Определяется как максимальная мощность, иными словами максимальная из средних значений полной мощности (Sм) за получасовой промежуток времени. Расчетная или позволяет определить достаточность сечений питающих электролиний, учитывая нагрев и плотность тока, выбрать мощность трансформаторов, выявить потери мощности и перебои с напряжением в сети. Для вычисления расчетной нагрузки необходимо предварительно изучить основные понятия и коэффициенты.

Так, для расчета максимальной нагрузки необходимы средняя активная нагрузка (Рсм) и средняя реактивная нагрузка (Qсм) за загруженную максимально смену, а для определения потери электроэнергии за год - среднегодовые нагрузки активной (Рсг) и реактивной (Qсг) энергии. На практике, для расчета средней нагрузки активной и реактивной энергии соотносят величину потребления соответствующей энергии по показаниям счетчика за определенный промежуток времени (как правило, за время смены) к этому интервалу времени.

Существует понятие максимальной кратковременной или пиковой нагрузки (Iпик) - периодически возникающая нагрузка, необходимая для проверки и защиты сетей, определения колебаний напряжения.

• Коэффициент использования установленной активной мощности (Ки). Он определяется как соотношение средней активной мощности одинаковых по режиму работы приемников (Рсм) к установленной мощности этих электроприемников (Ру). В свою очередь, установленная мощность электроприемника продолжительного режима работы определяется по паспорту, а приемника кратковременного режима - приводится к длительному режиму. Для группы приемников общая установленная активная мощность определяется суммированием активных мощностей всех приемников. Стоит отметить, что для группы разнородных приемников коэффициент Ки равен отношению суммарной средней мощности (Рсм) к суммарной установленной мощности (Ру).
• Коэффициент максимума активной мощности (Км). Рассчитывается как отношение расчетной активной мощности (Рм) к среднему ее значению за смену или год (Рсм или Рсг соответственно). На рисунке раскрывается зависимость этого коэффициента от эффективного числа приемников при разных коэффициентах использования.

	Значение К м при К и

• Коэффициент нагрузки (Кн) показывает, что для суточных и годовых графиков нагрузка неравномерная. Его величина обратно пропорциональна величине предыдущего коэффициента.
• Коэффициент спроса активной мощности (Кс) показывает, смогут ли работать одновременно все потребители, и рассчитывается как отношение расчетной нагрузки (Рм) к установленной мощности всех приемников (Ру). Ниже в таблице можно увидеть значения данного коэффициента.

Электроприемники
Металлорежущие станки мелкосерийного производства: мелкие токарные, строгальные, долбежные, фрезерные, сверлильные, карусельные, точильные и т.п.
То же, но крупносерийного производства
Штамповочные прессы, автоматы, револьверные, обдирочные, зубофрезерные, а также крупные токарные, строгальные фрезерные, карусельные и расточные станки
Приводы молотов, ковочных машин, волочильных станов, бегунов, очистных барабанов
Многоподшипниковые автоматы для изготовления деталей из прутков
Автоматические поточные линии обработки металлов
Переносной электроинструмент
Насосы, компрессоры, двигатель-генераторы
Эксгаустеры, вентиляторы
Элеваторы, транспортеры, шнеки, конвейеры несблокированные
То же, сблокированные
Краны, тельферы при ПВ = 25%
То же при ПВ = 40%
Сварочные трансформаторы дуговой сварки
Сварочные машины шовные
То же стыковые и точечные
Сварочные автоматы
Однопостовые сварочные двигатель-генераторы
Многопостовые сварочные двигатель-генераторы
Печи сопротивления с непрерывной автоматической загрузкой изделий, сушильные шкафы
То же, с периодической загрузкой
Мелкие нагревательные приборы
Индукционные печи низкой частоты
Двигатель-генераторы индукционных печей высокой частоты
Ламповые генераторы индукционных печей

• Коэффициент включения (Кв). Для одного приемника он определяется отношением продолжительностью его работы за определенный интервал времени (Тв) к продолжительности этого интервала (Tц). Коэффициент для группы электроприемников определяется делением средней за исследуемый интервал времени включенной активной мощности по группе на установленную мощность группы.
• Коэффициент загрузки приемника по активной мощности (Кз). По аналогии с предыдущим коэффициентом, на него также влияет продолжительность работы приемника. Рассчитывается он путем деления средней активной мощности за период работы в определенный промежуток времени (Рс) на его номинальную мощность (Рн). Коэффициент по группе определяется соотношением вышеупомянутых коэффициентов Ки и Кв. При невозможности расчета коэффициента загрузки принимаются их нормативные значения: 0,9 - приемники с продолжительным режимом работы, 0,75 - с повторно-кратковременным режимом.
• Коэффициент сменности по использованию энергии (α). Этот коэффициент, учитывая сезонность и прерывность загрузки, определяет годовой расход электроэнергии. В зависимости от вида деятельности предприятия примерные значения коэффициента могут варьировать от 0,65, что характерно для вспомогательных цехов в заводах черной металлургии до 0,95 - для алюминиевых заводов.

определяется при наличии данных по следующим величинам:

• Сколько часов за год работает приемник с максимальной нагрузкой и потреблением электроэнергии , соответствующим графику нагрузки. Такая величина называется годовым числом часов использования максимума активной мощности (Тм) и зависит от количества смен и вида деятельности предприятия. Так, при работе в одну смену Тм может составлять от 1800 до 2500 часов, если работа двухсменная - до 4500 часов, при трехсменной работе - до 7000 часов;
• Число часов работы предприятия за год (Тг) даст представление о годовом режиме использования электроэнергии. Зависит от количества смен, а также их длительности;
• Значение эффективного числа приемников дает возможность заменить группу разных по режиму работы приемников группой однородных. На рисунке отражены кривые, определяющие эффективное число электроприемников.

