2. Расчет электрических нагрузок по уровням системы электроснабжения

1. Расчетные нагрузки цехов

Расчетная нагрузка активной (, кВт) и реактивной (, кВ·Ар) мощностей определяется по следующим выражениям:

для силовой нагрузки –

(2.12)

(2.13)

где – активная расчетная мощность нагрузки цеха, кВт;

– коэффициент спроса по цеху (справочная величина) [4];

– суммарная мощность электроприемников, подключенных к данному узлу нагрузки (цеху), кВт;

– реактивная расчетная мощность нагрузки цеха, кВ∙Ар;

для осветительной нагрузки –

(2.14)

, (2.15)

где – расчетная активная мощность осветительной нагрузки данного цеха (подразделения), кВт;

– коэффициент спроса для осветительной нагрузки данного цеха (справочная величина) [4];

– коэффициент потерь в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА) при применении газоразрядных источников света (см. табл. 2.3);

– номинальная мощность осветительной нагрузки данного цеха, кВт;

– расчетная реактивная мощность осветительной нагрузки (при применении разрядных источников света), кВ·Ар осветительной нагрузки.

Таблица 2.3 – Коэффициент пуска регулирующей арматуры

Значение	Вид ламп
kпр= 1,08	с электронной пускорегулирующей арматурой (ДРЛ, ДРИ)
kпр= 1,22	стартерные схемы (люминесцентные лампы)

Номинальная мощность осветительной нагрузки, кВт, определяется по уравнению:

, (2.16)

где – удельная мощность осветительной нагрузки на единицу площади цеха, Вт∕м² (справочная величина) [4];

– площадь цеха (смотри табл. 2.4), м².

Таблица 2.4 – Габаритные размеры зданий и сооружений трикотажного завода

№ здания	Длина а, м	Ширина b,м	Площадь F, м2	Высота h,м
1	281,60	102,40	28835,84	6
2	281,60	38,40	10813,44	5
3	371,20	76,80	28508,16	4
4	204,80	115,20	23592,96	4
5	64,00	64,0	4096,0	6
6	140,80	64,0	9011,2	4
7	204,80	166,40	34078,72	5
8	153,60	76,80	11796,48	5
9	179,20	38,40	6881,28	5
10	51,20	140,80	7208,96	5
11	192,0	64,0	12288,0	6
12	102,40	64,0	6553,6	8
13	51,20	76,80	3932,16	8
14	51,20	64,0	3276,80	8

Примечание: масштаб 2,85 (в 1 мм – 12,85 м)

Удельная мощность осветительной нагрузки зависит от нормы освещенности на рабочем месте, от типа источников света, от высоты подвеса и других факторов. Таким образом, расчетные значения нагрузок цеха определяются по следующим выражениям:

расчетная активная мощность –

(2.17)

где – расчетное значение активной мощности цеха, кВт;

расчетная реактивная мощность, кВ∙Ар, –

(2.18)

где – расчетное значение реактивной мощности цеха;

полная мощность, кВ∙А, –

, (2.19)

где – расчетное значение полной мощности цеха, кВ∙А;

расчетный ток нагрузки цеха в нормальном режиме, А, –

, (2.20)

где – расчетное значение тока узла нагрузки (цеха), А;

– номинальное напряжение в узле нагрузки, кВ.

Для освещения цехов выбираем люминесцентные лампы ЛД, ЛБ различной мощности (табл. 2.5) в соответствии с нормой освещенности для зданий, согласно СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» [9].

