Электрооборудование не работает постоянно на полную мощность. Этот очевидный факт можно понять на бытовом примере. Освещение в квартире не включено круглосуточно. Утюгом мы пользуемся только тогда, когда надо погладить одежду. Чайник работает только тогда, когда нужно вскипятить воду. Аналогичным образом дело обстоит при потреблении электроэнергии в общественных и промышленных зданиях. Таким образом, понятие установленной и потребляемой (расчетной) мощности всем знакомо с детства. При проектирование электроснабжения объектов неодновременность работы оборудования учитывается при помощи понижающих коэффициентов. Существует три понижающих коэффициента с разными названиями, но смысл их одинаков — это коэффициент спроса, коэффициент неодновременности, коэффициент использования. Умножив установленную мощность оборудования на один из этих коэффициентов получают расчетную мощность и расчетный ток. По расчетному току выбирают защитно-коммутационную аппаратуру (автоматы, рубильники, УЗО и пр.) и кабели или шинопроводы.
Pрасч=K×Pуст, где Pуст — установленная мощность оборудования, Pрасч — расчетная мощность оборудования, К — коэффициент спроса/одновременности/использования.
При использовании этой, казалось бы, простой формулы на практике сталкиваются с огромным количеством нюансов. Одним из таких нюансов является определение коэффициента спроса в щитах, питающих разные типы нагрузок (освещение, розетки, технологическое, вентиляционное и сантехническое оборудование).
Дело в том, что коэффициент спроса зависит нескольких параметров:
- Мощности;
- Типа нагрузки;
- Типа здания;
- Единичной мощности электроприёмника.
Соответственно, при проектировании групповой и распределительной сети, а также схем электрических щитов это нужно учитывать. Групповые сети (кабели, питающие конечных потребителей) следует выбирать без учёта коэффициента спроса (коэффициент спроса должен быть равен единице). Распределительные сети (кабели между щитами) следует выбирать с учётом коэффициента спроса. Таким образом, расчет коэффициента спроса для щитов со смешанной нагрузкой несёт дополнительные трудности и повышает трудоёмкость расчетов.
Рассмотрим как реализован расчет электрических нагрузок в DDECAD на примере щита со смешанной нагрузкой.
Исходные данные для расчета
В качестве исходных данных примем, что нужно выполнить расчет нагрузок для щита офиса:
- В офисе 6 помещений;
- Освещение при помощи светильников с люминесцентными лампами;
- Розеточная сеть для компьютеров и «бытовых» потребителей выполнена раздельно;
- В офисе установлены кондиционеры;
- В офисе есть помещение приёма пищи с чайником, микроволновкой, холодильником и телевизором.
Распределяем потребителей по группам и заполняем расчетную таблицу.
Обозначение проблемы.
Коэффициент спроса Кс – это отношение расчетной мощности Рр к суммарной номинальной мощности группы.
| (displaystyle large {K_с = frac{P_р}{P_н}}) | (1) |
В нормативных документах приводятся таблицы коэффициентов спроса в зависимости от количества электроприемников (ЭП) для различных групп оборудования. При известной номинальной мощности Рн группы и известном количестве ЭП можно без труда вычислить расчетную мощность группы по формуле
| (displaystyle large {P_р = K_с cdot P_н}) | (2) |
Казалось бы, ничего сложного, но, как показывает практика, даже в таком простейшем случае можно допустить грубейшую ошибку.
Чтобы не быть голословным, приведу пример из жизни – фрагмент из проекта реконструкции центральной районной больницы.
Суть состоит в следующем. От вводно-распределительного устройства (ВРУ) по магистральной схеме запитаны 3 щита. Состав ЭП приведен в таблице 1.