Так как же определить расчетную нагрузку? Для расчета нагрузок наиболее точным является метод упорядоченных диаграмм. Имея данные о мощности каждого приемника, количестве и техназначении всех приемников, а также с помощью вышеизложенных коэффициентов и величин, рассмотрим порядок расчета по узлам питания:

• Приемники делим на группы по их технологическому назначению;
• По каждой группе вычисляем среднюю активную и реактивную мощности (Рсм и Qсм);
• Определяем число приемников (n), суммарную установленную мощность (Ру), а также суммарные средние реактивной и активной мощностей;
• Рассчитываем коэффициент использования по группе (Ки);
• Определяем эффективное число электроприемников;
• Используя вышеприведенную таблицу и рисунок, находим максимальный коэффициент;
• Вычисляем расчетную активную мощность (Рм), а расчетная реактивная мощность (Qм) равна средней реактивной мощности (Qсм);
• Находим расчетную полную мощность (Sм) и ток (Iм).

Теория расчета электрических нагрузок , основы которой сформировалась в 1930е годы, ставила целью определить набор формул, дающих однозначное решение при заданных электроприемниках и графиках (показателях) электрических нагрузок. В целом практика показала ограниченность подхода «снизу вверх», опирающегося на исходные данные по отдельным электроприемникам и их группам. Эта теория сохраняет значение при расчете режимов работы небольшого числа электроприемников с известными данными, при сложении ограниченного числа графиков, при расчетах для 2УР.

В 1980—1990е гг. теория расчета электрических нагрузок все в большей степени придерживается неформализованных методов, в частности, комплексного метода расчета электрических нагрузок, элементы которого вошли в «Указания по расчету электрических нагрузок систем электроснабжения» (РТМ 36.18.32.0289). Вероятно, работа с информационными базами данных по электрическим и Технологическим показателям, кластеранализ и теория распознавания образов, построение вероятностных и ценологических распределений для экспертной и профессиональнологической оценки могут решить окончательно проблему расчета электрических нагрузок на всех уровнях системы электроснабжения и на всех стадиях принятия технического или инвестиционного решения.

Формализация расчета электрических нагрузок развивалась все годы в нескольких направлениях и привела к следующим методам:

1) эмпирический (метод коэффициента спроса, двухчленных эмпирических выражений, удельного расхода электроэнергии и удельных плотностей нагрузки, технологического графика);

2) упорядоченных диаграмм, трансформировавшийся в расчет по коэффициенту расчетной активной мощности;

3) собственно статистический;

4) вероятностного моделирования графиков нагрузки.

Метод коэффициента спроса наиболее прост, широко распространен, с него начался расчет нагрузок. Он заключается в использовании выражения (2.20): по известной (задаваемой) величине Ру и табличным значениям, приводимым в справочной литературе (примеры см. в табл. 2.1):

Величина Кс принимается одинаковой для электроприемников одной группы (работающих в одном режиме) независимо от числа и мощности отдельных приемников. Физический смысл — это доля суммы номинальных мощностей электроприемников, статистическиотражающая максимальный практически ожидаемый и встречающийся режим одновременной работы и загрузки некоторого неопределенного сочетания (реализации) установленных приемников.

Приводимые справочные данные по Кс и Кп соответствуют максимальному значению, а не математическому ожиданию. Суммирование максимальных значений, а не средних неизбежно завышает нагрузку. Если рассматривать любую группу ЭП современного электрического хозяйства (а не 1930— 1960х гг.), то становится очевидной условность понятия «однородная группа». Различия в значении коэффициента — 1:10 (до 1:100 и выше) — неизбежны и объясняются ценологически ми свойствами электрического хозяйства.

В табл. 2.2 приведены значения ЛГС, характеризующие насосы как группу. При углублении исследований KQ4 например только для насосов сырой воды, также может быть разброс 1:10.

Правильнее учиться оценивать Кс в целом по потребителю (участку, отделению, цеху). Полезно выполнять анализ расчетных и действительных величин для всех близких по технологии объектов одного и того же уровня системы электроснабжения, аналогичной табл. 1.2 и 1.3. Это позволит создать личный информационный банк и обеспечить точность расчетов. Метод удельного расхода электроэнергии применим для участков (установок) 2УР (второый, третий... Уровень Энергосистемы), отделений ЗУР и цехов 4УР, где технологическая продукция однородная и количественно меняется мало (увеличение выпуска снижает, как правило, удельные расходы электроэнергии Ауй). Максимальная мощностьВ реальных условиях продолжительная работа потребителя не означает постоянство нагрузки в точке ее присоединения на более высоком уровне системы электроснабжения. Как статистическая величина Луд, определяемая для какогото ранее выделенного объекта по электропотреблению А и объему Л/, есть некоторое усреднение на известном, чаще месячном или годовом, интервале. Поэтому применение формулы (2.30) дает не максимальную, а среднюю нагрузку. Для выбора ЗУР можно принять Рср = Рмах. В общем случае, особенно для 4УР (цеха), необходимо учитывать Кмах в качестве Т принимать действительное годовое (суточное) число часов работы производства с максимумом использования активной мощности.

Метод удельных плотностей нагрузок близок к предыдущему. Задается удельная мощность (плотность нагрузки) у и определяется площадь здания сооружения или участка, отделения, цеха (например, для машиностроительных и металлообрабатывающих цехов у = 0,12...0,25 кВт/м2; для кислородноконвертерных цехов у = = 0,16...0,32 кВт/м2). Нагрузка, превышающая 0,4 кВт/м2, возможна для некоторых участков, в частности, для тех, где имеются единичные электроприемники единичной мощности 1,0...30,0 МВт.

