负荷计算1.doc

发布时间：2009年5月22日 22时54分

配电5：计算负荷1

学过（配电：2），知道了单负荷计算，怎么这里又来了个计算负荷？是不是搞错了？
先看一台车床。因为车床加工有粗车、半精车、精车，有时大刀阔斧的切削、有时精雕细琢地精车，有时又频繁停下来测量，所以转速、进给量等，都在变化，电流也时大时小；
再看一台电烘箱，升温的时候，是持续的额定电流，到设定温度后，就自动切换一个较小功率或干脆断开加热，当温度低于设定，又自动再次加温；
我们对单台设备，不得不考虑它持续满负荷工作的情况，因为几十分钟，就意味着热稳定，电气工程上定义为30分钟。
P30就表示“半小时最大负荷的有功功率。用这个方法表示的电流、功率等，就表示了热稳定的概念，它们已经不是额定值的简单叠加，而是代表一种等效，即热稳定的等效。而热稳定的等效，是真正工程上所关注的，这样表征的负荷，工程上称为“计算负荷”。
当多台机床构成一个群组，它们的负荷大小因为此起彼伏的交替，它们的总负荷就肯定不会持续地等于每个单台机床满负荷的总和，它肯定要小。
实际上，当有较多数量的冷加工机床在一起时，它们的需要系数大约在0.2以内。只有0.2!？是的。
比如有几台机床，车、铣、刨、磨、钻在一起工作，它们的额定有功功率之和为100KW，则此时该机床组的有功计算负荷就是：P30= ∑Pe×Kd=100KW×0.220KW，这就是机床组的计算负荷。P30——计算负荷；Kd——需要系数；Pe——每台机床的额定功率；
该机床组从100KW，突然变成了20KW! 而且是工程意义的，是要用它来决定总导线粗细的! 最终用它来决定电力变压器大小的! 岂能不越小越好？
你一定看出来了，需要系数其实就是打个折扣，肯定是小于一的折扣，机床是0.2，那么其它设备呢？前辈专家们通过大量的统计计算，把各类设备的需要系数都给我们订好了，我们只需要查一下就行了。（Kd）的汇总表，可在《工厂供用电实用手册》（2001年3月版）P366查阅。（若手头没有手册，且工程不大，可上网，下载本人摘录的《用电设备组的需要系数和功率因数》简表）
计算负荷的公式很简单：
P30= ∑Pe×Kd； Q30= P30 tanθ； S30= P30 ÷cosθ； I30= S30 ÷（√3×UN）
以下给出一个计算负荷的实例，如果你能看明白，就初步掌握啦。

柳州市某科技园区——某厂计算负荷书
一、焊接车间
设备名称
装机容量Se（KVA）
持续率
%
功率因数COSθ
需要系数Kd
有功计负荷量P30（KW）
tgθ
无功计算负荷
Q30（kvar）
悬挂式点焊机
585
60
0.6
0.35
95
1.33
126
固定点焊机
525
60
0.6
0.35
85
1.33
113
CO2焊机
176
90
0.35
0.35
20
2.68
54
普通焊机
50
50
0.35
0.35
4
2.68
11
储气罐设备
5

0.8
4
0.75
3
热水槽
44

0.8
35
0.33
12
空压机
30

0.8
24
0.75
18
合计
1415

267

337
注：1、 焊机设备P e=PN(ε)1/2×=SN×COSθ(ε)1/2，ε——负荷持续率；
（见《工厂供用电实用手册》P365）
2、表中悬挂式点焊机装机容量实际已为多台容量之和（其他设备的装机容量也同此）；
例：悬挂式点焊机
∑P e=∑SN×COSθ(ε)1/2=585×0.6×(0.6)1/2=272（KW）；
P30=∑Pe×Kd=272×0.35=95（KW）； Q30= P30 tanθ=95×1.33=126（kvar）
3、车间同时系数——不同设备组在一个车间，其最大负荷一般不同时出现，所以在汇总车间的总负荷时，也要乘一个小于一的系数；此取K∑=0.9；
4、若对无功功率进行补偿，此例补偿250（kvar）
负荷的计算情况为：
设备名称
装机容量Se（KVA）
需要系数K∑
有功计算容量P30（KW）
无功计算容量
Q30（kvar）
视在功率S30（KVA）
功率因数
COSθ
原合计
1415

267
337
430
0.62
引入车间同时系数
1415
0.9
240
303
387
0.62
补偿

-250

补偿后合计
1415

240
53
246
0.97
焊接车间计算负荷：
无就地补偿：
计算视在功率：S30=（∑P30 2＋∑Q30 2）1 / 2=（240 2＋303 2）1 / 2＝387（KVA）
计算电流I30= S30÷（380×1.732）=588A COSθ=240÷387=0.62
尖峰电流：588A+2×250A=1088A （设两台大点焊机同时点焊各增加250A尖峰电流）
设备选择：
该厂房总电电缆不小于：铝芯电缆，VLV22-1000 2×（3×240+2×120）；
或铝母排截面不小于：（3×（63×6.3）+2×（40×5））
总断路器不小于：DW17-1600；

