4.1.2 Последовательность расчета электрических нагрузок

Расчет выполняется по форме Ф636-92 (таблица 4.1).

Расчет электрических нагрузок электроприемни­ков напряжением до 1 кВ производится для каждого узла питания (распределительного пункта, шкафа, сборки, распределительного шинопровода, щита станций управле­ния, троллея, магистрального шинопровода, цеховой трансформаторной подстанции), а также по цеху, корпусу в целом.

Таблица 4.1 – Расчет электрических нагрузок в сети трехфазного тока до 1 кВ (форма Ф636-92)

Исходные данные						Расчетные величины			Эффективное число ЭП	Коэффициент расчетной нагрузки	Расчетная мощность			Расчетный ток, А
по заданию технологов				справочные данные							активная, кВт	реактив­ная, квар	пол­ная, кВА
Наименование ЭП	Кол-во ЭП, шт.	Номинальная (установ­ленная) мощность, кВт		Коэффици­ент исполь­зования	Коэффициент реактивной мощности
		одного ЭП	общая
	n	Рн	Рн= nРн	Ки	tg 	КиРн	КиQн	nPн2	nэ	Кр	Рр	Qр	Sр	Iр
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
ШРА - 64 напряжение 0.38 кВ 1. Станки метал.обр. 6UА-36	2	36.5	73.0	0.16 0.16	1.30 1.30	11.7	15.2	2664.5
ЗМА18	4	12.5	50.0	0.16	1.30	8.0	10.4	625.0
5Ф13	1	10.5	10.5	0.16	1.30	1.7	2.2	110.3
2. Печи сопротивления 3. Вентиляторы	1 2	2.5 7.5	2.5 15.0	0.12 0.60	1.30 1.20	0.3 9.0	0.4 10.8	6.3 112.5
Силовая нагрузка Освещение	10	2.5/36.5	151.0 10.5	0.20 0.90	1.27 0.10	30.7 9.45	39.0 0.95	3518.5	6	1.62	49.7 9.4	63.2 0.9	80.4 9.5	122.3 13.7
Итого по ШРА - 64	10		151.0	0.20	1.0	40.15	39.95	3518.5			59.1	64.1	87.2	132,6

Исходные данные для расчета (графы 1-6) заполняются на основании полученных от технологов и других специа­листов таблиц-заданий на проектирование электротехни­ческой части (графы 1-4) и согласно справочным материа­лам (графы 5, 6), в которых приведены значения коэффици­ентов использования и реактивной мощности для индиви­дуальных ЭП (таблица 4.2).

