3.6 Розрахунок електричних навантажень.

При визначенні електричних навантажень слід скористатися наступними спрощеннями:

1) для варіантних розрахунків визначення середнього навантаження призводити на основі питомих норм витрат електроенергії на одиницю продукції або на одиницю площі цеху, а визначення максимального навантаження - шляхом помноження величини середнього навантаження на коефіцієнт максимуму Км, який дорівнює 1,1-1,15. При відсутності відомостей про питомі норми розрахунок навантаження необхідно робити методом коефіцієнту попиту Кс, який береться з довідника енергетика для всіх споживачів;

2. розрахункове навантаження при кількості споживачів у групі до трьох включно приймати як суму номінальних (приведених до тривалості включення ТВ=1) потужностей цих споживачів;

3. при кількості однорідних за типом і потужністю електроспоживачів до п'яти включно розрахунок навантаження ведеться по середньому коефіцієнту завантаження, при цьому в такому випадку допускається арифметичне складання повних потужностей споживачів;

4. при кількості різнорідних по типу і потужності споживачів до п'яти включно розрахунок також ведеться по середньому коефіциенту завантаження, але в цьому випадку суми активних та реактивних складових окремих навантажень підраховуються окремо з наступним їх геометричним складанням;

5. однофазні споживачі, потужність яких не перевищує 15% потужності споживачів трифазного струму, треба рівномірно розподілити по фазах і враховувати як трифазні споживачі тієї ж потужності.

При розрахунку електричних мереж слід виходити з нижче зазначених навантажень:

1. середнього навантаження за найбільш завантажену зміну - для визначення витрат і втрат електричної енергії і вибору компенсуючих пристроїв для підвищення коефіцієнту потужності;

2. напівгодинного максимуму навантаження - для вибору елементів мереж і трансформаторів з умов нагрівання;

3. пікового струму - для розрахунку електромереж з втрат напруги в момент виникнення піка струму і вибору уставок електромагнітних розчеплювачів автоматичних вимикачів.

Розрахунок електричних навантажень може бути виконаний декількома способами в залежності від того, якими даними володіє проектант.

Основним методом є метод упорядкованих діаграм, розрахункова потужність навантаження Рр, кВт, за яким підраховується за формулою:

Рр = Рм = Кс * Ру = Км*Ки*Ру (3.1)

де Кс = Км*Ки - коефіцієнт попиту;

Км - коефіцієнт максимуму;

Ки - коефіцієнт використання;

Ру - встановлена потужність навантаження, кВт.

В свою чергу коефіцієнти Ки та Км мають наступний фізичний сенз:

Рср Рм

Ки = (3.2) і Км = (3.3)

Рн Рср

де Рср - середня активна потужність за найбільш завантажену зміну, кВт;

Рн - номінальна потужність електроспоживача, кВт;

Рм - максимальна потужність споживача тривалістю не менше 30 хв, кВт.

При визначенні навантажень за методом упорядкованих діаграм стає питання визначення ефективної (приведеної) кількості електроспоживачів n_е - такого числа однорідних за режимом роботи електроспоживачів однакової потужності, яке забезпечує той же розрахунковий максимум, що й група різнорідних за потужністю та режимом роботи електроспоживачів:

n_е= ( )²/ ²=Ру²/ ² (3.4)

При великій кількості електроспоживачів (п’ять або більше споживачів у групі) ефективне число електроспоживачів пропонується визначати одним із спрощених способів:

а) якщо m=Рнmax/Рнmin 3 ( де Рнmax та Рнmin – номінальні потужності найбільшого та найменшого споживача у групі, кВт), тоді допускається приймати

n_е=n (3.5)

де n – дійсна кількість споживачів.

При визначенні m можна виключити ті споживачі, сумарна потужність яких не перевищує 5% від номінальної потужності всієї групи; при обчисленні n_е ці споживачі також не враховуються.

б) при m>3 та Ки 0,2:

n_е=2 /Рнmax (3.6)

де - сума номінальних потужностей всіх споживачів групи, кВт.

