правильное функцио­ нирование как сети в целом, так и отдельных ее звеньев в нормальном и аварийном режимах и, в частности, гаран­ тировать надлежащий уровень напряжения на зажимах электроприемников. При этом, конечно, имеется в виду, что качественные параметры электроэнергии, зависящие от энергосистемы, поддерживаются последней в должных пределах.

Напряжение сети. В настоящее время вопрос о выборе напряжения внутренней сети решается практически одно­ значно. Для сетей зданий применяется система 380/220 В при глухом заземлении нейтралей питающих трансформа­

80