论工厂的电力负荷计算及意义.doc

论工厂的电力负荷计算及意义工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量。工厂的用电设备种类多，数量大，工况复杂，如何根据这些资料正确估计工厂所需的电力和电量是一个非常重要的问题。估算过高，浪费有色金属；估算过低，设备过热，加快绝缘老化，增大电能损耗。为此，引入了计算负荷的概念。计算电力负荷的定义：负荷不是恒定值，是随时间而变化的变动值。因为用电设备并不同时运行，即使用时，也并不是都能达到额定容量。另外，各用电设备的工作制也不一样，有长期、短时、重复短时之分。在设计时，如果简单地把各用电设备的容量加起来作为选择导线、电缆截面和电气设备容量的依据，那么，过大会使设备欠载，造成投资和有色金属的浪费；过小则又会出现过载运行。其结果不是不经济，就是出现过热绝缘损坏、线损增加，影响导线、电缆或电气设备的安全运行，严重时，会造成火灾事故。因此负荷计算也只能力求接近实际。即根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷，其热效应与同时间内实际变动负荷产生的热效应相等。计算电力负荷的意义：计算负荷是确定供电线路导线截面、变压器容量、开关电器以及互感器等的额定参数的重要依据。若要使供配电系统在正常条件下可靠地运行，必须正确选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等，这就需要对电力负荷进行计算。计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线的选择是否合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷确定过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁，以至发生事故。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。计算电力负荷方法：电力负荷的变化是受多种因素制约的，难以用简单的计算公式来表示。在实际的工程计算工作中，依据不同的计算目的，针对不同类型的负荷，在实践中总结出了各种负荷的计算方法。有估算法、需要系数法、二项式法、单相负荷计算等。下面介绍这些计算方法。1 计算负荷的估算法估算法实为指标法，在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，按估算法计算比较方便。1.1 单位产品耗电量法若已知某车间或企业的年产量m和每一产品的单位耗电量，则企业全年电能W为：W=m有功计算负荷为：Pc=式中，Tmax为年最大负荷利用小时数。1.2 负荷密度法若已知车间生产面积S（m2）和负荷密度指标（kW/m2）时，车间平均负荷为：Pav=S；车间计算负荷为：Pc=此方法也适用于估算整个企业的用电负荷，只要把式中的车间密度指标和车间面积改为全厂的即可。2 需要系数法适用范围：当用电设备台数较多、各台设备容量相差不太悬殊时，特别在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于采用。组成需要系数的同时系数和负荷系数都是平均的概念，若一个用电设备组中设备容量相差过于悬殊，大容量设备的投入对计算负荷投入时的实际情况不符，出现不理想的结果。在所计算的范围内（如一条干线、一段母线或一台变压器），所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量，两者之间存在一个比值关系，即：Pc=KdPe式中，Kd即为需要系数；Pc为计算负荷；Pe为设备容量。若进行计算的负荷有多种，则可将用电设备按其设备性质不同分成若干组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷，然后由各组计算负荷，求总的计算负荷。所以需要系数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。2.1 单组用电设备组的计算负荷：Pc=KdPe Qc=Pctan式中，Kd为需要系数；Pe为设备容量；tan为设备功率因数角的正切值。2.2 多组用电设备组的计算负荷：应考虑各用电设备组的最大负荷不一定同时出现，须计入各用电设备组的同时系数。3 二项式法 当用电设备台数较少、有的设备容量相差悬殊时，特别在确定干线和分支线的计算负荷时，宜于采用。3.1 单组用电设备组的计算负荷用二项式法进行负荷计算时，既考虑用电设备组的平均负荷，又考虑几台最大用电设备引起的附加负荷，计算公式为：式中，b、c为二项式系数；是该组用电设备组的设备总容量； Px为x台最大设备的总容量，当用电设备组的设备总台数n2x时，则最大容量设备台数取x=n/2，且按“四舍五入”法取整，当只有一台设备时，可认为Pc=Pe。3.2 多组用电设备组的计算负荷同样要考虑用电设备各组的最大负荷不同时出现的因素，因此在确定总计算负荷时，只能在各组用电设备中取一组最大的附加负荷，再加上各组用电设备的平均负荷，即：式中，为各用电设备组的平均负荷的总和；（cPx)max 为各组用电设备中的一组最大的附加负荷；tanmax为最大附加负荷设备组的功率因数角的正切值。4 单相负荷计算在用户企业中，除了广泛使用三相用电设备外，还有一些单相设备，如照明、电热、电焊等设备。单相设备应尽可能地均匀分布在三相上，以使三相负荷保持平衡。因此，单相负荷的计算如下：4.1 三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时，单相设备可按三相负荷平衡计算。4.2 三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时，应把单相设备容量换算为等效三相设备容量，再算出三相等效计算负荷。单相设备接于相电压时，其等效三相设备容量：Pe=3Pemax，式中Pemax为最大负荷所在相的单相设备容量（kw）。单相设备接于线电压时，其等效三相设备容量：Pe=Pe，式中Pe为接于同一线电压的单相设备的设备容量（kw）。单相设备分别接于线电压和相电压时，首先应将接入线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总的等效三相有功计算负荷就是最大有