工厂电力负荷计算示例

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2.1 负荷计算
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。

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。

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);
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·t an(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;
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 = 0.776tanφ= 0.813
补偿后要达到:
Cosφ = 0.92tanφ= 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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