CC BY
67
УДК 621.311.1 DOI: 10.17213/0321-2653-2015-2-45-48
ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ РАСЧЁТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК МНОГОКВАРТИРНЫХ ДОМОВ С ЭЛЕКТРОПЛИТАМИ
INCREASING THE ACCURACY OF CALCULATION OF ELECTRICAL LOADS OF HOUSES WITH ELECTRIC STOVES
© 2015 г. И.И. Надтока, А.В. Павлов
Надтока Иван Иванович - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «Электроснабжение промышленных предприятий и городов», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: ii_ [email protected]
Павлов Андрей Владимирович - соискатель, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: Andrey26region@ yandex.ru
Nadtoka Ivan Ivanovich - Doctor of Technical Sciences, professor, head of department «Electrical Power Supply for Industry and the Cities», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: ii_ [email protected]
Pavlov Andrey Vladimirovich - competitor of a scientific degree of Candidate of Technical Sciences. Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: Andrey26region@ yandex.ru
Рассматривается проблема повышения точности расчёта электрических нагрузок многоквартирных домов с квартирами, оснащёнными электроплитами. Приводятся экспериментально полученные фактические удельные электрические нагрузки квартир с электроплитами, для групп квартир от 56 до 310 шт., и долевое распределение электрических нагрузок в жилом многоквартирном доме. По результатам анализа удельных электрических нагрузок квартир с электроплитами делается вывод, что нормативные значения, применяемые в проектировании, необоснованно завышены и требуют пересмотра. Выполнен краткий обзор методов расчёта электрических нагрузок для встроенных помещений в многоквартирном доме и мелких силовых электроприёмников. В качестве приоритетного направления в исследованиях повышения точности расчёта электрических нагрузок домов с электроплитами предлагается принять нагрузки жилой части, т.е. квартир.
Ключевые слова: электрические нагрузки; многоквартирные дома с электроплитами; квартиры; удельные электрические нагрузки квартир; методы расчёта нагрузок.
The problem of improving the accuracy of calculation electrical loads for apartment buildings with apartments equipped with electric stoves. Actual specific electrical loads apartments with electric stoves obtained experimentally, for apartments groups from 56 to 310 pieces, and share distribution of electrical loads in a residential apartment building. According to the analysis of specific electrical loads apartments with electric concludes that the standard values used in the design, unreasonably high and require revision. A brief overview has been made to methods of calculation electrical loads for embedded spaces in an apartment house and small power consumers. As a priority in research to improve the accuracy of calculation of electrical loads homes with electric stoves are invited for the load of the residential part, i.e., apartments.
Keywords: electrical load; apartment houses with electric stoves; apartments; apartments with a specific electrical loads; methods of load calculation.
В последние годы нередко наблюдаются случаи, когда расчётные электрические нагрузки (ЭН) микрорайонов, с долей жилой застройки более 70 %, с жилыми многоквартирными домами (МКД) повышенной этажности, оснащёнными электроплитами мощностью 8,5 кВт, определённые в соответствии с [1 - 3], значительно превышают фактические ЭН. Превышение расчётных ЭН над фактическими может достигать двух и более раз [4, 5].
Завышения расчётных ЭН микрорайонов жилой застройки более чем в два раза не могут быть оправданы резервом мощности для дальнейшего развития инфраструктуры микрорайонов, так как, во-первых, строительство новых объектов коммунально-бытового назначения на территории микрорайона обязательно сопровождается строительством новых трансформаторных подстанций, во-вторых, с повсеместным внедрением энергосберегающих технологий в последние
годы, можно вполне ожидать спада электропотребления в коммунально-бытовой нагрузке, в-третьих, плата за присоединение к электрическим сетям в некоторых регионах России может достигать десятков тысяч рублей за один киловатт присоединяемой мощности, в результате чего этот пункт расхода на строительство микрорайона может значительно повысить стоимость проекта и одного квадратного метра жилой площади для населения.
Изменения режимов работы бытовых электроприёмников и их установленных мощностей, обусловленных развитием новых энергосберегающих технологий, приводят к тому, что существующие методики для этой категории электроприёмников и их справоч-но-нормативная база уже не могут обеспечить требуемую точность в расчётах ЭН. Таким образом, на сегодняшний день актуальным является выполнение экспериментальных обследований ЭН действующих микрорайонов жилой застройки для уточнения существующих справочных данных и разработки на этой основе новых подходов к определению расчётных ЭН этих электроприёмников [5 - 7].
