談高階段設計電力負荷計算

劉 亞 濤

(太原市熱力設計有限公司，山西 太原 030002)

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談高階段設計電力負荷計算

劉 亞 濤

(太原市熱力設計有限公司，山西 太原 030002)

介紹了高階段設計電力負荷計算的目的，闡述了用車間綜合需要系數法進行車間用電負荷計算的方法，并對相關手冊計算系數進行了優化設計，為今后開展工廠供配電系統設計提供了依據。

供配電，電力負荷，計算，系數

1 概述

電力負荷計算的目的：1)與供電部門商談供電協議的依據。2)確定供電變壓器容量。3)確定供電電壓等級。4)確定供電系統接線方式和系統運行方式。5)確定供電線路導線截面。6)線路繼電保護的計算依據。7)計算負荷是確定供電開關電器、電流互感器和儀表量程等的額定參數。高階段設計包括：選廠址、項目建議書、規劃、預可研、可研。本文主要通過車間綜合需要系數法進行分析，并對相關手冊計算系數根據多年的設計經驗進行優化，為今后開展工廠供配電系統高階段設計提供依據。

2 用“車間綜合需要系數法”進行車間用電負荷計算

在鋼鐵行業的全廠規劃，可研以及新選廠址等高階段設計工作中，主要采用“車間綜合需要系數法”的計算方法。“車間綜合需要系數法”計算車間電力負荷，就是用車間工作(不含備用)用電設備裝機總容量與該車間綜合需要系數值相乘得來。其計算公式可表示如下：Pj=K∑x·P∑e。其中，Pj為車間計算電力負荷，kW；P∑e為車間工作用電設備裝機容量總和(不含備用)，kW；K∑x為車間綜合需要系數。因為“車間綜合需要系數法”比較粗，故不可用于工程的初步設計或施工圖設計階段的電力負荷計算。這里對P∑e和K∑x需要進行一些討論，重點在車間綜合需要系數K∑x的研究。

2.1 車間工作用電設備裝機總容量P∑e

在現實情況下，“車間”的概念不大一致，如有的企業對外稱作“車間”“廠”“公司”或“總廠”，這樣就不大容易分辨。建議“車間”概念首先應確定為是單獨廠房；或者廠房雖然不是一個，但生產流程是不可分割的同一個工藝生產流程，如焦化、球團、燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工藝生產“車間”。另外為主工藝生產線服務的如供水站、水處理站、壓縮空氣站、氧氣站等在生產流程上完全各自完整獨立的輔助生產“車間”，各自的建筑廠房大都分離，很少相互聯接，因此，建議其與主工藝系統的工作用電設備裝機總容量P∑e分開計算比較好，其計算結果可能會合理些。

2.2 車間綜合需要系數K∑x

“車間綜合需要系數”K∑x與車間生產工藝流程和設備的配置是否合理，生產自動化水平是否先進以及生產管理是否科學等都有關系。也就是說對各方面都是比較好的車間，其用電設備的綜合利用率就會高些，則“車間綜合需要系數”值也就大些，這個值隨著科學和社會的發展，還會大些。對于工藝流程落后、用電設備陳舊的生產車間，其用電設備的綜合利用率就會低些，則“車間綜合需要系數”值也就小些。“車間綜合需要系數”值的選用直接影響車間用電負荷的計算結果。

2.3 各車間綜合需要系數(K∑x)選擇

1)綜合原料場。過去生產用原料存放處大都是簡易堆放場，且多處存放，機械化程度低，用電設備也少。在所有設計參考資料中也未能列出有關設計數據。目前，生產規模稍大一些的鋼鐵企業都考慮設置集中式的綜合原料場。配備有大型堆取料機、翻車機等，物料轉輸基本上都使用皮帶機。為此，根據工程設計的具體實踐綜合原料場的“車間綜合需要系數”建議選為0.4～0.50。

2)燒結車間。對于常規鏈帶式燒結機來說，其基本生產工藝現在和過去相比變化不大。但是現在機械化及自動化程度大大提高，增加了脫硫、除塵環保等先進設備，生產效率得到提高，因環保污染影響生產的現象減少了。隨著科學技術的不斷發展進步，近年又推廣應用一種叫球團礦燒結新工藝，較常規燒結相比工藝流程發生了變化，但車間用電設備的運行特點差別不是很大。為此，對它們的“車間綜合需要系數”建議選取以下值：常規鏈式燒結車間：0.7～0.76；球團車間：0.7～0.76。

3)煉鐵車間。目前國家已宣布淘汰400 m3及其以下容積的小高爐，新建都是技術先進高效的大型高爐。普遍采用所謂“大風”“高溫”強化冶煉模式，選用高壓爐頂生產，設備先進了，自動化程度更高了。高爐鼓風機形式選擇上不是汽動式就是電動式。每臺機組的主電機容量遠遠大于其輔助設備容量的總和。盡管高爐鼓風機容量隨高爐容積的增大而增大，但其輔助設備容量相差卻不是太大。因此，高爐鼓風機站的用電負荷計算需要和高爐本體系統分開計算。也就是將鼓風機主電機用電負荷采用“需要系數法”進行計算，而高爐本體系統將采用“車間綜合需要系數法”計算。煉鐵車間的每部分車間綜合需要系數建議選取值如下：高爐本體部分：0.5～0.6；轉底爐本體部分：0.65～0.75；熔分爐輔助設備：0.7～0.75；鼓風機站輔助設備：0.7～0.75；一般電動軸流鼓風機主電機：0.80～0.9(將配TRT)；BPRT型電動鼓風機主電機：0.6～0.63(不配TRT)。