Коли n_е>n, слід приймати n_е= n.

Якщо кількість електроспоживачів n 3, то можна не визначати ефективного числа електроспоживачів n_е, обмежившись знаходженням розрахункової потужності:

Рм=Рн*Кз (3.7)

де Кз – коефіцієнт завантаження (при відсутності даних для споживачів тривалого режиму роботи Кз=0,9, повторно-короткочасного режиму Кз=0,75).

в) якщо m>3 та груповий Ки<0,2 та існує велика кількість різнорідних за потужністю споживачів, то ефективне їх число визначають за допомогою відносного ефективного числа електроспоживачів n_е*, яке дорівнює:

n_е*= n_е/ n (3.8)

і в свою чергу залежить від

n_*=n₁/n та Р_*=Рн₁/Рн (3.9)

де n₁ – кількість найбільших електроприймачів у групі, кожний з яких має потужність не менш половини найбільшого за потужністю електроприймача даної групи Рнmax;

Рн₁ – сумарна номінальна потужність цих n₁ електроприймачів, кВт;

Рн – сумарна номінальна потужність всієї групи n приймачів, кВт.

По знайденим значенням n_* та Р_* за таблицею 3.1 або з кривих рис.4.2 [2,37] чи рис.2.2 [14,124] знаходять n_е* та з формули (3.8) визначають:

n_е= n_е** n (3.10)

Таблиця 3.1 – Значення n_е*=f(n_*, Р_*)

n*	Р*
	1	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6	0,55	0,5	0,45	0,4	0,35	0,3	0,25	0,2	0,15	0.1
0,005	0,005	0,005	0,006	0,007	0,007	0,009	0,01	0,011	0,013	0,016	0,019	0,024	0,03	0,03	0,051	0,073	0,11	0,18	0,34
0,01	0,009	0,011	0,012	0,013	0,015	0,017	0,019	0,023	0,026	0,031	0,037	0,047	0,059	0,059	0,1	0,14	0,2	0,32	0,52
0,02	0,02	0,02	0,02	0,03	0,03	0,03	0,04	0,04	0,05	0,06	0,07	0,09	0,011	0,011	0,019	0,026	0,36	0,51	0,71
0,03	0,03	0,03	0,04	0,04	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,11	0,13	0,16	0,16	0,27	0,36	0,48	0,64	0,81
0,04	0,04	0,04	0,05	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,1	0,12	0,15	0,18	0,22	0,22	0,34	0,44	0,57	0,72	0,86
0,05	0,05	0,05	0,06	0,07	0,07	0,08	0,1	0,11	0,13	0,15	0,18	0,22	0,26	0,21	0,41	0,51	0,64	0,79	0,9
0,06	0,06	0,06	0,07	0,08	0,09	0,10	0,12	0,13	0,15	0,18	0,21	0,26	0,31	0,27	0,47	0,58	0,7	0,83	0,92
0,08	0,08	0,08	0,09	0,11	0,12	0,13	0,15	0,17	0,2	0,24	0,28	0,33	0,4	0,33	0,57	0,68	0,79	0,89	0,94
0,10	0,09	0,1	0,12	0,13	0,15	0,17	0,19	0,22	0,25	0,29	0,34	0,4	0,47	0,38	0,66	0,70	0,85	0,92	0,95
0,15	0,14	0,16	0,17	0,2	0,23	0,25	0Д8	0,32	0,37	0,42	0,48	0,56	0,67	0,48	0,8	0,88	0,93	0,95
0,20	0,19	0,21	0,23	0,26	0,29	0,33	0,37	0,42	0,47	0,54	0,64	0,69	0,76	0,56	0,89	0,93	0,95
0,25	0,24	0,26	0,29	0,32	0,36	0,41	0,45	0,51	0,57	0,64	0,71	0,78	0,85	0,72	0,83	0,95
0,3	0,29	0,32	0,35	0,39	0,43	0,48	0,53	0,6	0,66	0,73	0,8	0,86	0,9	0,84	0,95
0,35	0,33	0,37	0,41	0,45	0,5	0,56	0,62	0,68	0,74	0,81	0,86	0,91	0,94	0,95
0,4	0,38	0,42	0,47	0,52	0,57	0,63	0,69	0,75	0,81	0,86	0,91	0,93	0,95
0,45	0,43	0,47	0,52	0,58	0,64	0,7	0,76	0,81	0,87	0,91	0,93	0,95
0,5	0,48	0,53	0,58	0,64	0,7	0,76	0,82	0,89	0,91	0,94	0,95
0,55	0,52	0,57	0,63	0,69	0,75	0,82	0,87	0,91	0,94	0,95
0,6	0,57	0,63	0,69	0,75	0,81	0,87	0,91	0,94	0,95
0,65	0,62	0,68	0,74	0,81	0,86	0,91	0,94	0,95
0,7	0,66	0,73	0,8	0,86	0,9	0,94	0,95
0,75	0,71	0,78	0,85	0,9	0,93	0,95
0,8	0,76	0,83	0,89	0,94	0,95
0,85	0,8	0,88	0,94	0,95
0,9	0,85	0,92	0,95
1,0	0,95

