論需要系數(shù)法負(fù)荷計算應(yīng)注意的幾個問題

賈凱勝

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

【關(guān)鍵詞】負(fù)荷計算；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)計包括的眾多內(nèi)容中，電力負(fù)荷的計算是非常重要的的一環(huán)，設(shè)計容量過大會造成極大的社會資源浪費及投資成本、長期運行費用的升高，過小又可能影響正常使用，因此在進行負(fù)荷計算時應(yīng)特別注意。

1 一個有問題的負(fù)荷計算

在我公司整體搬遷工藝水平提升建設(shè)項目中，在初步設(shè)計階段，設(shè)計院曾經(jīng)出了以下一個負(fù)荷計算：

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

這是一個錯誤的計算結(jié)論，我公司整體搬遷工藝水平提升建設(shè)項目，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)在實際平均每日最大使用負(fù)荷小于3000KW，而計算負(fù)荷為20151.6kW，計算負(fù)荷與實際使用偏差太大；下面在簡單介紹需用系數(shù)法后加以分析討論。

2 需要系數(shù)法計算負(fù)荷

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

2.1 需要系數(shù)的定義

由于用電設(shè)備實際上不可能全部同時運行，也不可能全部滿負(fù)荷工作，同時設(shè)備和線路存在功率損耗。所有這些因素綜合起來，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)備同時運轉(zhuǎn)（用電）的程度，或者說表示所有用電設(shè)備同時使用的程度。通常其值小于1，只有在所有用電設(shè)備全部同時連續(xù)運轉(zhuǎn)且滿載時，才能為1[2]。

工程實際中，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)已運行的實際系統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，得到需要系數(shù)的經(jīng)驗值。

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，因此使用時應(yīng)首先對所要計算的設(shè)備進行歸類，按不同性質(zhì)分成若干組，對每一組選用合適的需要系數(shù)，算出各組用電設(shè)備的計算負(fù)荷，最后求得總的計算負(fù)荷；需要系數(shù)常常是一個范圍，使用時應(yīng)根據(jù)實際設(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)備功率計算

（1）進行負(fù)荷計算式，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)荷計算的基礎(chǔ)資料和依據(jù)。

（2）每臺用電設(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、短時或周期工作制，設(shè)備的實際輸出功率并不等于銘牌上的額定功率，其設(shè)備功率的計算不能簡單地將這些設(shè)備的額定功率直接相加。

（3）對于不同負(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。

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

2.3 電力負(fù)荷計算程序

圖1 供電系統(tǒng)中具有代表性的各點的電力負(fù)荷計算圖

負(fù)荷計算時一般按圖1中的G、F、E、D、C、B、A的順序逐級確定各點的計算負(fù)荷。endprint

（1）對單臺設(shè)備供電的支線（圖1中的G點）的計算

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）的計算負(fù)荷

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

（3）低壓干線（圖1中E點）的計算負(fù)荷

將各用電設(shè)備組計算負(fù)荷按有功功率、無功功率等分別相加。

（4）低壓母線（圖1中的D點）的計算負(fù)荷

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

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

這幾點的計算負(fù)荷只需要在上述D點負(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工作系數(shù)后確定。

2.4 工廠需要系數(shù)法

在初步設(shè)計階段或資料不十分詳實情況下，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），乘以全廠需要系數(shù)KX，就可以得到全廠的計算負(fù)荷PC，即：

PC=KX∑PN（9）

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

3 問題分析

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

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

需要系數(shù)法要求對用電設(shè)備進行清晰而正確的分類，再按類別取系數(shù)。比如液壓升降臺，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)備劃歸為液壓機或起重設(shè)備都不合適，如果分錯類別、選錯系數(shù)，都會降低準(zhǔn)確度。

3.2 設(shè)備資料不全，設(shè)備功率計算錯誤

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

3.3 不計入負(fù)荷計算的設(shè)備剔除不充分

公司主要產(chǎn)品是機車檢修，檢修設(shè)備較多（如檢修翻轉(zhuǎn)臺等），按手冊的要求，在設(shè)備分類階段應(yīng)同時剔除不同時使用的設(shè)備，如備用設(shè)備、檢修設(shè)備及工藝過程中明確錯時使用的設(shè)備。

工廠存在大量不經(jīng)常而短時及不經(jīng)常而斷續(xù)運行的設(shè)備（翻轉(zhuǎn)臺、耐壓機等），這些設(shè)備在手冊上沒有明確是否剔除，但實際使用時間極短，計入負(fù)荷計算的設(shè)備會使結(jié)果偏大，且不合理；在個別行業(yè)發(fā)布的設(shè)計規(guī)程，如DL/T5153-2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)定》等已經(jīng)對此作出規(guī)定，負(fù)荷計算時不經(jīng)常而短時及不經(jīng)常而斷續(xù)運行的設(shè)備不予計算。從實際使用及計算結(jié)果來看，此類設(shè)備不予計算是合理的。

3.4 數(shù)據(jù)庫不完善，需要系數(shù)、同時系數(shù)取值偏高

需要系數(shù)是經(jīng)驗數(shù)據(jù)，一個完備的、滾動更新的數(shù)據(jù)庫對需要系數(shù)法計算負(fù)荷是至關(guān)重要的。數(shù)據(jù)陳舊是目前負(fù)荷計算的突出問題，通常設(shè)計的變壓器投運后負(fù)荷率偏低，除一些因素（如實際投運設(shè)備比設(shè)計少、產(chǎn)能未達預(yù)期、設(shè)計人員偏保守等）外，最常見原因是設(shè)備分類不夠細(xì)化，設(shè)備剔除不夠充分，手冊數(shù)據(jù)“年久失修”。如果設(shè)計人員并未充分了解生產(chǎn)過程，也沒有充分剔除不同時使用設(shè)備，建議可適當(dāng)將需要、同時系數(shù)值取小一些。

4 結(jié)論

在用需要系數(shù)法計算負(fù)荷時，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，充分剔除錯時設(shè)備、不經(jīng)常而短時及不經(jīng)常而斷續(xù)運行的設(shè)備，做好設(shè)備分類，正確計算設(shè)備功率，系數(shù)選取時要綜合考慮設(shè)備數(shù)量、工藝流程、行業(yè)等因素。

負(fù)荷計算是電氣設(shè)計的重要依據(jù)，個別行業(yè)已根據(jù)本行業(yè)實際情況，修訂了行業(yè)設(shè)計規(guī)范，使負(fù)荷計算方法適用于本行業(yè)；但數(shù)據(jù)積累、完善是個長期的過程，計算方法及系數(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)計提供詳細(xì)、適用的計算依據(jù)。

【參考文獻】

[1]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院編《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊（第三版）》[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]手冊編委會《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊（上冊）》[M].北京：冶金工業(yè)出版社.1996.

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