賈凱勝

【摘 要】隨著用電設(shè)備類型越來(lái)越多，供電設(shè)計(jì)的負(fù)荷計(jì)算如何與用電負(fù)荷的實(shí)際變化相適應(yīng)，如何恰如其分的選擇、計(jì)算所需的負(fù)荷，是電氣設(shè)計(jì)人員需要考慮的問(wèn)題。該文通過(guò)例子，就需要系數(shù)法負(fù)荷計(jì)算中易犯的幾個(gè)錯(cuò)誤進(jìn)行分析，列舉并剖析需要系數(shù)法負(fù)荷計(jì)算存在的問(wèn)題，計(jì)算時(shí)需注意環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】負(fù)荷計(jì)算；需要系數(shù)；設(shè)備剔除

The Paper Discusses Several Problems Which Should Be Paid Attention To

JIA Kai-sheng

（Zhongche lanzhou locomotive co. LTD， Lanzhou Gansu 730050，China）

【Abstract】With electricity device type more and more， the load calculation of the power supply design how to adapt to changing the actual electricity load， the choice of how to appropriately， calculate the required load， is the problem that electrical designers need to consider.In this paper， through the examples， you need to load coefficient method calculating the pitfalls of several errors were analyzed， and enumerated and problems of need coefficient method of load calculation， calculation note.

【Key words】Load calculation；Need coefficient；Equipment to eliminate

0 前言

在工廠供電設(shè)計(jì)包括的眾多內(nèi)容中，電力負(fù)荷的計(jì)算是非常重要的的一環(huán)，設(shè)計(jì)容量過(guò)大會(huì)造成極大的社會(huì)資源浪費(fèi)及投資成本、長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用的升高，過(guò)小又可能影響正常使用，因此在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)應(yīng)特別注意。

1 一個(gè)有問(wèn)題的負(fù)荷計(jì)算

在我公司整體搬遷工藝水平提升建設(shè)項(xiàng)目中，在初步設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)院曾經(jīng)出了以下一個(gè)負(fù)荷計(jì)算：

根據(jù)工藝、公用各專業(yè)工種提供的設(shè)計(jì)資料，采用需用系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算：本廠區(qū)用電負(fù)荷安裝容量為57576kW，取同時(shí)系數(shù)0.35后，計(jì)算負(fù)荷為20151.6kW。

這是一個(gè)錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)論，我公司整體搬遷工藝水平提升建設(shè)項(xiàng)目，工廠的建設(shè)面積、設(shè)備數(shù)量與公司現(xiàn)有情況變化不大，公司現(xiàn)在實(shí)際平均每日最大使用負(fù)荷小于3000KW，而計(jì)算負(fù)荷為20151.6kW，計(jì)算負(fù)荷與實(shí)際使用偏差太大；下面在簡(jiǎn)單介紹需用系數(shù)法后加以分析討論。

2 需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷

目前，我國(guó)的設(shè)計(jì)部門負(fù)荷計(jì)算方法有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、利用系數(shù)法和單位指標(biāo)法等幾種。用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，各臺(tái)設(shè)備容量相差不懸殊時(shí)，宜采用需要系數(shù)法，一般用于干線、配變電所的負(fù)荷計(jì)算。由于需要系數(shù)法比較簡(jiǎn)便，所以將需要系數(shù)法作為電氣負(fù)荷計(jì)算的主要方法，得到了廣泛采用。在初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)階段，總體上采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。[1]

2.1 需要系數(shù)的定義

由于用電設(shè)備實(shí)際上不可能全部同時(shí)運(yùn)行，也不可能全部滿負(fù)荷工作，同時(shí)設(shè)備和線路存在功率損耗。所有這些因素綜合起來(lái)，使系統(tǒng)內(nèi)最大負(fù)荷與全系統(tǒng)用電設(shè)備總?cè)萘恐g存在差異，前者要比后者小，兩者的比值稱為需要系數(shù)。即：

Kx=■=■（1）

式中，Pe是用電設(shè)備的總?cè)萘?，是指所有用電設(shè)備容量之和，即Pe=∑P。需要系數(shù)表示配電系統(tǒng)中所有用電設(shè)備同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)（用電）的程度，或者說(shuō)表示所有用電設(shè)備同時(shí)使用的程度。通常其值小于1，只有在所有用電設(shè)備全部同時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)且滿載時(shí)，才能為1[2]。

工程實(shí)際中，需要系數(shù)不僅與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)、設(shè)備臺(tái)數(shù)、設(shè)備效率、線路損耗等因素有關(guān)，而且與工人的技術(shù)熟練程度、生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān)，需要系數(shù)是要根據(jù)已運(yùn)行的實(shí)際系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得到需要系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值。

