Метод упорядоченных диаграмм

От правильного определения расчетных нагрузок на всех ступенях и в узлах системы электроснабжения предприятия зависят размеры капитальных затрат на электроустановку и потери электроэнергии, надежность работы системы электроснабжения и долговечность электрооборудования. Приведенные затраты увеличиваются как при завышении, так и при занижении расчетных электрических нагрузок.

Согласно ²Указаниям по расчету электрических нагрузок² [10] расчетные нагрузки следует определять методом упорядоченных диаграмм, т.е. с помощью коэффициентов использования (К_u) и расчетной мощности (К_р). Этот метод и излагается здесь для расчета нагрузок в курсовом проекте.

Максимальной нагрузкой по допустимому нагреву проводников называют условную нагрузку, выраженную в амперах (I_m), киловаттах (P_m) или в киловольт-амперах (S_m), которые эквивалентны ожидаемой изменяющейся нагрузке по наиболее тяжелому тепловому воздействию на элементы схемы электроснабжения. Такое воздействие обычно возникает в наиболее загруженную смену, а вероятное время этого воздействия в зависимости от постоянной времени нагрева проводников – 30 мин, поэтому расчетную нагрузку называют получасовым максимумом.

Метод упорядоченных диаграмм разработан для трехфазных симметричных нагрузок с приемниками длительного режима работы, поэтому однофазные приемники должны быть пересчитаны на трехфазную нагрузку.

Однофазные нагрузки распределяются по фазам равномерно, несимметричными считаются системы, если однаиз фаз имеет нагрузку на 15% и более суммарной мощности трехфазных и однофазных приемников в группе. При несимметричной нагрузке номинальная мощность рассчитываемого узла принимается равной утроенному значению наиболее загруженной фазы.

При большом числе и значительной мощности однофазных приемников и подключении их к сети на фазные и линейные напряжения приведение их к трехфазному значению можно проводить согласно [7].

Наиболее точные результаты достигаются, если расчет электрических нагрузок ведется методом упорядоченных диаграмм раздельно для каждого узла на всех ступенях системы электроснабжения. Однако, если методом упорядоченных диаграмм рассчитана каждая группа приёмников узла, то суммирование расчетных нагрузок по узлу можно произвести простым сложением и умножить на коэффициент одновременности максимумов (К_о). Например, если подробно рассчитаны нагрузки по цехам, то нагрузку по заводу в целом определяют, используя К_о. Согласно [10], К_о приближенно можно принять из Приложения Д.

Если внутрицеховое напряжение принято 380/220В, то к цеховым силовым нагрузкам необходимо прибавить осветительную нагрузку цеха, которую определяют по удельной мощности на 1 м² площади цеха и коэффициенту спроса на освещение [9].

Исходным для расчета нагрузок является перечень рабочих машин по цехам с указанием номинальных параметров электроприемников.

Соотношения между номинальными, средними и расчетными мощностями следующие:

Р_ср = К_и×Р_ном, кВт;

Q_ср = Р_ср×tgj, (квар); (1)

, кВ·А;

где К_и – коэффициент использования активной мощности, определяется из справочных данных [9] или по приложениям А и Б;

tgj - тангенс угла j, соответствующий cosj, определяемый по тем же справочным данным;

Р_р=Р_срК_р=Р_номК_иК_р , кВт; (2)

где К_р – коэффициент расчетной нагрузки.

Для курсового проекта, при преобладании двигательной нагрузки максимальную реактивную мощность можно принять [4]:

при n_э£10 Q_р=1,1 Q_см;

при n_э>10 Q_р=Q_см, (3)

где Q_см=Р_см tgj,

n_э – эффективное число приемников.

Здесь индекс ² см ² означает среднюю нагрузку за наиболее загруженную смену. (В дальнейшем Р_ср, Q_ср, S_ср будем обозначать Р_см, Q_см, S_см).

В выражении (2) К_р определяется из кривых зависимостей К_р=f(К_и; n_э) или по Приложению В.

Эффективное (приведенное) число электроприемников n_э определяется как:

, (4)

При большом числе приемников расчет по (4) громоздок, поэтому предлагается ряд упрощенных способов:

1) при трех и менее приемниках n_э=n;

2) если фактическое число приемников n≥4 и отношение

, (5)

то эффективное число приемников можно принять равным фактическому, т.е. n_э=n;

Здесь Р_{н max} – номинальная мощность наибольшего приемника в группе, кВт;

Р_{н min} – номинальная мощность наименьшего приемника в группе, кВт.

При этом маломощные приемники, суммарная мощность которых не более 5 % общей мощности группы, можно не учитывать;

3) если m>3 и К_и³0,2, то

, (6)

n – фактическое число приемников в группе;

Р_н – суммарная мощность приемников в группе, кВт.

Если значение n_э>n, то принимают n_э=n;

4) если m>3 и К_и<0,2, то n_э можно определить следующим образом:

а) выбираются наибольший по мощности приемник из группы и все электроприемники мощностью больше половины самого мощного. Выбранные приемники суммируются по количеству n₁ и по мощности Р₁;

б) определяются относительные значения

и , (7)

где n и åР_н – фактическое число и суммарная мощность всех приемников группы;

в) по значениям и , по приложению Е определяется относительное значение , тогда

n_э= n; (8)

где n – фактическое число приемников;

5) при n_э>200 и любых значениях К_и, а также при К_и>0,8 и любых значениях n_э – К_р=1, т.е. средние нагрузки равны максимальным.

Пример расчета электрических нагрузок 0,38 кВ по цеху или по группе электроприемников приведен в таблице 2.