Суточный график нагрузки жилых зданий

При выборе трансформаторов важно понимать суточный график нагрузки. С промышленными объектами все гораздо сложнее, а вот у жилых домов достаточно постоянный суточный график потребления электроэнергии. Суточный график нагрузки влияет на выбор трансформатора.

Знаю, многие из вас следят за моим блогом. Недавно я рассказывал про выбор трансформатора для коттеджного поселка. В той статье я пытался хоть как-то обосновать трансформатор 100 кВА для 31 домика, т.к. этого хотел РЭС, а с исходными данными было все достаточно сложно. По расчету получилось, что для этого количества домов и трансформатора 63 кВА вполне достаточно.

После той статьи по мне проехались словно катком, что я в корне не прав и нужен чуть ли не 160 кВА. Если честно, я так и не понял в чем и где я был не прав. Главное, что те комментарии побудили меня на написание еще одной статьи, которая поможет нам обосновать и сделать правильный выбор трансформатора.

Понимание суточного графика нагрузки пригодится при расчете нагрузок существующей трансформаторной подстанции. У нас сейчас очень любят в технических условиях на электроснабжение писать такой пункт.

В интернете на одном из сайтов я нашел реальный суточный график нагрузок для 62-квартирного дома с газовыми плитами. Я надеюсь, эта информация достоверна, по крайней мере график очень похож на реальный.

Суточный график нагрузки (62-квартирный дом с газовыи плитами)

Красной линией на графике я привел наш график к двухступенчатому, как принято в электроснабжении. При выборе трансформаторов используют значения К1 и К2, которые как раз соответствуют нижнему и верхнему значению.

Как видим из графика, вечерний максимум потребляемой нагрузки длится около 4 часов, в остальное же время нагрузка на трансформатор будет в 3 раз меньше, чем в вечернее время.

Если обратиться к нашим нормативным документам, то удельная нагрузка на одну квартиру была бы чуть меньше 1,4 кВт или Рр=86,8 кВт. А что видим в действительности? 15кВт Кстати, кто знает определение и физический смысл расчетной нагрузки?

Вы думаете график не верный? Давайте найдем среднее потребление одной квартирой.

20*5+4*15=160кВт*ч/сутки — потребляет весь дом.

160*30/62=77,4кВт*ч/месяц — потребляет одна квартира.

Думаю, полученный результат вызывает сомнение, хотя у меня среднее потребление в квартире около 40 кВт*ч, правда у меня нет ни телевизора, ни стиральной машины, ни микроволновой печи, вместо ламп накаливания использую светодиодные лампы

Проанализируем еще дом на 501 квартиру с газовыми плитами:

Суточный график нагрузки (501-квартирный дом с газовыи плитами)

Здесь соотношение потребляемой нагрузки в вечерний максим в 2 раз больше чем в дневное и ночное время.

В месяц на одну квартиру выходит: (20*80+4*160)*30/501=134 кВт*ч.

Результаты отличаются почти в 2 раз. Возможно, в первом доме только однокомнатные квартиры.

А сейчас вернемся к нашему коттеджному поселку.

Я больше склоняюсь к тому, что отношение К2/К1 будет около 3.

Примем, что каждый дом будет потреблять в месяц 600 кВт. На самом деле я очень сильно сомневаюсь, что среднее потребление у них будет более 300 кВт. Здесь не идет речь о каких-то особняках, в которых имеются бассейны, сауны и т.п. Частный дом моих родителей в деревне потребляет около 300 кВт/месяц, чем они там только не пользуются.

Найдем Рмах — потребляемая нагрузка в вечерний максимум. Придется вспомнить школьную математику.

31 дом, 31 день в месяце, тогда:

Рмах=56 кВт или S=60 кВА

Т.е. К1=20 кВА, а К2=60 кВА

Все равно я не прав, что трансформатора 63 кВА достаточно для нашей нагрузки в 31 дом? Данному трансформатору не придется работать даже с перегрузкой, а если посмотреть перегрузочную способность трансформатора в нашем режиме работы, то запас по мощности у него будет еще около 30%.

Перегрузочная способность трансформатора

Стоит заметить, что суточный график квартир и домов с электрическими плитами немного отличается. Здесь имеются дополнительно пики утром и днем, но они меньше по сравнению с вечерним максимумом.

Сейчас на блоге (в левой колонке) размещен опрос как раз по этой теме. Не поленитесь ответить лишь на один вопрос.

Суточные графики нагрузки жилых зданий

Данные, влияющие на заполнение суточных графиков нагрузки жилых зданий

Построение суточных графиков многоквартирных домов может варьироваться в зависимости от периода времени и норм энергопотребления, установленных в конкретном регионе.

На показатели суточных графиков главным образом влияют режимы работы имеющихся бытовых электрических приемников, которые также не постоянны – в соответствии с использованием и назначением этих приборов в той или иной квартире или же доме.

