Коэффициент одновременности работы электрооборудования. Отдельные характерные точки

Возраст детей:

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.

Коэффициент одновременности жилого здания
Некоторые типовые значения для этого случая даны в Таб.1, 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.

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.

Коэффициент одновременности в зависимости от функции цепи.
Коэффициенты ks, которые можно использовать для цепей, питающих часто встречающиеся нагрузки, даны в Таб. 3.

Коэффициент спроса применяется только для групповых графиков и при числе ЭП в группе . Коэффициент спроса – это отношение потребляемой (в условиях эксплуатации) или расчетной (при проектировании) мощности к номинальной мощности группы ЭП:

,

где – потребляемая мощность из сети группой ЭП, кВт. Так как
, то
.

Значение
для определенных технологических процессов и отраслей промышленности является практически постоянным. При

, поэтому
можно использовать только при большом значении (
).

Соотношения коэффициентов .

Коэффициент максимума

Коэффициент максимума характерен для группового графика нагрузок.

Коэффициент максимума (
) по активной мощности есть отношение максимальной нагрузки за определенный промежуток времени к средней за тот же промежуток времени:

,

где
– максимальное значение мощности (30-минутный максимум), кВт.

Коэффициент одновременности максимумов нагрузки

Коэффициент одновременности максимумов нагрузки (
) – это отношение расчетной мощности на шинах 6; 10 кВ к сумме расчетных мощностей потребителей до и выше 1 кВ, подключенных к шинам 6; 10
РП или ПГВ.

Для узла СЭС, к которому подключена группа ЭП, можно записать

,

где
расчетное значение активной мощности всех ЭП, подключенных к шинам 6; 10 кВ, кВт;
сумма расчетных активных мощностей групп ЭП до и выше 1 кВ, подключенных к шинам 6; 10 кВ.

Как правило,
меньше, чем сумма расчетных нагрузок (
) групп ЭП, присоединенных к узлу, поэтому
. Для распределительных сетей одного уровня напряжения принимают
.

Время использования максимальных нагрузок

Время использования максимальных нагрузок определяется по годовому графику по продолжительности за рассматриваемый промежуток времени.

Годовое число часов использования максимума активной нагрузки – это отношение годового расхода активной электроэнергии к получасовой максимальной мощности:

,

– годовое число часов использования максимальной активной нагрузки, ч;
– годовой расход активной электроэнергии, кВт·ч;
– получасовая максимальная мощность, кВт.

По времени использования максимальных нагрузок определяется согласно экономическая плотность тока при выборе проводников.

8. Длительный режим работы эп (характеристика)

Электроприемники, работающие в номинальном режиме с продолжительно неизменной или малоизменяющейся нагрузкой. В этом режиме электрический аппарат (машина) может работать длительное время, температура его частей может достигать установившихся значений, без превышения температуры свыше допустимой.

Пример: электрические двигатели насосов, компрессоров, вентиляторов и т.п.

9. Повторно-кратковременный режим работы эп (характеристика)

При повторно-кратковременном режиме работы (ПКР) электроприемника кратковременные рабочие периоды с определенной нагрузкой чередуются с паузами (ЭП отключен). Продолжительность рабочих периодов и пауз не настолько велика, чтобы нагрев отдельных частей ЭП при неизменной температуре окружающей среды мог достигнуть установившихся значений.

Повторно-кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ, % – паспортная величина) или коэффициентом включения (k в). Коэффициент включения рассчитывается по графику нагрузки ЭП как отношение времени включения к времени всего цикла:

, (2.1)

где
время включения (время работы), с, мин, ч;
время полного цикла, с, мин, ч;
время паузы, с, мин, ч.

Пример: электродвигатели кранов, сварочные аппараты и т.п.

Электрооборудование не работает постоянно на полную мощность. Этот очевидный факт можно понять на бытовом примере. 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.

P расч =K×P уст, где
P уст — установленная мощность оборудования,
P расч — 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.

Задачей расчета электрических сетей является правильная оценка величин и выбор соответственно им таких наименьших из числа возможных сечений проводов, кабелей и шин, при которых были бы соблюдены нормированные условия в отношении:

1. нагрева проводников,

2. экономической плотности тока,

3. электрической защиты отдельных участков сети,

4. потерь напряжения в сети,

5. механической прочности сети.

Расчетными нагрузками для выбора сечений проводников являются:

1. получасовой максимум I30 - для выбора сечений по нагреву,

2. среднесменная нагрузка Iсм - для выбора сечений по экономической плотности тока,

3. пиковый ток - для выбора плавких вставок и уставок тока максимальных расцепителей автоматов и для расчета по потере напряжения. Этот расчет обычно сводится к определению потерь напряжения в силовой сети при пуске отдельных мощных короткозамкнутых электродвигателей и в троллейных линиях.

