Исследование электропотребления приусадебного участка с применением устройства ТЭМП-3
Автор: Конкин Д.В., Виноградова А.В., Букреев А.В.
Журнал: Агротехника и энергообеспечение @agrotech-orel
Рубрика: Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса
Статья в выпуске: 3 (40), 2023 года.
Бесплатный доступ
Анализ параметров электропотребления приусадебных участков, сельских жилых домов, позволяет более точно прогнозировать потребляемую такими объектами мощность, более рационально указывать присоединяемую мощность при подаче заявки на технологическое присоединение к электрическим сетям. В статье приведены отдельные результаты анализа электропотребления приусадебного участка, включая сельский жилой дом. Измерения проводились с применением таймера-электросчётчика мобильного портативного ТЭМП-3, что позволило получить мгновенные и среднеквадратичные значения напряжения, потребляемой мощности. На основе анализа результатов измерений выполнено сравнение значений фактически потребляемой и расчётной мощности объекта, выявлены искажения качества электрической энергии. Показана возможность, с применением ТЭМП-3, получать сведения о графиках работы отдельных электроприёмников, моментах времени их включения и отключения, продолжительности работы. Это может быть использовано в ходе энергетических обследований различных электропотребителей.
Электропотребление, электропотребление приусадебного участка, таймер-электросчётчик мобильный портативный, тэмп-3
Короткий адрес: https://sciup.org/147242263
IDR: 147242263
Текст научной статьи Исследование электропотребления приусадебного участка с применением устройства ТЭМП-3
Введение.
Расчётная присоединяемая мощность для приусадебных участков составляет 15 киловатт. При этом фактически потребляемая мощность, как правило, составляет не более 34 кВт [1]. Согласно своду правил СП 31-106-2002 «Проектирование и строительство инженерных систем одноквартирных жилых домов» нагрузка для дома менее 60 кв. м без электрических плит должна быть не меньше 5,5 кВт, для дома с электрическими плитами — 8,8 кВт [1]. Также, следует отметить, что по данным Федеральной службы государственной статистики (Росстат), в 2019 году средний годовой объем потребления электроэнергии на дачном участке составил около 5 кВт • t/м? [2].
При расчёте электропотребления для сельских жилых домов с напольными электроплитами и электроплитами и бытовыми электроводонагревателями применяется следующая формула:
-
6 кВт × количество жильцов × площадь дома.
При расчёте электропотребления для вновь электрифицируемых населённых пунктов или при отсутствии сведений об электропотреблении в уже электрифицированных жилых домах используется следующая формула:
-
1,5 кВт × количество жильцов × площадь дома.
Для вновь электрифицируемых населённых пунктов или при отсутствии сведений об электропотреблении в уже электрифицированных жилых домах используются следующие значения:
-
1,8 кВт × количество жильцов × площадь дома.
Для благоустроенных квартир городов, посёлков городского типа, поселков при животноводческих комплексах, птицефабриках и тепличных комбинатах с газификацией применяются следующие значения:
-
4 кВт × количество жильцов × площадь дома [3].
В [4] приводятся данные, что электропотребление в сельской местности составляет порядка 46 кВт∙ч/мес., или 550 кВт∙ч/год на одного жителя. Таким образом, имеются различные сведения об электропотреблении, потребляемой мощности сельскими домами и приусадебными участками. При этом под приусадебным участком понимается участок земли, выделяемый в личное пользование лицам, проживающих в сельской местности и на котором также размещаются жилые и вспомогательные строения и выращиваются растения. Таким образом, по сути, речь идёт об одном и том же объекте, когда мы говорим о потреблении приусадебного участка, или сельского дома, поскольку они, как правило, имеют один ввод, один счётчик электроэнергии, учитывающий электропотребление всех электроприёмников, находящихся как в доме, так и в других строениях, находящихся на участке, электроинструмента, используемого вне строений.
В связи с ростом (с 1 июля 2022 года) стоимости технологического присоединения к электрическим сетям, которое может составлять до 10 тыс. рублей за 1 кВт, актуальной становится задача определения заявляемой (по сути – фактически потребляемой) мощности таким образом, чтобы, с одной стороны, не переплатить за подключение, а с другой – не оказаться в условиях дефицита мощности. Актуально определение фактически потребляемой мощности и для тех случаев, когда владелец участка планирует использовать возобновляемые источники энергии для электроснабжения своего приусадебного участка.
Для определения необходимой мощности участка необходимо учесть:
-
- тип, количество и мощность электроприёмников;
-
- продолжительность использования электроприёмников в течение суток.
Проведение измерений электропотребления на типовых объектах позволяет выявить продолжительность использования электроприёмников, коэффициенты одновременности их использования. В качестве устройства для проведения измерений может применяться анализатор качества электроэнергии, или таймер-электросчётчик мобильный портативный одной из модификаций, например ТЭМП, ТЭМП-3 [5].
Цель работы: исследовать электропотребление приусадебного участка с выявлением максимальной, минимальной и средней потребляемой мощности, графика нагрузки.
Материал и методы исследования.
Для определения характеристик электропотребления приусадебного участка, был выбран объект, находящийся в поселке Буйском районе Костромской области. Площадь данного участка составляет 800 кв. м. На территории расположено: жилой дом, гараж, баня, дровяник, колодец, беседка, плодовые деревья, грядки. Дом с газовой плитой и дровяным отоплением. К основным электроприёмникам объекта относятся:
-
- электрическое освещение, суммарная мощность до 1 кВт;
-
- холодильник, 0,15 кВт;
-
- микроволновая печь, 1,5 кВт;
-
- насос погружной, 0,25 кВт;
-
- станок точильный, 0,45 кВт;
-
- электрический чайник, 2 кВт;
-
- электрообогреватель масляный, 1,5 кВт;
-
- электрообогреватель воздушный, 2 кВт;
-
- устройство отпугивания грызунов, 0,05 кВт;
-
- фумигатор 0,005 кВт;
-
- зарядные устройства для телефонов, 4 шт. 0,02 кВт;
-
- ночник, 0,005 кВт;
-
- вентилятор, 0,2 кВт;
-
- ноутбук, 04 кВт.
Определение характеристик электропотребления объекта было выполнено с помощью устройства ТЭМП-3 [5,6,7], подключенным на вводе объекта за прибором учёта СОЭ-52 (рисунок 1).

