楊文菊

【摘要】工廠車間用電設(shè)備的負(fù)荷計算是工廠供電系統(tǒng)設(shè)計中非常重要的一環(huán)，根據(jù)計算負(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，延長使用壽命。目前我國普遍采用需要系數(shù)法和二項式法確定計算負(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)備組的計算負(fù)荷，比較兩種計算方法的不同，討論兩種方法的適用場合。

【關(guān)鍵詞】計算負(fù)荷;需要系數(shù)法;二項式法

1.概述

計算負(fù)荷是通過負(fù)荷統(tǒng)計計算出來的，用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。計算負(fù)荷通常取半小時最大平均負(fù)荷P30即年最大負(fù)荷Pmax作為計算負(fù)荷，根據(jù)電力負(fù)荷計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)備和材料能夠長期安全運(yùn)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(shè)備的計算負(fù)荷，一種是法需要系數(shù)法，另一種是二項式法。

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)備組的有功計算負(fù)荷，常用單位是KW。

（公式2）

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

（公式3）

根據(jù)有功功率、無功功率、視在功率在功率三角形中的關(guān)系可得到視在計算負(fù)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(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的計算

對于不同的負(fù)荷類型的用電設(shè)備來說，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 多組動力設(shè)備計算負(fù)荷

以上計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)荷不同時出現(xiàn)，在計算車間干線或車間變電所低壓母線上的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮同時系數(shù)與。

對于車間干線，有功功率的同時系數(shù)取0.85～0.95，無功功率的同時系數(shù)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(shè)備組的平均功率;cPx是用電設(shè)備組中考慮x臺最大容量用電設(shè)備產(chǎn)生的附加負(fù)荷。

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

4.用電設(shè)備組的需要系數(shù)、二項式系數(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 二項式系數(shù) 最大容量設(shè)備臺數(shù)x

b c

小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(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)、電動發(fā)電機(jī)組電動機(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，必須先正確計算出設(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)床電動機(jī)20臺總?cè)萘?0KW，其中7.5KW電動機(jī)2臺，4KW電動機(jī)4臺，2.2KW的5臺，其他電動機(jī)容量較小;通風(fēng)機(jī)三臺共5KW;電葫蘆3KW的1個，暫載率為40%，試用需要系數(shù)法和二項式法分別確定此車間的計算負(fù)荷。

5.1 用需要系數(shù)法確定車間的計算負(fù)荷

5.1.1 金屬切削機(jī)床組

根據(jù)表1金屬切削機(jī)床電動機(jī)屬小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(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，在計算容量時須將其額定公率換算到統(tǒng)一暫載率（ε=25%）時的功率。

根據(jù)公式2：

根據(jù)公式3：

5.1.4 總的計算負(fù)荷

有功功率的同時系數(shù)取0.95，無功功率的同時系數(shù)取0.97。

根據(jù)公式4：

根據(jù)公式5：

5.2 用二項式法確定車間的計算負(fù)荷

5.2.1 金屬切削機(jī)床組

根據(jù)表1金屬切削機(jī)床電動機(jī)屬小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(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 總的計算負(fù)荷

用二項式法確定不同性質(zhì)的多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的因素。所以，總計算負(fù)荷確定時，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

從計算的結(jié)果可以得出，用二項式法計算出的結(jié)果比需要系數(shù)法計算的結(jié)果要大，因?yàn)槎検椒ㄔ谟嬎氵^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)行時對總計算負(fù)荷的附加影響。

需要系數(shù)法計算較簡單，缺點(diǎn)是計算中認(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)行時對總計算負(fù)荷的影響。需要系數(shù)法計算結(jié)果精確度不高，適用于設(shè)備臺數(shù)較多，總?cè)萘枯^大，用電設(shè)備容量相差不大的場合。

二項式法可以提高計算負(fù)荷的準(zhǔn)確性，適用于設(shè)備臺數(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，選擇合適的方法計算出車間的計算負(fù)荷的數(shù)值后，接下來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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