Сами суточные графики необходимы для фиксирования изменений и получения наглядных сведений о периодах пиковой нагрузки и учете имеющейся фазной асимметрии. Они содержат в себе информацию, отмеченную в определенный день месяца и сезон года. Эта информация также зависит от числа подключенных к прибору квартир.

Самый пик нагрузок приходится на зимний период времени.

Все суточные графики можно разделить на два условных типа, отталкиваясь от расходов энергопотребления для готовки еды и задействованных средств. Обычно выделяют суточные графики для зданий с электроплитами и плитами на газовом обеспечении.

Среднестатистические показатели нагрузок в формировании графиков

Вариативность изменений внешнего вида и заполнения суточного графика совместно с максимальными показателями нагрузки колеблется в достаточно широком диапазоне. С целью получения объективных представлений и суточных нагрузках в исследованиях используются усредненные показатели, выбранные из числа графиков по критерию средних получасовых нагрузок.

Если же брать средние графики нагрузок для квартир с газовым типом плит, то их можно определять за все дни недели, включая выходные, поскольку особых различий в электрических сетях по каждому из дней недели не отмечается.

Средние графики для квартир и домов, оснащенных электроплитами, устанавливаются за период времени в нерабочие дни и рабочих недель, поскольку характеристики графиков в выходные и будние дни для таких квартир различаются.

Сам же график нагрузок выходного дня подразумевает собой пик нагрузок на утреннее и дневное время суток, которые по величине нагрузки сопоставимы с вечером любого из будних дней.

Определяются средние нагрузки для графиков по показаниям установленных на квартиры счетчиков, изменением количества учтенной энергии на соответствующий ей временной интервал в пределах получаса.

Чтобы получить суточный график для жилого дома, необходимо просуммировать все средние нагрузки, установленные в один и тот же промежуток времени в каждый из дней недели, после чего полученную цифру стоит разделить на количество дней в неделе.

Суточные графики нагрузок сетей жилых зданий для домов с электроплитами и газом

Таким образом, на основе одного из суточных графиков Москвы было установлено, что пик зимней нагрузки среднестатистического жилого дома, оборудованного газом, на 108 квартир приходится на 6 часов вечера и длится до 10-11 часов ночи, но наибольшая нагрузка приходится на 8-9 часов вечера.

Утренний же пик нагрузки для этого же дома имеет продолжительность всего в 2 часа и длится с 7 до 9 часов утра, составляя только 35-50% нагрузок от вечернего показателя. Дневная нагрузка равна 30-45% от вечернего пика, а на ночную нагрузку приходится около 20-30% вечерней.

Для сетей квартир, оборудованных электроплитами, вечерний пик нагрузок идентичен тому, что и в домах с газом. Утренний пик нагрузок по времени продолжительности отличается, приходясь на период времени с 6 до 11 часов.

Утренний максимум в домах, оборудованных электроплитами составляет 60-65% вечернего, а дневная нагрузка находится в районе 50-60%, в то время как на ночную приходится только 20%.

Вечерний максимум выходного дня приходится на время с 9 до 11 часов вечера и ему почти аналогичен по величине утренний пик нерабочего дня. Дневные нагрузки в период с 13 до 17 часов равны 85-90% вечерних нагрузок. Соответственно, для выходных дней будет более высоким коэффициент заполнения этого графика.

Определение коэффициента заполнения графика для жилых домов с различным типом варочных плит

Ввиду широкого использования и распространения бытовых электрических приборов, которые имеют маломощные электрические двигатели, в домах с газовым типом плит, коэффициент мощности снизился до отметки 0,9-0,92 во время вечернего пика и до 0,76-0,8 в остальной период времени суток.

Для домов с электрическими плитами показатель коэффициента все же остается достаточно высоким, имея отметку в 0,95 – для вечернего и дневного времени и 0,8 – для ночного.

Именно эти нюансы совместно с коэффициентом заполнения графика и лежат в основе современных проектируемых электросетей, хотя ранее эти показатели не учитывались, ввиду отсутствия большого количества бытовых электроприборов в квартирах. Тогда точкой отсчета для получения коэффициента мощности были обычные лампы накаливания, составляющие основную нагрузку в процессе освещения квартиры.

Определение нагрузки жилого здания и ее распределение

Нагрузка жилого дома определяется применением однофазных электрических приемников, что отображается при распределении нагрузок по электрическим фазам, делая нагрузки некоторых фаз неодинаковыми.

Даже при условии проектирования и планирования равномерного распределения нагрузок по фазам конечные результаты и графики суточных нагрузок все равно показывают значительную неравномерность нагрузок по фазам.

Это положение ухудшает и применение различных бытовых электрических приемников – современных холодильников и телевизоров, посудомоечных и стиральных машин, и так далее. У этих приборов разные и по большей части случайные режимы работы, делающие фазные нагрузки городских сетей несимметричными.

Для того чтобы получить полные данные об их показателях – обрабатываются графики нагрузки отдельных и суммарных фаз.