Выполненные обследования ЭН МКД с электроплитами [6, 8, 9] позволили определить среднее долевое распределение ЭН внутри жилого дома, которое приведено на рис. 1. Из рис. 1 следует, что наибольшую ЭН в МКД потребляют квартиры, следовательно, первым шагом в направлении повышения точности расчётов нагрузок является уточнение метода расчёта ЭН квартир.
Кадртиры 75 % Общедомовые нужды 6 %
Встроенные помещения 11 %
Рр.кв пркв.;
.уд'
(1)
тир от 56 до 310 шт. Графическое отношение нормативных и фактических удельных нагрузок, приходящихся на одну квартиру, приведены на рис. 2.
Из рис. 2 видно, что значения нормативных величин удельных электрических нагрузок квартир [1] выше фактических в 1,8^2,4 раза, при этом в качестве фактической удельной электрической нагрузки в работе принято среднее значение замеров максимальных нагрузок с учётом уровня заселённости (-□-). Уровень заселённости был определён по данным месячного электропотребления квартир за последний календарный год. Смещение замеров максимальных нагрузок с учётом уровня заселённости (-□-) относительно максимальных (-◊-) и средних значений замеров без учета уровня заселенности (-о-) связано со способом учёта уровня заселённости при определении фактических удельных электрических нагрузок -уменьшения фактического количества квартир, подключённых к элементу системы электроснабжения (вводу, вводному распределительному устройству): Р.,..
(2)
P =
руд
" ф.м
цп
Индивидуальный тепловой пункт 2 %
Водонапорная насосная станция 1 %
Рис. 1. Долевое распределение ЭН МКД с электрическими плитами В СП 31-110-2003, для определения расчётной ЭН питающих линий, вводов и на шинах 0,4 кВ трансформаторной подстанции (ТП) от электроприёмников квартир используется формула [1 - 3]:
где р^.уд - удельная нагрузка электроприёмников
квартир, кВт; п - количество квартир, подключённых к питающей линии, ТП.
Анализ экспериментальных графиков нагрузки квартир микрорайонов [6, 8, 9] с МКД, оснащённых электрическими плитами, позволил определить фактические удельные максимальные ЭН для групп квар-
где Рфм - максимальный тридцатиминутный максимум электрической нагрузки группы квартир за период обследования, кВт; ^ - уровень заселённости МКД в долях.
Таким образом, для повышения точности расчёта ЭН квартир и МКД в целом необходимо в первую очередь пересмотреть удельные ЭН квартир, что допускается согласно п. 9 приложения к таблице 6.1 СП 31-110-2003: «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».
Для экспериментального определения нагрузок необходима установка приборов учёта электроэнергии, позволяющих сохранять профили нагрузки, либо специальных регистрирующих приборов. Таким способом, получены экспериментальные данные для одного микрорайона крупного мегаполиса страны, приведённые на рис. 2 (средние и максимальные значения замеров без учёта уровня заселённости). Выполнение подобных работ в масштабе всей России может потребовать значительных финансовых вложений.
Следует отметить, что в СП 31-110-2003 задаются максимальные (расчётные) нагрузки, которые получить экспериментально сложнее, чем, например, средние нагрузки, которые являются более стабильным статистическим показателем и определяются через потребление электроэнергии [5].
Дальнейшим направлением в повышении точности расчёта ЭН всего МКД должно быть уточнение методов расчёта нагрузок встроенных помещений, которые выделяются под магазины и предприятия бытового обслуживания, а также прочего силового электрооборудования МКД.
2,5
||
^ —
са гч
■л £
8 S
V ^
X 00
Л И
1,5
S В,
¡1 я ~
X s
£ а
♦ Значения удельных нагрузок из СП 31-110-2003
-О— Максимальное значение замеров без учета уровня заселённости
• •- Среднее значение замеров максимальных нагрузок без учета
уровня заселённости ■ О- Среднее значение замеров максимальных нагрузок с учётом уровня заселённости
■ Рекомендуемая величина удельных, нагрузок
et
0,5
О I
50 100 150 200 250 300 350 400 450 Количество квартир, шт.
Рис. 2. Зависимость удельных максимальных (расчётных) ЭН квартир с электроплитами от их количества по СП 31-1102003 и по данным экспериментальных обследований
В действующих нормативных документах [1, 2] для определения ЭН этой категории потребителей используются следующие методы:
1. Метод коэффициента спроса [10], применяемый при известном составе электрооборудования встроенных помещений.
