兩種確定工廠車間用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法

楊文菊

【摘要】工廠車間用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算是工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常重要的一環(huán)，根據(jù)計(jì)算負(fù)荷合理選擇導(dǎo)線的截面積和開關(guān)類電器的容量，可有效的防止導(dǎo)線的截面和開關(guān)電器因容量不足而過熱，從而有效的防止設(shè)備絕緣老化，延長(zhǎng)使用壽命。目前我國(guó)普遍采用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷。本文以某工廠車間為例分別采用兩種方法確定用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，比較兩種計(jì)算方法的不同，討論兩種方法的適用場(chǎng)合。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算負(fù)荷;需要系數(shù)法;二項(xiàng)式法

1.概述

計(jì)算負(fù)荷是通過負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算出來(lái)的，用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。計(jì)算負(fù)荷通常取半小時(shí)最大平均負(fù)荷P30即年最大負(fù)荷Pmax作為計(jì)算負(fù)荷，根據(jù)電力負(fù)荷計(jì)算可以合理地選擇供電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中的導(dǎo)線、開關(guān)電器、變壓器等元件，使電氣設(shè)備和材料能夠長(zhǎng)期安全運(yùn)行并得到充分利用。目前我國(guó)普遍采用兩種方法確定工廠車間用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，一種是法需要系數(shù)法，另一種是二項(xiàng)式法。

2.需要系數(shù)法

2.1 需要系數(shù)Kd

需要系數(shù)，用Kd表示，指用電設(shè)備組在最大負(fù)荷的的半小時(shí)最大負(fù)荷P30與設(shè)備總?cè)萘縋e之比，記作公式為：

（公式1）

2.2 需要系數(shù)法的基本公式

根據(jù)公式1，可以得到按需要系數(shù)確定的用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷，常用單位是KW。

（公式2）

根據(jù)有功功率與無(wú)功功率在功率三角形中的關(guān)系可得到無(wú)功計(jì)算負(fù)荷，常用單位是Kvar。

（公式3）

根據(jù)有功功率、無(wú)功功率、視在功率在功率三角形中的關(guān)系可得到視在計(jì)算負(fù)荷，常用單位是Kvar。

（公式4）

可確定計(jì)算電流的計(jì)算公式，常用單位是A。

（公式5）

在實(shí)際中，需要系數(shù)Kd與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)、設(shè)備臺(tái)數(shù)、設(shè)備效率和線路損耗有關(guān)，也與操作人員的技能、生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān)。

2.3 設(shè)備容量Pe的計(jì)算

對(duì)于不同的負(fù)荷類型的用電設(shè)備來(lái)說，設(shè)備容量的確定方式不一樣。

（1）連續(xù)運(yùn)行工作制及短時(shí)工作制的三相用電負(fù)荷，設(shè)備容量就是所有設(shè)備額定容量之和。

（2）斷續(xù)周期工作制的三相用電負(fù)荷，在不同暫載率狀態(tài)下，要進(jìn)行換算：

1）起重機(jī)類，設(shè)備容量是將其額定功率換算到統(tǒng)一暫載率為25%的功率;

2）電焊機(jī)的設(shè)備容量是將其額定功率換算到統(tǒng)一暫載率為100%的功率;

3）單相設(shè)備需轉(zhuǎn)換成三項(xiàng)設(shè)備容量：

①單相設(shè)備接于相電壓，按最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量乘以3計(jì)算其等效三相設(shè)備容量;

②單相設(shè)備接于線電壓，其等效三相設(shè)備容量是單相設(shè)備容量乘以。

2.4 多組動(dòng)力設(shè)備計(jì)算負(fù)荷

以上計(jì)算主要適用于同類設(shè)備組成的設(shè)備組，多組不同類型的用電設(shè)備應(yīng)將各組的結(jié)果相加。由于各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)，在計(jì)算車間干線或車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮同時(shí)系數(shù)與。

對(duì)于車間干線，有功功率的同時(shí)系數(shù)取0.85～0.95，無(wú)功功率的同時(shí)系數(shù)取0.9～0.97;對(duì)于車間變電所低壓母線，取0.8～0.9，取0.85～0.95。

3.二項(xiàng)式法

二項(xiàng)式法的基本公式是：

（公式6）

其中，bP30是用電設(shè)備組的平均功率;cPx是用電設(shè)備組中考慮x臺(tái)最大容量用電設(shè)備產(chǎn)生的附加負(fù)荷。

利用公式6確定有功計(jì)算負(fù)荷后，可用公式3、公式4、公式5計(jì)算Q30、S30、I30的值。

4.用電設(shè)備組的需要系數(shù)、二項(xiàng)式系數(shù)及功率因數(shù)值

常見用電設(shè)備組的需要系數(shù)、二項(xiàng)式系數(shù)及功率因數(shù)值如表1所示：

表1常見用電設(shè)備組的需要系數(shù)、二項(xiàng)式系數(shù)及功率因數(shù)值

用電設(shè)備組名稱 需要系數(shù)Kd 二項(xiàng)式系數(shù) 最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)x

b c

小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī) 0.16～0.2 0.14 0.4 5 0.5 1.73