Таблица 1.
| Наименование ЭП | Рн, кВт | Количество, шт. |
| Щит 1 | 10,97 | 34 |
| монитор 1 | 2,0 | 2 |
| монитор 2 | 0,15 | 1 |
| облучатель кварцевый | 0,1 | 13 |
| электрополотенце | 1,1 | 1 |
| микроволновая печь | 0,6 | 1 |
| электрочайник | 1,2 | 1 |
| светильник местного освещения | 0,1 | 2 |
| аппарат вентиляции | 0,1 | 1 |
| кровать для родовспоможения | 0,2 | 2 |
| насос инфузионный | 0,012 | 2 |
| столик | 0,4 | 2 |
| аспиратор | 0,1 | 2 |
| шприцевая помпа | 0,05 | 2 |
| монитор 3 | 0,4 | 2 |
| Щит 2 | 19,8 | 17 |
| облучатель кварцевый | 0,1 | 6 |
| электромармит | 1,0 | 1 |
| микроволновая печь | 0,6 | 1 |
| электрочайник | 1,2 | 1 |
| электроплита | 10,4 | 1 |
| электрокипятильник | 3,2 | 1 |
| наркозный аппарат | 0,1 | 1 |
| светильник местного освещения | 0,1 | 1 |
| столик | 0,4 | 1 |
| швейная машина | 1,5 | 1 |
| негатоскоп | 0,3 | 1 |
| компьютер | 0,4 | 1 |
| Щит 3 | 22,95 | 21 |
| передвижные рентген аппараты | 4,5 | 4 |
| облучатели кварцевые | 0,1 | 12 |
| электрополотенце | 1,1 | 1 |
| микроволновая печь | 0,6 | 1 |
| электрочайник | 1,2 | 1 |
| столик | 0,4 | 1 |
| водонагреватель | 0,45 | 1 |
| Итого по щитам | 53,72 | 72 |
Для определения расчетной нагрузки проектировщик использовал «Методические рекомендации по определению расчетных электрических нагрузок учреждений здравоохранения», разработанные Государственным проектным и научно-исследовательским институтом по проектированию учреждений здравоохранения “ГИПРОНИИЗДАТ” [1], табл.2.2.
Для кол-ва ЭП 72 шт. коэффициент спроса равен 0,25.
| (displaystyle large {P_р = K_с cdot P_н = 0,25 cdot 53,72=13,43 , кВт}) | (3) |
| (displaystyle large {I_р = frac {P_р}{3 cdot U_ф cdot cos phi} = frac {13,43}{3 cdot 0,22 cdot 0,95} = 21,4 , А}) | (4) |
А теперь вопрос на засыпку.
На какой ток выбран тепловой расцепитель автоматического выключателя, установленного во ВРУ на этот фидер?
Ответ: 63 А.
Возникает законный вопрос: «Для чего проектировщик выполнял все вышеприведенные расчеты, если при выборе защитно-коммутационной аппаратуры руководствовался другой, известной только ему, методикой?»
Формула расчет номинального тока теплового расцепителя (ТР) автоматического выключателя выглядит следующим образом:
| (displaystyle large {I_{т.р.} > 1,1 cdot I_р }) | (5) |
где (I_{т.р.}) – номинальный ток теплового расцепителя;
(I_р) – расчетный ток электрической нагрузки.
Рассчитаем ток теплового расцепителя по выражению (5):
| (displaystyle large {I_{т.р.} > 1,1 cdot 21,4 = 23,5 , А}) | (6) |
В линейке номинальных токов ближайший больший идет с номиналом 25 А, за ним по возрастающей 32 А (31,5 А для некоторых типов расцепителей), 40 А, 50 А, 63 А и т.д.
Почему же не был выбран ТР с номиналом 25 А или 32 А? И даже не 40 А или 50 А, а сразу 63 А?
Да потому, что проектировщик отлично понимал, что тепловой расцепитель с номинальным током 25 или 32 А будет постоянно срабатывать (отключать потребителей) из-за превышения фактической нагрузкой расчетных значений, и выбрал такое значение номинала ТР, при котором его срабатывание (отключение) не произойдет в рабочем (неаварийном) режиме. Очевидно, что проектировщик разобрался только в том, как подставлять нужные цифры в формулы согласно нормативным требованиям, но в суть расчета так и не понял. Смысл расчета как раз и состоит в определении расчетного тока электрической нагрузки, на основании которого можно выбрать исполнение питающей линии (марку кабеля/провода, сечение и материал жилы) и технические характеристики защитно-коммутационной аппаратуры (номинальный ток ТР автоматического выключателя или номинальный ток плавкой вставки предохранителя).
