Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Оборудование >> Руководство по устройству электроустановок

Мощность нагрузки установки - Руководство по устройству электроустановок

Оглавление
Руководство по устройству электроустановок
Методология
Нормы и правила
Установленные мощности нагрузки
Мощность нагрузки установки
Контроль и регулирование потребляемой мощности
Энергоснабжение при высоком напряжении
Процедура создания новой подстанции
Подстанция абонента с измерениями на стороне низкого напряжения
Подстанция абонента с измерениями на стороне высокого напряжения
Создание распределительных понижающих подстанций
Низковольтные потребители - подключение
Низковольтные распределительные сети - подключение
Подсоединение потребителей к сети
Качество поставляемого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Надежность системы электропитания в системах низкого напряжения
Защитные и аварийные устройства
Заземляющие соединения в системах низкого напряжения
Определение стандартизованных систем заземления в системах низкого напряжения
Характеристики систем TT, TN и IT
Критерии выбора систем TT, TN IT
Выбор метода заземления в системах низкого напряжения
Монтаж заземляющих электродов в системах низкого напряжения
Оборудование установки в системах низкого напряжения
Перечень внешних воздействий в системах низкого напряжения
Защита оборудования закрытого типа в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Защита от прямого прикосновения
Защита от косвенного прикосновения
Защита имущества от ущерба вследствие пробоя изоляции
Реализация системы TT
Реализация системы TN
Реализация системы IT
Устройства защитного отключения
Защита цепей
Определение сечения провода для открытой прокладки
Определение падения напряжения
Ток короткого замыкания
Частные случаи тока короткого замыкания
Защитный заземляющий провод
Нейтральный провод
Низковольтная распределительная аппаратура
Низковольтные коммутационные аппараты
Выбор низковольтной коммутационной аппаратуры
Автоматический выключатель
Выбор автоматического выключателя
Согласование характеристик автоматических выключателей
Защита от перенапряжений
Устройства защиты от перенапряжений
Стандарты защит от перенапряжений
Выбор устройств защиты от перенапряжений
Повышение коэффициента мощности и фильтрация гармоник
Зачем повышать коэффициент мощности?
Методы повышения коэффициента мощности
Выбор места установки компенсирующих конденсаторов
Выбор оптимального уровня компенсации
Компенсация на зажимах трансформатора
Повышение коэффициента мощности асинхронных двигателей
Влияние гармоник
Блоки конденсаторов
Обнаружение и устранение гармоник
Последствия Ih гармоник для электроустановок
Показатели гармонических искажений и принципы измерений
Измерение гармонических показателей
Способы ослабления гармоник
ИБП
Защита трансформаторов низкого напряжения
Осветительные цепи
Асинхронные двигатели
Коттеджи, жилые и особые помещения
Ванные и душевые комнаты
Рекомендации, относящиеся к специальным установкам и помещениям
Рекомендации по обеспечению электромагнитной совместимости
Принципы и конструкции систем заземления
Механизмы электромагнитной связи
Рекомендации по электропроводке

4 Мощность нагрузки установки

B15

Чтобы правильно спроектировать электроустановку, необходимо оценить реальную максимальную мощность, которая может потребоваться от системы питания. Основывать проектирование просто на арифметической сумме всех нагрузок, существующих в сети электроустановки, было бы очень неоправданно как с экономической точки зрения, так и с точки зрения инженерной практики. Целью данной главы является показать некоторые факторы, учитывающие неодновременность нагрузки(неодновременную работу всех устройств данной группы) и режим работы (например, электродвигатель обычно не работает на своей полной мощности) всех существующих и проектируемых нагрузок, которые можно оценить. Данные значения основаны на опыте и на данных, взятых с существующих электроустановок. В дополнение к основным данным проектирования установки для отдельных цепей, можно получить общие значения для всей установки, которые позволят определить требования для системы питания (распределительная сеть, трансформатор высокого/низкого напряжения, или генератор).
4.1 Установленная мощность (КВт)

Установленная мощность является суммой номинальных мощностей всех устройств- потребителей мощности в электроустановке. Это не является мощностью, которая подается в действительности.
Большинство электрических приборов и оборудования имеют маркировку, указывающую их номинальную мощность.
Установленная мощность является суммой номинальных мощностей всех устройств- потребителей в цепи электроустановки. Она не является мощностью, которая подается в действительности. Это в особенности относится к электродвигателям, где номинальное значение мощности относится к выходной мощности на приводном валу. Потребление входной мощности будет явно больше.
Лампы дневного света и газоразрядные лампы, использующие стабилизирующие балластные сопротивления, являются еще одним примером, где номинальная мощность, указанная на лампе, меньше мощности, которая реально потребляется лампой и ее балластным сопротивлением.
Методы оценки реального потребления мощности двигателями и осветительными приборами,описаны в разделе 3 данной главы.
Значение потребляемой мощности (кВт) необходимо знать, чтобы правильно выбрать номинальную мощность генератора или батареи, и для тех случаев, где нужно принимать во внимание требования приводного двигателя. Для питания от генератора сети низкого напряжения, или через трансформатор высокого/низкого напряжения, важным значением является полная мощность в кВА.

