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.
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.

Пример (см. Рис. 1):
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 × 0.46 = 69 кВА
Из Таб. 1 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:

Коэффициент одновременности для распределительных щитов
В Таб. 1 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 цепей		Коэффициент одновременности (ks)
Сборки, протестированные полностью 2 и 3		0.9
4 и 5		0.8
6 – 9		0.7
10 и более		0.6
Сборки, протестированные выборочно, в каждом выбранном случае.		1.0
Таб. 2, 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 в Таб. 3.

Источник

Расчет электрических нагрузок квартир и коттеджей. Расчет токов короткого замыкания

2.1. Расчет электрических нагрузок

На начальной стадии проектирования, когда практически неизвестны точные данные электроприемников, но необходимо получить технические условия на присоединение электрической мощности, возникает вопрос, как рассчитать величину установленной мощности потребителей и на этой основе определить расчетную нагрузку на вводе в квартиру или коттедж. При этом, под понятием расчетная электрическая нагрузка Рр потребителя или элемента сети подразумевается мощность, равная ожидаемой максимальной нагрузке за 30 мин.

Указанные Нормативы составлены на основании анализа режимов электропотребления перспективного набора электробытовых приборов и машин в квартире (коттедже). Учитывались данные по установленной мощности приборов и машин, определялся суточный расход электроэнергии, возможное время работы каждого прибора и машины.

В удельных расчетных нагрузках за основу принято, что расчетная нагрузка отдельной квартиры (коттеджа) или небольшого числа квартир (коттеджей) определяется приборами эпизодического пользования, но значительной установленной мощности. К таким приборами относятся, например, стиральные машины с подогревом воды, джакузи, посудомоечные машины с подогревом воды, электрические чайники, электрические сауны и др. Для этих приборов определялись коэффициенты спроса с последующим суммированием их расчетных нагрузок с нагрузками всех прочих приборов малой мощности, которые определялись с использованием усредненного значения коэффициента спроса.

Разработчиками Нормативов в качестве базовых исходных данных принято:

1. Средняя площадь квартиры (общая), м2:

в типовых зданий массовой застройки 70

в зданиях с квартирами повышенной комфортности

(элитные) по индивидуальным проектам 150

3. Средняя семья, чел 3,1

4. Установленная мощность, кВт:

квартир с газовыми плитами 21,4

квартир с электрическими плитами в типовых зданиях 32,6

квартир с электрическими плитами в элитных зданиях 39,6

коттеджей с газовыми плитами 35,7

коттеджей с газовыми плитами и электрическими саунами 48,7

коттеджей с электрическими плитами 47,9

коттеджей с электрическими плитами и электрическими саунами 59,9

Во «Временной инструкции по расчету электрических нагрузок жилых зданий» РМ2696-01 расчетную нагрузку на вводе в квартиру для домов I категории рекомендуется определять по формуле:

Таблица 2.1 Удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир жилых зданий

Удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир жилых зданий

Потребители электроэнергии

Удельная расчетная электрическая нагрузка, кВт/квартира, при числе квартир

Источник

Расчетные электрические нагрузки жилых и общественных зданий

Расчетную нагрузку групповых сетей общедомовых помещений жилых зданий (подвалов, чердаков, вестибюлей, лестничных клеток, технических этажей), а также жилых помещений общежитий принято определять по светотехническому расчету с коэффициентом спроса равным 1.

Расчетную нагрузку вводов, шин распределительных устройств (РУ) трансформаторных подстанций (ТП) 0,4 кВ, а также питающих линий от электроприемников квартир Р_кв можно определить по формуле (кВт):

Где Р_КВ.УД. – удельная нагрузка электроприемников квартир, которая принимается по таблице П1.1 (представлена ниже) в зависимости от числа квартир, подключенных к линии трансформаторной подстанции, наличия кондиционеров воздуха и типа кухонных плит (кВт/квартира); n – количество квартир, подключенных к линии ТП.

Важно помнить, что удельные электрические нагрузки установлены с учетом того, что неравномерность расчетной нагрузки при распределении ее по фазам четырехпроводной трехфазной линии (три фазы и нулевой провод) и выводов не превышает 15%

Расчетную нагрузку вводов, шин распределительных устройств (РУ) трансформаторных подстанций (ТП) 0,4 кВ, а также питающих линий рассчитывают в зависимости от общего освещения общежитий коридорного типа с учетом коэффициента спроса k_с, значение которого принимается в зависимости от установленной мощности светильников Р_у:

Расчетную нагрузку групповых и питающих линий от электроприемников, подключаемых к розеткам в общежитиях коридорного типа Р_р.р, определяют по формуле (кВт):

