Расчёт пиковой нагрузки сети
Определение максимального тока в электросети с учётом совпадения пиков потребления разных групп. Применяются коэффициенты одновременности К_о = 0,7-0,9, использования К_исп = 0,5-0,8. Основа подбора трансформатора, вводного автомата, сечения кабеля.
Расчёт пиковой нагрузки — определение максимального одновременного потребления группы потребителей в электросети. Критичен для подбора вводных автоматов, трансформаторов, расчёта затрат на технологическое присоединение и выбора тарифа. Отличается от установленной мощности тем, что учитывает статистику: не все потребители работают одновременно на максимуме.
В расчётах фигурируют три коэффициента. K_с (спроса) — отношение расчётной нагрузки к установленной внутри одной однородной группы. K_о (одновременности) — отношение максимальной одновременной нагрузки к сумме максимумов разных групп: 2-5 групп — 0,9; 5-10 — 0,8; 10-20 — 0,7; более 20 — 0,65-0,7. K_исп (использования) — отношение средней за смену нагрузки к номинальной мощности оборудования: офисное освещение и ПК — 0,7-0,8; станки и компрессоры — 0,6-0,75; нагревательные устройства — 0,8-0,9; кондиционеры в сезон — 0,5-0,7. Общая формула — P_пик = Σ (P_i × K_с_i) × K_о × K_запас, где K_запас — 1,15-1,25.
Для многоквартирных домов коэффициент спроса уменьшается с ростом числа квартир по закону больших чисел. По СП 31-110-2003: одна квартира K_с = 0,7-0,8; 10 квартир — 0,38; 50 квартир — 0,25; 72 квартиры — 0,22; 100 квартир — около 0,15-0,2. Пример 9-этажного дома на 72 квартиры с установленной 15 кВт на квартиру (современный стандарт с электроплитой): P_уст = 1080 кВт, P_р = 1080 × 0,22 = 237 кВт, с cos φ = 0,92 полная S = 258 кВА. Выбор — трансформатор 400 кВА с запасом на лифты, освещение МОП и иллюминацию.
Для промышленного цеха металлообработки: 10 станков × 15 кВт с K_исп = 0,7 дают 105 кВт; 2 компрессора × 30 кВт с K_исп = 0,5 — 30 кВт; освещение 20 × 0,9 = 18 кВт; вентиляция 15 × 0,8 = 12 кВт; прочее 10 × 0,5 = 5 кВт. Σ P_р = 170 кВт, с K_о = 0,85 и запасом 1,2 — P_пик = 173 кВт, S = 203 кВА, трансформатор 250 кВА. Превышение пиковой нагрузки приводит к срабатыванию вводного автомата (отключение щита), ускоренному износу контактов, перегреву трансформатора; городская сетевая компания при превышении договорной мощности выставляет штраф. Нормативы — СП 31-110-2003, РД 34.20.185, ПУЭ 7 глава 1.3, ГОСТ Р 50571.5.52.
Частые вопросы
Чем К_с отличается от К_о?
К_с (спроса) — применяется к одной группе однородных потребителей, учитывает что не все они одновременно на максимуме. К_о (одновременности) — применяется между группами, учитывает что максимумы разных групп могут не совпадать во времени. Пример: для группы 20 офисных рабочих мест К_с = 0,7, а между группой ПК и группой кондиционеров К_о = 0,85.Почему для многоквартирного дома К_с уменьшается с ростом числа квартир?
Статистика: в маленьком доме (5 квартир) все могут одновременно включить плиту (К_с ≈ 0,7). В доме на 100 квартир — одновременное включение всех плит практически невозможно (К_с ≈ 0,2). Это закон больших чисел: чем больше потребителей, тем меньше их пиков совпадает. СП 31-110 даёт таблицы К_с для разного числа квартир.Что будет при превышении пиковой нагрузки?
Срабатывание вводного автомата → отключение всего щита/здания. Если регулярно — ресурс автомата снижается (контакты обгорают). При превышении нагрузки трансформатора — его перегрев, снижение КПД, в крайнем случае выход из строя. Городская сетевая компания также может отключить при превышении договорной мощности и выставить штраф.
Источники
- СП 31-110-2003 — Проектирование и монтаж электроустановок — Госстрой РФ
- РД 34.20.185 — Инструкция по проектированию городских электрических сетей — Минэнерго РФ