Неправильное определение или вообще отсутствие величины расчетной нагрузки – одно из часто встречающихся замечаний при проведении экспертизы проектов строительства, реконструкции и техперевооружения.

Электрические нагрузки являются исходными данными для решения сложного комплекса технических и экономических вопросов, возникающих при проектировании электроснабжения зданий и сооружений. Определение электрических нагрузок составляет первый этап проектирования любой системы электроснабжения и производится с целью выбора и проверки токоведущих элементов и трансформаторов по нагреву и экономическим соображениям, расчета отклонений и колебаний напряжений, выбора компенсирующих установок, защитных устройств и т.д.

От правильной оценки ожидаемых электрических нагрузок зависит рациональность выбора схемы и всех элементов системы электроснабжения и ее технико-экономические показатели (капитальные вложения, ежегодные эксплуатационные расходы, расход цветного металла и потери электроэнергии).

Жилые и общественные здания

В настоящее время расчет электрических нагрузок жилых и общественных зданий должен выполняться согласно Своду Правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий», который одобрен и рекомендован Госстроем России от 26.10. 2003г. № 194 и согласован: Госэнергонадзором России от 26.03.2003г.№ 32-01-07/41 и ГУГПС МЧС России от 26.10.2003г. №18/4/2834.

СП 31-110-2003 принят взамен: ВСН 59-88, отдельных пунктов раздела 2 РД 34.20.185-94 (изменения и дополнения к разделу 2 «Расчетные электрические нагрузки»), которые утратили силу в связи с истечением срока действия, и РМ-2696-01, не являющиеся документом федерального уровня.

Удельные расчетные электрические нагрузки электроприемников квартир жилых зданий следует принимать по таблице 6.1 с обязательными примечаниями к данной таблице.

Однако, остается открытым вопрос о расчетных нагрузках электроприемников коттеджей, не вошедших в СП. Коттеджи могут характеризоваться следующими потребителями электроэнергии: с плитами на природном газе; с плитами на природном газе и электрической сауной мощностью до 12 кВт; с электрическими плитами мощностью до 10,5 кВт; с электрическими плитами мощностью до 10,5 кВт и электрической сауной мощностью до 12 кВт. По нашему мнению расчетные нагрузки электроприемников коттеджей можно определять по СП, как для квартир с повышенной комфортностью: 1) в соответствии с заданием на про- ектирование или 2) по заявленной мощности с учётом коэффициентов спроса по таблице 6.2, и в обоих случаях применяя коэффициенты одновременности – таблица 6.3.

Как известно, электрические нагрузки квартир носят случайный характер и зависят от ряда факторов (уклада жизни различных семей, набора электроприемников по количеству и мощности и других факторов), вот почему по отношению к электроприемникам квартиры установленная мощность не имеет смысла и, согласно СП, заменяется на заявленную мощность. Необходимо отметить, что удельные нагрузки для электроприемников квартир приняты для периода зимнего получасового максимума, для периода наибольших нагрузок (см. Примечания п.п. 3;.5; 6; 7; 8 к таб.6.1) и учитывают асимметрию нагрузок, обусловленную неравномерной нагрузкой фаз электрической сети.

Иногда в некоторых проектах расчетная нагрузка на шинах РУ-0,4кВ ТП по многосекционному жилому дому определяется как сумма расчетных нагрузок на вводах ВРУ (ВРУ-1; ВРУ-2 и так далее). Это является грубейшей ошибкой. В п.6.2 СП четко указано, расчетная нагрузка определяется по таб.6.1 для каждого элемента сети в зависимости от числа квартир, то есть для шин РУ-0,4кВ ТП - от общего количества квартир многосекционного дома, присоединенных к данному ТП.

Как уже было сказано, расчетные нагрузки электроприемников муниципальных жилых зданий определяются согласно СП п.6.1, а для квартир с повышенной комфортностью по заявленной мощности по таблицам 6.2 и 6.3. При совместном «наборе» квартир муниципальных и квартир с повышенной комфортностью расчетная нагрузка электроприемников квартир, в частности, на электровводе в аварийном режиме определяется расчетом отдельно тех и других нагрузок и с учетом коэффициента одновременности. Пример: 17 этажный жилой дом с общим количеством квартир 102, из них 60 квартир с повышенной комфортностью (п.к.) при заявленной мощности 30 кВт на квартиру (расчетная Р_р=30х0,6=18кВт) и 42 квартиры - муниципальные (Р_{уд.муцип.}= 1,95кВт/кварт.). В этом случае расчетная нагрузка всех квартир на электровводе в аварийном режиме:

Р_р(ввод)= (18х60+1,95х42)х0,16=186кВт,

где К=0,16 – коэффициент одновременности для 102 квартир (СП таб. 6.3).

