Расчет электрических нагрузок

При определении электрических нагрузок предприятий необходимо учитывать режим работы, мощность, напряжение, род тока электроприёмников.

Все электроприёмники объединяются в группы в зависимости от питающего напряжения и назначения.

Для каждой группы определяется суммарная установленная мощность и расчётные нагрузки – активная (кВт), реактивная (кВАр) и полная (кВ∙А) мощности.

Для предприятий горной промышленности для расчёта нагрузок применяется метод коэффициента спроса. Пример расчёта производится на примере однотипных потребителей.

Используемые формулы:

 ,

где 

Р_дл - активная мощность потребителя, работающего в повторно- кратковременном режиме, приведенная к стандартному режиму или номинальная активная мощность потребителя, работающего в стандартном режиме, кВт;

Р_н  - номинальная активная мощность одного электроприёмника (паспортные данные), кВт;

ПВ_двиг - продолжительность включения (паспортные данные), %.

ПВ_задан – заданная продолжительность включения, %.

Для сварочных машин и трансформаторов номинальная активная мощность потребителя, работающего в длительном режиме, определяется по формуле:

                          ,

где 

Р_дл - активная мощность потребителя, работающего в повторно- кратковременном режиме, приведенная к стандартному режиму или номинальная активная мощность потребителя, работающего в стандартном режиме, кВт;

S_н – номинальная мощность сварочной машины или трансформатора (паспортные данные), В∙А;

cos φ – коэффициент мощности сварочной машины или трансформатора (паспортные данные);

ПВ_св.тр - продолжительность включения (паспортные данные), %.

ПВ_задан – заданная продолжительность включения, %.

Активная мощность группы однотипных электроприемников с учётом ПВ определяется по формуле:

 ,

где

Р_n - активная мощность группы однотипных электроприемников с учётом ПВ, кВт;

n  - количество однотипных электроприемников в группе, шт.;

Р_дл - активная мощность одного потребителя, работающего в повторно- кратковременном режиме, приведенная к стандартному режиму или номинальная активная мощность потребителя, работающего в стандартном режиме, кВт.

Активная расчётная мощность группы однотипных электроприемников за наиболее загруженную смену определяется по формуле:

 ,

где 

Р_р - активная расчётная мощность группы однотипных электроприемников за наиболее загруженную смену, кВт;

k_c - коэффициент спроса группы однотипных электроприемников (табличные данные);

Р_n - активная мощность группы однотипных электроприемников с учётом ПВ, кВт.

При отсутствии величины коэффициента спроса в таблицах его можно определить по формулам:

Для подготовительных и очистных участков шахт при отсутствии блокировки очерёдности пуска двигателей коэффициент спроса определяется по формуле:

0,29 +  ,

где

 - коэффициент спроса для подготовительных и очистных участков шахт при отсутствии блокировки очерёдности пуска двигателей;

Р_н.мах – номинальная мощность наибольшего электродвигателя из данной группы, кВт;

Р_n - активная мощность группы однотипных электроприемников с учётом ПВ, кВт.

Для подготовительных и очистных участков шахт при наличии блокировки очерёдности пуска двигателей коэффициент спроса определяется по формуле:

0,4 +

Реактивная расчётная мощность группы однотипных электроприёмников за наиболее загруженную смену определяется по формуле:

 ,

где 

Q_p- реактивная расчётная мощность группы однотипных электроприёмников за наиболее загруженную смену, кВАр;

Р_р - активная расчётная мощность группы однотипных электроприемников, кВт;

 - отношение синуса угла сдвига фаз между током и напряжением к коэффициенту мощности cos φ (реактивный коэффициент мощности), определяется по коэффициенту мощности cos φ.

Полная расчетная мощность за наиболее загруженную смену определяется по формуле:

 ,

где 

S_p- полная расчетная мощность за наиболее загруженную смену, кВ∙А;

Р_р - активная расчётная мощность группы однотипных электроприемников, кВт;

Q_p - реактивная расчётная мощность группы однотипных электроприёмников за смену, кВАр.