4.2 Установленная полная мощность (КВА)
Установленная полная мощность обычно рассчитывается как арифметическая сумма мощностей (кВА) отдельных нагрузок. Максимальная предполагаемая мощность, однако, не равна общей установленной мощности.
Полная мощность, потребляемая нагрузкой (которая может состоять и лишь из одного потребителя) вычисляется на основе ее номинальной мощности (при необходимости, скорректированной, как описано выше для двигателей и др.) и следующих коэффициентов.
П=КПД прибора=выход кВт / вход кВт cos ф=коэффициент мощности=кВт / кВа Потребность в полной мощности для нагрузки (^A) S=Pn / n х cos ф
На основе этого значения, полный ток Ia (A)(1) потребляемый нагрузкой, будет

для нагрузки, с соединением 1 фаза-нейтраль.

для трех-фазной сбалансированной нагрузки, где: V = напряжение фаза-нейтраль (вольт) U = напряжение фаза-фаза (вольт)
Можно отметить, что, строго говоря, полная мощность не является арифметической суммой вычисленных номинальных мощностей отдельных нагрузок (кроме случая, когда все нагрузки имеет одинаковый коэффициент мощности).
(1) Для большей точности, необходимо учитывать коэффициент максимального использования, как описано ниже в п.4.
Schneider Electric - Руководство по электрическим установкам 2005

В общей практике, однако, производится простое арифметическое суммирование, результат которого даст значение полной мощности, которое превышает истинное значение на приемлемый «расчетный допуск»
Когда некоторые из характеристик нагрузки неизвестны, можно использовать значения, показанные на Зис. В9 на следующей странице, которые дают очень приблизительную оценку потребностей в мощности в вольтах-амперах (отдельные нагрузки обычно слишком малы, чтобы выражаться в кВА или кВт).
Оценки нагрузки осветительных приборов основаны в предположении освещения площади пола 500м2


Освещение лампами дневного света ( с корректировкой на cos ф=0.86)

Сфера применения

Оценка в (ВА/м2) для лампы дневного света с промышленным рефлектором(1))

Средний уровень освещения (св.поток=лм/м2)

Дороги и шоссе, складские площади,

7

150

периодические работы

 

 

Работы с подъемом тяжелых грузов:

14

300

производство и сборка очень больших

 

 

деталей

 

 

Ежедневные работы: офисные работы

24

500

Точные работы: чертежные офисы,

41

800

высокоточные работы по сборке

 

 

Цепи питания

Сфера применения

Оцененная мощность (ВА/м2)

Насосные станции (воздушные компресссоры)

3 - 6

 

Вентиляция помещений

23

 

Электрические нагреватели - конвекторы:

115 - 146

 

частные дома и квартиры

90

 

Офисы

25

 

Диспетчерские пункты

50

 

Сборочные цеха

70

 

Машинный цех

300

 

Цех окраски

350

 

Цех термической обработки

700

 