Учет асимметрии фазных нагрузок в проектировании коммуникаций здания и при построении графиков

Они демонстрируют наличие асимметрии электрических внутридомовых сетей в квартирах, оборудованных газовым типом плит, в пики получасовых нагрузок равной 20%. При этом, расчетная нагрузка на максимально нагруженную фазу составляет на 20-30% больше, чем расчетный максимум имеющейся средней фазной нагрузки.

Для домов, оборудованных электроплитами, также характерна асимметрия. Ее показатель для дома в сто квартир на вводе – те же 20-30%. Для внутридомовых сетей, в особенности магистралей, от которых запитано около 30-36 квартир, она составляет более 40%.

Следовательно, есть определённая необходимость в учете имеющейся асимметрии для выбора параметров электрической сети. Здесь стоит учитывать, что асимметрия уменьшается по мере подсоединения большего числа квартир, что также учитывается при построении суточного графика нагрузки жилых зданий.

Неучтенная асимметрия может спровоцировать и серьезную ошибку при выборе проводов и кабелей необходимого сечения, поэтому ее учитывают и в проектировании. Для этого делают большими цифры нормированных удельных электрических нагрузок, производя расчет по нагруженной фазе.

Словарь энергетика

Ремонтное (переносное) освещение Ремонтное (переносное) освещение — освещение, которое следует предусматривать в помещениях, имеющих технологическое оборудование, для ремонта которого недостаточно общего освещения.

СП 31-110-2003 Проектирование и монтаж электроустановок
жилых и общественных зданий

Нагрузки жилых зданий

6.1 Расчетную нагрузку групповых сетей освещения общедомовых помещений жилых зданий (лестничных клеток, вестибюлей, технических этажей и подполий, подвалов, чердаков, колясочных и т.д.), а также жилых помещений общежитий следует определять по светотехническому расчету с коэффициентом спроса, равным 1.

6.2 Расчетная нагрузка питающих линий, вводов и на шинах РУ-0,4 кВ ТП от электроприемников квартир (Р_кв) определяется по формуле, кВт,

, (1)

где Р_кв.уд — удельная нагрузка электроприемников квартир, принимаемая по таблице 6.1 в зависимости от числа квартир, присоединенных к линии (ТП), типа кухонных плит, кВт/квартиру. Удельные электрические нагрузки установлены с учетом того, что расчетная неравномерность нагрузки при распределении ее по фазам трехфазных линий и вводов не превышает 15 %;

n — количество квартир, присоединенных к линии (ТП).

Удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир жилых зданий, кВт/квартиру

Удельная расчетная электрическая нагрузка при количестве квартир

Квартиры с плитами на природном газе 1

На сжиженном газе (в том числе при групповых установках и на твердом топливе)

Электрическими, мощностью 8,5 кВт

Летние домики на участках садовых товариществ

1 В зданиях по типовым проектам.

2 Удельные расчетные нагрузки квартир учитывают нагрузку освещения общедомовых помещений (лестничных клеток, подполий, технических этажей, чердаков и т.д.), а также нагрузку слаботочных устройств и мелкого силового оборудования (щитки противопожарных устройств, автоматики, учета тепла и т.п., зачистные устройства мусоропроводов, подъемники для инвалидов).

3 Удельные расчетные нагрузки приведены для квартир средней общей площадью 70 м 2 (квартиры от 35 до 90 м 2 ) в зданиях по типовым проектам.

4 Расчетную нагрузку для квартир с повышенной комфортностью следует определять в соответствии с заданием на проектирование или в соответствии с заявленной мощностью и коэффициентами спроса и одновременности (таблицы 6.2 и 6.3).

5 Удельные расчетные нагрузки не учитывают покомнатное расселение семей в квартире.

6 Удельные расчетные нагрузки не учитывают общедомовую силовую нагрузку, осветительную и силовую нагрузку встроенных (пристроенных) помещений общественного назначения, нагрузку рекламы, а также применение в квартирах электрического отопления, электроводонагревателей и бытовых кондиционеров (кроме элитных квартир).

7 Для определения при необходимости значения утреннего или дневного максимума нагрузок следует применять коэффициенты: 0,7 — для жилых домов с электрическими плитами и 0,5 — для жилых домов с плитами на газообразном и твердом топливе.

8 Электрическую нагрузку жилых зданий в период летнего максимума нагрузок можно определить, умножив значение нагрузки зимнего максимума на коэффициенты: 0,7 — для квартир с плитами на природном газе; 0,6 — для квартир с плитами на сжиженном газе и твердом топливе и 0,8 — для квартир с электрическими плитами.

9 Расчетные данные, приведенные в таблице, могут корректироваться для конкретного применения с учетом местных условий. При наличии документированных и утвержденных в установленном порядке экспериментальных данных расчет нагрузок следует производить по ним.

10 Нагрузка иллюминации мощностью до 10 кВт в расчетной нагрузке на вводе в здание учитываться не должна.