Снижение расхода электроэнергии в электроустановках зданий - Электрические нагрузки

Правильное определение электрических нагрузок является решающим фактором для выбора количества и мощности трансформаторных подстанций, сечений проводов и кабелей, защитной и другой аппаратуры, электрооборудования и электроконструкций и, следовательно, для выявления размеров капиталовложений в сеть.
Превышение нагрузок зданий в сравнении с фактическими влечет за собой завышение количества и мощности подстанций и всех других элементов сети и перерасход электроэнергии за счет снижения КПД трансформаторов. Напротив, занижение нагрузок ведет к выходу из строя оборудования и проводников и необходимости преждевременной реконструкции сети. Трудности правильного определения нагрузок жилых зданий заключаются прежде всего в том, что нагрузки являются случайными величинами и зависят от уклада жизни различных семей, набора электроприемников, материального достатка семьи и многих других факторов. Нагрузки жилых зданий существенно меняются в течение суток и в зависимости от времени года.

Существует ряд методов для определения удельных нагрузок (кВт/квартиру), базирующихся на фактических показателях, определяемых на основе многолетних измерений в большом числе квартир и обработанных метода ми теории вероятностей и математической статистики. Нормируемые значения удельных нагрузок устанавливаются с учетом их естественного роста на перспективу для внутренних сетей в течение 15 лет, для внешних сетей — 8—10 лет. Учитывается также неизбежная асимметрия нагрузок, вызванная случайным характером включения бытовых приборов в квартирах.
Все эти вопросы широко освещены в технической литературе и выходят за пределы данной книги [14].

Нагрузки жилых зданий.

В табл. 5.1 приведены удельные расчетные нагрузки потребителей электроэнергии квартир посемейного заселения. Для определения электрических нагрузок квартир во всех элементах сети (питающие линии, вводы в здания, шины низшего напряжения трансформаторных подстанций) можно пользоваться формулой
(5.1) где Ркв — расчетная нагрузка квартир одного или группы домов, кВт; Ркв,уд — удельная расчетная нагрузка, кВт/квартиру; Рк,уд — удельная расчетная нагрузка бытовых кондиционеров воздуха, кВт/квартиру; п — число квартир.
Удельные расчетные нагрузки установлены инструкцией по проектированию электрооборудования жилых зданий СН 544-82, утвержденной Госгражданстроем СССР. При этом Ркв,уд действительны для любого климатического района страны. Нагрузки от бытовых кондиционеров учитываются только для некоторых южных районов (см. примечание 8 к табл. 5.1).
Расчетные нагрузки силовых электроприемников, приведенные к вводу жилого дома, линии или к шинам 0,4 кВ ТП определяются:
а) лифтовых установок Рл по формуле, кВт,
(5.2) где Кс,л — коэффициент спроса, определенный по табл. 5.2 в зависимости от количества лифтовых установок, присоединенных к линии, и этажности зданий; пл — количество лифтовых установок; Рпi — установленная мощность электродвигателя ί-го лифта по паспорту, кВт;
б) электродвигателей насосов водоснабжения, вентиляторов и других санитарно-технических устройств — по их установленной мощности с учетом коэффициента спроса 0,7.

Таблица 5.1. Удельные расчетные нагрузки на одну квартиру жилого дома

Примечания: 1. Определение расчетной нагрузки для количества квартир, не указанных в таблице, проводится путем интерполяции.

1. Удельные расчетные нагрузки квартир учитывают нагрузку освещения общедомовых помещений.
2. Удельные расчетные нагрузки приведены для квартир с общей площадью до 55 м2. При общей площади квартир, превышающей указанную, удельную нагрузку следует увеличивать на 1 % на каждый квадратный метр дополнительной площади в домах с плитами на природном газе и на 0,5 % в домах с электрическими плитами и плитами на твердом топливе и сжиженном газе. В обоих случаях увеличение удельной нагрузки нс должно превышать 25 % значений, приведенных в таблице. Удельная нагрузка от кондиционеров принимается независимо от площади квартир.
3. Для жилых домов с покомнатным расселением семей в квартире удельную расчетную нагрузку следует умножать на коэффициент 1,5 при числе семей в квартире до 3 и на 2 при числе семей 4 и более.
4. Для общежитий квартирного типа к удельным расчетным нагрузкам, приведенным в таблице, следует вводить коэффициент 2.
5. Удельные расчетные нагрузки не учитывают общедомовую силовую нагрузку, осветительную и силовую нагрузку встроенных помещений общественного назначения. В удельных нагрузках не учтено также применение в квартирах электрических водонагревателей и отопления.
6. Для определения при необходимости утреннего пли дневного максимума нагрузок необходимо вводить коэффициенты: 0,7 — для жилых домов с электрическими плитами: 0,5 — для жилых домов с плитами на газообразном и твердом топливе.
7. Удельные расчетные нагрузки действительны для любого климатического района страны.
8. Возможность применения населением бытовых кондиционеров воздуха в квартирах следует предусматривать в проектах жилых домов для строительства на юге страны в районах, указанных в главе СНиП по проектированию жилых зданий. При этом удельные электрические нагрузки учитывают использование в квартире только одного бытового кондиционера воздуха мощностью до 1,3 кВт. В домах с электроплитами при количестве квартир более 400 дополнительную нагрузку от бытовых кондиционеров учитывать не следует.

