Расчет электрических нагрузок методом коэффициента максимума

Методика расчета электрических нагрузок методом коэффициента максимума

Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУ СПО « Выксунский металлургический техникум »

Методические указания

По выполнению практической работы

« Расчет нагрузок »

По дисциплине « Электроснабжение отрасли »

Введение

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства; занижение нагрузки – к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприемников.

Расчет электрических нагрузок основывается на опытных данных и обобщениях, выполненных с применением методов математической статистики и теории вероятности.

Расчет начинают с определения номинальной мощности каждого электроприемника независимо от его технологического процесса, средней мощности, затраченной в течении наиболее загруженной смены, и максимальной расчетной мощности участка, цеха, завода или объекта.

Методика расчета электрических нагрузок методом коэффициента максимума

Максимальная мощность – наибольшая мощность, потребляемая участком, цехом, заводом в течение первой смены за 30 минут.

Если за 30 минут провода выдерживают максимальную нагрузку и не перегреваются, то выбранного сечения достаточно, чтобы данные потребители получили требуемое количество электроэнергии.

Активная и реактивная максимальные мощности равны

;

,

где Рсм— средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;

Qсм— средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, кВАр;

Km— коэффициент максимума активной нагрузки;

Ки— коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации по таблице 1;

nэ— эффективное число электроприемников;

nэ=F(n, m, Kиср, Рном)— может быть определено по упрощенным вариантам ( таблица 2);

n— фактическое число электроприемников в группе;

m— показатель силовой сборки в группе;

Kиср— средний коэффициент использования группы электроприемников;

Рном— номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, кВт;

— коэффициент максимума реактивной нагрузки;

= 1,1 при , =1 при nэ>10.

где tgφ— коэффициент реактивной мощности.

.

Коэффициент максимума Кm – отношение расчетного максимума активной мощности агрузки группы электроприемников к средней мощности нагрузки за наиболее загруженную смену.

Коэффициент использования характеризует использование активной мощности и представляет собой отношение средней активной мощности за наиболее загруженную смену к номинальной мощности.

Коэффициент загрузки Кз – отношение фактически потребляемой активной мощности к номинальной активной мощности приемника.

Эффективным числом nэ называют число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетного максимума, что и группа электроприемников, различных по мощности и роду работы.

Показатель силовой сборки m – отношение номинальной мощности наибольшего электроприемника к номинальной мощности наименьшего.

Лабораторная работа: Расч т электрических нагрузок объектов методом коэффициента максимума

Практическая работа №2

Тема: Расчёт электрических нагрузок объектов методом коэффициента максимума

Цель работы : Освоить методику расчета электрических нагрузок методом коэффициента максимума и выполнить задание.

Таблица 2.1.- Ведомость электрических нагрузок

Пресс кривошипный

Машина точечной сварки

По справочным данным определили коэффициент использования и cosj.

Таблица 2.2. Ведомость электрических нагрузок с коэффициентом использования Ки и cosj.

Коэффициент использования Ки

Пресс кривошипный

Машина точечной сварки

Всё электрооборудование разбили на группы (силовые пункты) СП1 и СП2 и т.д. и по коэффициенту использования и cosj.

Таблица 2.3. Силовые пункты

Машина точечной сварки

Все паспортные мощности привести к номинальному значению:

для кранов

для сварочных аппаратов

Определили общее количество потребителей в группах:

Рассчитали сумму мощностей в группах

Рассчитали модуль силовой сборки:

Рассчитали активную и реактивную мощность за смену:

Определили эффективное число ЭП.

Определили коэффициент max по табличным данным.

Определили максимальную расчётную мощность.

2.3.11. Определили максимальный расчётный ток.

Лабораторная работа: Расчёт электрических нагрузок объектов методом коэффициента максимума

Практическая работа №2

Тема: Расчёт электрических нагрузок объектов методом коэффициента максимума

Цель работы: Освоить методику расчета электрических нагрузок методом коэффициента максимума и выполнить задание.