Для потребителей электроэнергии общественных зданий следует обращать внимание на характерные особенности электрических расчетов групп общественных зданий, комплексов и сооружений (согласно СНиП 2.08.02-89* - Приложение 1) по рабочему освещению и для силовых электрических сетей. При этом для силовых вводов зданий, относящихся к одному комплексу, но различных по функциональному назначению (учебных помещений и мастерских ПТУ, специальных учебных заведений и школ, парикмахерских, ателье, КБО, общественных помещений и т.п.) расчетную нагрузку следует принимать с коэффициентом несовпадения максимумов их нагрузок, равным 0,85.

При совместном питании силовых (Р_р.с.) электроприемников и освещения (Р_р.о.) расчетную нагрузку (Р_р) в рабочем и аварийных режимах, следует определять по формуле:

Р_р= К (Р_р.о. + Р_р.с.+К₁ Р_р.х),

где:
К – коэффициент, учитывающий несовпадение расчетных максимумов нагрузок силовых электроприемников (в том числе холодильного оборудования) и освещения ( Р_р.о. х100% / Р_р.с. в соответствии с СП таблица 6.11);
К₁ - коэффициент, зависящий от отношения Р_р.о. х100% / Р_р.х. в соответствии с СП таблица 6.11 – примечание 3), где Р_р.х – расчетная нагрузка холодильного оборудования систем кондиционирования воздуха.

Пример: кафе, где Р_р.с.=110 кВт, Р_р.о.=40кВт, Р_р.х.=30кВт, тогда: Р_р.о. х100% / Р_р.с. = 40 кВт х100% /110кВт=36% и по таблице 6.11 К=0,85; К₁= 0,75 при отношении ( 40 кВт х 100% / 30кВт=133%); расчетная нагрузка (Р_р) в аварийном режиме составит: Р_р= 0,85 (40 кВт + 110 кВт + 0,75 х 30кВт)= 147 кВт.

Необходимо отметить, что расчетную нагрузку (Р_р.тп.) на шинах РУ-0,4 кВ ТП при смешанном питании потребителей различного назначения (жилых домов и общественных зданий) определяют по формуле (СП п.6,31):

Р_р.тп. = Р_р.макс. + К₁ х Р_р1 + К₂ х Р_р2 + К₃ х Р_р3...

Пример: электроприемники жилого дома с Р_р.макс.=186 кВт +0,7 х147 кВт + 0,6 х 30 кВт =307 кВт, где 30 кВт- электроприемники здания управления; 147 кВт - электроприемники кафе (коэффициенты: К₁; К₂; К₃ - учитывают долю электрической нагрузки общественных зданий к наибольшей нагрузке жилого дома).

Промышленные установки

В целях упорядочивания методов расчета электрических нагрузок были введены, а затем уточнены «Указания по определению электрических нагрузок в промышленных установках» РТМ 36.18.32.4-92, разработанные специальной комиссией по электрическим нагрузкам при ЦЕНТОЭП совместно с институтом «Тяжпромэлектропроект». В результате комплекса научно-исследовательских работ с привлечением ведущих научно-исследовательских и проектных институтов, высших учебных заведений было установлено, что причиной завышения расчетных электрических нагрузок явилось завышение средней расчетной нагрузки. В связи с уточнением расчетные нагрузки снизились в пределах от 15 до 30% и в значительной мере устранили расхождение между расчетным и фактическим электропотреблением. Было подготовлено и выпущено Пособие к «Указаниям по расчету электрических нагрузок» («Тяжпромэлектропроект», 1993 г).

В качестве указаний по расчету электрических нагрузок служит РТМ 36.18.32.4-92, Пособие к ним и Справочные данные по расчетным коэффициентам электрических нагрузок («Тяжпромэлектропроект», 1990 г).

В первую очередь необходимо проектировщикам – электрикам получить задания от технологов, сантехников и других смежных специальностей, в которых должны быть указаны данные электроприемников (номинальная мощность, фазность, напряжение, количество, режим работы и т.п.), устанавливаемых в данном здании (сооружении).Если здание состоит из нескольких энергоёмких корпусов (промплощадок), то расчет электрических нагрузок ведется для каждого корпуса (промплощадки) отдельно.

Необходимо расчет нагрузок производить для каждого технологического режима: двигательный режим (станки, вентиляторы, компрессоры, насосы); режим нагревательных электроприемников (печи сопротивления, сушильные шкафы, нагревательные приборы); для электроприемников, заданных полной мощностью (силовых, печных, сварочных трансформаторов: Р_ном.=S_{паспр.соs}); для электродвигателей, работающих в повторно-кратковременном режиме (электрокраны, тельферы, лифты, пожарные насосы: Р_ном.=Р_паспр.v ПВ ). При расчетах силовых электрических нагрузок применяют расчетные коэффициенты, характеризующие режим работы электроприемников, мощности, времени и графика нагрузок: коэффициент использования – К_и, который характеризует использование активной мощности и представляет собой отношение средней активной мощности одного или группы электроприемников за наиболее загруженную смену к номинальной мощности; коэффициент спроса – отношение максимальной активной мощности одного или группы электроприемников к номинальной мощности.

