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工厂电力负荷计算示例

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2.1  负荷计算
2.1.1负荷计算的目的
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。
2.1.2负荷计算的方法
目前负荷计算常用需要系数法、二项式法和利用系数法、利用各种用电指标的负荷计算方法。前两种方法在国内各电气设计单位的使用最为普遍。
1.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。
2.二项式法
    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.利用系数法
通过平均负荷来求计算负荷，计算依据是概率论和数理统计，但就算过程较为复杂。
4.利用各种用电指标的负荷计算方法
适用于在工厂的初步设计中估算符合、在各类建筑的初步设计中估算照明负荷用。
根据计算法的特点和适用范围我们选取需要系数法来计算负荷。
2.1.3计算负荷的公式
按需要系数法确定计算负荷的公式
有功（Kw）  P= K·P       （2-1）
无功（Kvar） Q= P·tanφ   （2-2）
视在（KVA） S=  （2-3）
电流 （A）   =         （2-4）

式中 K—— 该用电设备组的需用系数；
P—— 该用电设备组的设备容量总和，但不包括备用设备容量（kW）；
P Q S—— 该用电设备组的有功、无功和视在计算负荷（kW）；
U—— 额定电压（kW）;
tanφ —— 与运行功率因数角相对应的正切值；
——该用电设备组的计算电流（A）;
2.1.4负荷计算
1.染车间动力（AP103B）
P= K·P= 67.5×0.75= 50.6Kw
Q= P·tan(arccosφ) = 50.6×tan(arccos0.8) = 38.0 Kvar
S= = 63.3 KVA
2.预缩力烘干机（AP104E）
P= K·P= 50×0.7= 35.0Kw
Q= P·tan(arccosφ) = 35.0×tan(arccos0.8) = 26.3 Kvar
S= = 43.8 KVA
3.树脂定型机（AP104J）
P= K·P= 150×0.7= 105.0Kw
Q= P·tan(arccosφ) = 105.0×tan(arccos0.8) = 78.8 Kvar
S= = 131.3 KVA
4.车间照明（AL105C1）
P= K·P= 7.77×0.9= 7.0Kw
Q= P·tan(arccosφ) = 7.0×tan(arccos0.6) = 9.3 Kvar
S= = 11.7 KVA
5.车间检修电源（AP105E2）
P= K·P= 30×0.65= 19.5Kw
Q= P·tan(arccosφ) = 19.5×tan(arccos0.8) = 14.6 Kvar
S= = 24.4 KVA
其余计算类似，最后得出整厂的P Q S
 = 0.55×694.9 = 382.2 kw
= 0.55×564.1 = 310.3 Kvar
S= = 492.3 KVA
式中 ———同时系数；
2.1.5无功补偿
因为cosφ = = = 0.776<0.92
功率因素小于0.92的规定系数，故应该进行无功补偿。
企业生产用耗电设备多为感性负荷，除由电源取用有功功率之外，还有大量无功功率由电源到负荷往返交换，导致功率因素降低，从而造成下述不利影响。
1.引起线路电流增大，使供配电设备的容量不能充分利用，降低了供电能力；
2.电流增大，使设备和线路的功率损耗和电能损耗急剧增加；
3.线路电压损失增大，影响负荷端的电压质量；
综上所述，无功功率对电源以及企业供配电系统都有不良的影响，从节约电能、改善变配电设备利用情况和提高电能质量等方面考虑，都必须设法减少负荷无功功率带来的不利影响。
提高功率因素一般可以采取两方面措施，一是提高用电设备的自然功率因素，二是采取人工补偿的方式。人工补偿的方式有两种，一是采用同步电机补偿，二是采用并联电容的补偿。我们采用的是并联电容的补偿方式。它是目前供配电系统中普遍采用的一种无功补偿方式，具有功率损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容的损坏不影响整体使用的特点。
补偿前：
P= 382.2 kw  Q=310.3 Kvar  S= 492.3 KVA
Cosφ = 0.776  tanφ= 0.813
补偿后要达到：
Cosφ = 0.92  tanφ= 0.426
根据公式 Q= P×( tanφ－tanφ ) （2-5）
Q = 382.2×（0.813－0.426）=147.9 Kvar

考虑到以后设备的增加以及电容器的枯竭，以及所选取的电容器的型号等因素，将电力电容器设置在低压母线上来补偿母线前面的变压器，并且电容器采用三角形接法，型号为BCJM-15。根据型号的容量，选取BCJM-15 Kvar*12，得Q = 180 Kvar
补偿后
P= 382.2 kw  Q=130.3 Kvar  S= 403.8 KVA
Cosφ = = = 0.947
考虑变压器的损耗
P= 0.01 S(2-6)
Q= 0.05 S(2-7)
P= 4.04 kw    Q= 20.2 Kvar
最终计算负荷为:
P= P + P= 386.2 kw
Q= Q + Q= 150.5 Kvar
S= = 414.5 KVA
Cosφ = = = 0.932
根据上述计算得出奉贤明世染睁厂计算负荷表如下图

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