Таблица 2.5 - Характеристики ламп

Марка	Тип ламп	Мощность, Вт	U, В	cos φн	tg φн
ЛБ-40	Лампа белого света	40	103	0,47	1,89
ЛБ-65		65	110	0,50	1,73
ЛД-40	Лампа дневного света	40	103	0,47	1,89
ЛД-65		65	110	0,50	1,73
ЛД-80		80	99	0,45	1,98
ДРЛ-125	Дуговая ртутная люминесцентная	125	125	0,57	1,45
ДРЛ-250		250	130	0,59	1,37

Выполним пример расчета для цеха спекания:

Расчетную нагрузку активной и реактивной мощностей определим по формулам 2.12 и 2.13:

Номинальную мощность осветительной нагрузки определим по уравнению 2.16:

Для чулочно-вязального цеха выбираем лампы дневного света ЛД-80.

Определим расчетную активную и реактивную мощность осветительной нагрузки данного цеха по формуле 2.14 и 2.15 соответственно:

Определим расчетное значение активной и реактивной мощности чулочно-вязального цеха по формуле 2.17 и 2.18:

Расчетное значение полной мощности цеха определятся по формуле 2.19:

Расчетное значение тока узла нагрузки (цеха) по 2.20:

Аналогичные расчеты проводим для остальных цехов. Результаты расчетов сводим в табл. 2.6.

Таблица 2.6 – Расчетные нагрузки до 1 кВ цехов предприятия

2. №	Наименование цеха								Тип ламп
   		кВт			кВт	кВ·Ар		м		кВт/м2	кВт	кВ·Ар	кВт	кВ·Ар	кВ·А	А	м2
   1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
   1	Чулочно-вязальный цех	7800	0,75	0,75	5850,00	5159,22	0,85	4	ЛД-80	0,016	470,60	415,03	6320,60	5574,25	8427,47	12164,0	28835
   2	Котельный цех	700	0,70	0,90	630,00	642,73	1,00	8	ЛД-80	0,016	207,62	211,81	837,62	854,54	1196,60	1727,1	10813
   3	Цех покраски	780	0,70	0,85	663,00	676,40	0,85	4	ЛБ-40	0,018	523,41	533,98	1186,41	1210,38	1694,87	2446,3	28508
   4	Трикотажный цех	600	0,75	0,65	390,00	343,95	0,85	4	ЛД-65	0,018	433,17	382,02	823,17	725,96	1097,56	1584,2	23592
   5	Отбельно-красильный цех	5500	0,70	0,55	3025,00	3086,12	0,85	4	ЛД-80	0,018	75,20	76,72	3100,20	3162,84	4428,86	6392,5	4096
   6	Сушильно-выпускной цех	700	0,75	0,70	490,00	432,14	0,85	4	ЛД-80	0,016	147,06	129,70	637,06	561,84	849,42	1226,0	9011,2
   7	Основовязальный цех	12820	0,80	0,70	8974,00	6730,50	0,85	4	ЛД-80	0,018	625,69	469,26	9599,69	7199,76	11999,6	17319,9	34078
   8	Трикотажный и отделочно-выпускной	6700	0,75	0,65	4355,00	3840,75	0,85	4	ЛД-80	0,018	216,58	191,01	4571,58	4031,76	6095,44	8798,0	11796
   9	Закройно-швейный цех	650	0,75	0,85	552,50	487,26	1,00	4	ЛБ-40	0,017	140,38	123,80	692,88	611,06	923,84	1333,4	6881,2
   10	Ремонтно-механический цех	-	0,50	-	116,21	201,74	1,00	4	ДРЛ 125	0,014	121,11	210,25	237,32	411,98	475,45	686,3	7208,9
   11	Административный корпус	220	0,70	0,60	132,00	134,67	0,90	3	ЛД-80	0,016	212,34	216,63	344,34	351,29	491,91	710,0	12288
   12	Склад готовой продукции	700	0,60	0,41	287,00	382,67	0,60	8	ЛД-80	0,016	75,50	100,66	362,50	483,33	604,16	872,0	6553,6
   13	Цех упаковки	1200	0,75	0,70	840,00	740,81	0,85	6	ЛД-80	0,018	72,19	63,67	912,19	804,48	1216,26	1755,5	3932,1
   14	Заготовительный цех	1050	0,65	0,50	525,00	613,79	0,85	8	ЛД-80	0,012	40,11	46,89	565,11	660,68	869,40	1254,9	3276,8