(1) Пример: Лампа 65 Вт (не включая балластное сопротивление) световой поток 5,100 люмен (лм), световой КПД трубки = 78.5 лм / Вт.
Рис B9: Оценка установленной полной мощности
4.3 Оценка реальной требуемой максимальной мощности (кВА)
На практике, отдельные нагрузки не обязательно работают на полной мощности или одновременно. Коэффициенты ku и ks позволяют определить потребности в максимальной и полной мощности, которые реально требуются для определения параметров электроустановки.
Коэффициент максимального использования (ku)
При нормальных рабочих условиях, потребление мощности отдельным потребителем нагрузки иногда меньше, чем номинальная мощность, указанная для данного прибора, и это часто встречаемое явление оправдывает применение коэффициента использования (ku) при оценке реальной потребляемой мощности.
Этот коэффициент должен применяться для каждого отдельного потребителя нагрузки, в особенности для электродвигателей, которые редко работают на полной нагрузке. В промышленных электроустановках этот фактор можно в среднем принять равным 0,75 для электродвигателей.
Для нагрузки, состоящей из ламп накаливания, этот коэффициент всегда равен 1. Для цепей с розетками для подключения приборов, значение этих коэффициентов полностью зависит от типов приборов, которые питаются от данной сети.
В - Общая структура - Применяемые правила -
Установленная мощность
B16
Коэффициент одновременности (ks)
В реальной практике, потребители нагрузки, установленные в цепи одной электроустановки, никогда не работают одновременно, то есть, всегда присутствует некоторая степень неодновременности, и этот факт учитывается при оценке требуемой мощности, путем использования коэффициента одновременности (ks). Коэффициент ks применяется к каждой группе нагрузок (например, к группе, питаемой от распределительного щита и нижележащих щитков). Расчет этих коэффициентов является обязанностью проектировщика, так как это требует подробного знания установки и условий эксплуатации отдельных цепей. По этим причинам, невозможно привести точные значения, рекомендуемые для общего применения.
Schneider Electric - Руководство по электрическим установкам 2005
Коэффициент одновременности жилого здания
Некоторые типовые значения для этого случая даны на Зис. В1І на следующей странице, и применимы для бытовых потребителей, питаемых от сети 230/400В (3 фазы, 4 провода). Для потребителей, использующих обогревательные приборы для обогрева помещений, рекомендуется коэффициент 0,8, независимо от числа пользователей.


Число нижележащих потребителей

Коэффициент одновременности (ks)

2 - 4 1

5 - 9

0.78

10 -14

0.63

15 -19

0.53

20 - 24

0.49

25 - 29

0.46

30 - 34

0.44

35 - 39

0.42

40 - 49

0.41

50 и более

0.40

Рис. B10: Коэффициенты одновременности в жилом многоквартирном доме. Пример (см. Рис. В1 ):
Имеется 5-этажный жилой дом с 25 потребителями, каждый из которых имеет 6 кВА установленной мощности.
Общая установленная мощность для здания: 36+24+30+36+24=150 кВА
Полная мощность, требуемая для здания: 150 х 0.46=69 кВА
Из Рисунка В10 возможно определить величину токов в различных секциях главного фидера,
питающего все этажи. Для вертикально идущих кабелей, при подаче питания снизу, поперечное
сечение проводников можно постепенно уменьшать по направлению к более верхним этажам.
Такие изменения в сечении проводов обычно происходят через 3 этажа.
Например, ток, подаваемый в вертикальный кабель питания на уровне земли, равен:

ток, поступающий на третий этаж, равен:


Рис. B10: Коэффициент одновременности в жилом многоквартирном доме.
Коэффициент одновременности для распределительных щитов
На рис. В12 показаны гипотетические значения ks для распределительных щитов, питающих ряд цепей, где отсутствует индикация того, как между ними распределяется общая нагрузка.
Если цепи в основном используются для целей освещения, разумно принять значение коэффициента ks близким к единице.


Число

Коэффициентодновременности

цепей

(ks)

Сборки,протестированные

0.9

полностью

 

2 и 3

 

4 и 5

0.8

6 - 9

0.7

10 и более

0.6

Сборки,протестированные

1.0

выборочно, в каждом

 

выбранном случае.

 

Рис. B1 : Коэффициент одновременности для распределительных щитов (IEC 60439)
Коэффициент одновременности в зависимости от функции цепи.
Коэффициенты ks, которые можно использовать для цепей, питающих часто встречающиеся нагрузки, даны на рис. В13.


Функция цепи

Коэффициент одновременности (ks)

Освещение 1

Обогрев и кондиционирование 1

Розетки для подключения приборов

0.1 - 0.2 (1)

10 и более

0.6

Лифты и подъемники и Для самых мощных двигателей

1

Для двигателей, вторых по мощности

0.75

         ~—                               
В некоторых случаях, преимущественно в промышленных электроустановках, этот коэффициент может быть выше.
Ток, принимаемый во внимание, равен номинальному току двигателя, увеличенному на одну треть от его пускового тока.
Рис. В1 : Коэффициент одновременности в зависимости от функции цепи.
4.4 Пример применения коэффициентов ku и ks
Пример оценки потребности в реальной максимальной мощности на всех уровнях электроустановки, начиная от положения каждой нагрузки до точки подачи питания (См. Рис. В14 на противоположной странице).
В данном примере, общая установленная полная мощность равна 126,6 кВА, что соответствует реальному (оцененному) максимальному значению 65 кВА на низкой стороне трансформатора высокого/низкого напряжения.
Примечание: Чтобы правильно выбрать сечение кабеля питания для распределительных цепей электроустановки, ток I (в амперах), проходящий через цепь, определяется из уравнения
В - Общая структура - Применяемые правила - Установленная мощность
B18