 

Результаты расчёта сводятся в таблицы. На ШР или РП с одинаковыми нагрузками составляется одна таблица. Если ШР или РП имеют разные нагрузки, то на каждую из них составляется отдельная таблица. В таблицу 1 вносятся нагрузки потребителей, не вошедшие в ШР или РП, а также сами ШР или РП. Нагрузка освещения просчитывается отдельно.  При отсутствии высоковольтных потребителей из таблицы 1 убираются строки «Нагрузки с U свыше 1 кВ» и «Итого на ВН и НН». 

 

Таблица 1 – Результаты расчёта электрических нагрузок РУ-0,4 кВ

Наименование электроприёмников	n кол-во эл. приём.	РН, кВт				kс	cos φ	РР кВт	Qр кВар	SP кВА
		РН 1 ^го приёмн кВт.	ПВ 1 ^го приёмн %	Рдл 1 ^го приёмн. кВт.	Рд группы приём. кВт.		tg φ
Нагрузки с U до 1 кВ
Итого на НН без освещения
Освещение
Итого на НН с освещением
Нагрузки с U свыше 1 кВ
Компенсация реактивной мощности
Итого с компенсацией
Потери в трансформаторах
Итого с потерями и компенсацией
Итого на ВН и НН

 

Таблица 2 – Результаты расчёта электрических нагрузок ШР или РП

Наименование электроприёмников	n кол-во эл. приём.	РН, кВт				kс	Cos φ	РР кВт	Qр кВар	SP кВА
		РН 1 ^го приёмн кВт.	ПВ 1 ^го приёмн %	Рд 1 ^го примн. кВт.	Рд группы приём. кВт.		tg φ

 

 

 

 2.2 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Мощность силовых трансформаторов определяется по формуле:

S_р.т = k_c ∙ ,

где

S_р.т- расчётная мощность трансформатора, кВ∙А;

k_c – коэффициент спроса;

 – суммарная расчётная активная мощность всех электроприёмников с освещением на Н.Н.;

cos φ_ср.взв - средневзвешенный коэффициент мощности электроприёмников, определяется суммированием cos φ однотипных электроприёмников и делением полученной суммы на количество групп однотипных электроприёмников.

 

Выбирается трансформатор по условию:

S_{н т.}  S_р.т.,

где

S_{н т.}- номинальная мощность трансформатора, кВ∙А.

Проверяется трансформатор на перегрузочную способность:

1,4 ∙ S_{н т}  0,75 ∙ S_р.,

 где

S_р.- суммарная расчётная мощность на Н.Н. с освещением, кВ∙А.

 

Выбирается трансформатор типа ___________________ мощностью S_н.т _______ кВ∙А с параметрами: Р_хх   ____ кВт; i_хх  ____ %; U_кз  _____%; Р_кз   ____ кВт (табличные данные). Для горных предприятий, имеющих электроприёмники первой категории, необходимо брать два трансформатора, каждый из которых может нести полную нагрузку, N = 2. Для подземных работ применяются сухие трансформаторы.

 

Определяется фактический коэффициент загрузки:  

β_ф. = ,

где 

β_ф - фактический коэффициент загрузки;

S_р.- суммарная расчётная мощность на Н.Н. с освещением, кВ∙А;

S_{н т.}- номинальная мощность трансформатора, кВ∙А;

N – число трансформаторов.

Определяются активные и реактивные потери мощности в трансформаторе по формулам:

ΔР_тр = (β_ф.² · Р_кз + Р_хх) · N,

ΔQ_тр =  · (β_ф.² · U_кз + i_хх) · N,

где

ΔР_тр - активные потери мощности в трансформаторе, кВт;

ΔQ_тр - реактивные потери мощности в трансформаторе, кВАр.

Р_кз – потери мощности короткого замыкания трансформатора, кВт;

Р_хх – потери мощности холостого хода трансформатора, кВт;

U_кз – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

i_хх – ток холостого хода трансформатора, %;

β_ф - фактический коэффициент загрузки трансформатора;

S_н.т – номинальная мощность выбранного трансформатора, кВ∙А;

N – число трансформаторов.