   Определение расчетных нагрузок цехов на напряжение распределения

При определении расчетных значений нагрузок на стороне высшего напряжения трансформаторов (6 – 10 кВ) необходимо учитывать потери в трансформаторах. Расчетные значения нагрузок на стороне высшего напряжения трансформаторов, питающих цех, определяют по формулам:

расчетная активная мощность –

, (2.21)

где – расчетное значение активной мощности, потребляемой цехом на стороне высшего напряжения (ВН), кВт;

– потери активной мощности в цеховом трансформаторе, кВт;

расчетная реактивная мощность –

, (2.22)

где – расчетное значение реактивной мощности, потребляемой цехом на стороне высшего напряжения, кВ∙Ар;

– потери реактивной мощности в цеховом трансформаторе, кВ∙Ар.

Так как тип силового трансформатора еще не определен, можно принять, что

, (2.23)

, (2.24)

а расчетная полная мощность

(2.25)

где –расчетное значение полной мощности, потребляемой цехом на

стороне высшего напряжения, кВ∙А;

Расчетный ток в нормальном режиме, А,

, (2.26)

где – номинальное напряжение, кВ.

По полученным расчетным значениям нагрузок в дальнейшем выберем линии, питающие цеховые ТП и коммутационно-защитную аппаратуру этих линий.

Произведем расчеты для приемников ЭЭ с напряжением до 1 кВ.

Пример расчета для чулочно-вязального цеха:

Произведем расчет потери активной и реактивной мощности в цеховом трансформаторе по формуле 2.23 и 2.24:

Найдем расчетное значение активной и реактивной мощности, потребляемой цехом на стороне высшего напряжения по 2.21 и 2.22:

Расчетное значение полной мощности потребляемой цехом на стороне высшего напряжения определим по 2.25:

Расчетный ток на стороне ВН в нормальном режиме по формуле 2.26:

Аналогичные расчеты проводим для остальных цехов.

Результаты расчета представлены в виде табл. 2.7 для приемников электрической энергии с напряжением 0,4 кВ.

Таблица 2.7 – Расчетные нагрузки цехов предприятия с напряжением до 1 кВ

№ цеха	Наименование цеха	Расчетные нагрузки
		ΔРтр, кВт	ΔQтр, кВ∙Ар	Ррвц, кВт	Qрвц, кВ∙Ар	Sрвц, кВА	Iрвц, А
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Чулочно-вязальный цех	168,55	842,75	6489,15	6416,99	9126,16	13172,48
2	Котельный цех	23,9	119,7	861,55	974,20	1300,51	1877,1
3	Цех покраски	33,9	169,5	1220,31	1379,87	1842,06	2658,8
4	Трикотажный цех	22,0	109,8	845,12	835,72	1188,55	1715,5
5	Отбельно-красильный цех	88,6	442,9	3188,78	3605,73	4813,48	6947,7
6	Сушильно-выпускной цех	17,0	84,9	654,05	646,78	919,84	1327,7
7	Основовязальный цех	240,0	1200,0	9839,68	8399,72	12937,33	18673,4
8	Трикотажный и отделочно-выпускной цеха	121,9	609,5	4693,49	4641,30	6600,80	9527,4
9	Закройно-швейный цех	18,5	92,4	711,35	703,44	1000,43	1444,0
10	Ремонтно-механический цех	9,5	47,5	246,83	459,53	521,62	752,9
11	Административный корпус	9,8	49,2	354,17	400,48	534,63	771,7
12	Склад готовой продукции	12,1	60,4	374,58	543,75	660,28	953,0
13	Цех упаковки	24,3	121,6	936,52	926,11	1317,10	1901,1
14	Заготовительный цех	17,4	86,9	582,50	747,62	947,76	1368,0