Таблица 4.2 – Расчетные коэффициенты для определения электрических нагрузок

Наименование приемника	Паспорт­ное зна­чение ПВ, %	Расчетные коэффициенты		Расчетные значения
		Ки	Кс	cos 	tg 
1	2	3	4	5	6
1 Металлорежущие станки мелкосерийного и серийного производства (токарные, сверлильные и др.)	100	0.12	0.14	0.5	1.73
2 То же при крупносерийном и массовом производстве	100	0.16	0.2	0.5	1.72
3 То же при тяжелом режиме работы: штамповочные прессы, автоматы, револьверные, обдирочные, зубофрезерные, а так­же крупные токарные, строгаль­ные, фрезерные и др. станки	100	0.17	0.25	0.65	1.168
4 То же при особо тяжелом режи­ме работы: приводы молотов, ковочных машин, волочильных станов, барабанов, бегунов и др.	100	0.2	0.35	0.65	1.168
5 Механические цеха с многошпиндельными автоматами для изготовления деталей из прут­ков	100	0.2	0.23	0.6	1.33
6 Станки автоматических линий механических цехов	100	0.25-0.3	0.3-0.35	0.65	1.168
7 Шлифовальные станки шарико­подшипниковых заводов	100	0.3-0.35	0.35-0.4	0.65	1.168
8 Вентиляторы санитарно-гигиенической и производственной вентиляции	100	0.6	0.65	0.8	0.75
9 Насосы, компрессоры, двигатель – генераторы	100	0.7	0.75	0.85	0.62
10 Элеваторы, транспортеры, конвейеры не сблокированные	100	0.4	0.5	0.75	0.88
11 То же сблокированные	100	0.55	0.65	0.75	0.88
12 Краны, тельферы механических цехов	25	0.1	0.1	0.5	1.73
13 То же литейных цехов	40	0.16	0.2	0.5	1.73
14 Электрические печи сопротив­ления с автоматической загрузкой изделий	100	0.7	0.8	0.95	0.33
15 То же с неавтоматической (периодической) загрузкой изделий	100	0.5	0.6	0.95	0.33
16 Мелкие нагревательные приборы	100	0.6	0.7	1.0	0
17 Индукционные печи промышлен­ной частоты	100	0.7	0.8	0.35	2.67
18 Двигатель – генераторы высокой частоты индукционных и нагревательных установок	100	0.7	0.8	0.8	0.75
19 Ламповые генераторы индукционных установок высокой частоты	100	0.7	0.8	0.65	1.168
20 Переносной электроинструмент	100	0.06	0.1	0.5	1.73
21 Сварочные трансформаторы для ручной сварки	65	0.3	0.35	0.35	2.67
22 Сварочные машины шовные	50	0.25	0.35	0.7	1.02
23 То же стыковые и точечные	25	0.35	0.6	0.6	1.33
24 Сварочные трансформаторы для автоматической и полуавтоматической сварки	60	0.35	0.5	0.5	1.73
25 Однопостовые сварочные двигатель – генераторы	100	0.3	0.35	0.6	1.33
26 Многопостовые сварочные двигатель - генераторы	100	0.5	0.7	0.7	1.02
27 Дуговые сталеплавильные элек­тропечи, емкостью 3-10 т., с автоматическим регулированием электродов для фасонного литья, с механизированной загрузкой	100	0.75	0.85	0.9	0.48
28 То же без механизированной загрузки	100	0.6	0.7	0.87	0.57
29 Дуговые сталеплавильные электропечи емкостью 0.5-1.5 т. для фасонного литья (во вспомогательных цехах с автоматическим регулированием электродов)	100	0.5	0.6	0.8	0.75
30 Дуговые электропечи цветного металла (медные сплавы) емкостью 0.25-0.5 т., с ручным регулированием электродов	100	0.7	0.78	0.75	0.88

При этом:

Все ЭП группируются по характерным категориям с одинаковыми К_и и tg . В каждой строке указываются ЭП одинаковой мощности.

Резервные электроприемники, ремонтные сварочные трансформаторы и другие ремонтные электроприемники, работающие кратковременно (пожарные насосы, задвижки, вентили и т.п.), при подсчете расчетной мощности не учитываются (за исключением случаев, когда мощности по­жарных насосов и других противоаварийных ЭП определяют выбор элементов сети электроснабжения). В графах 2 и 4 указываются данные только рабочих ЭП.

В случаях, когда n_э определяется по упрощенному вы­ражению (см. ниже), все ЭП группируются построчно по ха­рактерным категориям независимо от мощности ЭП, а в графе 3 указываются максимальная и минимальная мощности ЭП данной группы.

Для многодвигательных приводов учитываются все одновременно работающие электродвигатели данного привода. Если в числе этих двигателей имеются одновременно вклю­чаемые (с идентичным режимом работы), то они учитывают­ся в расчете как один ЭП номинальной мощностью, равной сумме номинальных мощностей одновременно работающих двигателей.

Для электродвигателей с повторно-кратковременным ре­жимом работы их номинальная мощность приводится к длительному режиму (ПВ = 100 %)

.

При включении однофазного ЭП на фазное напряжение он учитывается в графе 2 как эквивалентный трехфазный ЭП номинальной мощностью

; ,

где Р_н.о , Q_н.о – активная и реактивная мощности од­нофазного ЭП.

При включении однофазного ЭП на линейное напряжение он учитывается как эквивалентный ЭП номинальной мощно­стью

; .

При наличии группы однофазных ЭП, которые распреде­лены по фазам с неравномерностью не выше 15% по отноше­нию к общей мощности трехфазных и однофазных ЭП в груп­пе, они могут быть представлены в расчете как эквива­лентная группа трехфазных ЭП с той же суммарной номи­нальной мощностью. В случае превышения указанной нерав­номерности, номинальная мощность эквивалентной группы трехфазных ЭП принимается равной тройному значению мощ­ности наиболее загруженной фазы.