Метод технологического графика опирается на график работы агрегата, линии или группы машин. Например, график работы дуговой сталеплавильной печи конкретизируется: указывается время расплавления (27...50 мин), время окисления (20...80 мин), число плавок, технологическая увязка с работой других сталеплавильных агрегатов. График позволяет определить общий расход электроэнергии за плавку, среднюю за цикл (с учетом времени до начала следующей плавки), и максимальную нагрузку для расчета питающей сети.

Метод упорядоченных диаграмм, директивно применявшийся в 1960 — 1970е гг. для всех уровней системы электроснабжения и на всех стадиях проектирования, в 1980— 1990е гг. трансформировался в расчет нагрузок по коэффициенту расчетной активной мощности. При наличии данных о числе электроприемников, их мощности, режимах работы его рекомендуют применять для расчета элементов системы электроснабжения 2УР, ЗУР (провод, кабель, шинопровод, низковольтная аппаратура), питающих силовую нагрузку до 1 кВ (упрощенно для эффективного числа приемников всего цеха, т.е. для сети 6 — 10 кВ 4УР). Различие метода упорядоченных диаграмм и расчета по коэффициенту расчетной активной мощности заключается в замене коэффициента максимума,всегда понимаемого однозначно как отношение Рмах/Рср (2.16), коэффициентом расчетной активной мощности Ар. Порядок расчета для элемента узла следующий:

Составляется перечень (число) силовых электроприемников с указанием их номинальной PHOMi (установленной) мощности;

Определяется рабочая смена с наибольшим потреблением электроэнергии и согласовываются (с технологами и энергосистемой) характерные сутки;

Описываются особенности технологического процесса, влияющие на электропотребление, выделяются электроприемники с высокой неравномерностью нагрузки (они считаются подругому — по максимуму эффективной нагрузки);

Исключаются из расчета (перечня) электроприемники: а) малой мощности; б) резервные по условиям расчета электрических нагрузок; в) включаемые эпизодически;

Определяются группы т электроприемников, имеющих одинаковый тип (режим) работы;

Из этих групп выделяютсяуе подгруппы, имеющие одинаковую величину индивидуального коэффициента использования а:и/;

Выделяются электроприемники одинакового режима работы и определяется их средняя мощность;

Вычисляется средняя реактивная нагрузка;

Находится групповой коэффициент использования Кн активной мощности;

Рассчитывается эффективное число электроприемников в груп пе из п электроприемников:

где эффективное (приведенное) число электроприемников — это такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетного максимума Р, что и группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы. При числе электроприемнйков в группе четыре и более допускается принимать пэ равным п (действительному числу электроприемников) при условии, что отношение номинальной мощности наибольшего электроприемника Pmutm к номинальной мощности меньшего электроприемника Дом mm меньше трех. При определении значения п допускается исключать мелкие электроприемники, суммарная мощность которых не превышает 5 % от номинальной мощности всей группы;

По справочным данным и постоянной времени нагрева Т0 принимается величина расчетного коэффициента Кр;

Определяется расчетный максимум нагрузки:

Электрические нагрузки отдельных узлов системы электроснабжения в сетях напряжением выше 1 кВ (находящиеся на 4УР, 5УР) рекомендовалось определять аналогично с включением потерь в трансформаторах .

Результаты расчетов сводят в таблицу. Этим исчерпывается расчет нагрузок по коэффициенту расчетной активной мощности.

Расчетная максимальная нагрузка группы электроприемников Ртах может быть найдена упрощенно:

где Рном — групповая номинальная мощность (сумма номинальных мощностей, за исключением резервных по расчету электрических нагрузок); Рср.см ~ средняя активная мощность за наиболее загруженную смену.

Расчет по формуле (2.32) громоздок, труден для понимания и применения, а главное, он нередко дает двукратную (и более) ошибку. Негауссову случайность, неопределенность и неполноту исходной информации метод преодолевает допущениями: электроприемники одного названия имеют одинаковые коэффициенты, исключаются резервные двигатели по условиям электрических нагрузок, коэффициент использования считается независимым от числа электроприемников в группе, выделяются электроприемники с практически постоянным графиком нагрузки, исключаются из расчета наименьшие по мощности электроприемники. Метод не дифференцирован для различных уровней системы электроснабжения и для различных стадий выполнения (согласования) проекта. Расчетный коэффициент максимума Ктах активной мощности принимается стремящимся к единице при увеличении числа электроприемников (фактически это не так — статистика этого не подтверждает. Для отделения, где двигателей 300... 1000 шт., и цеха, где их до 6000 шт., коэффициент может составлять 1,2... 1,4). Внедрение рыночных отношений, ведущих к автоматизации, разнообразию выпуска продукции, перемещает электроприемники из группы в группу.

Статистическое определение ЯСр.см для действующих предприятий осложняется трудностью выбора наиболее загруженной смены (перенос начала работы разных категорий работников в пределах смены, четырехсменная работа и др.). Проявляется неопределенность при измерениях (наложение на административнотерриториальную структуру). Ограничения со стороны энергосистемы ведут к режимам, когда максимум нагрузки Ртгх встречается в одной смене, в то время как расход электроэнергии больше в другой смене. При определении Рр нужно отказаться от Рср.см исключив промежуточные расчеты.

Подробное рассмотрение недостатков метода вызвано необходимостью показать, что расчет электрических нагрузок, опирающийся на классические представления об электрической цепи и графиках нагрузки, теоретически не может обеспечить достаточную точность.

Статистические методы расчета электрических нагрузок устойчиво отстаиваются рядом специалистов. Методом учитывается, что даже для одной группы механизмов, работающих на данном участке производства, коэффициенты и показатели меняются в широких пределах. Например, коэффициент включения для неавтоматических однотипных металлорежущих станков меняется от 0,03 до 0,95, загрузки A3 — от 0,05 до 0,85.