Порядок розрахунків за методом впорядкованих діаграм:

1. Всі електроспоживачі розбивають на однорідні за режимом роботи групи з однаковими значеннями коефіцієнта використання та cos .

2. Всі електроспоживачі повинні бути приведені до ПВ=100%, тобто встановлена потужність споживачів повторно-короткочасного режиму роботи Ру, кВт, визначається за формулою:

Ру=Рн (3.11)

де Рн – номінальна потужність споживача, кВт;

ТВн – номінальна (паспортна) тривалість включення.

Для споживачів тривалого режиму роботи:

Ру=Рн (3.12)

3. По таблицях 4.1[2,33] або 2.1[14,104] приймають для характерних груп електроспоживачів Ки та cos . По значенням cos визначають tg .

4. Для кожної групи однорідних електроприймачів визначають середнє активне навантаження за найбільш завантажену зміну Рсм, кВт за формулою:

Рсм=Ки*Ру (3.13)

та реактивне навантаження Qсм, кВар за формулою:

Qсм=Рсм*tg (3.14)

5. Для вузла примикання підсумовують активні та реактивні складові потужностей по групам різнорідних електроспоживачів:

Рсм.вуз.= та Qсм.вуз= м (3.15)

6. Підраховують сумарну встановлену потужність всіх електроприймачів вузла .

7. Визначають середньозважене значення коефіцієнта використання вузла:

Ки.вуз.=Рсм.вуз/ (3.16)

8. Середньозважене значення tg вуз=Qсм.вуз/Рсм.вуз, по tg вуз визначають cos вуз.

9. по одному з приведених вище способів визначають n_е. В залежності від Ки та n_е по таблиці 3.2 або по рис.4.1[2,34] визначають коефіцієнт максимуму Км.

10. З врахуванням Км визначають максимальне розрахункове навантаження вузла Рм, кВт:

Рм=Км*Рсм.вуз (3.17)

Таблиця 3.2 – Залежність Км=f(n_е, Ки)