При наличии в справочных материалах интервальных значений К_и для расчета следует принимать наибольшее значение. Значения К_и должны быть определены из усло­вия, что вероятность превышения фактической средней мощности над расчетной для характерной категории ЭП должна быть не более 0,05.

В графах 7 и 8 соответственно записываются построч­но величины и . В итоговой строке определяются суммы этих величин

; .

Определяется групповой коэффициент использования для данного узла питания

.

Значение К_и заносится в графу 5 итоговой строки.

Для последующего определения n_э в графе 9 построчно определяются для каждой характерной группы ЭП одинаковой мощности величины , а в итоговой строке – их суммарное значение . При определении n_э по упрощенной формуле графа 9 не заполняется.

Определяется эффективное число электроприемников n_э следующим образом:

Как правило, n_э для итоговой строки определяется по выражению

.

При значительном числе ЭП (магистральные шинопроводы, шины цеховых трансформаторных подстанций, в целом по цеху, корпусу, предприятию) n_э можно определять по упрощенной формуле

.

Найденное по указанным выражениям значение n_э округляется до ближайшего меньшего целого числа. При n_э  4 рекомендуется пользоваться номограммой (рисунок 4.1).

Р исунок 4.1 – Кривые коэффициента расчетных нагрузок К_р

для различных коэффициентов использования К_и в зависимости от n_э

(для постоянной времени нагрева Т₀ = 10 мин.)

В зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников оп­ределяется и заносится в графу 11 коэффициент расчетной нагрузки К_р:

• для сетей напряжением до 1 кВ, питающих распреде­лительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты (Т₀ = 10 мин.), К_р принимается по таблице 4.3 или номограмме, изображенной на рисунке 4.1;

• для магистральных шинопроводов и сборных шин цехо­вых трансформаторов (Т₀ = 2,5 ч.) К_р принимаются по таблице 4.4;

• для кабелей напряжением 6 кВ и выше, питающих це­ховые трансформаторные подстанции и распределительные устройства (Т₀  30 мин.), К_р = 1.

Таблица 4.3 – Значения коэффициентов расчетной нагрузки К_р для питающих сетей напряжением до 1 кВ

nэ	Коэффициент использования Ки
	0.1	0.15	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8
1	8.00	5.33	4.00	2.67	2.00	1.60	1.33	1.14	1.0
2	6.22	4.33	3.39	2.45	1.98	1.60	1.33	1.14	1.0
3	4.05	2.89	2.31	1.74	1.45	1.34	1.22	1.14	1.0
4	3.24	2.35	1.91	1.47	1.25	1.21	1.12	1.06	1.0
5	2.84	2.09	1.72	1.35	1.16	1.16	1.08	1.03	1.0
6	2.64	1.96	1.62	1.28	1.14	1.13	1.06	1.01	1.0
7	2.49	1.86	1.54	1.23	1.12	1.10	1.04	1.0	1.0
8	2.37	1.78	1.48	1.19	1.10	1.08	1.02	1.0	1.0
9	2.27	1.71	1.43	1.16	1.09	1.07	1.01	1.0	1.0
10	2.18	1.65	1.39	1.13	1.07	1.05	1.0	1.0	1.0
11	2.11	1.61	1.35	1.1	1.06	1.04	1.0	1.0	1.0
12	2.04	1.56	1.32	1.08	1.05	1.03	1.0	1.0	1.0
13	1.99	1.52	1.29	1.06	1.04	1.01	1.0	1.0	1.0
14	1.94	1.49	1.27	1.05	1.02	1.0	1.0	1.0	1.0
15	1.89	1.46	1.25	1.03	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
16	1.85	1.43	1.23	1.02	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
17	1.81	1.41	1.21	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
18	1.78	1.39	1.19	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
19	1.75	1.36	1.17	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
20	1.72	1.35	1.16	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
21	1.69	1.33	1.15	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
22	1.67	1.31	1.13	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
23	1.64	1.30	1.12	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
24	1.62	1.28	1.11	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
25	1.6	1.27	1.1	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
30	1.51	1.21	1.05	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
35	1.44	1.16	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
40	1.4	1.13	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
45	1.35	1.1	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
50	1.3	1.07	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
60	1.25	1.03	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
70	1.2	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
80	1.16	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
90	1.13	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
100	1.1	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0

