兩種確定工廠車間用電設備組計算負荷的方法

楊文菊

【摘要】工廠車間用電設備的負荷計算是工廠供電系統設計中非常重要的一環，根據計算負荷合理選擇導線的截面積和開關類電器的容量，可有效的防止導線的截面和開關電器因容量不足而過熱，從而有效的防止設備絕緣老化，延長使用壽命。目前我國普遍采用需要系數法和二項式法確定計算負荷。本文以某工廠車間為例分別采用兩種方法確定用電設備組的計算負荷，比較兩種計算方法的不同，討論兩種方法的適用場合。

【關鍵詞】計算負荷;需要系數法;二項式法

1.概述

計算負荷是通過負荷統計計算出來的，用來按發熱條件選擇供電系統中各元件的負荷值。計算負荷通常取半小時最大平均負荷P30即年最大負荷Pmax作為計算負荷，根據電力負荷計算可以合理地選擇供電系統各環節中的導線、開關電器、變壓器等元件，使電氣設備和材料能夠長期安全運行并得到充分利用。目前我國普遍采用兩種方法確定工廠車間用電設備的計算負荷，一種是法需要系數法，另一種是二項式法。

2.需要系數法

2.1 需要系數Kd

需要系數，用Kd表示，指用電設備組在最大負荷的的半小時最大負荷P30與設備總容量Pe之比，記作公式為：

（公式1）

2.2 需要系數法的基本公式

根據公式1，可以得到按需要系數確定的用電設備組的有功計算負荷，常用單位是KW。

（公式2）

根據有功功率與無功功率在功率三角形中的關系可得到無功計算負荷，常用單位是Kvar。

（公式3）

根據有功功率、無功功率、視在功率在功率三角形中的關系可得到視在計算負荷，常用單位是Kvar。

（公式4）

可確定計算電流的計算公式，常用單位是A。

（公式5）

在實際中，需要系數Kd與用電設備組的工作性質、設備臺數、設備效率和線路損耗有關，也與操作人員的技能、生產組織等多種因素有關。

2.3 設備容量Pe的計算

對于不同的負荷類型的用電設備來說，設備容量的確定方式不一樣。

（1）連續運行工作制及短時工作制的三相用電負荷，設備容量就是所有設備額定容量之和。

（2）斷續周期工作制的三相用電負荷，在不同暫載率狀態下，要進行換算：

1）起重機類，設備容量是將其額定功率換算到統一暫載率為25%的功率;

2）電焊機的設備容量是將其額定功率換算到統一暫載率為100%的功率;

3）單相設備需轉換成三項設備容量：

①單相設備接于相電壓，按最大負荷相所接的單相設備容量乘以3計算其等效三相設備容量;

②單相設備接于線電壓，其等效三相設備容量是單相設備容量乘以。

2.4 多組動力設備計算負荷

以上計算主要適用于同類設備組成的設備組，多組不同類型的用電設備應將各組的結果相加。由于各組用電設備的最大負荷不同時出現，在計算車間干線或車間變電所低壓母線上的計算負荷時，應考慮同時系數與。

對于車間干線，有功功率的同時系數取0.85～0.95，無功功率的同時系數取0.9～0.97;對于車間變電所低壓母線，取0.8～0.9，取0.85～0.95。

3.二項式法

二項式法的基本公式是：

（公式6）

其中，bP30是用電設備組的平均功率;cPx是用電設備組中考慮x臺最大容量用電設備產生的附加負荷。

利用公式6確定有功計算負荷后，可用公式3、公式4、公式5計算Q30、S30、I30的值。

4.用電設備組的需要系數、二項式系數及功率因數值

常見用電設備組的需要系數、二項式系數及功率因數值如表1所示：

表1常見用電設備組的需要系數、二項式系數及功率因數值

用電設備組名稱 需要系數Kd 二項式系數 最大容量設備臺數x

b c

小批量生產的金屬冷加工機床電動機 0.16～0.2 0.14 0.4 5 0.5 1.73

通風機、水泵、空壓機、電動發電機組電動機 0.7～0.8 0.65 0.25 5 0.8 0.75

鑄造車間起重機（暫載率25%） 0.15～0.25 0.09 0.3 3 0.5 1.73

5.應用舉例

工廠供配電系統中，在選擇開關設備或導線截面積時，必須先正確計算出設備、導線承擔的最大負荷。某汽輪機制造廠機修車間的380V線路上共接有金屬切削機床電動機20臺總容量50KW，其中7.5KW電動機2臺，4KW電動機4臺，2.2KW的5臺，其他電動機容量較小;通風機三臺共5KW;電葫蘆3KW的1個，暫載率為40%，試用需要系數法和二項式法分別確定此車間的計算負荷。

5.1 用需要系數法確定車間的計算負荷

5.1.1 金屬切削機床組

根據表1金屬切削機床電動機屬小批量生產的金屬冷加工機床電動機，取Kd=0.2，=0.5，=1.73。

根據公式2：

根據公式3：

5.1.2 通風機組

根據表1通風機可取Kd=0.8，=0.8，=0.75

根據公式2：

根據公式3：

5.1.3 電葫蘆

根據表1電葫蘆可取Kd=0.15（ε=25%），=0.5，=1.73。

由于電葫蘆這一起重機類斷續周期工作制的三相用電負荷，在計算容量時須將其額定公率換算到統一暫載率（ε=25%）時的功率。

根據公式2：

根據公式3：

5.1.4 總的計算負荷

有功功率的同時系數取0.95，無功功率的同時系數取0.97。

根據公式4：

根據公式5：

5.2 用二項式法確定車間的計算負荷

5.2.1 金屬切削機床組

根據表1金屬切削機床電動機屬小批量生產的金屬冷加工機床電動機，取b=0.14，c=0.4，x=5，=0.5，=1.73。

根據公式6：

根據公式3：

5.2.2 通風機組

根據表1通風機組取b=0.65，c=0.25，x=5，=0.8，=0.75

根據公式6：

根據公式3：

5.2.3 電葫蘆

根據表1電葫蘆取b=0.06，c=0.2，x=2，=0.5，=1.73。

根據公式6：

v

根據公式3：

5.2.4 總的計算負荷

用二項式法確定不同性質的多組用電設備的計算負荷，應考慮各組用電設備最大負荷不同時出現的因素。所以，總計算負荷確定時，只在各組用電設備中取附加功率最大的，再加上各組設備的平均功率，此例中附加有功、無功功率最大的是金屬切削機床組分別為10.8KW、18.68KVar。

根據公式4：

根據公式5：

6.結論

從計算的結果可以得出，用二項式法計算出的結果比需要系數法計算的結果要大，因為二項式法在計算過程中即考慮用電設備的平均功率，又考慮到當少數大容量的設備投入系統運行時對總計算負荷的附加影響。

需要系數法計算較簡單，缺點是計算中認為Kd是固定值，它與設備組的設備多少，容量相差如何是無關的。也沒有考慮用電設備組中少數容量特大的設備投入系統運行時對總計算負荷的影響。需要系數法計算結果精確度不高，適用于設備臺數較多，總容量較大，用電設備容量相差不大的場合。

二項式法可以提高計算負荷的準確性，適用于設備臺數較少，用電設備間容量相差較大的低壓干線和分支線計算負荷的確定。根據車間用電設備情況，選擇合適的方法計算出車間的計算負荷的數值后，接下來便可以合理的確定導線和電纜的截面積。

參考文獻

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