Таблица 5.2. Коэффициенты спроса Кл,с лифтовых установок жилых зданий

Мощность резервных электродвигателей, а также электроприемников противопожарных устройств при подсчете электрических нагрузок не учитывается, за исключением тех случаев, когда она определяет выбор аппаратов защиты и сечений проводов.
Расчетная нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников) определяется по формуле, кВт,
(5.3) где Рс — расчетная нагрузка силовых электроприемников, кВт.
Расчетные коэффициенты мощности питающих сетей жилых зданий следует принимать по табл. 5.3.

Нормы [18] разрешают для ориентировочных расчетов нагрузок микрорайона или квартала пользоваться удельной нагрузкой на 1 м2 общей площади квартир, приведенной к шинам 0,4 кВ ТП.
Расчетная нагрузка жилых домов определяется по формуле, кВт,
(5.4)
где Рж,д,уд — удельная расчетная нагрузка жилых домов на шинах 0,4 кВ ТП, Вт/м2, по табл. 5.4; S — общая площадь жилых домов, подключенных к шинам 0,4 кВ ТП, м2.

Таблица 5.4. Удельные расчетные нагрузки жилых домов

Примечания: 1. В знаменателе указаны значения cos φ.

1. В удельных расчетных нагрузках учтены нагрузки насосов систем отопления, горячего водоснабжения и подкачки водопровода, установленных в ЦТП или индивидуально в каждом доме, лифтов и наружного освещения территории микрорайона. Не учитываются нагрузки электроотопления, электроводонагрева и бытовых кондиционеров воздуха.
2. Удельные расчетные нагрузки относятся как к первой очереди строительства, так и к расчетному сроку.
3. Для районов Крайнего Севера удельные расчетные нагрузки при соответствующих обоснованиях могут быть увеличены.

Выбор параметров групповых линий квартир целесообразно производить но расчетному току. При современном и на перспективу уровне нагрузок вводы в квартиры и групповые линии выполняются однофазными. Количество этих линий и расчетные токи указаны в табл. 5.5.

Нагрузки общественных зданий.

Электрические нагрузки любого общественного здания слагаются из нагрузок электрического освещения и силового электрооборудования. Установленная мощность ламп электрического освещения определяется на основании светотехнических расчетов.
Мощность силовых электроприемников принимается на основании технологических и санитарно-технических разделов проекта с учетом коэффициентов спроса, приведенных в [9].

Таблица 5.5. Групповые линии квартир в жилых домах

* В знаменателе указаны расчетные токи групповых линий, к которым подключаются бытовые кондиционеры мощностью до 1,3 кВт.
** Одновременное включение электроплиты и бытовой машины или прибора на полную мощность исключается.

Коэффициенты спроса установлены для осветительных и силовых сетей на основе научно-исследовательских работ, выполненных в течение ряда лет АКХ имени К. Д. Памфилова, Минжилкомхоза РСФСР, ВНИИПИ Тяжпромэлектропроект, МНИИТЭП ГлавАПУ г. Москвы, Ленинградским отделением ТПЭП, институтом «Ленпроект» Ленгорисполкома, ЦНИИЭП торгово-бытовых зданий и туристских комплексов Госгражданстроя с участием МКС Мосэнерго. Как показали расчеты, внедрение научно обоснованной методики расчета электрических нагрузок обеспечивает только по Москве ежегодную экономию трансформаторной мощности не менее 25—30 тыс. кВ-А. Дальнейшие работы МНИИТЭП, МКС Мосэнерго и Гипрокоммунэнерго Минжилкомхоза РСФСР выявили возможность значительной экономии средств и материальных ресурсов в сети 10 кВ (распределительной и питающей) благодаря учету несовпадения максимумов различных потребителей. Результаты этих работ включены в новую редакцию «Инструкции по проектированию городских и поселковых электрических сетей» ВСН-97-83 Минэнерго СССР.

Таблица 5.6. Укрупненные удельные нагрузки и коэффициенты мощности общественных зданий  массового строительства

Продолжение табл. 5.6

Удельная нагрузка не зависит от наличия кондиционирования воздуха.
Удельную нагрузку столовых и пищеблоков закрытого типа следует принимать как для предприятий общественного питания с учетом числа мест, равного 1/3 лиц, постоянно находящихся в данном учреждении.
Удельную нагрузку ресторанов при гостиницах следует принимать как для предприятий общественного питания.

В данной работе приводятся лишь укрупненные удельные нагрузки общественных зданий массового строительства (табл. 5.6) для ориентировочных расчетов.