книги из ГПНТБ / Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий учебник

элемента электроснабжения — сечения проводника или мощности трансформатора. Понятие о «греющем макси­ муме» связано с продолжительностью этого максимума, который берется в виде средней величины нагрузки за определенный промежуток времени (например, 10, 15, 30 или 60 мин) по показаниям счетчика, дающего инте­ гральное значение потребляемой электроэнергии за при­ нятый период усреднения. Кроме того, нагрев проводника зависит от его постоянной времени нагрева, учет которой сложен.

М и н уты

Ввиду сложности определения продолжительности «греющего максимума» с учетом постоянной времени на­ грева эта продолжительность условно принята стандарт­ ной 30 мин. Эта же величина принята и Американским институтом инженеров-электриков и электроников [Л. 1-16].

На образование 30-минутного усредненного макси­ мума нагрузки группы электроприемников чаще всего влияет большое количество случайных факторов, как-то: количество приемников, соотношение их мощностей, ре­ жим работы, коэффициент включения, степень загрузки, одновременность работы и т. д. Па загрузку оборудова­ ния в свою очередь влияют такие факторы, как квалифи­ кация и личные качества рабочего, наличие и соответ­

120

ствие материала, качество инструмента и т. д. В отдельных производствах работа злектроприемников может быть жестко связана (автоматические линии станков). Анализ фактически наблюдаемых нагрузок показал, что для группы электроприемников максимум нагрузки, как пра­ вило, получается значительно меньше их суммарной номи­ нальной мощности.

Поскольку перечисленные выше факторы, влияющие на образование максимума нагрузки, носят случайный характер, то и сам максимум является величиной слу­ чайной. Для его определения используется математиче­ ский аппарат теории вероятностей и математической ста­ тистики. Следовательно, расчетный максимум нагрузки группы электроприемников является вероятностной вели­ чиной, определяемой с определенной достоверностью, что реальная нагрузка не превысит расчетную.

Согласно «Указаниям по определению электрических нагрузок в промышленных установках» [Л. 5-2] основ­ ными исходными данными для расчетов служит перечень электроприемников с указанием номинальной мощности, назначения механизма или технологической установки, режима работы, напряжения, числа фаз и т. д.

5-2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК С ПОМОЩЬЮ РАСЧЕТНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

Ниже излагаются основные положения по определе­ нию электрических нагрузок согласно действующим ука­ заниям. Определение расчетных нагрузок группы элек­ троприемников промпредприятий с применением ряда расчетных коэффициентов, в основу которого положен метод упорядоченных диаграмм Ш. 5-1], позволяет по номинальной мощности и характеристике электроприем­ ников определить расчетный максимум нагрузки.

Все электроприемники разбиваются на характерные группы с более или менее одинаковым режимом, например металлорежущие станки, насосы и вентиляторы, подъемно­ транспортные механизмы, электропечи термообработки

и т. д. По каждой характерной группе определяется сум-

П

марная номинальная мощность Рн = £ ра, в которую 1

входят мощности при ПВ = 100% только рабочих меха­ низмов (без резервных).

121

Расчет нагрузок для промышленных электроприемни­ ков ведется за наиболее загруженную смену, обычно пер­

средняя нагрузка за наиболее загруженную смену, вклю­ чая потери мощности в электродвигателях, кВт,

Рис. 5-3. Упорядоченный график нагрузки.

а — упорядоченный график рис. 5-1; б — упорядоченный график и кривая функции нормального распределения.

получаются некоторые пределы наблюдаемых коэффи­ циентов использования, а также коэффициентов мощ­ ности.

Анализ сменных графиков нагрузки показал, что на­ грузки каю случайные величины наиболее часто подчи­ няются нормальному закону распределения. Если по­ строить из реального графика нагрузки, например, стан­ ков (рис. 5-1) упорядоченный график по убывающим ординатам (рис. 5-3, а) и повернуть его на 90°, то полу-

122

чим линию, близкую к кривой функции распределения для нормального закона,

a= Y D [P ] — стандарт нагрузки, определяемый как корень из дисперсии нагрузки.

Дисперсия, или математическое ожидание квадрата отклонения от средней величины:

М [(Р - Рс)2] = М [Р2 - 2РРСД-Рб] =

= м [Р2] - 2РСМ [Р] + РІ = Рбк - 2Pt + PI = Р*к - P I

где Р ск — среднеквадратичная нагрузка. Стандарт нагрузки

о = V P L - P I = P c f ^ F T ,

где Кф = Рск/Рс — коэффициент формы графика.

При нормальном законе распределения нагрузок по­ явление в графике нагрузки, большей чем Рм, с обычно

В расчетах электрических нагрузок достаточна вероят­ ность 0,05, так что можно ограничиться величиной

Если упорядоченный график нагрузок близок к прямой линии, что соответствует закону равномерного распределе­ ния вероятностей, то границы Р

Рм.ш= А 5- 1 ,7 3 ст< : Р < Р 0 + 1,73о = Рм.

Продолжительность расчетного максимума нагрузки принята равной 30 мин и для него применяется также обозначение Р30 = Рм.