有就地补偿：
计算视在功率：S30=（∑P30 2＋∑Q30 2）1 / 2=（240 2＋53 2）1 / 2＝246（KVA）
计算电流I30= S30÷（380×1.732）=374A COSθ=240÷246=0.97
尖峰电流：374A+2×250A=874A （设两台大点焊机同时点焊各增加250A尖峰电流）
设备选择：
该厂房总电电缆不小于：铝芯电缆，VLV22-1000 2×（3×120+2×70）；
或铝母排截面不小于：（3×（40×5）+2×（30×4））
总断路器不小于：DW17-1250；

配电5：负荷计算2
二、冲压车间：
设备名称
装机容量
Pe（KW）
需要系数
计算容量
Pjs（KW）
tgθ
计算容量
Qjs（kvar）
200t冲床
41
0.25
10.3
1.33
13.6
160t冲床
34
0.25
8.5
1.33
11.3
100t冲床
110
0.25
27.5
1.33
36.6
80t冲床
10
0.25
2.5
1.33
3.3
63t冲床
38
0.25
9.5
1.33
12.6
630t油压机
75
0.3
22.5
1.33
30
600t油压机
60
0.3
18
1.33
24
500t油压机
214
0.3
64.2
1.33
85.3
315t油压机
37
0.3
11.1
1.33
14.8
剪板机
10
0.25
2.5
1.33
3.3
空压机
30
0.8
24
0.75
18
16t+5t行车
18
0.25
4.5
1.73
7.8
合计
677

205

261

4、若对无功功率进行补偿，此例补偿200（kvar）
负荷的计算情况为：
设备名称
装机容量Se（KVA）
需要系数K∑
有功计算容量P30（KW）
无功计算容量
Q30（kvar）
视在功率S30（KVA）
功率因数
COSθ
原合计
677

205
261
332
0.62
引入车间同时系数
677
0.9
185
235
299
0.62
就地补偿

-180

补偿后合计
677

185
55
193
0.95
行车本来应类似于焊机，有一个换算方法（见手册P365），但占比例小，就简化啦。
冲压车间计算负荷：
无就地补偿：
计算视在功率：S30=（∑P30 2＋∑Q30 2）1 / 2=（185 2＋235 2）1 / 2＝299（KVA）
计算电流I30= S30÷（380×1.732）=455A COSθ=185÷299=0.62
尖峰电流：455A+400A=855A （设大冲床或大油压机起动增加400A尖峰电流）
设备选择：
该厂房总电电缆不小于：铝芯电缆，VLV22-1000 2×（3×150+2×70）；
或铝母排截面不小于：（3×（50×5）+2×（40×4））
总断路器不小于：DW17-1250；

有就地补偿：
计算视在功率：S30=（∑P30 2＋∑Q30 2）1 / 2=（185 2＋55 2）1 / 2＝193（KVA）
计算电流I30= S30÷（380×1.732）=294A COSθ=185÷193=0.95
尖峰电流：294A+400A=694A （设大冲床或大油压机起动增加400A尖峰电流）
设备选择：
该厂房总电电缆不小于：铝芯塑线，VLV22-1000 2×（3×70+2×35）；
或铝母排截面不小于：（3×（40×4）+2×（30×4））
总断路器不小于：DW17-1000；

配电5：负荷计算3

三、模具车间
设备名称
装机容量
Pe（KW）
需要系数
计算容量
Pjs（KW）
tgθ
计算容量
Qjs（kvar）
龙门数控铣
148
0.2

1.73

立式数控铣
15
0.2

1.73

平面磨床
28
0.2

1.73

立铣+卧铣
28
0.2

1.73

50摇臂钻
35
0.2

1.73

32摇臂钻
4.5
0.2

1.73

25摇臂钻
1.5
0.2

1.73

万能工具铣
4.5
0.2

1.73

车床
8
0.2

1.73

台钻
3.5
0.2

1.73

16t+5t行车
18
0.2

1.73

合计
294
0.2
59
1.73
102
负荷的计算情况为：
设备名称
装机容量Se（KVA）
需要系数K∑
有功计算容量P30（KW）
无功计算容量
Q30（kvar）
视在功率S30（KVA）
功率因数
COSθ
原合计
294

59
102
118
0.5
引入车间同时系数
294
0.9
53
92
106
0.5
就地补偿

-80

补偿后合计
294

53
12
54
0.98
行车本来应类似于焊机，有一个换算方法（见手册P365），但占比例小，就简化啦。
模具车间计算负荷：
无就地补偿：
计算视在功率：S30=（∑P30 2＋∑Q30 2）1 / 2=（53 2＋92 2）1 / 2＝106（KVA）
计算电流I30= S30÷（380×1.732）=161A COSθ=53÷106=0.5
尖峰电流：161A+300A=461A （设龙门铣起动增加300A尖峰电流）
设备选择：
该厂房总电电缆不小于铝芯电缆，VLV22-1000 2×（3×95+2×50）；
或铝母排截面不小于：（3×（40×4）+2×（25×3））
总断路器不小于：DZ20Y-630/3300 630A