Задача нахождения максимума функции Рр на некотором интервале времени осложняется тем, что от 2УР, ЗУР, 4УР питаются электроприемники и потребители с различным режимом работы. Статистический метод основывается на измерении нагрузок линий, питающих характерные группы электроприемников, без обращения к режиму работы отдельных электроприемников и числовым характеристикам индивидуальных графиков.

Метод использует две интегральные характеристики: генеральную среднюю нагрузку PQp и генеральное среднее квадратичное отклонение, где дисперсия DP берется для того же интервала осреднения.

Максимум нагрузки определяется следующим образом:

Значение р принимается различным. В теории вероятности часто используется правило трех сигм: Ртах = Рср ± За, что при нормальном распределении соответствует предельной вероятности 0,9973. Вероятности превышения нагрузки на 0,5 % соответствует р = 2,5; для р = 1,65 обеспечивается 5%я вероятность ошибки.

Статистический метод является надежным методом изучения нагрузок действующего промышленного предприятия, обеспечивающим относительно верное значение заявляемого промышленным предприятием максимума нагрузки Pi(miiX) в часы прохождения максимума в энергосистеме. При этом приходится допускать гауссово распределение работы электроприемников (потребителей).

Метод вероятностного моделирования графиков нагрузки предполагает непосредственное изучение вероятностного характера последовательных случайных изменений суммарной нагрузки групп электроприемников во времени и основан на теории случайных процессов, с помощью которой получают автокорреляционную (формула (2.10)), взаимно корреляционную функции и другие параметры. Исследования графиков работы электроприемников большой единичной мощности, графиков работы цехов и предприятий обусловливают перспективность метода управления режимами электропотребления и выравнивания графиков.

• Назад
• Вперёд

Зона растекания (локальная земля) - зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала. Термин земля следует понимать как земля в зоне растекания. Источник - "Правила устройства электроустановок (ПУЭ)"

Расчет электрических нагрузок

Расчёт электрических нагрузок - документ в кортом отражены расчётные значения (активная, реактивная и полная мощности, расчётный ток) для основных узлов электрической сети объекта. Расчёт выполняется для следующих узлов сети:
. распределительные устройства 0,4 кВ ТП
. вводные устройства (ГРЩ, ВРУ)
. распределительные щиты
. групповые щиты

На основе расчётных данных подбирают элементы электрической сети с подходящими характеристиками:
. количество и мощность трансформаторных подстанций;
. номиналы аппаратов защиты и управления в РУ-0,4 кВ ТП, ГРЩ, распределительных и групповых щитах;
. сечения питающих, распределительных и групповых кабельных линий.

Величина максимальной мощности при с сетевой организацией также определяется на основе расчёта электрических нагрузок.

Расчет электрических нагрузок оформляется в табличной форме.

Для промышленных объектов форма таблицы определена

Таблица расчета электрических нагрузок для промышленных объектов форма Ф636-92

Указания по заполнению таблицы по форме Ф636-92 подробно описаны в РТМ 36.18.32.4-92.

Для жилых и общественных зданий форма таблицы нормативными документами не регламентируется. В связи с этим, расчет электрических нагрузок жилых и общественных зданий оформляется в модифицированной форме таблицы Ф636-92.

Таблица расчета электрических нагрузок для жилых и общественных зданий

В столбцах 1 и 2 указывается наименование электроприемников и их количество. В отдельные строки заносятся группы электроприемников с одинаковыми характеристиками (Кс и cosj ).

Величина мощности, месторасположение и вид электроприемников определяют структуру схемы и параметры элементов электроснабжения промышленных предприятий и сельского хозяйства.

При проектировании обычно определяют три вида нагрузок:

1. среднюю за максимально загруженную смену P ср.max и среднегодовую P ср. Величина P ср.max необходима дли определения расчетной активной нагрузки P р, а величина P ср для определения годовых потерь электроэнергии.

2. расчетную активную P р и реактивную Q р величины необходимы для расчета сетей но условиям допустимого нагрева, выбора мощности трансформаторов и преобразователей, а также для определения максимальных потерь мощности, отклонения и потерь напряжения;

3. максимальную кратковременную (пусковой ток) I и, эта величина необходима для проверки колебании напряжения, определения тока трогания токовой релейной защиты, выбора плавких вставок предохранителей и проверки электрических сетей по условиям самозапуска двигателей

Средние нагрузки.

Для определения средней мощности за наиболее загруженную смену P ср.max электроприемники (ЭП) рассматриваемого узла системы электроснабжения делят на m групп по характерным значениям коэффициентов использования k исп и мощности cosφ н .

Тогда для каждой группы

где P ном.m – номинальная мощность рабочих ЭП группы m , приведенная для ЭП повторно-кратковременного режима к длительному режиму:

Здесь P у - установленная мощность; ПВ - паспортная продолжительность включения, о. е.

Тогда среднесменная мощность по узлу равна:

где

- суммарная реактивная мощность компенсирующих устройств (Q дв- реактивная мощность синхронных двигателей; Q б - мощность конденсаторных батареи).

Средняя активная нагрузка понизительных трансформаторов (20-6/0,4 кВ) определяется аналогично, но с добавлением :

где kc.o - коэффициент спроса; Pe.o - суммарная установленная мощность осветительной нагрузки.

Расчетные нагрузки промышленных предприятий.

Для определения расчетной нагрузки существует ряд методов:

Удельного расхода электроэнергии;

Технологического графика работы электроприемников;

Статистический

Упорядоченных диаграмм.

Рассмотрим основные положения вышеприведенных методов.

1. Метод удельного расхода электроэнергии. При использовании этого метода в качестве расчетной принимают фазную нагрузку наиболее загруженной смены работы P ср.max

где Мсм. - объем выпуска продукции за смену;

Эу - удельный расход электроэнергии на единицу продукции;

Тсм - продолжительность наиболее загруженной смены.