Таблица 2.1.- Ведомость электрических нагрузок

Пресс кривошипный

По справочным данным определили коэффициент использования и cosj.

Таблица 2.2. Ведомость электрических нагрузок с коэффициентом использования Ки и cosj.

Коэффициент использования Ки

Пресс кривошипный

Всё электрооборудование разбили на группы (силовые пункты) СП1 и СП2 и т.д. и по коэффициенту использования и cosj.

Таблица 2.3. Силовые пункты

Группа СП Наименование Коэффициент использования cosj
СП1 Пресс кривошипный 0,2 0,65
Молот пневматический 0,2 0,65
Молот ковочный 0,2 0,65
Молот ковочный 0,2 0,65
Вальцы гибочные 0,2 0,65
Отрезной станок 0,2 0,65
Токарно-револьверный станок 0,22 0,45
Механическая ножовка 0,22 0,45
Трубоотрезной станок 0,22 0,8
Гильотинные ножницы 0,22 0,95
Пресс эксцентриковый 0,22 0,95
Обдирочно-шлифовальный станок 0,22 0,95
СП2 Сварочный трансформатор 0,3 0,35
СП3 Кран — балка 0,06 0,4
Мостовой кран 0,06 0,4
Кран – мостовой 0,06 0,4
Таль электрическая 0,06 0,4
СП4 Вентилятор 0,6 0,8
Вентилятор 0,6 0,8
Вентилятор 0,6 0,8
Вентилятор 0,6 0,8
СП5 Камерная печь 0,55 0,95
Электропечь цементации 0,55 0,95
Отпускная печь 0,55 0,95
Электропечь – ванна 0,55 0,95
Камерная печь 0,55 0,95
СП6 Машина точечной сварки 0,35 0,55

Все паспортные мощности привести к номинальному значению:

для кранов

для сварочных аппаратов

Определили общее количество потребителей в группах:

Рассчитали сумму мощностей в группах

Рассчитали модуль силовой сборки:

Рассчитали активную и реактивную мощность за смену:

Определили эффективное число ЭП.

Определили коэффициент max по табличным данным.

Определили максимальную расчётную мощность.

2.3.11. Определили максимальный расчётный ток.

1.3 Расчетные максимальные нагрузки

1.3.1Основные методы определения расчетных нагрузок

Выбор элементов системы электроснабжения выполняется на основании определения расчетной электрической нагрузки.

Расчетная электрическая нагрузка Рр (или Qр) – это мощность, соответствующая такой неизменной токовой нагрузке, которая эквивалента фактической изменяющейся во времени нагрузке по наибольшему возможному тепловому воздействию на элемент системы электроснабжения.

В настоящее время в практике проектирования применяют несколько методов определения расчетных электрических нагрузок: метод упорядоченных диаграмм, метод установленной мощности и коэффициента спроса, метод средней мощности и коэффициента формы графика электрических нагрузок, комплексный метод.

Проектирование и расчет электрических нагрузок производятся по

уровням системы электроснабжения промышленных предприятий , поскольку на каждом уровне может быть свой метод расчета нагрузки. В системе электроснабжения различают шесть уровней: УР1 — отдельные электроприемники, агрегаты (станки) с многодвигательным приводом или другой группой электроприемников, связанных технологически, характеризуемые паспортной мощностью; УР2 — распределительные шкафы, щиты управления, шинопроводы, сборки напряжением до 1 кВ переменного тока и до 1,5 кВ постоянного тока; УР3 – щит низкого напряжения трансформаторной подстанции 10 (6)/0,4 кВ; УР4 — шины 10(6) кВ трансформаторной подстанции и распределительных пунктов 10(6) кВ; УР5 — шины главной понизительной подстанции (ГПП) 10(6) кВ; УР6 — граница раздела предприятия и энергосистемы (заявляемый, контролируемый и отчетный уровни предприятия). Расчет электрических нагрузок на разных уровнях производится общепринятыми методами, как правило, от низшего уровня (УР2) к высшему (УР4, УР5, УР6), только в комплексном методе, наоборот — от верхних уровней к нижним.

