【文章內(nèi)容簡介】 短路保護。放射式配電方式較為簡單，適用于小型露天礦的坑內(nèi)配電。9．4．3 供配電系統(tǒng)負荷計算與變壓器選擇 概述 供配電系統(tǒng)的負荷計算是為了選擇變壓器的臺數(shù)和容量大小。根據(jù)實際正確計算負荷的大小十分重要，它將對供電的安全、可靠和經(jīng)濟有重要的意義。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，變壓器就將長期過負荷運行，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)濟也不安全可靠。下面介紹幾種負荷的計算方法。 目前，我國負荷計算的方法主要有需用系數(shù)法和二項式法。需用系數(shù)法計算簡便，其計算結(jié)果能滿足工程上的要求，所以應(yīng)用廣泛。二項式法通常用于設(shè)備數(shù)量少而容量變化大的負荷計算，其計算過分突出了最大用電設(shè)備的影響，因而計算結(jié)果往往偏大，但可彌補需用系數(shù)法的不足。一、電力負荷有關(guān)概念1. 長期連續(xù)工作制負荷 長期連續(xù)工作制設(shè)備長期連續(xù)工作，負荷比較穩(wěn)定，如通風機、水泵、機床電動機和照明燈等。2. 短時工作制負荷 短時工作制設(shè)備工作的時間短，停歇的時間相對較長，如機床上的輔助步進電動機和升降電動機、小絞車等。3. 斷續(xù)周期工作制負荷斷續(xù)周期工作制設(shè)備周期性地工作—停歇一工作，如此反復進行，而且工作周期不超過10min，如電焊機、吊車電動機等。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。對電動機巾言，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)計有所不同。 長期連續(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用，是支線負荷按額定功率確定，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，應(yīng)適當考慮。 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。當然換算是以“熱量等效”原則進行的。 暫載率又稱負荷持續(xù)卒或相對工作時間，用符號ε表示。通常用一個工作周期內(nèi)的工作時間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)工作時間； t0—工作周期內(nèi)停歇時間。采用斷續(xù)周期工作制設(shè)備的額定容量PN，對應(yīng)于某一標淮負荷暫載率εN。如實際運行的負荷暫載率ε≠εN，則實際容量Pe應(yīng)按向—周期內(nèi)等效發(fā)熱條件進行換算。由于電流I通過電阻為R的設(shè)備在t時間內(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的負荷暫載率為ε。因此，設(shè)備容量與負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 負荷曲線 負荷曲線是表水電力負荷隨時間變化情況的圖形。繪制在直角坐標系中，縱坐標表示負荷功率，橫坐標表示負荷變動所對應(yīng)的時間。負荷曲線按負荷繪制方式分為依點連接負荷曲線，如圖2—la所示；梯形負荷曲線，如圖2—1b所示。 負荷曲線按負荷對象分為企業(yè)、車間和設(shè)備的負荷曲線。 負荷曲線按負荷功率性質(zhì)分為有功和無功負荷曲線。 負荷曲線按所表不的負荷變動時間分為年、月、日和工作班的負荷曲線。 年負荷曲線。般是根據(jù)冬口和夏日來繪制。這種負荷曲線從大到小依次排列，反映了全午負荷變化與對應(yīng)的負荷持續(xù)時間(全年按876Dh)的關(guān)系。這種年負荷曲線全稱為年負荷持續(xù)時間曲線，如圖2—2a所示。年負荷曲線的另一種形式是按全年每日的最大半小時負荷來繪制，全稱為年每口最大負荷曲線，如圖2—2b所示。這種年負荷曲線主要用來確定何時段投入多少臺變壓器適宜，而為一時段又怎樣投入變壓器合適，從而使供電系統(tǒng)的能耗達到最小，以求得最大的經(jīng)濟效益。 下面討論一下負荷曲線與負荷計算有關(guān)的物理量。 年最大負荷PMax，全年中有代表性的為最大負荷的最大半小時平均負荷P30。年最大負荷利用小時Tmax為一假想的時間，在此時間內(nèi)，電力負荷按年最大負荷Pmax持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能。圖2—3為年最大負荷和年最大負荷利用小時。Pmax、Tmax與兩坐標軸所包同的矩形面積，恰好等于年負荷曲線與兩坐標軸所包圍的面積，即全年實際消耗的電能Wa所以年最大負荷利用小時為 年最大負荷利用小時是反映電力負荷特征的重要參數(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。 負荷計算 需用系數(shù)法計算負荷 由于一臺設(shè)備的額定容量，往往大于其實際負荷的容量；一組設(shè)備中，根據(jù)生產(chǎn)的需要。所有設(shè)備一般不同時工作；同時工作的設(shè)備．其最大負荷出現(xiàn)的時間也不盡相同。因此變電所各設(shè)備的實際負荷總?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)計算變電所總負荷的方法，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)備負荷系數(shù)，即 Pe—用電設(shè)備所需實際負荷，KW； PN—用電設(shè)備額定容量，KW； η—用電設(shè)備實際負荷時效率； η1—線路效率。 單臺用電設(shè)備的功率計算式為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)備同時系數(shù)，它等于該組用電設(shè)備在最大負荷時，同時工作的用電設(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)備的負荷系數(shù)，即同時工作設(shè)備總實際負荷∑Pe與同時工作設(shè)備總額定容量∑PNt之比，即 η1—線路效率； ηpj—同時工作的用電設(shè)備加權(quán)平均效率，即 Ηpj=（P1η1+P2η2+…+Pnηn）/(P1+P2+…+Pn) P1,P2,…,Pn—同時工作的用電設(shè)備實際負荷或額定或額定負荷，KW；η1η2…ηn—各用電設(shè)備在對應(yīng)該負荷下的效率或額定效率。成組用電設(shè)備的功率計算式為式中 Pj—該組用電設(shè)備的實際有功功率，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)備的實際負荷或額定功率；cosφ1，cosφ2，…，cosφn —各用電設(shè)備的實際功率因數(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)的金屬冷加上機床電動機~大批生產(chǎn)的金屬冷加上機床電動機~小批生產(chǎn)的金屬熱加丁機床電動機~大批少產(chǎn)的金屬熱加工機床電動機~通風機、水泵、空壓機及電動發(fā)電機組電動機~非連鎖的連續(xù)運輸機械及鑄造車間整砂機~連鎖的連續(xù)運輸機械及鑄造車間整砂機械~鍋爐房和機加工、機修、裝配等類車間的吊車（ε=25%）~鑄造車間的吊車（ε=25%）~自動連續(xù)裝料的電阻爐設(shè)備~實驗室用的小型熱設(shè)備(電阻爐、干燥箱等）1工頻感應(yīng)電爐(未帶無功補償裝置)高頻感應(yīng)電爐(未帶無功補償裝置)電弧熔爐點焊機、縫焊機對焊機、鉚釘加熱機自動弧焊變壓器單頭手動弧焊變壓器多頭手動弧焊變壓器單頭弧焊電動發(fā)電機組多頭弧焊電動發(fā)電機組生產(chǎn)廠房及辦公室、閱覽室、實驗自照明?~11變配電所、倉庫照明?~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備注壓風機房主電動機~~斜井膠帶提升機地面綜合運輸儲煤場~絞車房輔助設(shè)備鍋爐房~~空氣加熱房~日用及消防書泵房~機修廠~~支柱加工廠~煤樣室~化驗室~