2. Метод технологического графика. Для групп электроприемников автоматизированного или строго ритмичного поточного производства расчетную нагрузку определяют из общего графика нагрузки, строящегося на основе технологического графика работы отдельных электроприемников и соответствующих им мощностей.

3. Статистический метод. Принимая, что при расчетах нагрузок можно применять нормальный закон распределения, расчетную нагрузку определяют из уравнения

где P ср - среднее значение (математическое ожидание) нагрузки за рассматриваемый интервал времени;

β - принятая кратность меры рассеяния (коэффициент надежности расчета);

σт - среднее квадратичное отклонение нагрузки осредненной в интервале Т= 0,5 ч. Если принять, что ожидаемая нагрузка с вероятностью 0,005 может превысить значение P р, то согласно интегральной кривой нормального распределения β =2,5; если вероятность 0,025, то β =2,0 .

4. Метод упорядоченных диаграмм. Этот метод является основным для определения расчетных нагрузок промышленных предприятий. Здесь

где km - коэффициент максимума нагрузки;

k и- коэффициент использования данной группы п электроприемников;

P ном - номинальная мощность всех рассматриваемых электроприемников n.

Значение km в зависимости от коэффициента использования и эффективного числа электроприемников (n ф) можно найти по кривым km = f (k и, n ф) или по таблице.

Расчетные нагрузки сельских районов.

Для определения нагрузок в различных точках системы электроснабжения сельского хозяйства рассчитываются нагрузки на вводах отдельных потребителей. Нагрузки на вводах потребителей, имеющих только освещение и не более трех силовых электроприемников, приближенно можно принять равными арифметической сумме установленных мощностей электроприемников и освещения. Нагрузки групп помещений соизмеримой мощности определяются с учетом коэффициентов одновременности ko . Нагрузки вводов жилых помещений в сельской местности находятся по номограмме (рис. 1).

Рис. 1. Зависимость удельной расчетной нагрузки (кВт/дом) на вводе в сельский дом и годового потреблении электроэнергии (кВт.ч/дом) за расчетный период (лет) от годового потребления (кВт.ч/дом)

При проектировании внешних сетей 0,38 кВ расчетные нагрузки на вводе сельских жилых домов с электроплитами принимаются равными 6 кВт, а с электроплитами и водонагревателями - 7,5 кВт. Нагрузки бытовых кондиционеров учитываются путем увеличения расчетных нагрузок на вводах жилых домой на 1 кВт.

Для вновь электрифицируемых населенных пунктов, а также при отсутствии сведений об электропотреблении в электрифицированных домах расчетная нагрузка на вводах в дома принимается:

а) в населенных пунктах с преимущественно старой застройкой (более 60% домов, построенных свыше 20 лет назад) с газификацией - 1,5кВт, без газификации- 1,8 кВт,

б) с преимущественно новой застройкой с газификацией-1,8 кВт, без газификации-2,2 кВт.

в) для вновь строящихся благоустроенных квартир в городах, поселках городского типа, поселках при крупных животноводческих и других комплексах с газификацией - 4 кВт, без газификации - 5 кВт.

Согласно методическим указаниям по расчету электрических нагрузок в сетях напряжением 0,38-110 кВ сельскохозяйственного назначения расчетные активные (реактивные) нагрузки рекомендуется определять статистическим методом, т. е. по средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней:

где P ср.i , Q ср.i - среднее значение дневной или вечерней нагрузки на вводе i-го потребителя, на i-м участке линии, на шинах i-й подстанции.

Для определения расчетных нагрузок сетей 0,38 кВ или подстанций 35-10/0,38 кВ используются статистические данные о нагрузках (,) всех рассматриваемых потребителей как для дневного, так и для вечернего максимумов. Суммирование проводится отдельно по вечерним и дневным нагрузкам и выбирается наибольшая полная расчетная нагрузка

При определении нагрузок сетей 10-110 кВ суммирование нагрузок трансформаторных подстанций (ТП) выполняется ежечасно по типовым суточным графикам активной и реактивной мощностей с учетом сезонности (дневные и вечерние максимумы отдельно не учитываются).

При отсутствии надежных статистических данных о нагрузках рекомендуется использовать методику расчета, базирующуюся на применении коэффициента одновременности (отношения совмещенной максимальной нагрузки к сумме максимумов) нагрузок отдельных потребителей или их групп в виде

где Рр.д, Рр.в - соответственно расчетная дневная и вечерняя нагрузки на участке линии или шинах трансформаторной подстанции; ko - коэффициент одновременности; Рд.i , Рв.i - дневная, вечерняя нагрузки на вводе i-го потребителя или i-го элемента сети.

Допускается определение расчетных нагрузок по одному режиму: дневному при суммировании производственных потребителей или вечернему при суммировании бытовых потребителей.

Последние выражения рекомендуется только для однородных потребителей. При смешанной нагрузке отдельно определяются нагрузки на участках сети с жилыми домами, производственными, общественными и коммунальными предприятиями с использованием соответствующих коэффициентов одновременности.

Значения коэффициента мощности на участках сетей 10-110 кВ определяются в зависимости от отношения расчетных нагрузок производственных потребителей к суммарной расчетной нагрузке PΣ . Значение PΣ вычисляется как сумма нагрузок производственных и коммунально-бытовых потребителей, определяемых по расчетным нагрузкам на шинах трансформаторных подстанций.

Расчет несущих конструкций и оснований производится по методу расчетных предельных состояний.

Предельными являются состояния, при которых конструкция или основание перестают удовлетворять предъявляемым к ним эксплуатационным требованиям, т.е. теряют способность сопротивляться внешним воздействиям, получают недопустимые деформации или местные повреждения. Необходимая эксплуатационная надежность обеспечивается выполнением норм и правил по проектированию и возведению конструкций и оснований.