Расчет коэффициента спроса на щит
Расчет коэффициента спроса на щит будем выполняют в два этапа:
- Определение коэффициентов спросов для разных типов потребителей;
- Определение коэффициента спроса на щит.
Однако, технически для этого в расчетной таблице DDECAD потребуется выполнить три шага:
- Определение коэффициентов спросов для разных типов потребителей;
- Определение коэффициента спроса на щит;
- Указание коэффициентов спроса на щит и на группы.
2.1. Расчет коэффициента спроса сети освещения
Расчет коэффициента спроса для расчета питающей, распределительной сети и вводов в здания для рабочего освещения выполняются в соответствии с требованиям п.6.13 СП 31‑110‑2003 по Таблице 6.5.
Коэффициент спроса для расчета групповой сети рабочего освещения, распределительных и групповых сетей аварийного освещения принимают равным единице в соответствии с п.6.14 СП 31-110-2003.
Установленная мощность светильников рабочего освещения Pуст осв. = 7,4 кВт. Принимаем, что рассматриваемый офис относится к зданиями типа 3 по Таблице 6.5 СП 31-110-2003. В таблице данная мощность отсутствует, поэтому, в соответствии с примечанием к таблице, определяем коэффициент спроса при помощи интерполяции. Пользователи DDECAD могут легко и быстро определить коэффициент спроса при помощи встроенного в программу расчета. Получаем Kс осв. = 0,976.
2.2. Расчет коэффициента спроса розеточной сети
Расчет коэффициента спроса розеточной сети выполняют в соответствии с п.6.16 СП 31-110-2003 и Таблице 6.6. Получаем Кс роз. = 0,2.
2.3. Расчет коэффициента спроса сети питания компьютеров
Коэффициент спроса для сети питания компьютеров выполняют в соответствии с п.6.19 СП 31-110-2003 и Таблице 6.7. По п.9 Таблицы 6.7 для числа компьютеров более 5 получаем Кс ком. = 0,4.
2.4. Расчет коэффициента спроса сети питания множительной техники
Коэффициент спроса для сети питания множительной техники выполняют в соответствии с п.6.19 СП 31-110-2003 и Таблице 6.7. По п.12 Таблицы 6.7 для числа копиров менее 3 получаем Кс множ. = 0,4.
2.5. Расчет коэффициента спроса технологического оборудования
Коэффициент спроса для сети питания кухонного оборудования выполняют в соответствии с п.6.19 СП 31-110-2003 и Таблице 6.7. Примем, в общем случае, что кухонное оборудование является технологическим оборудование пищеблока общественного здания. По п.1 Таблицы 6.7 коэффициент спроса следует принять по Таблице 6.8 и п.6.21 СП 31-110-2003. Получаем Кс кух. = 0,8.
Если технологическое оборудование пищеприготовления не является оборудование пищеблока общественного здания, а находится в помещении приёма пищи небольшого офиса, то коэффициент спроса следует принимать как для розеточной сети в соответствии.
2.6. Расчет коэффициента спроса оборудования кондиционирования
Коэффициент спроса для сети питания оборудования кондиционирования выполняют в соответствии с п.6.19 СП 31-110-2003 и Таблице 6.7. По п.5 Таблицы 6.7 коэффициент спроса следует принять по поз.1 Таблицы 6.9 СП 31-110-2003. Получаем Кс конд. = 0,78.
2.7. Вычисление коэффициента спроса щита
Вычисление коэффициента спроса щита будет происходить в два этапа.
2.7.1. Определение коэффициента спроса на щит
Вносим выбранные коэффициенты спроса для каждого типа нагрузки в столбик «Коэфф. спроса», столбик «D» в Excel. Получается, что мы устанавливаем коэффициенты спроса для групповой сети. Это неверно, но это промежуточный этап, в следующем шаге мы это откорректируем.
2.7.1. Указание коэффициента спроса на щит и на группы
После внесения коэффициентов на предыдущем шаге в нижней строке мы получаем рассчитанный итоговый коэффициент спроса на щит в столбике «Коэфф. спроса», столбик «D» в Excel.
Следующим шагом мы вносим это значение в ячейку столбика «Kс на щит», столбик «N» в Excel. После этого возвращаем групповые коэффициенты спроса в исходное значение, равное единице.
