Расчёт электрических нагрузок: коэффициент спроса, пример и ошибки в таблицах
По расчётной нагрузке выбирают вводной аппарат, сечение питающей линии и мощность трансформатора, с ней же сравнивают мощность из технических условий. Для жилых и общественных зданий её считают методом коэффициента спроса по разделу 7 СП 256.1325800.2016. Ниже порядок расчёта, пример ввода офисного здания в числах и ошибки, которые чаще всего встречаются в таблицах нагрузок.
Установленная и расчётная мощность
Установленная мощность Pу равна сумме номинальных мощностей электроприёмников, присоединённых к линии или щиту. Расчётная мощность Pр меньше: все приёмники одновременно и на полную мощность не работают. Связывает их коэффициент спроса Кс. Для силовых питающих линий и вводов общественных зданий это формула (9) из п. 7.2.6 СП 256:
Pр = Кс · Pу
В Pу по этой формуле не входят противопожарные устройства и резервные электроприёмники, так записано в пояснении к формуле. Остальные величины получают из расчётной мощности и cos φ:
- реактивная мощность Qр = Pр · tg φ;
- полная мощность Sр = √(Pр² + Qр²);
- расчётный ток трёхфазной линии Iр = Pр / (√3 · Uл · cos φ), однофазной Iр = Pр / (Uф · cos φ).
Где брать коэффициент спроса
Кс зависит от вида нагрузки, назначения здания и участка сети, для которого идёт расчёт. Для общественных зданий значения собраны в подразделе 7.2 СП 256:
| Нагрузка | Откуда брать Кс | Что учитывать |
|---|---|---|
| Рабочее освещение, питающая сеть и ввод | Табл. 7.6 (п. 7.2.1) | Зависит от типа здания и установленной мощности освещения; промежуточные значения находят интерполяцией |
| Групповая сеть рабочего освещения, аварийное и эвакуационное освещение | Кс = 1 (п. 7.2.2) | Нагрузку не снижают |
| Розетки | Табл. 7.7, формула (7) в п. 7.2.4 | Pр.р = Кс.р · Pу.р · n, на одну розетку принимают 0,06 кВт |
| Силовые электроприёмники | Табл. 7.8 (п. 7.2.7); для сантехнического оборудования она отсылает к табл. 7.5 | Для одного электроприёмника Кс = 1; расчётная нагрузка не меньше мощности наибольшего приёмника (примечания к табл. 7.8) |
| Ввод с освещением и силовой нагрузкой | Формула (12) в п. 7.2.16, табл. 7.11 | Коэффициент несовпадения максимумов K |
| cos φ | Табл. 7.12 (п. 7.2.18) | По типу здания, мощности двигателей и типу ламп |
Один и тот же приёмник на разных ступенях сети считают с разным Кс. Для розеток учреждения управления табл. 7.7 даёт Кс = 1 в групповой сети, 0,2 в питающей и 0,1 на вводе здания. Группа из восьми розеток нагружает свою линию на 1 · 0,06 · 8 = 0,48 кВт, а 200 розеток здания добавляют ко вводу только 0,1 · 0,06 · 200 = 1,2 кВт.
Пример: ввод офисного здания
Здание управления, сеть 400 В. Освещение люминесцентными светильниками, 200 розеток, восемь двигателей вентиляции и насосов по 5,5 кВт. Холодильной станции нет.
| Нагрузка | Pу, кВт | Кс | Pр, кВт | cos φ |
|---|---|---|---|---|
| Рабочее освещение | 25 | 0,85 (табл. 7.6, поз. 3) | 21,25 | 0,92 |
| Розетки, 200 шт. по 0,06 кВт | 12 | 0,1 (табл. 7.7, ввод здания) | 1,2 | 0,9 |
| Вентиляция и насосы, 8 × 5,5 кВт | 44 | 0,75 (табл. 7.5, поз. 1) | 33,0 | 0,85 |
| Сумма | 81 | 55,45 | 0,88 |
cos φ освещения и двигателей взят по табл. 7.12. Для розеток в ней значения нет, в примере принято 0,9.
Реактивная мощность: Qр = 21,25 · 0,426 + 1,2 · 0,484 + 33,0 · 0,620 = 30,09 квар. Средневзвешенный cos φ = 55,45 / √(55,45² + 30,09²) = 0,88.
Освещение и силовая нагрузка достигают максимума в разное время, поэтому на вводе их складывают по формуле (12) с коэффициентом K из табл. 7.11. Осветительная нагрузка вместе с розетками (формула (8) в п. 7.2.5) равна 21,25 + 1,2 = 22,45 кВт, это 68 % от силовой. Для учреждений управления при отношении от 20 до 75 % K = 0,95 (для зданий с кондиционированием воздуха 0,85):
Pр = 0,95 · (22,45 + 33,0) = 52,68 кВт
Iр = 52,68 кВт / (√3 · 400 В · 0,88) = 86,4 А, Sр = 59,86 кВА
Ток, посчитанный по установленной мощности 81 кВт, получился бы 132,9 А. Разница в полтора раза уходит в номинал вводного аппарата и сечение кабеля. Подобрать их по расчётному току помогут калькулятор выбора автомата и калькулятор сечения кабеля.
РТМ и коэффициент использования
В части проектов таблица нагрузок построена иначе: вместо Кс в ней стоят коэффициент использования Ки и коэффициент расчётной нагрузки Кр. Это метод РТМ 36.18.32.4-92: расчётную мощность получают как Pр = Кр · Σ(Ки · Pн). Формы таблиц у двух методов разные. Если строки таблицы с графой Ки проверять как Pу · Кс, итог не сойдётся, хотя сама таблица может быть верной.
Типовые ошибки в таблицах нагрузок
- Итог не равен сумме строк. Группу добавили или удалили, а итоговую строку не пересчитали.
- Расчётный ток строки не сходится с её мощностью и cos φ. Для линии вентиляции из примера должно быть 33 кВт / (√3 · 400 В · 0,85) = 56,0 А; любое другое число означает, что ток остался от прежней мощности.
- Кс ввода применён к групповой линии. Розеточная группа, посчитанная с Кс = 0,1, получает заниженные автомат и сечение.
- Кс меньше 1 у единственного электроприёмника или расчётная нагрузка линии меньше мощности самого крупного приёмника.
- Резервные насосы и противопожарные устройства сложены с рабочей нагрузкой.
- Полная мощность получена сложением Sр строк, а cos φ взят один на всю таблицу. Складывать нужно отдельно Pр и Qр.
- Однофазные группы распределены по фазам неравномерно, а ток ввода посчитан как для симметричной нагрузки. Ввод выбирают по наиболее загруженной фазе.
- Таблица в пояснительной записке, надпись на схеме ВРУ и мощность в технических условиях расходятся после очередной правки.
Как это проверяет ВØЛЬТ
ВØЛЬТ читает таблицу нагрузок и схемы щитов из тома, пересчитывает расчётный ток каждой линии по мощности, cos φ, числу фаз и коэффициенту спроса и проверяет, что итог таблицы равен сумме групп. Одно и то же число сверяется между таблицей нагрузок, схемой и техническими условиями. В замечании приводится расчёт в подставленных значениях. Проверка кодом одного тома на сайте бесплатна, подробнее на странице проверки ЭОМ.