Отношение максимальной нагрузки к средней за наи­

называется к о э ф ф и ц и е н т о м м а к с и м у м а, ко­ торый обычно больше единицы. Отношение максимальной нагрузки к номинальной (установленной) мощности

(5-6)

называется коэффициентом спроса по активной мощности, лли к о э ф ф и ц и е н т о м с п р о с а .

Коэффициент спроса характеризует степень использо­ вания номинальной мощности электроприемников и наряду с коэффициентами .использования и максимума служит важным показателем в расчетах электроснабжения.

Из многочисленных случайных факторов, влияющих на образование максимума Рм или коэффициента макси­ мума К м, принято учитывать влияние только различия мощностей отдельных электроприемников. Для этого вво­ дится понятие об эффективном числе электроприемников па — числе однородных по режиму работы электроприем­ ников одинаковой мощности, которое обусловливает ту же величину расчетного максимума, что и группа из п различных по мощности и режиму работы электроприем­ ников.

Точное выражение для эффективного числа электро­ приемников, впервые данное II. В. Копытовым [Л. 1-11], есть отношение квадрата суммы мощностей п электроприем­ ников к сумме их квадратов

(5-7)

При одинаковых мощностях электроприемников пэ = п. Упрощенные способы определения щ указаны ниже. При определении пэ для многодвигательных приводов учи­ тываются все электродвигатели данного привода. Если в их числе есть включаемые и отключаемые одновременно, то они считаются за один электроприемник суммарной мощности. Для кранов количество одновременно работают щих двигателей должно быть не более двух (по нормам Госгортехнадзора).

Величина Км определяется в зависимости от К „ и пэ согласно табл. 5-1 [Л. 5-1] и кривым рис. 5-4. Кривые

124

построены в предположении, что групповой коэффициент загрузки, равный отношению группового коэффициента использования к групповому коэффициенту включения,

= О,S.

Если имеются несколько характерных групп электро­ приемников, то складываются их средние нагрузки, так как максимальные нагрузки могут не совпадать по вре­ мени, за исключением электроприемников с постоянной нагрузкой и электроосвещения. Средняя нагрузка к групп, кВт,

126

Для определения общего максимума нагрузки несколь­ ких к групп необходимо найти общее эффективное число электроприемников всех групп пЭІІ и средневзвешенное значение коэффициента использования

h

У Р см

1>Н

1 по которому по табл. 5-1 находят коэффициент максимума

ирасчетный максимум:

РРСМ*

Наиболее сложным является определение эффективного числа электроприемников п3. Согласно Указаниям, допу­ скаются следующие упрощения по определению щ.

При отношении мощности наибольшего электроприем­ ника к мощности наименьшего

Ри. МІШ

допускается принимать па ^ п ^ 4.

При определении величины т самые мелкие электро­ приемники, суммарная мощность которых не превышает 5% общей мощности группы, могут быть исключены и их число при определении пэ не учитывается.

При т > 3 и К и ^ 0,2 эффективное число электро­ приемников может определяться по упрощенной формуле

Если значение пэ, подсчитанное по этой формуле, будет больше п, то принимается пэ = п.

При К и =< 0,2 эффективное число приемников опреде­ ляется по табл. 5-2 следующим образом. Берется мощность одного наибольшего электроприемника р н.макс и опреде­ ляются число пх и мощность всех наибольших приемников в группе Ру, куда входят все электроприемники, мощность которых равна или больше 0,5 рнмакс- Определяются относительные значения числа и мощности наибольших электроприемников в группе щ = тіуіп и Рг = Ру/Рн.

127

ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö ö —'

128

Б зависимости от щ и /•', но табл. 5-2 определяется зна­

максимальную нагрузку равной средней за наиболее за­ груженную смену (Ки — 1).

В справочных таблицах по расчету электрических на­ грузок приводятся значения К и для характерных групп электроприемников. Значения приведены на основании обследований, показавших значительный разброс факти­ чески наблюдаемых. В таблицах приводятся не средние значения (не математическое ожидание), а верхний предел, вероятность превышения которого не более 5—8%, т. е.

группам электроприемников с переменными графиками нагрузок. Кроме них, имеются электроприемники с прак­ тически постоянным графиком нагрузки (текстильные машины, насосы первого подъема водоснабжения, нере­

При суммировании нагрузок групп с переменным и постоянным графиком допускается суммировать макси­ мальные нагрузки обеих групп, т. е. фактически склады­ вать максимум группы с переменным графиком со средней нагрузкой группы с постоянным графиком.

При необходимости пересчета величины получасового максимума Рм на максимум продолжительностью 0 (для элементов сетей с постоянной времени нагрева, значительно большей 10 мин, например кабелей больших сечений и

где 0 — продолжительность усреднения максимума, ч. Как видно из предыдущего, расчет, максимальной

нагрузки состоит в определении двух составляющих — средней нагрузки и превышения максимальной над средней.

В справочных таблицах по расчету нагрузок для харак­ терных групп электроприемников приводятся также зна­