Где Р_У.Д. – удельная мощность на одну розетку. При количестве розеток больше 100 принимается равной 0,06 кВт, а при количестве до 100 – 0,1 кВт; n — количество розеток; k_о.р. – коэффициент одновременности использования розеток, определяемый в зависимости от их количества:

Расчетную нагрузку вводов, шин распределительных устройств (РУ) трансформаторных подстанций (ТП) 0,4 кВ, а также питающих линий от напольных бытовых электрических плит общежитий коридорного типа Р_р.пл определяют по формуле (кВт):

Где Р_пл – мощность электроплиты, кВт; n – количество электроплит; k_с.пл – коэффициент спроса, зависящий от количества подключенных электроплит:

При смешанном питании кухонных электрических плит, общего освещения, помещений общего назначения, а также розеток в общежитиях коридорного типа расчетную нагрузку вводов и на шинах 0,4 кВ ТП определяют как сумму расчетных нагрузок питающих линий, умноженную на 0,75. Для линий освещения общедомовых помещений расчетную нагрузку определяют с учетом примечания 3 таблицы П1.1.

Для лифтовых установок расчетную нагрузку линий определяют по формуле (кВт):

Где k_с.л – коэффициент спроса, который определяется из П1.2 (представлена в самом низу) и зависит от этажности здания и количества лифтов; n_л – количество лифтовых установок, подключенных к линии; Р_ni – мощность электродвигателя i-го лифта по паспорту, кВт.

Для электродвигателей санитарно-технических устройств расчетную нагрузку линий электропитания определяют с учетом коэффициента спроса (принимаемого по таблице П1.7) по их установленной мощности.

Коэффициент спроса k_c принимают равным единице (k_c = 1) при расчете электроприемников противопожарных устройств. При этом учитывается одновременная работа вентиляторов подпора воздуха и дымоудаления, расположенных только в одной секции.

Для жилого дома расчетная нагрузка (квартиры и силовые электроприемники) определяют по формуле (кВт):

Где: Р_кв – расчетная нагрузка для электроприемников квартир (кВт), Р_с — расчетная нагрузка для силовых электроприемников (кВт).

Ниже приведены коэффициенты мощности питающих линий жилых зданий:

В течении суток электрические нагрузки жилых зданий сильно изменяются, зависят от времени года и постоянно растут, так как растет количество бытовых электроприборов и их мощность. Обоснованное и рациональное определение электрических нагрузок обеспечит правильный выбор мощности и числа трансформаторных подстанций, сечения кабелей, проводов и токопроводов, а также другого электрооборудования.

Нагрузки общественных зданий

Для расчета электрических нагрузок ввода общественных зданий и рабочего освещения коэффициенты спроса k_с принимают по таблице П1.3.

Коэффициент спроса принимают равным единице (k_c = 1) при расчетах питающих и групповых сетей эвакуационного и аварийного освещения, освещения световой рекламы и витрин, групповой сети рабочего освещения.

Коэффициент спроса для линий, питающих постановочное освещение в домах культуры, залах и клубах принимают равным 0,35 (k_c = 0,35) для регулируемого освещения эстрады и 0,2 для нерегулируемого.

Расчетную электрическую нагрузку для линий питания бытовых розеток рассчитывают по формуле (кВт):

Где: k_с.р. – принимаемый по таблице П1.4 расчетный коэффициент спроса, Р_у.р. – установленная мощность розетки, которая принимается равной 0,06 кВт (в том числе и для оргтехники), n_p – количество розеток.

В случая смешанного питания розеточной сети и общего освещения расчетную нагрузку Р_р.о можно определить по формуле (кВт):

Где: Р / _р.о – расчетная нагрузка линий общего освещения, а Р_р.р – расчетная нагрузка розеточной сети, кВт.

Расчетную нагрузку силовых линий и вводов Р_р.с можно определить по следующей формуле (кВт):

Где: k_c.c – расчетный коэффициент спроса, Р_у.р – установленная мощность электроприемников (за исключением резервных и противопожарных устройств), кВт.

Для расчета нагрузки вводов, распределительных и питающих линий силовых сетей общественных зданий, коэффициента спроса определяют по таблице П1.5.

Для пищеблоков и предприятий общественного питания расчетную нагрузку (Р_р.с) питающих линий для посудомоечных машин и другого технологического оборудования определяют по формуле (кВт):

Где: Р_р.п.м – расчетная электрическая нагрузка для посудомоечных машин, определяемая с коэффициентом спроса, полученным из таблицы П1.8 (кВт), Р_р.т — расчетная электрическая нагрузка другого технологического оборудования, определяемого с помощью коэффициента спроса, выбранного из таблицы П1.6 (кВт).