При выборе сечений распределительной сети, независимо от фактического коэффициента загрузки электроприемника, следует всегда иметь в виду возможность использования его на полную мощность и, следовательно, за расчетный ток принимать номинальный ток электроприемника. Исключение допускается лишь для проводников к электродвигателям, выбранным не по нагреву, а по перегрузочному моменту.

Таким образом, для распределительной сети расчета, как такового, не производят.

Для определения расчетного тока в питающей сети необходимо нахождение совмещенного максимума или средней нагрузки целого ряда электроприемников и при том, как правило, различных режимов работы. Вследствие этого процесс расчета питающей сети является сравнительно сложным и разделяется на три основные последовательные операции:

1. составление расчетной схемы,

2. определение совмещенных максимумов нагрузки или средних значений ее на отдельных участках сети,

3. выбор сечений.

Расчетная схема, являющаяся развитием принципиальной схемы питания, намеченной при рассмотрении вопроса о распределении электрической энергии, должна содержать все необходимые данные в отношении подключенных нагрузок, длин отдельных участков сети и выбранного рода и способа прокладки ее.

Наиболее ответственная операция - определение электрических нагрузок на отдельных участках сети - в большинстве случаев основывается на применении эмпирических формул. Коэффициенты, входящие в эти формулы, зависят в наибольшей степени от режима работы электроприемников, и правильная оценка последнего имеет большое значение, хотя и не всегда является точной.

Вместе с тем неправильность в определении коэффициентов, а, следовательно, и нагрузок, может привести либо к недостаточной пропускной способности сети, либо к необоснованному удорожанию всей установки.

Прежде чем перейти к методологии определения электрических нагрузок для питающих сетей, необходимо отметить, что входящие в расчетные формулы коэффициенты не являются стабильными. В связи с непрерывным техническим прогрессом и развитием автоматизации эти коэффициенты должны подлежать периодическому пересмотру.

Поскольку как сами формулы, так и входящие в них коэффициенты являются до известной степени приближенными, нужно иметь в виду, что результатом расчетов может быть определение только порядка интересующих величин. По этой причине следует избегать излишней скрупулезности в арифметических операциях.

Величины и коэффициенты, входящие в расчетные формулы определения электрических нагрузок

Под установленной мощностью Ру понимается:

1. для электродвигателей длительного режима работы - каталожная (паспортная) номинальная мощность в киловаттах, развиваемая двигателем на валу:

2. для электродвигателей повторно-кратковременного режима работы - паспортная мощность, приведенная к длительному режиму, т. е. к ПВ = 100%:

где ПВН0М - номинальная продолжительность включения в процентах по каталожным данным, Рном -номинальная мощность при ПВН0М,

3. для трансформаторов электропечей:

где SН0М - номинальная мощность трансформатора по каталожным данным, ква, cosφном-коэффициент мощности, характерный для работы электропечи при номинальной мощности,

4. для трансформаторов сварочных машин и аппаратов - условная мощность, приведенная к длительному режиму, т. е. к ПВ = 100%:

где Sном - номинальная мощность трансформатора в киловольт-амперах при ПВном,

Под присоединенной мощностью Рпр электродвигателей понимается мощность, потребляемая двигателем из сети при номинальной нагрузке и напряжении:

где ηном - номинальный к п. д. двигателя в относительных единицах.

Средняя активная нагрузка за максимально загруженную смену Рср.см и такая же средняя реактивная нагрузка Qcp,см представляют собой частные от деления количества электроэнергии, потребляемой за максимально нагруженную смену (соответственно WCM и VCM), на продолжительность смены в часах Тсм,

Под максимальной нагрузкой Рмакс понимают наибольшую из средних нагрузок за тот или иной интервал времени.

Для расчета сетей и трансформаторов по нагреву этот интервал времени установлен равным 0,5 ч, т. е. принимается получасовой максимум нагрузки.

Различают получасовые максимумы нагрузок : активной Р30, квт, реактивной Q30, квар, полной S30, ква, и по току I30, а.

Пиковым током Iпик называют мгновенный максимально возможный ток для данного электроприемника или для группы электроприемников.

Под коэффициентом использования за смену КИ понимают отношение средней активной нагрузки за максимально нагруженную смену к установленной мощности:

Соответственно этому годовой коэффициент использования представляет собой отношение средней годовой активной нагрузки к установленной мощности:

Под коэффициентом максимума Км понимается отношение активной получасовой максимальной нагрузки к средней нагрузке за максимально загруженную смену,

Величина, обратная коэффициенту максимума, представляет собой коэффициент заполнения графика Кзап

Пример. В производстве данного вида химической продукции имеется группа моторов установленной мощностью 200 кВт. Оборудование, которое обслуживают моторы, периодически останавливается по различным технологическим причинам, вследствие чего их одновременная нагрузка составляет 160 кВт, т. е. коэффициент одновременности равен 0,8. Максимальная мощность электромоторов в планируемом периоде используется па 95%, следовательно, коэффициент спроса составляет 0,8-0,95 = 0,76. Число часов максимума нагрузки 6000. Потребность в электроэнергии па производство данного гида химической продукции по плану  