Коэффициент использования установленной мощности
Коэффициент использования производственной мощности
Один из важнейших показателей эффективности работы любого предприятия, связанного с подачей, распределением и выработкой электроэнергии является коэффициент использования установленной мощности. Его величина равна среднеарифметической мощности, поделенной на установленную мощность, измеренной в определённый промежуток времени. Важность данного показателя направлена на общую эффективность электрических подстанций. Здесь важно не только их технологическое усовершенствование и оснащение современным оборудованием, но и квалификация персонала управляющего электроустановками.
При проектировании и расчёте нагрузок на питающую сеть работают целые отделы по проектированию и там уже используется не только коэффициент спроса, а ещё сотни показателей которые должны соответствовать ПУЭ. Так что без этого справочника и его рекомендаций касательно различных аспектов здесь уже не обойтись.
Кофе капсульный Nescafe Dolce Gusto Капучино, 3 упаковки по 16 капсул
1305 ₽ Подробнее
Кофе в капсулах Nescafe Dolce Gusto Cappuccino, 8 порций (16 капсул)
435 ₽ Подробнее
Хорошие смартфоны
Результат
В результате получаем корректно рассчитанный коэффициент спроса на щит и корректные расчетные мощности и токи в групповой сети.
Далее, пользователи DDECAD продолжают заполнять расчетную таблицу, которая автоматически выполняет расчеты токов короткого замыкания, потерь (падения) напряжения, токов утечки УЗО. После нажатия одной кнопки автоматически получают однолинейную схему щита в AutoCAD.
Подпишитесь и получайте уведомления о новых статьях на e-mail
Обозначение проблемы
Коэффициент спроса Кс – это отношение расчетной мощности Рр к суммарной номинальной мощности группы.
Кс=Рр/Рн (1)
В нормативных документах приводятся таблицы коэффициентов спроса в зависимости от количества электроприемников (ЭП) для различных групп оборудования. При известной номинальной мощности Рн группы и известном количестве ЭП можно без труда вычислить расчетную мощность группы по формуле
Рр=Кс*Рн (2)
Казалось бы, ничего сложного, но, как показывает практика, даже в таком простейшем случае можно допустить грубейшую ошибку.
Чтобы не быть голословным, приведу пример из жизни – фрагмент из проекта реконструкции центральной районной больницы.
Суть состоит в следующем. От вводно-распределительного устройства (ВРУ) по магистральной схеме запитаны 3 щита. Состав ЭП приведен в таблице 1.
Таблица 1.
| Наименование ЭП | Рн, кВт | Количество, шт. |
| Щит 1 | 10,97 | 34 |
| — монитор 1 | 2,0 | 2 |
| — монитор 2 | 0,15 | 1 |
| — облучатель кварцевый | 0,1 | 13 |
| — электрополотенце | 1,1 | 1 |
| — микроволновая печь | 0,6 | 1 |
| — электрочайник | 1,2 | 1 |
| — светильник местного освещения | 0,1 | 2 |
| — аппарат вентиляции | 0,1 | 1 |
| — кровать для родовспоможения | 0,2 | 2 |
| — насос инфузионный | 0,012 | 2 |
| — столик | 0,4 | 2 |
| — аспиратор | 0,1 | 2 |
| — шприцевая помпа | 0,05 | 2 |
| — монитор 3 | 0,4 | 2 |
| Щит 2 | 19,8 | 17 |
| — облучатель кварцевый | 0,1 | 6 |
| — электромармит | 1,0 | 1 |
| — микроволновая печь | 0,6 | 1 |
| — электрочайник | 1,2 | 1 |
| — электроплита | 10,4 | 1 |
| — электрокипятильник | 3,2 | 1 |
| — наркозный аппарат | 0,1 | 1 |
| — светильник местного освещения | 0,1 | 1 |
| — столик | 0,4 | 1 |
| — швейная машина | 1,5 | 1 |
| — негатоскоп | 0,3 | 1 |
| — компьютер | 0,4 | 1 |
| Щит 3 | 22,95 | 21 |
| — передвижные рентген аппараты | 4,5 | 4 |
| — облучатели кварцевые | 0,1 | 12 |
| — электрополотенце | 1,1 | 1 |
| — микроволновая печь | 0,6 | 1 |
| — электрочайник | 1,2 | 1 |
| — столик | 0,4 | 1 |
| — водонагреватель | 0,45 | 1 |
| Итого по щитам | 53,72 | 72 |
Для определения расчетной нагрузки проектировщик использовал «Методические рекомендации по определению расчетных электрических нагрузок учреждений здравоохранения», разработанные Государственным проектным и научно-исследовательским институтом по проектированию учреждений здравоохранения “ГИПРОНИИЗДАТ” [1], табл.2.2.