2. Метод удельных нагрузок [10], применяемый, когда состав электрооборудования не известен.
Метод коэффициента спроса, представляющий из себя один из способов приведения установленной мощности электрооборудования к расчётной, довольно хорошо себя зарекомендовал в расчёте ЭН нежилой части зданий при незначительном количестве силовых электроприёмников, так как в этих случаях ЭН не велики, а следовательно, ошибки в расчётах несущественны в суммарной нагрузке всего МКД.
Методы удельных нагрузок должны применяться для ориентировочных расчётов, так как могут приводить к значительным погрешностям, но ввиду своей простоты, они в первую очередь используются при оценке суммарной нагрузки встроенных помещений. Исследования по определению удельных ЭН этих категории потребителей последний раз проводились в 90-е годы ХХ в., и на данный момент уже не могут дать требуемой практической точности.
Выводы
1. Выполненные экспериментальные обследования ЭН МКД с электроплитами позволили выявить приоритетное направление повышения точности расчёта ЭН МКД и микрорайонов в целом - расчёт ЭН жилой части домов, как основной электрической нагрузки этой категории потребителей.
2. Выявленное завышение нормативных удельных электрических нагрузок квартир с электроплитами над фактическими, в размере 180^240 %, указыва-
ет на необходимость пересмотра существующей нормативной базы расчёта ЭН этой категории потребителей.
3. Проведение исследований, направленных на актуализацию существующих нормативных документов по выполнению расчёта ЭН [1, 2], в масштабе всех регионов России, довольно трудоёмкий процесс, требующий больших финансовых вложений, которые могут быть возложены либо на государство, либо на крупные строительные компании, которые заинтересованы в этом в первую очередь, так как стоимость за присоединение к электрическим сетям с каждым годом будет только расти.
Литература
1. СП 31-110-2003 Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий. М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004. 138 с.
2. РД 34.20.185-94 Инструкция по проектированию городских электрических сетей / Министерство топлива и энергетики Российской Федерации. М., 1994. 29 с.
3. Нормативы для определения расчетных электрических нагрузок зданий (квартир), коттеджей, микрорайонов (кварталов) застройки и элементов городской распределительной сети. Изменения и дополнения раздела 2 «Расчетные электрические нагрузки» Инструкции по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94 (утв. Приказом Минтопэнрего РФ от 29.06.1999 № 213) / Московское научно-техническое общество энергетиков и электротехников. М., 1999. 13 с.
4. Надтока И.И., Павлов А.В., Новиков С.И. Проблемы расчёта электрических нагрузок коммунально-бытовых потребителей микрорайонов мегаполисов // Изв. вузов. Электромеханика. 2013. № 1. С. 136 - 139.
5. Надтока И.И. Павлов А.В. Расчёты электрических нагрузок жилой части многоквартирных домов с электрическими плитами, основанные на средних нагрузках квартир // Изв. вузов. Электромеханика. 2014. № 3. С. 36 - 39.
6. Демура В.В., Павлов А.В., Алынин Н.А. Экспериментальные обследования электрических нагрузок коммунально-бытовых потребителей // Современные энергетические системы и комплексы и управление ими: материалы XII Междунар. науч.-практ. конф. г. Новочеркасск, 24 июня 2013 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). Новочеркасск, 2013. 23 - 28 с.
7. Jardini J.A., Tahan C.M.V., Gouvea M.R., Ahn S.U., Fi-gueiredo F.M. "Daily load profiles for residential, commer-
cial and industrial low voltage consumers" // IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 15, No. 1, January 2000, P. 375 - 380.
8. Надтока И.И., Павлов А.В. Анализ характеристик графиков электрических нагрузок многоквартирных жилых домов // IV междунар. науч.-техн. конф. «Электроэнергетика глазами молодёжи», г. Новочеркасск, 14 - 18 октября 2013 г. / Юж.-Рос. гос. политехн. ун-т (НПИ). -Новочеркасск: ЮРГПУ (НПИ), 2013, С. 186 - 190.
9. Тульчин И.К., Нудлер Г.И. Электрические сети жилых и общественных зданий. М.: Энергоатомиздат, 1983. 304 с.
10. Волобринский С.Д., Каялов Г.М., Клейн П.Н., Мешель Б.С. Электрические нагрузки промышленных предприятий. Л.: Энергия, 1971. 264 с.