4)煉鋼車間。a.轉爐煉鋼車間。煉鋼轉爐現在大都是采用氧氣頂底復合吹轉爐生產，代替氧氣頂吹、空氣側吹轉爐，而且爐容在40 t以下的轉爐已被國家淘汰，整個生產線的用電負荷量也很大，建議將轉爐、LF鋼包精煉爐、CCM連鑄等幾部分用電負荷各自分開來計算，鋼包精煉爐采用“需要系數法”計算，連鑄及車間內其他部分采用“車間綜合需要系數”進行計算，轉爐煉鋼車間綜合需要系數建議取值如下：轉爐及車間：0.6～0.76；連鑄部分：0.7～0.76；鋼包精煉爐變壓器(cosΦ=0.9)：0.8～0.90。b.電弧爐煉鋼車間。電弧爐煉鋼多年來生產工藝沒大改變，但在設備安裝方面有不少變化。目前，50 t以下的小容量電弧爐國家已宣布淘汰，新建的爐容都較大。在交流電爐變壓器容量配置上較過去變化更大。建議將電弧爐和鋼包精煉爐分別采用“需要系數法”計算，連鑄及車間內其他部分采用“車間綜合需要系數”進行計算，為此電弧爐煉鋼車間綜合需要系數建議值如下：煉鋼電弧爐變壓器(cosΦ=0.77)：0.85～0.92;礦熱爐、熔分爐變壓器(cosΦ=0.80)：0.86～0.92;電石爐變壓器(cosΦ=0.85)：0.86～0.92;鋼包精煉爐變壓器(cosΦ=0.90)：0.8～0.90;電爐車間輔助設備：0.52～0.6;礦熱爐、熔分爐車間輔助設備：0.5～0.6;電石爐車間輔助設備：0.5～0.6;連鑄部分：0.7～0.76。

5)軋鋼車間。由于鋼材品種繁多，因此軋機的形式和規格也就多種多樣。20世紀70年代前我國的軋鋼生產的大部分軋機規格小，生產效率低，能源消耗高等，連續軋制的軋機也少。20世紀70年代后國家才開始陸續引進比較先進的大型軋機。近年來一些比較先進的連軋機組國內也開始生產，使國內軋鋼生產技術水平有了很大提高。然而到目前為止，對于軋鋼車間的工程設計參考資料積累得還比較少，大部分軋鋼車間的“車間綜合需要系數”值還是30多年前使用的數值。現按軋機的大類型分別給出修改后的“車間綜合需要系數”參考值如下：熱連軋車間：0.50～0.65;冷連軋車間：0.48～0.58；寬厚板車間：0.50～0.60；型鋼車間：0.50～0.65；棒材車間：0.50～0.60；高速線材車間：0.60～0.70；無縫鋼管車間：0.47～0.58；冷軋硅鋼車間：0.50～0.55；棒材軋鋼車間：0.50～0.60；帶鋼車間：0.55～0.60。

6)輔助生產車間。鋼鐵企業的配套輔助設施，過去包括的范圍很廣，連設備維修，備品備件的加工制造，倉儲運輸等都包括在內，現在企業把許多設施(如供水、供氧氣、維修、機加工、運輸等)都進行分離并推向社會市場，當然還有一部分設施暫時還不能夠分離，還必須與企業一同配套建設和統一管理。這里僅列出對供電方案影響較大的設施，其“車間綜合需要系數”的建議值如下：制氧站：0.75～0.82；壓縮空氣站：0.75～0.82；煤氣處理站：0.75～0.85；水泵站：0.65～0.75；鍋爐房：0.65～0.75；檢驗中心：0.35～0.40;污水處理站：0.75～0.85。

3 結語

電力負荷計算作為工廠供配電設計的基礎，直接關系到整個工廠供配電系統設計的合理性。本文主要通過車間綜合需要系數法進行分析，并對相關手冊計算系數根據多年的設計經驗進行優化，為今后開展工廠供配電系統設計提供依據。

[1]《鋼鐵企業電力設計手冊》編委會.鋼鐵企業電力設計手冊.北京:冶金工業出版社，1996.

[2]周 瀛，李鴻儒.工業企業供電.第2版.北京:冶金工業出版社，2002.

[3]劉介才.工廠供電.北京：機械工業出版社，2005.

[4]中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用配電設計手冊.北京:中國電力出版社，2005.

Discussion on the calculation of electric load in high stage design

Liu Yatao

(TaiyuanHeatingDesignInstituteCo.,Ltd,Taiyuan030002,China)

This paper introduced purpose of power load calculation in high stage design, elaborated the method using workshop comprehensive coefficient method made workshop electricity load calculation, and made optimization design to related manual calculation coefficient, provided basis for future development of engineering power distribution system design.

power supply, power load, calculation, coefficient

1009-6825(2015)21-0121-02

2015-05-11

劉亞濤(1982- )，男，工程師

TM744

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