Расчетным предельным состоянием называются состояния конструкций, при которых величины усилий, напряжений, деформаций или местных повреждений превышают величины, указанные в строительных нормах и правилах (СНиП) или в технических условиях, разрабатываемых на их основе.

Нормами проектирования несущих конструкций установлены три расчетных предельных состояния :

• первое предельное состояние определяется несущей способностью (прочностью, устойчивостью или выносливостью);
• второе предельное состояние определяется развитием деформаций от статических или динамических нагрузок;
• третье предельное состояние определяется образованием или раскрытием трещин, а также появлением местных повреждений.

Целью расчета по первому предельному состоянию является обеспечение несущей способности (прочности, устойчивости формы и положения, выносливости) и ограничение развития чрезмерных пластических деформаций конструкций и оснований в возможных неблагоприятных условиях их работы в период строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

Целью расчета по второму предельному состоянию является ограничение деформаций или перемещений (колебаний) конструкций и оснований в условиях нормальной эксплуатации зданий и сооружений.

Целью расчета конструкций по третьему предельному состоянию является недопущение трещин или ограничение величины раскрытия трещин с тем, чтобы эксплуатация зданий и сооружений не была затруднена или нарушена вследствие коррозии, местных повреждений, потери непроницаемости и т. п.

Расчет конструкций и оснований по первому предельному состоянию производится на прочность или устойчивость – по расчетным нагрузкам, а выносливость – по нормативным нагрузкам; по второму предельному состоянию – по нормативным нагрузкам; по третьему предельному состоянию – по нормативным или расчетным нагрузкам (в зависимости от характера возникающих повреждений в соответствии с нормами проектирования конструкций или оснований. См. СНиП II-В. 1-62, табл. 10).

§ 2. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ

В статье приведены только те нагрузки и воздействия , которые наиболее часто встречаются при расчете гражданских и промышленных сооружений.

Во всех остальных случаях нужно обращаться к главе СНиП II-А.10-62. В соответствии с этой главой нагрузки и воздействия разделяются на постоянные и временные (временные длительные, кратковременные и особые).

и воздействиям относятся:

1. вес постоянных частей зданий и сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих строительных конструкций;
2. вес и давление грунтов;
3. воздействие предварительного напряжения конструкций.

И воздействиям относятся:

1. вес стационарного оборудования (станков, аппаратов, моторов, емкостей и т.п.), предназначенного для длительной эксплуатации на определенном месте в неподвижном положении относительно конструкций сооружения, а также вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование в процессе его эксплуатации;
2. нагрузки на перекрытия складских помещений, холодильников, зернохранилищ, книгохранилищ, архивов, библиотек и подобных зданий и помещений;
3. вес некоторых частей здания или сооружения, положение которых в процессе эксплуатации может измениться.

и воздействиям относятся:

1. нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий от веса людей, мебели и подобного легкого оборудования;
2. вес людей, деталей, ремонтных материалов в зонах обслужи­вания оборудования (проходах, проездах и других свободных от оборудования участках);
3. снеговые нагрузки;
4. ветровые нагрузки;
5. температурные и климатические воздействия;
6. нагрузки, возникающие при перевозке и монтаже строительных конструкций, при монтаже или перестановке оборудования, а также нагрузки от веса складываемых материалов и изделий, применяемых при строительстве или реконструкции зданий и сооружений, и др.

Временную нагрузку в помещениях жилых и общественных зданий, где преобладает вес оборудования или возможно частое появление близких к нормативной интенсивности скоплений людей, следует относить к длительным временным нагрузкам (нагрузки в залах и фойе кино, театров, клубов, в концертных и выставочных залах, на трибунах стадионов и спортивных арен и т. п.).

и воздействиям относятся:

1. сейсмические воздействия;
2. нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования;
3. воздействия просадок основания, обусловленных коренным изменением структуры грунта (уплотнение просадочных грунтов при их замачивании, просадки грунтов в районах горных выработок и т, п.).

Таблица 1.

Нормативные и расчетные нагрузки, коэффициенты перегрузки
№ п/п	Назначение зданий и помещений	Коэффициент перегрузки
І	Квартиры, комнаты детских садов и яслей, спальные комнаты школ-интернатов и домов отдыха, палаты санаториев, больниц и других лечебных зданий.	150	1.4	210
2	Комнаты общежитий, гостиниц, научных и административных учреждений, бытовые помещения промышленных предприятий, классные комнаты, читальные залы.	200	1.4	280
3	Вестибюли, коридоры и лестницы в зданиях, назначение которых ука­зано в пп. 1 и 2, за исключением учебных заведений.	300	1,3	390
4	Аудитории, залы столовых, кафе, ресторанов	300	1,3	390
5	Залы учебных заведений, админи­стративных учреждений, вокзалов, театров, кино, клубов, концертные залы, спортивные залы и трибуны с неподвижными сидениями	400	1,3	520
6	Торговые залы магазинов, музеи, выставочные залы и павильоны	По действительной нагрузке, но не менее 400	1.3
7	Книгохранилища, архивы, трибу­ны для стоящих зрителей, сцены зрелищных предприятий.	По действительной нагрузке, но не менее 500	1.2
8	Вестибюли, коридоры и лестницы столовых, кафе/ресторанов, учебных заведений, вокзалов, театров, кино, клубов, концертных и спортивных залов, магазинов, музеев, выставочных залов и павильонов, книгохранилищ, архивов.		1,3	520
9	Коридоры и лестницы, обслуживающие трибуны всех видов (в том числе с неподвижными сидениями).	500	1,2	600
10	Чердачные помещения	Дополнительно к весу оборудования 75	1,4	105
11	Террасы и плоские покрытия:
	а) на участках, используемых для отдыха, наблюдений и подобных целей, не связанных со значительным скоплением людей.	200	1.4	280
	б) на участках, где возможно скопление большого количества людей, выходящих из производственных помещений, аудиторий, залов и т. п.	400	1.3	520
12	Балконы	400	1.3	520

Примечания: 1. Установленные в п. 11 таблицы 1 нагрузки принимаются только в тех случаях, когда их учет дает более неблагоприятный результат по сравнению со снеговыми нагрузками.
2. Приведенные в таблице величины нагрузок даны без учета веса перегородок и в сокращенном виде по сравнению с табл. 2 СНиП II-А.11-62.