Теперь очевидно, что 1988 г. был исключительным годом. Что мы можем сказать о поведении компаний в долгосрочной перспективе По-видимому, одновременно происходит несколько вещей. Во-первых, мы склонны полагать, что фирмы пытаются сбалансировать заемный и собственный капитал . Если долг составляет очень большую долю в структуре капитала , фирмы наращивают собственный капитал либо за счет нераспределенной прибыли , либо через выпуск акций. Если коэффициент долговой нагрузки очень низкий, они предпочитают заемный капитал собственному. Но фирмы никогда не достигают в точности планируемого соотношения собственного и заемного капитала . Поскольку процесс корректировки требует времени, он не устраняет значительных краткосрочных колебаний структуры капитала и доли корпораций.  

Согласно при отсутствии устройств, суммирующих нагрузку (сумматоров), совмещенная максимальная нагрузка потребителя (активная или реактивная) может определяться путем умножения значений разновременных максимальных нагрузок, зафиксированных регистрирующими элементами электросчетчиков по отдельным питающим линиям, на коэффициент одновременности, который фиксируется в договоре на пользование электроэнергией.  

Суммарная нагрузка предприятия, зафиксированная в день контрольного измерения нагрузки в часы максимальной нагрузки энергосистемы, Рфт = 10,5 МВт. При таких исходных данных коэффициент одновременности определяется с использованием (11)  

При наличии у потребителя двух или более таких электросчетчиков необходимо устанавливать специальные устройства, суммирующие нагрузку (сумматоры). При отсутствии сумматоров, временно до их установки, совмещенный максимум может определяться путем умножения суммы разновременных максимумов, зафиксированных указывающими элементами электросчетчиков по отдельным линиям, на коэффициент одновременности. Величина этого коэффициента определяется на основании фактического графика нагрузки потребителя в часы максимума нагрузки энергосистемы за какой-либо характерный рабочий день путем деления получасового совмещенного максимума нагрузки потребителя на сумму разновременных максимумов, зафиксированных электросчетчиками в те же часы по отдельным питающим линиям, и фиксируется в договоре на отпуск электроэнергии в качестве расчетной величины для определения совмещенного максимума нагрузки потребителя в дни контрольных проверок.  

В настоящее время еще нет справочных данных о коэффициенте одновременности для сварочных цехов. Способы определения этого коэффициента, предложенные отдельными авторами, не приводят к единообразному решению. А. Д. Батаев предложил определять этот коэффициент на основе нахождения для каждого числа установленных постов пп количества дуг т, одновременно горящих в течение 15 мин. (15-минутный максимум нагрузки), с использованием для этого формулы математической статистики . По мнению  

Выполняемые задания создают различную нагрузку для отдельных устройств ВС. С увеличением числа одновременно выполняемых заданий (т.е. коэффициента мультипрограммирования N) у всех устройств ЭВМ будут расти значения коэффициентов использования U(i). Устройство с номером d, которое первым достигнет значения U(d), практически равного 1, станет создавать основные задержки для выполняемых заданий оно называется насыщенным устройством . Для увеличения производительности ВС можно заменить насыщенное устройство на более быстродействующее либо снизить нагрузку на него путем изменения структуры БД и модификации программ пользователей.  

Рассмотрим последовательность определения коэффициента одновременности Коди, используемого для определения совмещенной максимальной активной нагрузки потребителя .  

Например, потребитель получает электроэнергию от энергосистемы по трем питающим линиям, на которых установлены счетчики, фиксирующие максимальную нагрузку. При отсутствии устройств для определения совмещенной суммарной нагрузки необходимо определить коэффициент одновременности. Для определения коэффициента одновременности работники Энергосбыта и предприятия-потребителя совместно снимают график нагрузки в часы максимума энергосистемы в один из рабочих дней по получасовым-записям всех трех счетчиков и составляют совмещенный график, по которому находят максимальную совмещенную нагрузку (Рмакс.совм)- Перед началом записи показаний счетчиков стрелки на счетчиках, указывающие максимальную нагрузку, должны быть установлены в нулевом положении. После окончания записей показаний счетчиков стрелки перешли в положения, указывающие максимальную нагрузку по каждой питающей линии за период прохождения максимума энергосистемы. Положим, что стрелками указывается нагрузка по первому счетчику Р, по второму - Рг> по третьему - Р3.  

Преимущества многопостовой системы питания обусловлены тем, что концентрация значительной мощности в одном многопостовом агрегате позволяет уменьшить стоимость I кет его номинальной мощности по сравнению с однопостовым преобразователем. Кроме того, поскольку коэффициент одновременности горения сварочных дуг меньше единицы, многопостовой генератор работает в режиме непрерывной нагрузки. Это позволяет уменьшить номинальную мощность источника питания в расчете на один пост по сравнению с однопостовым генератором, работающим в режиме повторно-кратковременной нагрузки z.