Для электроприемников уборочных механизмов нагрузку распределительных линий для расчета уставок защитных аппаратов и выбора сечения проводников, как правило, при напряжении питания 380В / 220 В принимают равной 9 кВт, а при напряжении питания 220 В – 4 кВт. При этом установленную мощность одного уборочного механизма при подключении к однофазной розетке 2 кВт, а при подключении к трехфазной розетке с защитным контактом – 4,5 кВт.

При совместном питании освещения и силовых электроприемников, расчетную нагрузку (Р_р) вводов и питающих линий в аварийном и рабочем режимах можно определить по формуле (кВт):

Где: k – это коэффициент, который учитывает несовпадение расчетных максимумов силовых электроприемников, включая и принимаемый по таблице П1.9 коэффициент для освещения и холодильного оборудования; k₁ – зависящий от отношения расчетной нагрузки освещения к нагрузке холодильного оборудования коэффициент, принимаемый по пункту 3 таблицы П1.9; Р_р.о – расчетная нагрузка осветительных приборов, кВт; Р_р.с – расчетная нагрузка силового оборудования за исключением холодильных машин систем кондиционирования воздуха, кВт; Р_р.х.с — расчетная нагрузка холодильных машин систем кондиционирования воздуха, кВт.

Коэффициенты мощности при выполнении расчетов силовых сетей общественных зданий рекомендуют принимать следующими:

Коэффициенты мощности для расчета систем освещения:

Расчетная нагрузка питающей линии (трансформаторной подстанции) при смешанном питании различного рода потребителей (общественных зданий и жилых домов) определяется по формуле, кВт:

Где: Р_здmax – максимальная из нагрузок здания, питаемого трансформаторной подстанцией (питающей линией), кВт; Р_зд1 … Р_здn – расчетные нагрузки всех зданий питаемых трансформаторной подстанцией, за исключением здания, имеющего максимальную нагрузку (Р_здmax), кВт; k₁, k₂ … k_n – коэффициенты, которые учитывают долю электрических нагрузок жилых домов (силовых электроприемников и квартир) и общественных зданий (помещений) в наибольшей расчетной нагрузке Р_здmax, принимаемые по таблице П1.10.

Допускается выполнение ориентировочных расчетов электрических нагрузок общественных зданий по укрупненным удельным электрическим нагрузкам, приведенных в таблице П1.11.

В таблицах П1.12 – П1.14 приведены коэффициенты спроса различных потребителей для расчета электрических нагрузок, а также сведения о реактивной мощности жилых домов.

Более подробно подход к расчету электрических нагрузок жилых и общественных зданий мы рассмотрим в следующих статьях.

Внизу приведены таблицы для выбора коэффициентов при расчете систем электроснабжения жилых и общественных зданий.

Источник

Расчет электрических нагрузок

2018-03-08 Статьи Комментариев нет

Сегодня речь пойдет о том, как правильно выполнить расчет потребляемой мощности электроэнергии для частного дома, что такое установленная и расчетная мощность нагрузки и для чего вообще нужны все эти расчеты.

Расчет электрических нагрузок производится по двум основным причинам.

Во первых имея представление, какая выделенная мощность нужна для вашего дома, вы можете обратиться в свою энергосбытовую компанию с целью получения именно той мощности, которая вам необходима. Правда надо учитывать наши реалии, далеко не всегда вам пойдут на встречу. В сельской местности зачастую электросети находятся в весьма плачевном состоянии и действует жесткий лимит на выделяемую электроэнергию, поэтому в лучшем случае вам выделят не более 15 кВт, а порой даже этого не добиться.

Во вторых расчетная мощность всех потребителей является основным показателем при выборе номинальных токов защитных и коммутационных аппаратов, а также при выборе необходимого сечения проводников.

Итак, выполнив расчет электрических нагрузок всех наших потребителей, мы узнаем суммарную расчетную мощность (расчетный ток). Под этим понятием подразумевается мощность, равная ожидаемой максимальной нагрузке сети за 30 минут.

Для того, чтобы правильно выполнить расчет нам необходимо знать установленную мощность всех электроприемников и расчетные коэффициенты.

Установленная мощность — это сумма номинальных мощностей всех устройств-потребителей электроэнергии в доме. Значение номинальной мощности берется из паспортных данных на электрооборудование и не является фактической мощностью потребления.

Расчетные коэффициенты, которые необходимо учитывать при расчетах — коэффициент спроса Кс, коэффициент использования Ки и коэффициент мощности cos φ.

Коэффициент спроса — это отношение совмещенного получасового максимума нагрузки электроприемников к их суммарной установленной мощности. То есть он вводится с учетом того, что в любой момент времени не все электроприборы будут потреблять свою полную мощность.