nе	Коэффициент использования, Ки
	0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
4	3,43	3,22	2,64	2,14	1,87	1,65	1,46	1,29	1,14	1,05
5	3,23	2,87	2,42	2	1,76	1,57	1,41	1,26	1,12	1,04
6	3,04	2,64	2,24	1,88	1,66	1,51	1,37	1,23	1,1	1,04
7	2,88	2,48	2,1	1,8	1,58	1,45	1,33	1,21	1,09	1,04
8	2,72	2,31	1,99	1,72	1,52	1,4	1,3	1,2	1,08	1,04
9	2,56	2,2	1,9	1,65	1,47	1,37	1,28	1,18	1,08	1,03
10	2,42	2,1	1,84	1,6	1,43	1,34	1,26	1,16	1,07	1,03
12	2,24	1,96	1,75	1,52	1,36	1,28	1,23	1,15	1,07	1,03
14	2,1	1,85	1,67	1,45	1,32	1,25	1,2	1,13	1,07	1,03
16	1,99	1,77	1,61	1,41	1,28	1,23	1,18	1,12	1,07	1,03
18	1,91	1,7	1,55	1,37	1,26	1,21	1,16	1,11	1,06	1,03
20	1,84	1,65	1,5	1,34	1,24	1,2	1,15	1,11	1,06	1,03
25	1,71	1,55	1,4	1,28	1,21	1,17	1,14	1,1	1,06	1,03
30	1,62	1,46	1,34	1,24	1,19	1,16	1,13	1,1	1,05	1,03
35	1,25	1,41	1,3	1,21	1,17	1,15	1,12	1,09	1,05	1,02
40	1,5	1,37	1,27	1,19	1,15	1,13	1,12	1,09	1,05	1,02
45	1,45	1,33	1,25	1,17	1,14	1,12	1,11	1,08	1,04	1,02
50	1,4	1,3	1,23	1,16	1,14	1,11	1,1	1,08	1,04	1,02
60	1,32	1,25	1,19	1,14	1,12	1,1	1,09	1,07	1,03	1,02
70	1,27	1,22	1,17	1,12	1,1	1,1	1,09	1,06	1,03	1,02
80	1,25	1,2	1,15	1,11	1Д	1,1	1,08	1,06	1,03	1,02
90	1,23	1,18	1,13	1,1	1,09	1,09	1,08	1,06	1,02	1,02
100	1,21	1,17	1,12	1,1	1,08	1,08	1,07	1,05	1,02	1,02

11) Розрахункове реактивне навантаження Qм, кВар визначають

за формулою:

Qм=Км’*Qсм.вуз (3.18)

При Ки<0,2 та n_е 100, а також при Ки 0,2 та n_е 10

коефіцієнт Км’=1,1. У всіх інших випадках можна прийняти

Км’=1.

11. Визначають повну потужність Sм, кВА, за формулою:

Sм= (3.19)

Слід зауважити, що у зв’язку з тим, що при Ки 0,2 і Ки<0,2 методики розрахунків різні, то групи споживачів з такими коефіцієнтами використання розраховуються окремо одна від одної.

В такому випадку повну потужність Sм, кВА, треба визначати за формулою:

Sм= (3.20)

де Рм1, Qм1 - розрахункові потужності споживачів з Ки 0,2, кВт ;

Рм2, Qм2 – розрахункові потужності споживачів з Ки<0,2, кВт;

Росв – потужність освітлення цеху, кВт.

На початкових етапах розрахунків потужність освітлення Росв, кВт, можна визначити за формулою:

Росв=Рпит*F*10^-3 (3.21)

де Рпит – питома потужність освітлення, кВт/м²;

F – площа цеху, м².

Розрахунковий струм цеху Ім., А, визначають за формулою:

Ім.=Sм/ Uн (3.22)

де Uн – номінальні напруга вузла, кВ.

При n_е 200 та будь-яких значеннях Ки, а також при Ки 0,8 і будь-яких значеннях n_е допускається розрахункове навантаження приймати рівній середньої за найбільш завантажену зміну (Км=1), тобто

Рм=Рсм та Qм=Qсм (3.23)

При визначенні навантажень однофазних електроспоживачів слід попередньо розподілити їх рівномірно по фазам, після чого їх номінальне навантаження Ро, кВт приймається рівним потрійному навантаженню найбільш завантаженої фази:

Ро=3*Рнф (3.24)

де Рнф – навантаження найбільш завантаженої фази, кВт.

Розрахунок навантаження може бути також виконаний методом питомих витрат електроенергії на одиницю виготовленої продукції. Розрахунок навантаження цим методом має доцільність для таких виробництв, як виготовлення цегли, борошна, взуття, здобич вугілля, щебеню і т.і., де існують тверді норми питомих витрат електроенергії на тону ваги, 1000 одиниць і т.і., які беруть з довідника енергетика.