Расчет электрических нагрузок цеха

(ПРЕДПРИЯТИЯ)

Электрические нагрузки определяют выбор всей системы электроснабжения. Для их расчета используют метод коэффициента спроса и метод упорядочения диаграмм. Первый метод обычно используется на стадии проектного задания, когда неизвестны мощности отдельных электроприемников (ЭП) [7, 12].

Метод упорядочения диаграмм, или метод коэффициента максимума, является основным при разработке технических и рабочих проектов электроснабжения. Он позволяет по номинальной мощности ЭП с учетом их числа и характеристик определить расчетную нагрузку любого узла схемы электроснабжения. По этому методу расчетная максимальная нагрузка группы ЭП на втором уровне электроснабжения (линии распределительной сети напряжением до 1кВ, обеспечивающие связь силовых распределительных пунктов, щитов, а также магистральные шинопроводы) [12]:

. (2.1)

Групповая номинальная мощность Р _н определяется как сумма номинальных мощностей ЭП за исключением резервных.

Коэффициент использования К _и одного или группы ЭП (табл. 2.1) характеризует использование активной мощности и представляет собой отношение средней активной мощности одного или группы ЭП за наиболее загруженную смену к номинальной мощности. Расчетные коэффициенты электрических нагрузок ЭП различных отраслей промышленности приведены в [12, табл. 2.2].

Коэффициент максимума К _м представляет собой отношение расчетного максимума активной мощности нагрузки группы ЭП к средней мощности нагрузки за наиболее загруженную смену.

Для группы ЭП одного режима работы средние активная и реактивная нагрузки за наиболее нагруженную смену определяются по уравнениям

; . (2.2)

Номинальная мощность п однотипных ЭП

. (2.3)

 

Таблица 2.1

Расчетные коэффициенты электрических нагрузок

 

Электроприемники	К и	cos j
Насосы, компрессоры	0,75–0,80	0,75–0,85
Вентиляторы производственные, воздуходувки, дымососы	0,75	0,80
Сварочные трансформаторы: ручной электросварки	0,20–0,35	0,30–0,45
автоматической сварки	0,30–0,50	0,65–0,75
Печи сопротивления	0,60–0,80	0,95–0,98
Лампы накаливания	0,85	1,00
Люминесцентные лампы	0,85–0,90	0,95
Краны мостовые, кран-балки, тельферы, лифты	0,15–0,35	0,50

 

Для потребителей с переменной нагрузкой (группа А) расчетную активную нагрузку Р _р(А) группы ЭП отделения (участка, цеха) определяют с учетом коэффициента максимума К _м и средней нагрузки отделения:

, (2.4)

где К _м(А) – определяется в зависимости от эффективного числа ЭП n _э и от группового коэффициента использования К _и за наиболее загруженную смену (табл. 2.2), а ) – суммарная среднесменная активная мощность.

Средневзвешенный коэффициент использования отделения ЭП группы А

, (2.5)

где Р _н(А) – суммарная номинальная активная мощность ЭП группы

.

Эффективное число ЭП группы А n _э – число электроприемников одинаковой мощности и режима работы, которые обусловливают нагрузку (значение

расчетного максимума), что и группа различных по мощности и режиму работы электроприемников. Находится по формуле

(2.6)

или по упрощенным выражениям [7].

Расчетная реактивная нагрузка группы ЭП с переменной нагрузкой для отделения и в целом по цеху определяется с учетом приведенного числа ЭП:

при n _э>10 , (2.7)

при n _э£10 . (2.8)

Таблица 2.2

Коэффициенты максимума К _м для различных коэффициентов использования

в зависимости от n _э

 

n э	Значение К м при К и
0,10	0,15	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80
	3,43	3,11	2,64	2,14	1,87	1,65	1,46	1,29	1,14
	3,23	2,87	2,42	2,00	1,76	1,57	1,41	1,26	1,12
	3,04	2,64	2,24	1,88	1,66	1,51	1,37	1,23	1,10
	2,88	2,48	2,10	1,80	1,58	1,45	1,33	1,21	1,09
	2,72	2,31	1,99	1,72	1,52	1,4	1,3	1,2	1,08
	2,56	2,20	1,90	1,65	1,47	1,37	1,28	1,18	1,08
	2,42	2,10	1,84	1,60	1,43	1,34	1,26	1,16	1,07
	2,24	1,96	1,75	1,52	1,36	1,28	1,23	1,15	1,07
	2,1	1,85	1,67	1,45	1,32	1,25	1,2	1,13	1,07
	1,99	1,77	1,61	1,41	1,28	1,23	1,18	1,12	1,07
	1,91	1,70	1,55	1,37	1,26	1,21	1,16	1,11	1,06
	1,84	1,65	1,5	1,34	1,24	1,2	1,15	1,11	1,06
	1,17	1,55	1,40	1,28	1,21	1,17	1,14	1,10	1,06

