電氣設(shè)計負荷計算
負荷計算的意義及其目的:
工廠進行電力設(shè)計的基本原始資料是工藝部門提供的用電設(shè)備安裝容量。這些用電設(shè)備品種多,數(shù)量大,工作情況復(fù)雜。如何根據(jù)這些資料正確估計工廠所需的電力和電量是一個非常重要的問題。
估算的準確程度 ,影響工廠電力設(shè)計的質(zhì)量 ,如估算過高 ,將增加供電設(shè)備的容量 ,使工廠電網(wǎng)復(fù)雜 ,浪費有色金屬 ,增加初投資和運行管理工作量。特別是由于工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶 ,以不合理的工廠電力需要量作為基礎(chǔ)的國家電力系統(tǒng)的建設(shè) ,將給整個國民經(jīng)濟建設(shè)帶來很大的危害。但如估算過低 ,又會使工廠投入生產(chǎn)后 ,供電系統(tǒng)的線路及電氣設(shè)備由于承擔不了實際負荷電流而過熱 ,加速其絕緣老化的速度, 降低使用壽命, 增大電能折耗 ,影響供電系統(tǒng)的正??煽窟\行。
求計算負荷的這項工作稱作為負荷計算。顯然 ,計算負荷是根據(jù)以知的工廠的用電設(shè)備安裝容 量確定的、預(yù)期不變的最大假象負荷。這個負荷是設(shè)計時作為選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的 依據(jù) ,所以負荷計算十分重要。
負荷計算的主要目的有以下幾點: ①確定電力變壓器的容量; ②確定電力導(dǎo)線的線徑大小; ③確定電器及開關(guān)容量; ④確定互感器等的額定參數(shù)。
負荷計算的原則:
1) 計算有功功率: pc(個人電腦) = Pn ×Kd
計算無功功率: Qc = Pc ×tanφ
計算視在功率: Sc = Pc / cosφ= ( Pc 2 + Qc 2 ) 1 /2
計算電流: Ic = Sc / 3Un
式中: Pc 為計算負荷 ,來源于 P30 的統(tǒng)計值; Pn
為設(shè)備組總的設(shè)備容量 (額定容量 ) ; Un 為設(shè)備額定
電壓。其中 Sc 的單位是 kVA , Un 的單位是 kV。 2) 多組用電設(shè)備計算負荷的公式
計算有功功率: Pc = K∑ ×∑Pc i
計算無功功率: Qc = K∑ ×∑Qc i
計算視在功率: Sc = ( Pc 2 + Qc 2 ) 1 /2
計算電流: Ic = Sc / 3Un
式中: K∑為同期系數(shù); Un 為電網(wǎng)額定電壓; 對于低壓母線 K∑ = 0. 8~0. 9。
電氣設(shè)計負荷計算:
1.設(shè)備組設(shè)備容量
采用需要系數(shù)法時,首先應(yīng)將用電設(shè)備按類型分組,同一類型的用電設(shè)備歸為一組,并算出該組用電設(shè)備的設(shè)備容量。
對于長期工作制的用電負荷(如空調(diào)機組等),其設(shè)備容量就是設(shè)備銘牌上所標注的額定功率。
對于斷續(xù)周期制的用電設(shè)備,其設(shè)備容量是:
對于照明設(shè)備:白熾燈的設(shè)備容量按燈泡上標注的額定功率取值;帶自感式鎮(zhèn)流器的熒光燈和高壓汞燈等照明裝置,由于自感式鎮(zhèn)流器的影響,不僅功率因數(shù)很低,在計算設(shè)備容量時,還應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器上的功率消耗。因此,對采用自感式鎮(zhèn)流器的熒光燈裝置,其設(shè)備容量取燈管額定功率的1.2倍,高壓汞燈裝置的設(shè)備容量取燈泡額定功率的1.1倍。
2.用電設(shè)備組的計算負荷
根據(jù)用電設(shè)備組的設(shè)備容量,即可算得設(shè)備的計算負荷:
有功計算負荷
無功計算負荷
視在計算負荷
或計算電流
式中 ——設(shè)備組的需要系數(shù);
——設(shè)備組設(shè)備容量(KW);
——用電設(shè)備功率因數(shù)角;
U——線電壓(V);
——計算電流(A)。
上述公式適用計算三相用電設(shè)備組的計算負荷,其中式(12-2)計算電流的確定尤為重要,因為計算電流是選擇導(dǎo)線截面積和開關(guān)容量的重要依據(jù)。
對于單相用電設(shè)備,可分為兩種情況:
(1)相負荷 相負荷的額定工作電壓為相電壓,正常運行時,相負荷接在火線和中性線之間,民用建筑中的大多數(shù)單相用電設(shè)備和家用電器都屬于相負荷。在供配電設(shè)計中,應(yīng)將相負荷盡量均勻地分配到三相之中,按照最大的單相設(shè)備乘以3,求得等效的三相設(shè)備容量,然后按上述公式求得計算電流(線電流)。
——最大負荷相的單相設(shè)備容量
(2)線間負荷 線間負荷是指額定工作電壓為線電壓的單相用電負荷,正常工作時,線間負荷換算為等效的相負荷,再按照相負荷求得計算電流。
——接于線電壓的單相設(shè)備容量
3.配電干線或變電所的計算負荷
用電設(shè)備按類型分組后的多個用電設(shè)備組均連接在配電干線或變電所的低壓母線上,考慮到各個用電設(shè)備組并不同時都以最大負荷運行,配電干線或變電所的計算負荷應(yīng)等于各個用電設(shè)備組的計算負荷求和以后,再乘以一個同時系數(shù),即配電干線或變電所低壓母線上的計算負荷為:
有功計算負荷
無功計算負荷
視在計算負荷
計算電流
式中——有功功率和無功功率的同時系數(shù),一般取為0.8~0.9和0.93~0.97;
——各用電設(shè)備組有功計算負荷之和(kW);
——各用電設(shè)備組無功計算負荷之和(kvar);
——用電設(shè)備額定線電壓(V)。
應(yīng)該注意,因為各用電設(shè)備組類型不同,其功率因數(shù)也不盡相同。所以,一般情況下,總的視在計算負荷不能按來計算,總的視在計算負荷或計算電流也不能取為各組用電設(shè)備的現(xiàn)在計算負荷之和或計算電流之和。
4需要系數(shù)的選取
需要系數(shù)是在一定的條件下,根據(jù)統(tǒng)計方法得出的,它與用電設(shè)備的工作性質(zhì)、設(shè)備效率、設(shè)備數(shù)量、線路效率以及生產(chǎn)組織和工藝設(shè)計等諸多因素有關(guān)。將這些因素綜合為一個用于計算的系數(shù),即需要系數(shù),有時也稱為需用系數(shù)。顯然,在不同地區(qū)、不同類型的建筑物內(nèi),對于不同的用電設(shè)備組,用電負荷的需要系數(shù)也不相同。表12-l和表12-2分別列出了旅游賓館的主要用電設(shè)備和部分建筑物照明用電設(shè)備的需要系數(shù)的推薦值,可作為供配電設(shè)計中進行負荷計算的參考。
在實際工程中應(yīng)根據(jù)具體情況從表中選取一個恰當?shù)闹颠M行負荷計算。一般而言,當用電設(shè)備組內(nèi)的設(shè)備數(shù)量較多時,需要系數(shù)應(yīng)取較小值;反之,則應(yīng)取較大值。設(shè)備使用率較高時,需要系數(shù)應(yīng)取較大值;反之,則應(yīng)取較小值。