Таблица 4.4 – Значения коэффициентов расчетной нагрузки К_р на шинах НН цеховых трансформаторов и для магистраль­ных шинопроводов напряжением до 1 кВ

nэ	Коэффициент использования Ки
	0.1	0.15	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7 и более
1	8.00	5.33	4.00	2.67	2.00	1.60	1.33	1.14
2	5.01	3.44	2.69	1.9	1.52	1.24	1.11	1.0
3	2.94	2.17	1.8	1.42	1.23	1.14	1.08	1.0
4	2.28	1.73	1.46	1.19	1.06	1.04	1.0	0.97
5	1.31	1.12	1.02	1.0	0.98	0.96	0.94	0.93
6-8	1.2	1.0	0.96	0.95	0.94	0,93	0.92	0.91
9-10	1.1	0.97	0.91	0.9	0.9	0.9	0.9	0.9
10-25	0.8	0.8	0.8	0.85	0.85	0.85	0.9	0.9
25-50	0.75	0.75	0.75	0.75	0.75	0.8	0.85	0.85
> 50	0.65	0.65	0.65	0.7	0.7	0.75	0.8	0.8

Расчетная активная мощность подключенных к узлу питания ЭП напряжением до 1 кВ (графа 12) определяется по выражению

.

В случаях, когда расчетная мощность Р_р окажется мень­ше номинальной наиболее мощного электроприемника, следует принимать .

Расчетная реактивная мощность (графа 13) определяется следующим образом.

Для питающих сетей напряжением до 1 кВ в зависимости от n_э:

при n_э  10 ; при n_э  10 .

Для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых трансформаторных подстанций, а также при определении реактивной мощности в целом по цеху, корпусу, предпри­ятию

.

К расчетной активной и реактивной мощности силовых ЭП напряжением до 1 кВ должны быть, при необходимости, добавлены осветительные нагрузки Р_р.о и Q_р.о .

Значение токовой расчетной нагрузки (графа 15), по которой выбирается сечение линии по допустимому нагреву, определяется по выражению

,

где – полная расчетная мощность, кВА (графа 14).

Расчет электрических нагрузок ЭП напряжением выше 1 кВ производится в целом аналогично расчету, при­веденному выше с учетом следующих особенностей.

При получении от технологов коэффициентов, характе­ризующих реальную загрузку электродвигателей, в графу 5 заносится вместо К_и значение К_з , а в графу 7 – значение .

Расчетная нагрузка цеховых трансформаторных подстан­ций (с учетом осветительной нагрузки и потерь в транс­форматорах) заносится в графы 7 и 8.

Определяется число присоединений 6-10 кВ на сборных шинах РУ ГПП (графа 2 итоговой строки). Резервные ЭП не учитываются.

Эффективное число электроприемников n_э не определя­ется, и графы 9 и 10 не заполняются.

В зависимости от числа присоединений и группового коэффициента использования , занесенного в графу 5 итоговой строки, по таблице 4.5 определяется значение коэффициента одновременности К_о . Значение К_о заносится в графу 11 (при этом К_р = 1).

Расчетная мощность (графы 12-14) определяется по выражениям

;

;

.

Результирующий расчет нагрузок для каждой трансформаторной подстанции и выбор мощности трансфор­маторов рекомендуется выполнять по форме Ф202-90 (таблица 4.6).

Результирующая нагрузка на стороне высокого напря­жения определяется с учетом средств КРМ и потерь мощно­сти в трансформаторах.

Таблица 4.5 – Значения коэффициентов одновременности К_о для определения расчетной нагрузки на шинах 6 – 10 кВ РП и ГПП

Средневзвешенный коэффициент использования	Число присоединений 6 (10) кВ на сборных шинах РП, ГПП
	2-4	5-8	9-25	Более 25
Ки < 0.3	0.9	0.8	0.75	0.7
0.3  Ки < 0.5	0.95	0.9	0.85	0.8
0.5  Ки < 0.8	1.0	0.95	0.9	0.85
Ки  0.8	1.0	1.0	0.95	0.9

Таблица 4.6 – Форма Ф202-90

Наименование	cos  / tg 	Расчетная нагрузка			Количество и мощность трансформаторов, шт., кВА
		кВт	квар	кВА