Рисунок 1 - Подключение ТЭМП-3 для снятия характеристик электропотребления приусадебного участка
Результаты и обсуждение.
В рамках исследования получены суточные графики нагрузки объекта, пример графика за 22 августа 2022 г. приведён на рисунке 2. Применение ТЭМП-3 позволило получить данные о потребляемой мощности, токе, напряжении с периодичностью раз в 2 секунды, причём устройство позволило записать с этой периодичностью как мгновенные значения, так и среднеквадратичные. Ниже, при построении графиков, использованы среднеквадратичные значения. Время по оси абсцисс указано с периодичностью примерно 30 минут.

Рисунок 2 - Суточный график нагрузки за 22.08.2022
К периодам с малым потреблением мощности относится работа холодильника, фумигатора, зарядных устройств и части электрического освещения. В промежуток времени от 01:15:47 по 00:07:00 зафиксирована работа холодильника совместно с обогревателем и фумигатором, зарядными устройствами. Резкое увеличение потребления электроэнергии происходит в 07:08:52 из-за включения микроволной печи, суммарная потребляемая мощность составила 4344,14 Вт. В 07:46:18 наблюдается максимальная потребляемая мощность (5849,26 Вт) в течении суток из-за одновременной работы микроволновой печи, электрического насоса, электрического освещения и холодильника. В целом наблюдается равномерное потребление электроэнергии в течении суток с утренними пиками потребления.

Моменты времени измерений. ч:мин:сек.
Рисунок 3 - График нагрузки в ночное время

Произведем детальный анализ графика потребляемой мощности объекта в ночное время, представленный на рисунке №3 (время с 00:00:00 до 04:15:04). Применение ТЭМП-3 позволило фактически «увидеть» моменты включения, работы и отключения различных электроприёмников.
В частности, на рисунке 3 прослеживаются совместные периоды работы холодильника, обогревателя и другой нагрузки, моменты включения, работы и отключения холодильника, обогревателя. Можно анализировать продолжительность работы различных электроприёмников, например, обогреватель включается с периодичностью 15 минут.
На рисунке 4 представлен суточный график напряжения.