需要系數(shù)是以電氣設(shè)備的性質(zhì)作為分類原則得到的，因此使用時(shí)應(yīng)首先對(duì)所要計(jì)算的設(shè)備進(jìn)行歸類，按不同性質(zhì)分成若干組，對(duì)每一組選用合適的需要系數(shù)，算出各組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，最后求得總的計(jì)算負(fù)荷；需要系數(shù)常常是一個(gè)范圍，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際設(shè)備的數(shù)量決定取值的大小，設(shè)備數(shù)量越多，需要系數(shù)取值應(yīng)越小，反之則大。

2.2 用電設(shè)備功率計(jì)算

（1）進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算式，需要將用電設(shè)備按其性質(zhì)分為不同的用電設(shè)備，然后確定設(shè)備功率，它是變配電所負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)資料和依據(jù)。

（2）每臺(tái)用電設(shè)備的銘牌上都標(biāo)有額定功率或額定容量，由于各用電設(shè)備的額定工作條件不同，可分為連續(xù)工作制、短時(shí)或周期工作制，設(shè)備的實(shí)際輸出功率并不等于銘牌上的額定功率，其設(shè)備功率的計(jì)算不能簡(jiǎn)單地將這些設(shè)備的額定功率直接相加。

（3）對(duì)于不同負(fù)載持續(xù)率下的額定功率或額定容量，應(yīng)換算為統(tǒng)一負(fù)載持續(xù)率下的有功功率，即設(shè)備功率Pe。

在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，首先需要計(jì)算各種工作制設(shè)備的設(shè)備容量，詳細(xì)計(jì)算可查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]。

2.3 電力負(fù)荷計(jì)算程序

圖1 供電系統(tǒng)中具有代表性的各點(diǎn)的電力負(fù)荷計(jì)算圖

負(fù)荷計(jì)算時(shí)一般按圖1中的G、F、E、D、C、B、A的順序逐級(jí)確定各點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷。endprint

（1）對(duì)單臺(tái)設(shè)備供電的支線（圖1中的G點(diǎn)）的計(jì)算

即前述用電設(shè)備的設(shè)備容量（Pe）的確定。

（2）確定用電設(shè)備組（圖1中的F點(diǎn)）的計(jì)算負(fù)荷

當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺(tái)數(shù)>3臺(tái)時(shí)，計(jì)算負(fù)荷應(yīng)考慮其需要系數(shù)；當(dāng)每組電氣設(shè)備臺(tái)（套）數(shù)≤3臺(tái)時(shí)，考慮其同時(shí)使用率非常高，將需要系數(shù)Kx取為1。

（3）低壓干線（圖1中E點(diǎn)）的計(jì)算負(fù)荷

將各用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷按有功功率、無(wú)功功率等分別相加。

（4）低壓母線（圖1中的D點(diǎn)）的計(jì)算負(fù)荷

在確定低壓母線或配電干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)該考慮各干線最大負(fù)荷不可能同時(shí)出現(xiàn)的影響，應(yīng)引入一個(gè)同時(shí)工作系數(shù)。

（5）企業(yè)10kV輸電線路、母線及高壓進(jìn)線（圖1中的C、B、A點(diǎn)）計(jì)算負(fù)荷的確定

這幾點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷只需要在上述D點(diǎn)負(fù)荷的基礎(chǔ)上考慮相應(yīng)配電變壓器或降壓變壓器、線路的功率損耗以及同時(shí)工作系數(shù)后確定。

2.4 工廠需要系數(shù)法

在初步設(shè)計(jì)階段或資料不十分詳實(shí)情況下，可以采用工廠需要系數(shù)法估算，將全廠用電設(shè)備總?cè)萘俊芇N（備用容量不計(jì)），乘以全廠需要系數(shù)KX，就可以得到全廠的計(jì)算負(fù)荷PC，即：

PC=KX∑PN（9）

按這種方法，公司需要系數(shù)=實(shí)際最大負(fù)荷3000KW/設(shè)備總?cè)萘?7576KW=0.05，小于0.1。

3 問(wèn)題分析

公司原有項(xiàng)目預(yù)估用電負(fù)荷應(yīng)小于4000KW，設(shè)計(jì)院計(jì)算負(fù)荷為20151.6kW，經(jīng)過(guò)與設(shè)計(jì)院討論分析，認(rèn)為造成負(fù)荷計(jì)算偏大的原因主要有以下幾個(gè)原因：

