【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 短路保護(hù)。放射式配電方式較為簡(jiǎn)單，適用于小型露天礦的坑內(nèi)配電。9．4．3 供配電系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算與變壓器選擇 概述 供配電系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算是為了選擇變壓器的臺(tái)數(shù)和容量大小。根據(jù)實(shí)際正確計(jì)算負(fù)荷的大小十分重要，它將對(duì)供電的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)有重要的意義。變壓器容量過大不僅投資大，而且空載損耗也大，系統(tǒng)功率因數(shù)低；反之容量過小，變壓器就將長(zhǎng)期過負(fù)荷運(yùn)行，銅損增加，線圈過熱，可能燒壞線圈的絕緣或縮短變壓器的壽命，既不經(jīng)濟(jì)也不安全可靠。下面介紹幾種負(fù)荷的計(jì)算方法。 目前，我國(guó)負(fù)荷計(jì)算的方法主要有需用系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需用系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)便，其計(jì)算結(jié)果能滿足工程上的要求，所以應(yīng)用廣泛。二項(xiàng)式法通常用于設(shè)備數(shù)量少而容量變化大的負(fù)荷計(jì)算，其計(jì)算過分突出了最大用電設(shè)備的影響，因而計(jì)算結(jié)果往往偏大，但可彌補(bǔ)需用系數(shù)法的不足。一、電力負(fù)荷有關(guān)概念1. 長(zhǎng)期連續(xù)工作制負(fù)荷 長(zhǎng)期連續(xù)工作制設(shè)備長(zhǎng)期連續(xù)工作，負(fù)荷比較穩(wěn)定，如通風(fēng)機(jī)、水泵、機(jī)床電動(dòng)機(jī)和照明燈等。2. 短時(shí)工作制負(fù)荷 短時(shí)工作制設(shè)備工作的時(shí)間短，停歇的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，如機(jī)床上的輔助步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和升降電動(dòng)機(jī)、小絞車等。3. 斷續(xù)周期工作制負(fù)荷斷續(xù)周期工作制設(shè)備周期性地工作—停歇一工作，如此反復(fù)進(jìn)行，而且工作周期不超過10min，如電焊機(jī)、吊車電動(dòng)機(jī)等。二、 用電設(shè)備容量的確定 用電設(shè)備的額定容量是指用電設(shè)備在額定電壓下，在規(guī)定的使用壽命內(nèi)能連續(xù)輸出或耗用的最大的功率。對(duì)電動(dòng)機(jī)巾言，額定容量則是指其軸上正常輸山的最大功率。因此其耗用的功率應(yīng)為其額定容量除以其效率。對(duì)電燈和電爐等，額定容量是指其在額定電壓下耗用的功率，而非其輸出的功率。 不同工作制的用電設(shè)備其功率統(tǒng)計(jì)有所不同。 長(zhǎng)期連續(xù)工作制用電設(shè)備的功率就等于其銘牌上的額定功率。 短時(shí)工作制用電設(shè)備的功率，按額定功率考慮。若該類設(shè)備只在故障或檢修時(shí)用，是支線負(fù)荷按額定功率確定，干線上就不用考慮了。但若容量較大，影響干線設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮。 斷續(xù)周期工作制設(shè)備的功率，是將用電設(shè)備在不同暫載率下的額定容量統(tǒng)一換算為規(guī)定的暫載率下的額定功率。當(dāng)然換算是以“熱量等效”原則進(jìn)行的。 暫載率又稱負(fù)荷持續(xù)卒或相對(duì)工作時(shí)間，用符號(hào)ε表示。通常用一個(gè)工作周期內(nèi)的工作時(shí)間t與上作周期T的百分比來表示式中 T—工作周期； t—工作周期內(nèi)工作時(shí)間； t0—工作周期內(nèi)停歇時(shí)間。采用斷續(xù)周期工作制設(shè)備的額定容量PN，對(duì)應(yīng)于某一標(biāo)淮負(fù)荷暫載率εN。如實(shí)際運(yùn)行的負(fù)荷暫載率ε≠εN，則實(shí)際容量Pe應(yīng)按向—周期內(nèi)等效發(fā)熱條件進(jìn)行換算。