References
1. SP 31-110-2003 Svodpravilpo proektirovaniyu i stroitel'stvu. Proektirovanie i montazh 'elektroustanovok zhilyh i obschestven-nyh zdanij [Code of Practice for design and construction. Design and installation electrical installations of residential and public buildings]. Moscow, Gosstroj Rossii, FGUP CPP, 2004, 138 p.
2. RD 34.20.185-94 Instrukciya po proektirovaniyu gorodskih 'elektricheskih setej [Instructions for designing the city electric networks]. Moscow, Ministerstvo topliva i 'energetiki Rossijskoj Federacii, 1994, 29 p.
3. Normativy dlya opredeleniya raschetnyh 'elektricheskih nagruzok zdanij (kvartir), kottedzhej, mikrorajonov (kvartalov) zastrojki i 'elementov gorodskoj raspredelitel'noj seti. Izmeneniya i dopolneniya razdela 2 «Raschetnye 'elektricheskie nagruzki» In-strukcii po proektirovaniyu gorodskih 'elektricheskih setej RD 34.20.185-94 (utv. Prikazom Mintop'enrego RF ot 29.06.1999 №213) [Standards for determining calculation electrical loads of buildings (apartments), cottages and micro districts (quarters) construction and elements city distribution network. Changes and additions of section 2 "Calculation of electrical load". Instructions for designing city electrical networks RD 34.20.185-94 (Order of the Ministry of Energy of the Russian Federation of 29.06.1999 №213)]. Moscow, Moskovskoe nauchno-tehnicheskim obschestvom 'energetikov i 'elektrotehnikov, 1999, 13 p.
4. Nadtoka I.I., Pavlov A.V., Novikov S.I. Problemy rascheta 'elektricheskih nagruzok kommunal'no-bytovyh potrebitelej mikrorajonov megapolisov [Problems of calculation of electrical loads of household consumers of residential districts of megalopolises]. Izv. vuzov. Elektromehanika, 2013, no.1, pp. 136-139.
5. Nadtoka I.I. Pavlov A.V. Raschety 'elektricheskih nagruzok zhiloj chasti mnogokvartirnyh domov s 'elektricheskimi plitami, osnovannye na srednih nagruzkah kvartir [Calculations of the electrical loads residential apartment buildings with electric stove, based on average loads apartments]. Izv. vuzov, Elektromehanika, 2014, no. 3, pp. 36-39.
6. Demura V.V., Pavlov A.V., Alynin N.A. 'Eksperimental'nye obsledovaniya 'elektricheskih nagruzok kommunal'no-bytovyh potrebitelej [Experimental examination of electrical loads household consumers]. Sovremennye 'energeticheskie sistemy i kom-pleksy i upravlenie imi. Materialy XII Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, g. Novocherkassk, 24 iyunya 2013 g. [Modern power systems complexes and management. Proceedings of the XII International scientific and practical conference, Novocherkassk, June 24, 2013]. Novocherkassk, YuRGPU (NPI) Publ., 2013, pp. 23-28.
7. Jardini J.A., Tahan C.M.V., Gouvea M.R., Ahn S.U., Figueiredo F. M. Daily load profiles for residential, commercial and industrial low voltage consumers, in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 15, no. 1, January 2000, pp. 375-380.
8. Nadtoka I.I., Pavlov A.V. Analiz harakteristik grafikov 'elektricheskih nagruzok mnogokvartirnyh zhilyh domov [Analysis of the graphes's characteristics of the of electrical loads for apartment houses]. IVmezhdunarodnaya nauchno-tehnicheskaya konferen-ciya «Elektro'energetika glazami molodezhi», g. Novocherkassk, 14-18 oktyabrya 2013 g. [IV International Scientific Conference "Electrical power eyes of youth", Novocherkassk, 14-18 October 2013]. Novocherkassk, YuRGPU (NPI) Publ., 2013, pp. 186-190.
9. Tul'chin I.K., Nudler G.I. Elektricheskie seti zhilyh i obschestvennyh zdanij [Electrical network of residential and public buildings]. Moscow, 'Energoatomizdat, 1983, 304 p.
10. Volobrinskij S. D., Kayalov G. M., Klejn P. N., Meshel' B. S. Elektricheskie nagruzkipromyshlennyh predpriyatij [Electrical loads industrial enterprises]. Leningrad, 'Energiya Publ., 1971, 264 p.
Поступила в редакцию 17 февраля 2015 г.