Расчеты электрических нагрузок должны производиться при разработке предпроектной документации, на стадиях проект, рабочий проект, рабочая документация. Также должны оцениваться электрические нагрузки и при выполнении схем развития. Однако цели и состав расчета нагрузок при различных стадиях разные.

При предпроектной проработке (обоснование инвестиций, градостроительная документация) должна определяться результирующая электрическая нагрузка застройки, предприятия, позволяющая решить вопросы присоединения к сетям энергосистемы и наметить схему электроснабжения застройки, промышленного предприятия на напряжении сети энергосистемы в точке балансового разграничения. На этой стадии точный расчет электрических нагрузок по существующей форме не производится. Ожидаемая электрическая нагрузка определяется либо по фактическому потреблению аналогичной застройки или предприятия – аналога, либо по достоверному значению коэффициента спроса при наличии данных об установленной мощности всех электроприемников, либо по удельным показателям электропотребления. Точность определения ожидаемой электрической нагрузки зависит в значительной степени от полноты имеющейся статистической информации по электропотреблению действующих предприятий отрасли. К сожалению, эта информация в большинстве случаев недостаточна (разве что в головных проектных организациях) или вообще отсутствует, что весьма затрудняет определение достоверного значения ожидаемой электрической нагрузки.

При определении ожидаемой электрической нагрузки предприятия по удельным показателям электропотребления (например, удельному расходу электроэнергии на единицу продукции) следует иметь ввиду, что показатели удельных расходов должны включать в себя не только электропотребление основных технологических механизмов, но и электропотребление вспомогательных механизмов, обеспечивающих технологический процесс (водоснабжение, газоснабжение, сантехнические устройства, очистные установки и т.п.). Доля последних в электропотреблении значительна и имеет тенденцию к росту особенно в связи с необходимостью выполнения требований по экологии.

При определении ожидаемой электрической нагрузки застройки по удельным нагрузкам возможно использование рекомендаций п.2.4.4 РД 34.20.185-94 (поскольку в этой части новых показателей на данный момент нет).

На стадии проект производится расчет электрических нагрузок в целях выполнения схемы электроснабжения объектов застройки, предприятия на напряжение 10(6) кВ и выше, выбора и заказа электрооборудования трансформаторных, распределительных и главных понижающих подстанции, элементов электрических сетей на напряжение 10 (6) кВ и выше.

Расчет электрических нагрузок производится параллельно с построением системы электроснабжения, например, для промпредприятия, в следующей последовательности:

• выполняется расчет электрических нагрузок ЭП напряжением до 1 кВ в целом по корпусу (предприятию) в целях предварительного выявления общего количества и мощности цеховых трансформаторных подстанций, устанавливаемых в корпусе (на предприятии);
• выполняется расчет электрических нагрузок на напряжении 10 (6) кВ и выше на сборных шинах распределительных и главных понижающих подстанций;
• определяется расчетная электрическая нагрузка предприятия в точке балансового разграничения с энергосистемой;
• производится окончательный выбор числа и мощности трансформаторных подстанций с учетом выбранных согласно РТМ 36.18.32.6-92 средств КРМ.

На стадии рабочий проект расчеты электрических нагрузок рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

• выполняется расчет электрических нагрузок ЭП напряжением до 1 кВ в целом по корпусу (предприятию) и предварительно определяются количество и мощность цеховых трансформаторных подстанций и их месторасположение;
• производится расчет электрических нагрузок питающих сетей до 1 кВ и на шинах каждой цеховой трансформаторной подстанции. Расчет ведется одновременно с построением питающей сети напряжением до 1 кВ. Целью расчетов являются определение расчетных токов для выбора сечений проводников питающих сетей напряжением до 1 кВ и выбора защитных аппаратов;
• выполняется расчет электрических нагрузок на напряжении 10 (6) кВ и выше на сборных шинах распределительных и главных понижающих подстанций;
• определяется расчетная электрическая нагрузка предприятия в точке балансового разграничения с энергосистемой;
• производится окончательный выбор числа и мощности трансформаторных подстанций с учетом устанавливаемых согласно РТМ 36.18.32.6-92 средств КРМ.

На стадии рабочая документация при двухстадийном проектировании, когда количество и мощности подстанций определены на предыдущей стадии проектирования, выполняется только расчет электрических нагрузок питающих сетей напряжением до 1 кВ и на шинах каждой цеховой подстанции. В тех случаях, когда количество и мощности подстанций не определены на предыдущей стадии проектирования или меняются исходные данные по сравнению с ранее выданными заданиями на проектирование, последовательность расчетов электрических нагрузок должна быть аналогичной последовательности расчетов их на стадии рабочего проекта.

И.В. ПАСТУХОВА,
начальник отдела экспертизы инженерного обеспечения ГУ МО «Мособлгосэкспертиза»

Л.Г. НАСАНОВСКИЙ,
глав. специалист отдела экспертизы инженерного обеспечения ГУ МО «Мособлгосэкспертиза»

ГУ МО «Мособлгосэкспертиза» «Информационный вестник» №3(10)