由于電流I通過電阻為R的設(shè)備在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為I2Rt，因此在設(shè)備產(chǎn)生相同熱量的條件下，I∝。由式(2—1)可知，同一周期T的負(fù)荷暫載率為ε。因此，設(shè)備容量與負(fù)荷暫載率的平方根成反比。所以，如設(shè)備在εN下的容量為PN，則換算到ε下的設(shè)備容量P。為 負(fù)荷曲線 負(fù)荷曲線是表水電力負(fù)荷隨時(shí)間變化情況的圖形。繪制在直角坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷功率，橫坐標(biāo)表示負(fù)荷變動(dòng)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。負(fù)荷曲線按負(fù)荷繪制方式分為依點(diǎn)連接負(fù)荷曲線，如圖2—la所示；梯形負(fù)荷曲線，如圖2—1b所示。 負(fù)荷曲線按負(fù)荷對(duì)象分為企業(yè)、車間和設(shè)備的負(fù)荷曲線。 負(fù)荷曲線按負(fù)荷功率性質(zhì)分為有功和無功負(fù)荷曲線。 負(fù)荷曲線按所表不的負(fù)荷變動(dòng)時(shí)間分為年、月、日和工作班的負(fù)荷曲線。 年負(fù)荷曲線。般是根據(jù)冬口和夏日來繪制。這種負(fù)荷曲線從大到小依次排列，反映了全午負(fù)荷變化與對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)時(shí)間(全年按876Dh)的關(guān)系。這種年負(fù)荷曲線全稱為年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，如圖2—2a所示。年負(fù)荷曲線的另一種形式是按全年每日的最大半小時(shí)負(fù)荷來繪制，全稱為年每口最大負(fù)荷曲線，如圖2—2b所示。這種年負(fù)荷曲線主要用來確定何時(shí)段投入多少臺(tái)變壓器適宜，而為一時(shí)段又怎樣投入變壓器合適，從而使供電系統(tǒng)的能耗達(dá)到最小，以求得最大的經(jīng)濟(jì)效益。 下面討論一下負(fù)荷曲線與負(fù)荷計(jì)算有關(guān)的物理量。 年最大負(fù)荷PMax，全年中有代表性的為最大負(fù)荷的最大半小時(shí)平均負(fù)荷P30。年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax為一假想的時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。圖2—3為年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)。Pmax、Tmax與兩坐標(biāo)軸所包同的矩形面積，恰好等于年負(fù)荷曲線與兩坐標(biāo)軸所包圍的面積，即全年實(shí)際消耗的電能Wa所以年最大負(fù)荷利用小時(shí)為 年最大負(fù)荷利用小時(shí)是反映電力負(fù)荷特征的重要參數(shù)，它與企業(yè)的生產(chǎn)班制有關(guān)系。例如一班制，Tmax≈1800~3000h；兩班制，Tmax≈3500~4800h；三班制，Tmax≈5000~7000h。 負(fù)荷計(jì)算 需用系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷 由于一臺(tái)設(shè)備的額定容量，往往大于其實(shí)際負(fù)荷的容量；一組設(shè)備中，根據(jù)生產(chǎn)的需要。所有設(shè)備一般不同時(shí)工作；同時(shí)工作的設(shè)備．其最大負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間也不盡相同。因此變電所各設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷總?cè)萘?，總是小于它的連接設(shè)備額定總?cè)萘浚浔戎到行栌孟禂?shù)。根據(jù)接于變電所的設(shè)備總?cè)萘坑眯栌孟禂?shù)計(jì)算變電所總負(fù)荷的方法，叫需用系數(shù)法。1. 單一用電設(shè)備的需用系數(shù)式中 Kx—需要系數(shù)； Kt—用電設(shè)備負(fù)荷系數(shù)，即 Pe—用電設(shè)備所需實(shí)際負(fù)荷，KW； PN—用電設(shè)備額定容量，KW； η—用電設(shè)備實(shí)際負(fù)荷時(shí)效率； η1—線路效率。 單臺(tái)用電設(shè)備的功率計(jì)算式為2. 