где Рр – расчетная электрическая нагрузка, кВт;
Ру – установленная мощность электроприемников, кВт.

Коэффициент использования — это отношение фактически потребляемой мощности к установленный мощности за определенный период времени.

Ки = Р/Ру

Коэффициент мощности cosφ — это отношение активной мощности, потребляемой нагрузкой к ее полной мощности.

cosφ = Р/S

где P – активная мощность, кВт;
Ру – полная мощность, кВА.

Все коэффициенты принимаются из таблиц соответствующих нормативных документов. Также ниже в таблице указана паспортная (номинальная) мощность отдельных электропотребителей.

Наименование	Номинальная мощность кВт	Расчетные коэффициенты
спроса Кс	использования Ки
Стиральная машина	2	1,0	0,6
Посудомоечная машина	2	0,8	0,8
Проточный водонагреватель	3,5	0,4	1,0
Кондиционер	2,5	0,7	0,8
Электрокамин	2	0,4	1,0
Бойлер	6	0.6	0,9
Электрообогреватель	2	0,8	1,0
Тепловентилятор	1,5	0,9	0,9
Теплый пол	60 Вт/м2	0,5	1,0
Кухонные комбайны, кофеварки, электрочайники(суммарно)	4-5 кВт	0,3	1,0
Сауна	4-12 кВт	0,8	0,8
Душевая кабина	3,0	0,6	0,8
Газонокосилка	1,5	0,4	0,8
Погружной насос	0,75 – 1,5 кВт	0,8	0,9
Компьютеры	0,5	0,6	1,0
Бытовая розеточная сеть (телевизор, холодильник, утюг, пылесос и т.д)	100 Вт/розетку	—	0,7 — 1,0
Освещение кухни	25-30 Вт/м2	1,0	0,8
Освещение коридора	20-25 Вт/м2	0,8	0,8
Освещение гостиной	35-40 Вт/м2	0,8	0,8
Освещение спальни	25-30 Вт/м2	1,0	0,8

Для примера предположим, что у нас есть дачный домик с двумя комнатами, кухней и прихожей. Питание дома однофазное. Для дальнейших расчетов составим таблицу со всеми имеющимися в доме электропотребителями.

Помещение	Потребители	Номинальная мощность кВт
Кухня	Освещение 2 Розетки Стиральная машина Холодильник	0,1 0,2 2,2 0,7
Комната	Освещение 3 Розетки Электрообогреватель Компьютер	0,2 0,3 2 0,5
Комната	Освещение 2 Розетки Вентилятор	0,1 0,2 0,3
Прихожая	Освещение 2 Розетки	0,1 0,3

Далее переходим уже непосредственно к расчету мощности с учетом всех коэффициентов. Все однотипные электроприемники, такие как розеточная сеть, освещение, объединим в группы и сложим их номинальную мощность. Остальные приемники посчитаем отдельно.

Потребители	Номинальная мощность кВт	Расчетные коэффициенты			Расчетная мощность		Расчетный ток
Спроса	Использования	Мощности	Активная кВт	Полная кВА
Освещение	0,5	0,7	0,8	1	0,28	0,28	1,3
Розетки	1	0,3	0,8	0,8	0,24	0,3	1,4
Стиральная машина	2,2	1	0,6	0,75	1,32	1,76	8
Холодильник	0,7	—	0,8	0,65	0,56	0,9	4
Электрообогреватель	2	0,8	1	1	1,6	1,6	7,3
Компьютер	0,5	0,6	1	0,65	0,3	0,5	2,3
Вентилятор	0,3	—	1	0,75	0,3	0,4	1,9
7,2	4,6	5,74	26,2

Для определения расчетной активной мощности необходимо номинальную (установленную) мощность умножить на коэффициенты спроса и использования — Pр = Pу * Кс * Ки.

Полную мощность находим, разделив расчетную активную мощность на коэффициент мощности — S = Pp/cos φ.

Расчетный ток для однофазной сети определяется по формуле Ip = Pp/U*cos φ или Ip = S/U. Для трехфазной сети формула будет иметь такой вид Ip = Pp/1,73*U*cos φ или Ip = S/1,73*U.

Для того, чтобы примерно прикинуть какая мощность нужна для дома, можно и не делать таких подробных расчетов. Достаточно сложить установленную мощность потребителей, которые будут использоваться и умножить это значение на коэффициент спроса.

Номинальная мощность кВт	до 14	20	30	40	50	60	70 и более
Коэффициент спроса	0,8	0,65	0,6	0,55	0,5	0,48	0,45

Правда надо учитывать, что это значение будет очень приблизительное и в дальнейшем его придется корректировать.

Источник