Общие рекомендации по выбору метода определения расчетных электрических нагрузок:

1. Для определения расчетных нагрузок по отдельным группам приемников и узлам напряжением до 1 кВ в цеховых сетях следует использовать метод упорядоченных диаграмм ( метод коэффициента максимума) при наличии данных о числе электроприемников, их мощности и режиме работы.

2. Для определения расчетных нагрузок на высших степенях системы электроснабжения (начиная с цеховых шинопроводов или шин цеховых трансформаторных подстанций и кончая линий, питающих предприятие) следует применять методы расчета, основанные на использовании средней мощности и коэффициента формы графика Кф, который лежит в пределах 1,05 – 1,2.

3. При ориентировочных расчетах на высших ступенях системы электроснабжения возможно применение методов расчета по установленной мощности и коэффициенту спроса Кс при отсутствии данных о числе электроприемников и их мощности, об удельном потреблении электроэнергии на единицу продукции или удельной плотности нагрузок на 1 м 2 площади цеха.

Метод упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума)

Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (Pр, Qр, Sр) расчетных нагрузок группы электроприемников (ЭП). Для этого электроприемники делятся на группы с переменным (группа А) и практически постоянным графиком нагрузок (группа Б) в пределах расчетного узла.

К ЭП с постоянным графиком нагрузки могут быть отнесены такие, у которых коэффициент использования Ки ≥ 0,6, коэффициент включения квкл=1 и коэффициент заполнения суточного графика кзап ≥ 0,9 (компрессоры, вентиляторы и т.п.). Для них максимальная расчетная нагрузка принимается равной средней мощности за наиболее загруженную смену:

Рр= Рсм = ки· Рном; Qр = Qсм = Рсм · tgφ; . (21)

где Рр , Qр , Sр – максимальные активная, реактивная и полная нагрузки;

Рсм ; Qсм – средняя активная и реактивная мощности всей группы ЭП за наиболее нагруженную смену; ки – коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации (справочные данные [1]); tg— коэффициент реактивной мощности , соответствующий средневзвешенному cosφ (справочные данные [1]);

Максимальные расчетные нагрузка группы электроприемников с переменным графиком нагрузки определяются из выражений:

Рр= Рм = Км· Рсм = Км· Ки· Рном (22)

Qр = Qм = К’м · Qсм = К’м · Рсм · tgφ (23)

, (24)

где Км – коэффициент максимума активной нагрузки (справочные данные, например [2], или табл.1; Км ’ — коэффициент максимума реактивной нагрузки: К’м = 1,1 при nэ ≤ 10; К’м = 1 при nэ > 10;

Рном – номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников;

Коэффициент максимума активной мощности Км = f(Ки; nэ ) определяется по справочным данным [2] в зависимости от величины средневзвешенного коэффициента использования Ки.ср и эффективного числа электроприемников группы nэ или по табл.1.

Таблица 1 Определение коэффициента максимума

Коэффициент максимума км при ки.ср.

Методы определение расчетных электрических нагрузок.

1. К основные методам определения расчетных (ожидаемых) электрических нагрузок, следует отнести методы определения расчетных нагрузок по:

1) установленной мощности и коэффициенту спроса;

2) средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней (статистический метод);

3) средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок;

4) средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм показателей графиков нагрузок).

К вспомогательным можно отнести методы определения расчетных нагрузок по:

1) удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период;

2) удельной нагрузке на единицу производственной площади.

Первый из основных и вспомогательные методы определения расчетных нагрузок являются приближенными или эмпирическими методами расчета. Последние три из указанных выше основных методов определения расчетных нагрузок используют основные положения теории вероятностей.