где S, кВА - это реальная максимальная 3-фазная полная мощность, показанная на схеме рассматриваемой цепи, а U - напряжение между фазами (в вольтах).
4.5 Коэффициент разновременности нагрузки
Термин «коэффициент разновременности», как он определен в стандартах IEC, идентичен коэффициенту одновременности (ks), который используется в данном руководстве, согласно разделу 4.3. В некоторых англо-говорящих странах, однако (в момент написания руководства), фактор неодновременности является величиной, обратной к ks, то есть, он всегда > 1.
Schneider Electric - Руководство по электрическим установкам 2005


Рис. В13: Коэффициент одновременности в зависимости от функции цепи.
4.6 Выбор номинальной мощности трансформатора
Когда электроустановка должна снабжаться напрямую от трансформатора высокого/ низкого напряжения и уже определена максимальная полная мощность для нагрузки установки, можно выбрать номинальную мощность трансформатора, принимая во внимание следующее (см. Рис. В1 ).
Возможность увеличения коэффициента мощности установки (см. главу К).
Ожидаемое расширение установки.
B19
Ограничения установки (температура...)
Стандартные номинальные значения мощности трансформатора.


Полная мощность

In (А)

кВА

237 V

410 V

100

244

141

160

390

225

250

609

352

315

767

444

400

974

563

500

1218

704

630

1535 887

800

1949

1127

1000

2436

1408

1250

3045

1760

1600

3898 2253

2000

4872

2816

2500

6090

3520

3150

7673

4436

Рис. B15: Стандартные значения полной мощности для трансформаторов высокого/низкого напряжения и соответствующих номинальных токов.
Schneider Electric - Руководство по электрическим установкам 2005

где
S = кВА номинальное значение мощности трансформатора
U = напряжение фаза-фаза при отсутствии нагрузки в вольтах (237 В или 410 В)
In - в амперах.
Для однофазного трансформатора

где
V = напряжение на стороне низкого напряжения при отсутствии нагрузки (в вольтах). Упрощенное уравнение для 400 В (3-фазная нагрузка).
In = кВА х 1.4
Применяемый стандарт для силовых трансформаторов - IEC 60076.
4.7 Выбор источников питания
Описанная в главе E1 важность поддержки непрерывного питания поднимает вопрос использования резервного источника питания. Выбор и характеристики таких альтернативных источников питания описаны в разделе E 1.4.
Для основного источника питания выбор обычно делается между подключением к сети подачи питания высокого или низкого напряжения.
На практике, подключение к сети высокого напряжения может быть необходимо там, где нагрузка превышает (или такое превышение планируется) некоторый уровень, обычно порядка 250 кВА, или когда требуемое качество обслуживания выше качества, обычно поставляемого сетью низкого напряжения.
Более того, если подключенная к сети низкого напряжения электроустановка может вызывать помехи у соседних потребителей, органы энергонадзора могут порекомендовать подключение в сети высокого напряжения. Питание от потребителя, подключенного к высоковольной сети может иметь определенные преимущества:
не испытывает помех от других потребителей, что может иметь место в случае сети низкого напряжения;
свободен в выборе любого типа низковольтной системы заземления;
имеет более широкий выбор тарифов;
может позволить очень большие увеличения нагрузки. Однако, следует заметить, что:
Потребитель является собственником подстанции высокого/низкого напряжения и, в некоторых странах, он должен построить и оборудовать ее за свой счет. В определенных обстоятельствах, поставщики энергии могут участвовать в инвестировании, например, на уровне линии высокого напряжения.
Часть стоимости подключения часто можно возместить, если второй потребитель подключается к высоковольтной линии в течение некоторого времени после того, как подключился первый потребитель.
В - Общая структура - Применяемые правила - Установленная мощность
Номинальный ток полной нагрузки на стороне низкого напряжения 3-фазного трансформатора вычисляется по формуле:

Потребитель имеет доступ только к низковольтной части электроустановки, тогда как доступ к высоковольтной части остается за персоналом поставщика энергии (снятие показаний счетчиков, оперативные действия и т.д.). Однако, в некоторых странах, защитный автоматический выключатель линии высокого напряжения (или плавкий выключатель нагрузки) может управляться потребителем.
Тип и расположение подстанции согласуются потребителем с поставщиком энергии.
Schneider Electric - Руководство по электрическим установкам 2005



 
« Ремонт электрооборудования распредустройств до 10 кВ   Схемы управления и сигнализации воздушных и масляных выключателей »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.