3.1 對(duì)公司生產(chǎn)設(shè)備使用情況了解不夠，用電設(shè)備組分錯(cuò)類別

需要系數(shù)法要求對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行清晰而正確的分類，再按類別取系數(shù)。比如液壓升降臺(tái)，它是不經(jīng)常斷續(xù)的設(shè)備，如果不了解此設(shè)備，將此設(shè)備劃歸為液壓機(jī)或起重設(shè)備都不合適，如果分錯(cuò)類別、選錯(cuò)系數(shù)，都會(huì)降低準(zhǔn)確度。

3.2 設(shè)備資料不全，設(shè)備功率計(jì)算錯(cuò)誤

設(shè)備資料是負(fù)荷計(jì)算的重要依據(jù)，在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，需要設(shè)備工作功率、暫載率（起重機(jī)、電焊機(jī)等）、效率、電機(jī)功率因數(shù)等數(shù)據(jù)。公司工藝只提供了設(shè)備總的供電功率，沒(méi)有更詳盡的資料，這便增加了負(fù)荷計(jì)算的誤差。許多暫載率設(shè)備沒(méi)有進(jìn)行設(shè)備功率換算就直接將額定功率或額定容量當(dāng)作設(shè)備功率進(jìn)行計(jì)算，算法錯(cuò)誤，結(jié)果偏差較大。

3.3 不計(jì)入負(fù)荷計(jì)算的設(shè)備剔除不充分

公司主要產(chǎn)品是機(jī)車檢修，檢修設(shè)備較多（如檢修翻轉(zhuǎn)臺(tái)等），按手冊(cè)的要求，在設(shè)備分類階段應(yīng)同時(shí)剔除不同時(shí)使用的設(shè)備，如備用設(shè)備、檢修設(shè)備及工藝過(guò)程中明確錯(cuò)時(shí)使用的設(shè)備。

工廠存在大量不經(jīng)常而短時(shí)及不經(jīng)常而斷續(xù)運(yùn)行的設(shè)備（翻轉(zhuǎn)臺(tái)、耐壓機(jī)等），這些設(shè)備在手冊(cè)上沒(méi)有明確是否剔除，但實(shí)際使用時(shí)間極短，計(jì)入負(fù)荷計(jì)算的設(shè)備會(huì)使結(jié)果偏大，且不合理；在個(gè)別行業(yè)發(fā)布的設(shè)計(jì)規(guī)程，如DL/T5153-2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》等已經(jīng)對(duì)此作出規(guī)定，負(fù)荷計(jì)算時(shí)不經(jīng)常而短時(shí)及不經(jīng)常而斷續(xù)運(yùn)行的設(shè)備不予計(jì)算。從實(shí)際使用及計(jì)算結(jié)果來(lái)看，此類設(shè)備不予計(jì)算是合理的。

3.4 數(shù)據(jù)庫(kù)不完善，需要系數(shù)、同時(shí)系數(shù)取值偏高

需要系數(shù)是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一個(gè)完備的、滾動(dòng)更新的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷是至關(guān)重要的。數(shù)據(jù)陳舊是目前負(fù)荷計(jì)算的突出問(wèn)題，通常設(shè)計(jì)的變壓器投運(yùn)后負(fù)荷率偏低，除一些因素（如實(shí)際投運(yùn)設(shè)備比設(shè)計(jì)少、產(chǎn)能未達(dá)預(yù)期、設(shè)計(jì)人員偏保守等）外，最常見(jiàn)原因是設(shè)備分類不夠細(xì)化，設(shè)備剔除不夠充分，手冊(cè)數(shù)據(jù)“年久失修”。如果設(shè)計(jì)人員并未充分了解生產(chǎn)過(guò)程，也沒(méi)有充分剔除不同時(shí)使用設(shè)備，建議可適當(dāng)將需要、同時(shí)系數(shù)值取小一些。

4 結(jié)論

在用需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷時(shí)，一定要做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，充分了解行業(yè)、工藝流程和工作制，充分剔除錯(cuò)時(shí)設(shè)備、不經(jīng)常而短時(shí)及不經(jīng)常而斷續(xù)運(yùn)行的設(shè)備，做好設(shè)備分類，正確計(jì)算設(shè)備功率，系數(shù)選取時(shí)要綜合考慮設(shè)備數(shù)量、工藝流程、行業(yè)等因素。

負(fù)荷計(jì)算是電氣設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，個(gè)別行業(yè)已根據(jù)本行業(yè)實(shí)際情況，修訂了行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范，使負(fù)荷計(jì)算方法適用于本行業(yè)；但數(shù)據(jù)積累、完善是個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，計(jì)算方法及系數(shù)選用需要我們探尋、改善的地方還很多，建議豐富行業(yè)需要系數(shù)，為設(shè)計(jì)提供詳細(xì)、適用的計(jì)算依據(jù)。

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