Рассмотрим более подробно методы определения расчетных нагрузок и наметим возможную область их применения:

1) определения расчетных нагрузок по установленной мощности и коэффициенту спроса:

Расчетная нагрузка для группы однородных по режиму работы приемников определяется из следующих выражений:

где Кс — коэффициент спроса данной характерной группы приемников, принимаемый по справочным материалам;

tg — соответствует характерному для данной группы приемников cos , определяемому по справочным материалам.

Величина Кс. — может быть принята в зависимости от коэффициента использования KИ , адля данной группы приемников, для среднего коэффициента включения, равного 0,8:

Кс 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

KИ 0,5 0,6 0,65-0,7 0,75-0,8 0,85-0,9 0,92-0,95

Данные по Кс и cos для отдельных цехов и предприятий в целом для различных отраслей промышленности принимаются также по справочным материалам.

Расчетная нагрузка узла системы электроснабжения (цеха, корпуса, предприятия) определяется суммированием расчетных нагрузок отдельных групп приемников, входящих в данный узел, с учетом коэффициента разновременности максимумов нагрузки:

где — сумма расчетных активных нагрузок отдельных групп приемников;

— сумма расчетных реактивных нагрузок отдельных групп приемников;

— коэффициенты разновременности максимумов нагрузок отдельных групп приемников, принимаемый равным 0,85-1,0 в зависимости от места нахождения данного узла в системе электроснабжения предприятия.

2) Определения расчетных нагрузок по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок:

Расчетная нагрузка группы приемников по средней мощности и коэффициенту формы определяется из следующих выражений:

(3.1)

(3.2)

В рассматриваемом методе расчетная нагрузка принимается равной среднеквадратичной, т.е. Рр == Рск; Qp = Qcк.

В общем случае допущение равенства расчетной нагрузки среднеквадратичной неприемлемо, но во многих случаях среднеквадратичная нагрузка может быть непосредственно использована как расчетная.

Согласно принципу максимума средней нагрузки оно вполне приемлемо для групп приемников с длительным режимом работы с групповым циклом Тц « 3Т , например, для вспомогательных приводов реверсивных станов горячей прокатки.

В общем случае для группы приемников с длительным режимом работы зависимость Кф.а от показателей режима работы и приведенного числа приемников группы определяется уравнением:

где — приведенное число приемников.

Из анализа этого уравнения ясно, что для узлов системы электроснабжения и отдельных групп с большим числом приемников электроэнергии график нагрузок выравнивается, т.е. стремится к Р (t) = const. Поэтому в установившемся режиме наиболее загруженной смены при неограниченном возрастании числа приемников ( ) групповой коэффициент формы графика КФ.а 1 и, следовательно, Рск Рсм или Рр Рсм, если в группе отсутствуют достаточно мощные приемники по сравнению с остальными, способные резко исказить достаточно равномерный групповой график нагрузок.

Таким образом, формулы (3.1) — (3.2) могут быть рекомендованы для определения расчетных нагрузок цеховых шинопроводов, на шинах низшего напряжения цеховых трансформаторных подстанций, на шинах распределительной подстанции (ГРП, РП) при достаточно равномерных графиках нагрузок, когда значение КФ.а лежит в пределах от 1,0 до 1,2.

Как указывалось, значение Кф.а достаточно стабильно, если производительность цеха или завода примерно постоянна и изменения формы группового графика нагрузок при данной производительности практически не влияют на значение Кф.а .

Поэтому при определении расчетных нагрузок отдельных узлов системы электроснабжения проектируемого предприятия коэффициенты формы могут быть приняты по опытным данным для соответствующих узлов системы электроснабжения действующего предприятия, аналогичного по технологическому процессу и производительности проектируемому предприятию.