Время суток, ч
Рисунок 4 – Суточный график напряжения
Анализ графика напряжения показал, что максимальное значение напряжения составляло 257 В, оно наблюдалось в промежутке времени от 00:00 до 01:08. В течение всех суток мгновенные значения напряжения не снижались ниже 235 В, а среднеквадратичные – ниже 241 В. То есть в течение практически всех суток отклонение напряжения превышает допустимое значение +10%. Можно рекомендовать обратиться в электроснабжающую организацию, или установить стабилизатор напряжения для приведения уровня напряжения в нормативные значения.
Для определения расчетной мощности приусадебного участка обычно используется следующая формула:
Р(Вт) = (S ‧ N): 365, где М – мощность, Вт; S – площадь участка, кв м; N – количество проживающих человек; 365 – дней в году.
Получаем, что для обозреваемого дачного участка площадью 800 кв м, а также проживающих на нём 5 человек необходима следующая мощность:
Р = (800 ‧5):365 = 10 кВт
Рассмотрим другой вариант расчета потребляемой электрической мощности. Для этого необходимо просуммировать мощности потребителей, которые планируются к использованию (список приведён выше в статье). Далее необходимо умножить полученную сумму на коэффициент спроса, который зависит от потребляемой мощности [8].
Для рассматриваемого объекта сумма всех потребителей составляет 8,19 кВт, далее подбираем коэффициент спроса. Коэффициенты спроса приведены в таблице 1.
Таблица 1. Коэффициенты спроса [8]
Заявленная мощность, кВт |
До 14 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 и более |
Коэффициент спроса |
0,8 |
0,65 |
0,6 |
0,55 |
0,5 |
0,48 |
0,45 |
Получаем, Р = 8,19 ‧ 0,8 = 6,5 кВт. Таким образом, расчетнаямощностьдля потребителей данного участка составляет 6,5 кВт, что близко к измеренным. Следует отметить, что за период измерений (5 дней) максимальная зафиксированная мощность составила 6,4 кВт, что близко к расчётной.
Заключение.
В ходе исследований были выявлены основные электропотребляющие устройства, находящиеся на приусадебном участке. Были приведены и проанализированы графики нагрузок, тока и напряжения. Использование при исследовании прибора ТЭМП-3 позволило получить максимальные, минимальные значения тока, мощности, напряжения на вводе в объект. Это позволило сравнить фактически потребляемую мощность участка с расчётной, выявить превышение значений напряжения выше нормированных, выявить значения пусковых токов разных устройств, периодичности их включения, работы и выключения. Это позволяет в дальнейшем разрабатывать способы и средства управления нагрузками подобных объектов.
Список литературы Исследование электропотребления приусадебного участка с применением устройства ТЭМП-3
- Сколько киловатт положено на участок СНТ? [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://krugruk.ru/skolko-kilovatt-polozheno-na-uchastok-v-snt, свободный (Дата обращения 18.09.2023).
- Положение - Северянин. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://clck.ru/35qwqG, свободный (Дата обращения 20.09.2023).
- Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294817/4294817286.htm, свободный (Дата обращения 22.09.2023).
- Виноградов А. В. Потребление электроэнергии населением сельских районов на примере Дмитровского района Орловской области/ А. В. Виноградов, А. В. Виноградова, А. Н. Иванова// Энергия: экономика, техника, экология. -2018г. - №10. - с.38-43. EDN: YQIQNN
- Букреев А. В., Виноградов А.В. Разработка технических средств обследования электрических сетей сельскохозяйственных объектов / А.В. Букреев, А.В. Виноградов // Монография. - Орёл: изд-во "Картуш", 2023. - 196 с. EDN: KFFOGK
- Патент № 195905 Российская Федерация, МПК G01R 19/00. Таймер - электросчётчик портативный мобильный трёхфазный / А.В. Букреев, А.В. Виноградов; заявитель и патентообладатель ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. - № 2019142010; заявл. 18.12.2019; опубл. 11.02.2020 Бюл. № 5.
- Выявление участков ЛЭП с повышенными потерями электроэнергии с помощью мобильных портативных таймеров-электросчетчиков /Виноградов А.В., Букреев А.В., Виноградова А.В., Большев В.Е.// Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2020. № 3 (40). С. 31-36. DOI: 10.22314/2658-4859-2020-67-3-31-36 EDN: ECDKJH
- Расчет потребляемой электрической мощности дома [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.eng-in.ru/zakazchiku/nazametku/590-elektroraschet, свободный (Дата обращения 12.02.2023).