【正文】 （8）式中，UN為用電設(shè)備組的額定電壓。無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為 （6）式中，tan為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組cos的正切值。令上式中的K∑KL/（ηe、ηWL）=Kd，這里的Kd稱為需要系數(shù) （4）即用電設(shè)備組的需要系數(shù)，是用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)需要的有功功率與其設(shè)備容量的比值。而設(shè)備的額定容量，是設(shè)備在額定條件下的最大輸出功率。 按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷（1）基本公式用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷P30。實(shí)際上，負(fù)荷也不是一成不變的，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織、生產(chǎn)者的技能及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)。由此可見(jiàn)，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線電纜選的過(guò)大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。所以計(jì)算負(fù)荷也可認(rèn)為就是半小時(shí)最大負(fù)荷。截面在16mm2及以上的導(dǎo)體，其τ≥10min，因此載流導(dǎo)體大約經(jīng)30min（即半小時(shí)）后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值。根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，如以計(jì)算負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，其發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)允許值。因此有必要對(duì)供電系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。從發(fā)揮整個(gè)電力系統(tǒng)的效能來(lái)說(shuō)，應(yīng)盡量使工廠的不平坦的負(fù)荷曲線“削峰填谷”，提高負(fù)荷系數(shù)。2）負(fù)荷系數(shù)負(fù)荷系數(shù)又稱為負(fù)荷率，它是用電負(fù)荷的平均負(fù)荷Pav與其最大負(fù)荷Pmax的比值，即 （1）對(duì)負(fù)荷曲線來(lái)說(shuō)，負(fù)荷系數(shù)亦稱負(fù)荷曲線填充系數(shù)，它表征負(fù)荷曲線不平坦的程度，即表征負(fù)荷起伏變動(dòng)的程度。例如一班制工廠，Tmax≈1800～3000h；兩班制工廠，Tmax≈3500～4800h；三班制工廠，Tmax≈5000～7000h。2）年最大負(fù)荷利用小時(shí)年最大負(fù)荷利用小時(shí)又稱為年最大負(fù)荷使用時(shí)間Tmax，它是一個(gè)假想時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷Pmax（或P30）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。按所表示的負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間分，有年的、月的、日的或工作班的負(fù)荷曲線。負(fù)荷曲線按負(fù)荷對(duì)象分，有工廠的、車間的或某類設(shè)備的負(fù)荷曲線。 工廠的負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形。（2）短時(shí)工作制這類工作制的設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行的時(shí)間短（短于達(dá)到熱平衡所需的時(shí)間），而停歇時(shí)間長(zhǎng)（長(zhǎng)到足以使設(shè)備溫度冷卻到周圍介質(zhì)的溫度），如機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)（例如進(jìn)給電動(dòng)機(jī)）、控制閘門(mén)的電動(dòng)機(jī)等。 工廠用電設(shè)備的工作制工廠的用電設(shè)備，按其工作制分以下三類：（1）連續(xù)工作制這類工作制的設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行，且運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)到足以使之達(dá)到熱平衡狀態(tài)，如通風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、電機(jī)發(fā)電機(jī)組、電爐和照明燈等。當(dāng)采用電纜線路時(shí)，必須采用兩根電纜并列供電，每根電纜應(yīng)能承擔(dān)全部二級(jí)負(fù)荷。只有當(dāng)負(fù)荷較小或者當(dāng)?shù)毓╇姉l件困難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷可由一回路6kV及以上的專用架空線路供電。2）二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求二級(jí)負(fù)荷，要求由兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)（這兩臺(tái)變壓器不一定在同一個(gè)變電所）。③ 蓄電池。常用的應(yīng)急電源可使用下列幾種電源：① 獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。3）三級(jí)負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，所有不屬于上述一、二級(jí)負(fù)荷者。在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。電力負(fù)荷的具體含義視具體情況而定。它有兩重含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位（用戶），如說(shuō)重要負(fù)荷、不重要負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷、照明負(fù)荷等。（4）全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧 必須做到全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按負(fù)荷性質(zhì)，用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。（2）安全可靠，先進(jìn)合理 應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)采用效率高，能耗低，性能較先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部和當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。（3）優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：（1）安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。