Для кол-ва ЭП 72 шт. коэффициент спроса равен Кс=0,25.
Рр=0,25*53,72=13,43 кВт (3)
Iр=Рр/(3*Uф)/cosф=8,03/(3*0,22)/0,95=21,4 А(4)
А теперь вопрос на засыпку.
На какой ток выбран тепловой расцепитель автоматического выключателя, установленного во ВРУ на этот фидер?
Ответ: 63 А.
Возникает законный вопрос: «Для чего проектировщик выполнял все вышеприведенные расчеты, если при выборе защитно-коммутационной аппаратуры руководствовался другой, известной только ему, методикой?»
Формула расчет номинального тока теплового расцепителя (ТР) автоматического выключателя выглядит следующим образом:
Iт.р. > 1,1*Iр (5),
где Iт.р. – номинальный ток теплового расцепителя;
Iр – расчетный ток электрической нагрузки.
Рассчитаем ток ТР:
Iт.р. > 1,1*21,4=23,5 А (6)
В линейке номинальных токов ближайший больший идет с номиналом 25 А, за ним по возрастающей 32 А (31,5 А для некоторых типов расцепителей), 40 А, 50 А, 63 А и т.д.
Почему же не был выбран ТР с номиналом 25 А или 32 А? И даже не 40 А или 50 А, а сразу 63 А?
Да потому, что проектировщик отлично понимал, что тепловой расцепитель с номинальным током 25 или 32 А будет постоянно срабатывать (отключать потребителей) из-за превышения фактической нагрузкой расчетных значений, и выбрал такое значение номинала ТР, при котором его срабатывание (отключение) не произойдет в рабочем (неаварийном) режиме. Очевидно, что проектировщик разобрался только в том, как подставлять нужные цифры в формулы согласно нормативным требованиям, но в суть расчета так и не понял. Смысл расчета как раз и состоит в определении расчетного тока электрической нагрузки, на основании которого можно выбрать исполнение питающей линии (марку кабеля/провода, сечение и материал жилы) и технические характеристики защитно-коммутационной аппаратуры (номинальный ток ТР автоматического выключателя или номинальный ток плавкой вставки предохранителя).
Цеха общепромышленного назначения
Самый первый раздел не включает в себя строительное оборудование или какие-либо узкоспециализированные цеха, так как он является базовым. Здесь рассматриваются те цеха и корпуса, которые используются повсеместно, а не на специализированном производстве. Например, здесь вы можете узнать коэффициент спроса электрооборудования в блоке основных цехов – он равен 0.4-0.5. Это значение, на первый взгляд, может показаться маленьким, но на самом деле оно вполне нормальное – по ходу таблицы вы увидите и гораздо более маленькие значения данного коэффициента. Например, даже в этом же разделе имеются низкие коэффициенты – например, у того же блока вспомогательных цехов он не превышает 0.35. Если же брать самый высокий коэффициент в данном разделе, то его можно найти у цехов термической нагрузки, где работают нагревательные печи. Во многом за счет них показатель у данного цеха так высок – 0.7-0.8. Теперь вы получили первое представление о том, как выглядит раздел таблицы в целом – независимо от того, описывается там строительное оборудование, плавильные цехи или что-либо еще, в таблице будет выделен раздел, в котором будут размещены названия цехов. А напротив этих названий будет продемонстрирован приблизительный коэффициент спроса электроприборов этого цеха. Поэтому электрикам теперь при организации электропроводки и электрообеспечения на производстве не приходится каждый раз методом научного тыка, проб и ошибок определять, какой именно будет спрос у конкретных электроприборов определенного цеха – они имеют усредненные значения, на которые могут спокойно опираться в своей работе.