通風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組電動(dòng)機(jī) 0.7～0.8 0.65 0.25 5 0.8 0.75

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

5.應(yīng)用舉例

工廠供配電系統(tǒng)中，在選擇開關(guān)設(shè)備或?qū)Ь€截面積時(shí)，必須先正確計(jì)算出設(shè)備、導(dǎo)線承擔(dān)的最大負(fù)荷。某汽輪機(jī)制造廠機(jī)修車間的380V線路上共接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)總?cè)萘?0KW，其中7.5KW電動(dòng)機(jī)2臺(tái)，4KW電動(dòng)機(jī)4臺(tái)，2.2KW的5臺(tái)，其他電動(dòng)機(jī)容量較小;通風(fēng)機(jī)三臺(tái)共5KW;電葫蘆3KW的1個(gè)，暫載率為40%，試用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法分別確定此車間的計(jì)算負(fù)荷。

5.1 用需要系數(shù)法確定車間的計(jì)算負(fù)荷

5.1.1 金屬切削機(jī)床組

根據(jù)表1金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)屬小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)，取Kd=0.2，=0.5，=1.73。

根據(jù)公式2：

根據(jù)公式3：

5.1.2 通風(fēng)機(jī)組

根據(jù)表1通風(fēng)機(jī)可取Kd=0.8，=0.8，=0.75

根據(jù)公式2：

根據(jù)公式3：

5.1.3 電葫蘆

根據(jù)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(jī)類斷續(xù)周期工作制的三相用電負(fù)荷，在計(jì)算容量時(shí)須將其額定公率換算到統(tǒng)一暫載率（ε=25%）時(shí)的功率。

根據(jù)公式2：

根據(jù)公式3：

5.1.4 總的計(jì)算負(fù)荷

有功功率的同時(shí)系數(shù)取0.95，無(wú)功功率的同時(shí)系數(shù)取0.97。

根據(jù)公式4：

根據(jù)公式5：

5.2 用二項(xiàng)式法確定車間的計(jì)算負(fù)荷

5.2.1 金屬切削機(jī)床組

根據(jù)表1金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)屬小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)，取b=0.14，c=0.4，x=5，=0.5，=1.73。

根據(jù)公式6：

根據(jù)公式3：

5.2.2 通風(fēng)機(jī)組

根據(jù)表1通風(fēng)機(jī)組取b=0.65，c=0.25，x=5，=0.8，=0.75

根據(jù)公式6：

根據(jù)公式3：

5.2.3 電葫蘆

根據(jù)表1電葫蘆取b=0.06，c=0.2，x=2，=0.5，=1.73。

根據(jù)公式6：

v

根據(jù)公式3：

5.2.4 總的計(jì)算負(fù)荷

用二項(xiàng)式法確定不同性質(zhì)的多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素。所以，總計(jì)算負(fù)荷確定時(shí)，只在各組用電設(shè)備中取附加功率最大的，再加上各組設(shè)備的平均功率，此例中附加有功、無(wú)功功率最大的是金屬切削機(jī)床組分別為10.8KW、18.68KVar。

根據(jù)公式4：

根據(jù)公式5：

6.結(jié)論

從計(jì)算的結(jié)果可以得出，用二項(xiàng)式法計(jì)算出的結(jié)果比需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果要大，因?yàn)槎?xiàng)式法在計(jì)算過程中即考慮用電設(shè)備的平均功率，又考慮到當(dāng)少數(shù)大容量的設(shè)備投入系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì)總計(jì)算負(fù)荷的附加影響。

需要系數(shù)法計(jì)算較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是計(jì)算中認(rèn)為Kd是固定值，它與設(shè)備組的設(shè)備多少，容量相差如何是無(wú)關(guān)的。也沒有考慮用電設(shè)備組中少數(shù)容量特大的設(shè)備投入系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì)總計(jì)算負(fù)荷的影響。需要系數(shù)法計(jì)算結(jié)果精確度不高，適用于設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，總?cè)萘枯^大，用電設(shè)備容量相差不大的場(chǎng)合。

二項(xiàng)式法可以提高計(jì)算負(fù)荷的準(zhǔn)確性，適用于設(shè)備臺(tái)數(shù)較少，用電設(shè)備間容量相差較大的低壓干線和分支線計(jì)算負(fù)荷的確定。根據(jù)車間用電設(shè)備情況，選擇合適的方法計(jì)算出車間的計(jì)算負(fù)荷的數(shù)值后，接下來(lái)便可以合理的確定導(dǎo)線和電纜的截面積。

參考文獻(xiàn)

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