有就地补偿：
计算视在功率：S30=（∑P30 2＋∑Q30 2）1 / 2=（53 2＋12 2）1 / 2＝54（KVA）
计算电流I30= S30÷（380×1.732）=82A COSθ=53÷54=0.98
尖峰电流：82A+300A=382A（设龙门铣起动增加300A尖峰电流）
设备选择：
该厂房总电电缆不小于：铝芯塑线，VLV22-1000 2×（3×50+2×25）；
或铝母排截面不小于：（3×（30×4）+2×（25×3））
总断路器不小于：D20Y-630/3300 500A；

配电5：计算负荷4

四、照明及风扇总估算：
设备名称
装机容量
Pe（KW）
需要系数
计算容量
Pjs（KW）
tgθ
计算容量
Qjs（kvar）
照明
90
0.9
81
1.98
160
风扇
40
0.8
32
0.75
24
合计

113

184

车间同时系数
有功K∑=0.9

102

166
照明及风扇计算负荷：
计算视在功率：S30=（1022＋166 2）1 / 2＝195（KVA） 计算电流I30=S30÷（380×1.732）=296A
建议： 采用常规照明灯具如白炽灯、日光灯，其功率因数很低。应尽量采用新型节能灯具，并自带补偿电容，可使照明能耗大大降低，并使功率因数大大提高，还可缩减照明主干导线截面甚至减小主变压器容量。

五、总计算容量：
取全厂同时系数：K∑=0.9（计算到配电所，再乘一个小于一的系数）
方案一，无补偿（不推荐）：
P30＝（240+185+53+102）×0.9＝522（KW）
Q30＝（303+235+92+166）×0.9＝717（Kvar）
S30＝（522 2＋717 2）1 / 2＝887（KVA）
cosθ＝P / S ＝522/ 887 ＝0.6
I30= S30÷（400×1.732）=1280A（在变压器一侧，电压取400V）
选配变压器方案：1000KVA电力变压器； 选择总断路器：DW17-2000 2000A
优点：投资和运行方案简单。
缺点：因功率因数低导致：1、变电所往车间的线路直径大，增加导线投资；2、电损增加，增加运行费用；3、供电公司罚款，增加运行费用；4、电压及尖峰电流波动大，供用电质量差。

方案二（建议1）：
各车间投入就地自动无功补偿（自动），分别是250、180、80（Kvar）
P30＝（240185+53+102）×0.9＝522（KW）
Q30＝（53+55+12+166）×0.9＝257（Kvar）
S30＝（522 2＋257 2）1 / 2＝582（KVA）
cosθ＝P / S ＝522/ 582 ＝0.89
I30= S30÷（400×1.732）=840A（在变压器一侧，电压取400V）
选配变压器方案：630KVA电力变压器； 选择总断路器：DW17-1600 1600A

优点：因功率因数高导致：1、变压器投资降低；2、变压器到车间的线路直径减小，节省导线投资；3、电损减少，降低运行费用；4、供电公司不罚款，避免不必要的支出；5、电压及电流相对稳定。
缺点：总投资增加（可能）；运行维护增加（主要指各车间配置了一台自动补偿的电力电容器柜）。
综合评价：此方案可大大减小变压器到车间的导线截面，但各车间补偿电容柜要有独立的自动装置；适用与变电所到车间较远的布局。

方案三（建议2）：
P30＝（240+185+53+102）×0.9＝522（KW）
Q30＝（303+235+92+166）×0.9＝717（Kvar）
在变电所集中设置自动无功补偿，共计570（Kvar）
Q301＝717－570=147（Kvar）
S30＝（522 2＋147 2）1 / 2＝542（KVA）
cosθ＝P / S ＝522/ 542 ＝0.96
I30= S30÷（400×1.732）=782A（在变压器一侧，电压取400V）
选配变压器方案：630KVA电力变压器； 选择总断路器：DW17-1600 1600A
缺点：1、变电所往车间的线路直径大，增加导线投资；2、电损增加，增加运行费用；3、电压及尖峰电流波动大，供用电质量差。
优点：补偿充分，因功率因数高导致：1、变压器投资降低； 3、电损减少，降低运行费用；4、供电公司不罚款，还有奖励（降低电费单价）； 集中补偿的电容柜只需要一套自动切换装置，较少投资；
缺点：变压器到车间的线路不节省；车间电压及电流波动；
综合评价：此方案节省电容补偿的总费用，但变压器到车间的导线不节省；适用与变电所到车间很近的布局。

撰写：莫欣津 2006年3月26日