В случаях, когда опытным путем установить групповой коэффициент формы графика нагрузок по тем или иным причинам трудно, можно с достаточной степенью точности полагать значение Кф.а = 1,1 — 1,2 (значение Кф.а при этом уменьшается по направлению от низших к высшим ступеням системы электроснабжения).

Средние мощности за наиболее загруженную смену PСМ, QСМ для определения расчетной нагрузки по формулам (3.1) находятся при проектировании одним из приводимых ниже способов:

1) по известным данным установленной мощности и коэффициенту использования;

2) по известным данным удельных расходов электроэнергии и производительности цеха или предприятия в единицах продукции;

3) по известным данным средней удельной нагрузки на единицу производственной площади.

В условиях эксплуатации среднюю мощность можно определить по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии и сопоставить со средней нагрузкой, определенной расчетным путем.

Общие рекомендации по выбору метода определения расчетных нагрузок.

Расчетная нагрузка определяется согласно «Указаниям по определению электрических нагрузок в промышленных установках».

Анализ рассмотренных выше различных методов определения расчетных нагрузок позволяет дать следующие общие рекомендации:

1. Для определения расчетных нагрузок по отдельным группам приемников и узлам напряжением до 1000 В, в цеховых сетях следует использовать метод упорядоченных диаграмм показателей графиков нагрузок.

2. Для определения расчетных нагрузок на высших ступенях системы электроснабжения (начиная с цеховых шинопроводов или шин цеховых трансформаторных подстанций и кончая линиями, питающими предприятие) следует применять методы расчета, основанные на использовании средней мощности и коэффициентов Км..а , Кф.а. В большинстве случаев значения Км..а , Кф.а практически лежат в пределах 1,05 — 1,2.

3. При ориентировочных расчетах на высших ступенях системы электроснабжения возможно применение методов расчета по уст-ной мощности и Кс..а , а в некоторых частных случаях — по удельным показателям потребления электроэнергии.

2. Расчёт электрических нагрузок цехов и предприятий (заводов) производят в следующем порядке.

1. Для определения электрических нагрузок составляют сводную ведомость установленной, расчётной и суммарной расчётной мощности по установке, цеху или предприятию.

2. Силовые нагрузки определяют методом коэффициента максимума (упорядоченных диаграмм) с применением для каждой группы ЭП соответствующих расчётных коэффициентов.

3. Осветительные нагрузки рассчитывают методом удельной мощности на освещаемую площадь (вт/м 2 ).

4. Суммарную нагрузку на стороне НН трансформатора S2 определяют без компенсации и с компенсацией реактивной мощности до заданного cosj.

5. Мощность нагрузки S1 на стороне ВН трансформатора предварительно рассчитывают с учётом активных (2%) и реактивных (10%) потерь в трансформаторе от номинальной мощности предварительно намеченного к установке трансформатора:

где коэффициент K зависит от значения cosj нагрузки;

cosj . . . . . . . .1 0,9 0,8 0,7 0,6

К . . . . . . . . .1,02 1,06 1,08 1,085 1,09

6. При проектировании СЭ по данным расчётной нагрузки составляют таблицу электрических нагрузок отдельных цехов, позволяющую выбрать число и мощность трансформаторов с учётом компенсации реактивной мощности, а также определить число и мощность трансформаторов цеховых и заводских подстанций.

7. Далее, в соответствии с указанными параметрами СЭ, местоположением ИП (ТЭЦ, районная подстанция энергосистемы и др.) и категорией потребителя определяют местоположение, число и мощность трансформаторов на ГПП.

8. После выбора схемы питания цеховых ТП от ГПП или ЦРП определяют токовые нагрузки, сечения и потери в сети внутреннего электроснабжения напряжением 6-10 кВ.

9. Окончательные сечения сети уточняют после расчёта токов КЗ.

| следующая лекция ==>
Электрические нагрузки в сети трёхфазного тока. | Определение потерь мощности в ЛЭП.

Дата добавления: 2016-02-13 ; просмотров: 9543 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