1. Нагрузки нормативные и расчетные.

В теории расчета по расчетным предельным состояниям установлены понятия о нормативных и расчетных нагрузках.

Нормативными называются наибольшие нагрузки и воздействия, допускаемые при нормальной эксплуатации зданий и сооружений (табл. 1).

Возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную (большую или меньшую) сторону от нормативных значений вследствие изменчивости нагрузок или отступлений от условий нормальной эксплуатации учитывается коэффициентами перегрузки (n), устанавливаемыми с учетом назначений зданий и сооружений и условий их эксплуатации (табл. 1 и 2).

Расчетными называются нагрузки , учитываемые расчетом и определяемые как произведение нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты перегруза (табл. 1).

Несущие элементы покрытий и перекрытий в соответствии со СНиП II-А.11-62 следует проверять дополнительно на сосредоточенную вертикальную нагрузку, нормативные значения которой принимаются равными:

1. для покрытий террас и чердачных перекрытий – 100 кг;
2. Б) для перекрытий жилых, общественных, сельскохозяйственных и промышленных зданий, если исключена возможность появления больших сосредоточенных нагрузок – 150 кг.

Коэффициент перегрузки , для этих нагрузок принимается равным 1,2.

При проверке на нагрузки, указанные в пп.«а» и «б», другие — временные нагрузки не учитываются.

Таблица 2.

Коэффициенты перегрузки дли нагрузок от веса строительных конструкций и грунтов
№ п/п	Наименование конструкций и грунтов	Коэффициент перегрузки
1	Бетонные, железобетонные, каменные, армокаменные, металлические и деревянные конструкции.	1.1 (0,9)
2	Теплоизоляционные и звукоизоляционные изделия (плиты, скорлупы и тому подобные изделия из легких и пористых материалов на органической и неорганической основе), засыпки, выравнивающие слои, кровельные стяжки, штукатурки и т.п.	1.2 (0,9)
3	Грунты в природном состояния:
	— скальные:	1.1 (0,9)
	— нескальные	1.2 (0,8)
4	Насыпные грунты	1,3(0,8)

Примечание: Приведенные в пп. 3 и 4 табл 2 коэффициенты перегрузки относятся к объемному весу грунтов. Указанные в скобках табл. 2 значения коэффициентов перегрузки принимаются в тех случаях, когда уменьшение нагрузок от веса строительных конструкций и грунтов вызывает ухудшение работы конструкций, например при расчете конструкции на устойчивость положения против всплытия, опрокидывания и скольжения.

2. Снижение временных нагрузок на перекрытия

Приведенные в пп. 1 и 2 табл. 1 нагрузки разрешается снижать:

1. при расчете главных балок и ригелей (при расстоянии между ними не менее 5 м.) – умножением на коэффициент 0.9;
2. при расчете колонн, стен фундаментов и оснований – умножением на коэффициенты: для первого этажа (считается сверху) k=1; для второго – 0.90; для третьего – 0.85; для четвертого – 0.80; для пятого 0.75; для шестого – 0.70; для седьмого – 0.65; для восьмого – 0.60; для девятого – 0.55; для всех остальных этажей – 0.50.

Также снижение может быть объяснено тем, что наличие всех видов нагругок на всех этажах одновременно практически невозможно.

Нормативные нагрузки приняты в таблице в соответствии с табл. 2 СНиП II-А.11-62 с дополнением графы «расчетная нагрузка»

3. Снеговые нагрузки

Нормативную снеговую нагрузку на 1 м 2 площади горизонтальной проекции покрытия (p n) следует определить по формуле:

Где – вес снегового покрова на 1м 2 площади горизонтальной поверхности земли, принимаемый в зависимости от климатического района по табл. 3;
с — коэффициент перехода от веса снегового покрова на горизонтальной поверхности земли к нормативной нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с указаниями, приведёнными в пп. 5.5-5.12 СНиП II-А.11-62.

Таблица 3.

Вес снегового покрова p 0 на 1 мг площади горизонтальной поверхности земли
Климатический район		Климатический район	Вес снегового покрова земли в кг/м 3
I	50	IV	150
II	70	V	200
III	100	VI	250

При расчете рам и колонн зданий с покрытиями без перепадов высот разрешается принимать равномерно распределенную снеговую нагрузку.

При определении величины снеговых нагрузок для покрытий цехов с избыточными тепловыделениями значения коэффициентов (c) следует снижать на 20%.

Расчетнаяснеговаянагрузкаропределяетсякакпроизведение нормативной нагрузки (p n) на коэффициент перегрузки k, принимаемый равным 1.4:

§ 3. СОЧЕТАНИЯ НАГРУЗОК ПРОМЫШЛЕННЫХ, ГРАЖДАНСКИХ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

В соответствии с главой СНиП II-А.10-62 при учете совместного действия нагрузок следует различать:

1. основные сочетания, составляемые из постоянных и временных длительных нагрузок и одной из возможных кратковременных нагрузок (наиболее существенно влияющей на напряженное состояние рассматриваемого сечения, элемента или всей конструкции);
2. дополнительные сочетания, составляемые из постоянных временных длительных и всех кратковременных нагрузок, при числе их не менее двух;
3. особые сочетания составляемые из постоянных, временных длительных, возможных кратковременных и одной из особых нагрузок.