 

Для потребителей группы Б с постоянным графиком нагрузки (К _м = 1) нагрузка группы ЭП равна средней нагрузке за наиболее загруженную смену. Расчетные активные и реактивная мощности ЭП группы Б отделения:

; . (2.9)

К таким ЭП могут быть отнесены, например, электродвигатели насосов водоснабжения, вентиляторов, нерегулируемых дымососов, компрессоров, воздуходувок, нерегулируемых печей сопротивления.

После определения нагрузок отделений находится расчетная нагрузка по цеху:

, , (2.10)

где Р _{см j} , Q _{см j} – активная и реактивная нагрузки ЭП j -го отделения; m – количество отделений.

Расчетная активная и реактивная мощности цеха:

кВт; кВ×Ар. (2.11)

При наличии в цехе однофазных ЭП, распределенных по фазам с неравномерностью £ 15 %, они учитываются как трехфазные той же суммарной мощности. В противном случае расчетная нагрузка однофазных ЭП принимается равной тройной величине нагрузки наиболее загруженной фазы [12].

При числе однофазных ЭП до трех, их условная трехфазная номинальная мощность определяется следующим образом:

а) при включении однофазного ЭП на фазное напряжение при трехфазной системе

, (2.12)

где S_n – паспортная мощность; Р _н.ф – номинальная мощность максимально нагруженной фазы;

б) при включении одного ЭП на линейное напряжение

. (2.13)

Максимальные нагрузки однофазных ЭП при числе их более трех при одинаковом К _и и cosj, включенных на фазное или линейное напряжение, определяются по уравнениям

; . (2.14)

Для определения электрических нагрузок всего цеха составляется сводная ведомость (табл. 2.3) с заполнением всех расчетных данных.

 

Таблица 2.3

Сводная ведомость электрических нагрузок цеха

 

Наименование характерной группы ЭП	Количество ЭП	Установленная мощность ЭП, приведенная к ПВ = 100 %	Коэффициент использования К и		Средняя нагрузка за наиболее загруженную смену	n э	К м	Максимальная расчетная мощность
Р н одного, кВт	Р н общая, кВт	Р см, кВт	Q см, кВт	Р м, кВт	Q м, кВ∙Ар
…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…

Осветительные нагрузки рассчитываются приближенным методом по удельной мощности на освещаемую площадь.

Расчетная осветительная нагрузка отделений цеха:

; , (2.15)

где Р _удо – удельная расчетная мощность на 1 м² производственной площади отделения (F); К _со – коэффициент спроса освещения (табл. 2.4).

 

Таблица 2.4

Расчетные коэффициенты К _и, cоsj, К _с, Р _уд0 и К _со отдельных цехов

промышленных предприятий

 

№ п/п	Наименование цехов	К и	cosj	К с	Р уд0, Вт/м^2	К со
	Компрессорные	0,60–0,70	0,80	0,70	9,10	0,85
	Насосные	0,70	0,80	0,75	12,00	0,85
	Котельные	0,60	0,75	0,70	9,10	0,85
	Сварочный цех	0,35–0,40	0,60–0,70	0,46	13,50	0,95
	Электроцех	0,20	0,64	0,31	15,50	0,95
	Сборочные цехи	0,20–0,30	0,85	0,35–0,40	14,30	0,95
	Механические	0,20–0,25	0,60	0,30–0,35	14,30	0,85
	Административно-бытовые помещения	0,40–0,50	0,75	0,50–0,60	19,50	0,90

 

При использовании известных значений удельной мощности общего равномерного освещения в зависимости от типа светильника и исходя из оптимального их расположения в помещении определяется мощность одной лампы [8, 14].

Для освещения основных цехов с высотой более 6 м и при наличии

открытых пространств используются газоразрядные лампы типа ДРЛ с

cosj = 0,58. Для административных и бытовых помещений применяются люминесцентные лампы с cosj = 0,85, для освещения мелких помещений используются лампы накаливания с cosj = 1.

Полная расчетная нагрузка цеха определяется суммированием расчетных нагрузок силовых и осветительных групп электроприемников, кВ×А:

. (2.16)

По величине полной расчетной нагрузки подбирается трансформатор с учетом компенсации реактивной мощности.

Примечание. Примеры по определению электрических нагрузок представлены в [12, табл. 2.11 и 2.12].