成組用電設(shè)備的需用系數(shù)式中 Kx—成組用電設(shè)備需用系數(shù)； Kt—用電設(shè)備同時(shí)系數(shù)，它等于該組用電設(shè)備在最大負(fù)荷時(shí)，同時(shí)工作的用電設(shè)備額定容量之和∑PNt與該組所聯(lián)接的用電設(shè)備總額定容量∑PN之比，即Kf—該組用電設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)，即同時(shí)工作設(shè)備總實(shí)際負(fù)荷∑Pe與同時(shí)工作設(shè)備總額定容量∑PNt之比，即 η1—線路效率； ηpj—同時(shí)工作的用電設(shè)備加權(quán)平均效率，即 Ηpj=（P1η1+P2η2+…+Pnηn）/(P1+P2+…+Pn) P1,P2,…,Pn—同時(shí)工作的用電設(shè)備實(shí)際負(fù)荷或額定或額定負(fù)荷，KW；η1η2…ηn—各用電設(shè)備在對(duì)應(yīng)該負(fù)荷下的效率或額定效率。成組用電設(shè)備的功率計(jì)算式為式中 Pj—該組用電設(shè)備的實(shí)際有功功率，KW； Qj—該織用電設(shè)備的無功功率，kvar； Sj—該組用電設(shè)備的視在功率，LvA； ∑PNi—該織各聯(lián)結(jié)用電設(shè)備的額定容量總和； K—該織用電設(shè)備需用系數(shù)； Cosφpj—該組用電設(shè)備的加權(quán)平均功率因數(shù)，即 Pl，P2，…，Pn—各用電設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷或額定功率；cosφ1，cosφ2，…，cosφn —各用電設(shè)備的實(shí)際功率因數(shù)或額定功率因數(shù)。 企業(yè)各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)見表和表企業(yè)各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù) 用電設(shè)備名稱需用系數(shù)Kde功率因數(shù)cosφ小批生產(chǎn)的金屬冷加上機(jī)床電動(dòng)機(jī)~大批生產(chǎn)的金屬冷加上機(jī)床電動(dòng)機(jī)~小批生產(chǎn)的金屬熱加丁機(jī)床電動(dòng)機(jī)~大批少產(chǎn)的金屬熱加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)~通風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)及電動(dòng)發(fā)電機(jī)組電動(dòng)機(jī)~非連鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械及鑄造車間整砂機(jī)~連鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械及鑄造車間整砂機(jī)械~鍋爐房和機(jī)加工、機(jī)修、裝配等類車間的吊車（ε=25%）~鑄造車間的吊車（ε=25%）~自動(dòng)連續(xù)裝料的電阻爐設(shè)備~實(shí)驗(yàn)室用的小型熱設(shè)備(電阻爐、干燥箱等）1工頻感應(yīng)電爐(未帶無功補(bǔ)償裝置)高頻感應(yīng)電爐(未帶無功補(bǔ)償裝置)電弧熔爐點(diǎn)焊機(jī)、縫焊機(jī)對(duì)焊機(jī)、鉚釘加熱機(jī)自動(dòng)弧焊變壓器單頭手動(dòng)弧焊變壓器多頭手動(dòng)弧焊變壓器單頭弧焊電動(dòng)發(fā)電機(jī)組多頭弧焊電動(dòng)發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)廠房及辦公室、閱覽室、實(shí)驗(yàn)自照明?~11變配電所、倉(cāng)庫(kù)照明?~1宿舍(生活區(qū))照明?~1室外照明、事故照明?11注：①表中cosφ為白熾燈、鹵鎢燈的數(shù)值，熒光燈cosφ=，高壓汞燈、鈉燈cosφ=。煤礦各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)用電設(shè)備名稱需用系數(shù)Kde功率因數(shù)cosφ備注壓風(fēng)機(jī)房主電動(dòng)機(jī)~~斜井膠帶提升機(jī)地面綜合運(yùn)輸儲(chǔ)煤場(chǎng)~絞車房輔助設(shè)備鍋爐房~~空氣加熱房~日用及消防書泵房~機(jī)修廠~~支柱加工廠~煤樣室~化驗(yàn)室~