При расчете конструкций и оснований с учетом дополнительных сочетаний нагрузок величины расчетных кратковременных нагрузок (или соответствующих им усилий в конструкции) следует умножать на коэффициент, равный 0.9, а при расчете с учетом особых сочетаний — на коэффициент, равный 0.8, кроме случаев, оговоренных в нормах проектирования зданий и сооружений в сейсмических районах и других специальных нормах.

Порядок учета в сочетаниях динамических нагрузок от оборудования устанавливается действующими нормативными документами по проектированию фундаментов и несущих конструкций зданий под машины с динамическими нагрузками.

Нагрузки и коэффициенты перегрузки для зданий и промышленных сооружений принимаются по табл. 1-3.

При учете нагрузок от мостовых кранов следует обращаться к СНиП II-А.11-62.

§ 4. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИХ НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1. Бетон

Бетон для бетонных и железобетонных конструкций применяется следующих проектных марок по прочности на сжатие :

а) тяжелый – 100, 150, 200, 300, 400, 500 и 600;

б) легкий – 35, 50, 100, 150, 200, 250 и 300.

Для железобетонных конструкций применение тяжелого бетона проектной марки ниже 150, как правило, не допускается. Железобетонные предварительно напряженные элементы или их части, в которых располагается напрягаемая арматура, должны выполняться из бетона проектной марки не ниже: тяжелого – 200 и легкого – 150.

В конструкциях, подлежащих расчету на выносливость, применение бетона проектной марки ниже 200 не рекомендуется.

Объемный вес железобетона при расчете конструкций принимается:

1. при тяжелом бетоне на гравии или щебне из природного камня – невибрированном – 2400 кг/м 3 ;
2. то же, вибрированном или центрифугированном – 2500 кг/м 3 .

Нормативные сопротивления бетона

Основными характеристиками сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления (табл. 4), устанавливаемые на основании испытаний, проводимых согласно действующим ГОСТ или правилам испытаний.

Таблица 4.

Нормативное сопротивление бетона представляет собой временное сопротивление осевому сжатию, сжатию при изгибе и осевому растяжению и составляет некоторый процент прочности от марки бетона.

Коэффициенты однородности бетона

Испытания бетонных кубиков одной и той же марки показывают, что прочность их различна: у одних кубиков она больше, у других – меньше.

Отношение минимальной прочности бетона к его средней прочности называется коэффициентом однородности . Коэффициенты однородности бетона колеблются в пределах в зависимости от марки бетона от 0,5 до 0,6 на сжатие и от 0,45 до 0,5 – на растяжение.

Расчетные сопротивления бетона

Расчетные сопротивления бетона определены (с округлением) как произведение нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты однородности и основные коэффициенты условий работы. Они приняты в соответствии со СНиП II-В. 1-62 (табл, 2) и приведены в табл. 5.

Таблица 5.

Примечания: 1. По строке «А» расчетные сопротивления следует принимать для железобетонных конструкций, по строке «Б»- для бетонных.

2. При расчете предварительно напряженных железобетонных конструкций на растяжение по образованию трещин и при необходимости проверки расчета по раскрытию трещин в растянутых элементах железобетонных конструкций расчетные сопротивления следует принимать по объединенным строкам «А» и «Б».

Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении

Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении Е б принимаются по табл. 6, а модуль сдвига для бетона G б (при отсутствии опытных данных) допускается принимать G б = 0,4 Е б.

Таблица 6.

Примечание. За начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении принимается отношение нормального напряжения в бетоне δ к его относительной деформации ε при величине напряжения δ < 0,2R н пр.

2. Арматура

В качестве арматуры для железобетонных конструкций применяются арматурные стали в соответствии с главами СНиП I-В.4-62 и II-А. 10-62 (рис. 1). Прочность арматурных сталей характеризуется показателями нормативных сопротивлений , коэффициентов однородности и расчетных сопротивлений .

Таблица 7.

Примечание. Значение коэффициентов однородности арматуры, перечисленной в пп. 1-4 и 7 табл. 7, разрешается повышать на 10%, если арматура применяется только в сборных конструкциях, изготовляемых на заводах или специально оборудованных полигонах, и подвергается систематическим испытаниям по соответствующим стандартам и если при этом во всех испытанных образцах значения предела текучести арматуры, указанной в пп. 1-4, превышают не менее чем на 10% наименьшее (нормативное) значение предела текучести или значения временного сопротивления арматуры, указанной в п. 7, составляют не ниже нормированного значения этой величины.

Таблица 8.

Примечание. При применении обыкновенной арматурной проволоки (п. 7 табл. 8) для хомутов вязаных каркасов расчетное сопротивление проволоки принимается как для горячекатаной стали класса А-І (п. 1 табл. 8).

Нормативные сопротивления арматуры

За нормативные сопротивления арматуры принимается наименьшее нормированное значение ее сопротивления растяжению (предел текучести для «мягких» сталей или соответственно времен­ное сопротивление для «твердых» сталей).

Коэффициенты однородности арматуры

Арматура, так же как и бетон, при испытании образцов дает различные результаты прочности. Такое явление получается вследствие неоднородности стали.

Нормативные сопротивления арматуры R н а, коэффициенты однородности арматуры (k a) и модули упругости арматуры Е а приведены в табл. 7.

Расчетные сопротивления арматуры

Расчетное сопротивление арматуры определяется как произведение нормативных сопротивлений на cоответствующий коэффициент R a =R н а k a , и принимается по табл. 8.

Приведенные в табл. 8 расчетные сопротивления арматуры применяются при расчете железобетонных конструкций обычного вида. При расчете железобетонных элементов сборных конструкций, изготовляемых на заводах и специально оборудованных полигонах, при систематическом испытании арматуры на растяжение в соответствии с ГОСТ 5781-61 и 1497-61 значения расчетных сопротивлений арматуры принимать в соответствии с главой СНиП II-В. 1-62.