從投資額來(lái)看，一般機(jī)械工廠在供電設(shè)備上的投資，也僅占總投資的5%左右。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。關(guān)鍵詞 供電系統(tǒng)；電力負(fù)荷；功率補(bǔ)償；短路電流；電氣設(shè)備；主接線工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。珠江鋼管廠企業(yè)供電設(shè)計(jì)江先強(qiáng) 設(shè)備部 廣州番禺 1001文摘 本文按照鋼管廠供電系統(tǒng)對(duì)供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求，根據(jù)鋼鐵廠的負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷大小和負(fù)荷的分布情況對(duì)本廠供電系統(tǒng)做了全面綜合的分析，詳細(xì)闡述了工廠總降壓變電所實(shí)現(xiàn)的理論依據(jù)。通過(guò)對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的分析和對(duì)鋼鐵廠的電力負(fù)荷,功率補(bǔ)償,短路電流的計(jì)算，合理的選擇電力變壓器、斷路器等各種電氣設(shè)備；對(duì)工廠總降壓變電所不同的主接線方案進(jìn)行比較,選擇可靠性高,經(jīng)濟(jì)性好的主接線方案, 實(shí)現(xiàn)了工廠供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。例如在機(jī)械工業(yè)中，電費(fèi)開(kāi)支僅占產(chǎn)品成本的5%左右。因此電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。例如某些對(duì)供電可靠性要求很高的工廠，即使是極短時(shí)間的停電，也會(huì)引起重大設(shè)備損壞，或引起大量產(chǎn)品報(bào)廢，甚至可能發(fā)生重大的人生事故，給國(guó)家和人民帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上甚至政治上的重大損失。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。（2）可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。（4）經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。工廠供電設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)原則（1）遵守規(guī)程，執(zhí)行政策 必須遵循國(guó)家的有關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針，包括節(jié)約電能，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。（3）近期為主，考慮發(fā)展 應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。1 工廠的電力負(fù)荷及其計(jì)算 工廠的電力負(fù)荷 工廠電力負(fù)荷的分級(jí)及其對(duì)供電的要求（1）電力負(fù)荷的概念電力負(fù)荷又稱為電力負(fù)載。另一是指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說(shuō)輕負(fù)荷（輕載）、重負(fù)荷（重載）、空負(fù)荷（空載）、滿負(fù)荷（滿載）等。（2）工廠電力負(fù)荷的分級(jí)工廠的電力負(fù)荷，按GB50052—95規(guī)定，根據(jù)其對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級(jí)：1）一級(jí)負(fù)荷一級(jí)負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡者；或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者，如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。2）二級(jí)負(fù)荷二級(jí)負(fù)荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。（3）各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)供電電源的要求1）一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求由于一級(jí)負(fù)荷屬重要負(fù)荷，如中斷供電造成的后果十分嚴(yán)重，因此要求由兩個(gè)電源供電，當(dāng)其中一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。為保證對(duì)特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其它負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。② 供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專門(mén)饋電線路。④ 干電池。在其中一回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見(jiàn)故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。這是考慮架空線路發(fā)生故障時(shí)，較之電纜線路發(fā)生故障時(shí)易于發(fā)現(xiàn)且易于檢查和修復(fù)。3）三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求由于三級(jí)負(fù)荷為不重要的一般負(fù)荷，因此它對(duì)供電電源無(wú)特殊要求。機(jī)床電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，一般變動(dòng)較大，但其主電動(dòng)機(jī)一般也是連續(xù)運(yùn)行的。（3）斷續(xù)周期工作制這類工作制的設(shè)備周期性地時(shí)而工作，時(shí)而停歇，如此反復(fù)運(yùn)行，而工作周期一般不超過(guò)10min，無(wú)論工作或停歇，均不足以使設(shè)備達(dá)到熱平衡，如電焊機(jī)和吊車電動(dòng)機(jī)等。它繪在直角坐標(biāo)紙上，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功功率或無(wú)功功率）值，橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間（一般以小時(shí)為單位）。按負(fù)荷的功率性質(zhì)分，有有功和無(wú)功負(fù)荷曲線。 與負(fù)荷曲線和負(fù)荷計(jì)算有關(guān)的物理量（1）年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)1）年最大負(fù)荷年最大負(fù)荷Pmax，就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)（這一工作班的最大負(fù)荷不是偶然出現(xiàn)的，而是全年至少出現(xiàn)過(guò)2～3次）消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率，因此年最大符合也稱為半小時(shí)最大負(fù)荷P30。年最大負(fù)荷利用小時(shí)是反映電力負(fù)荷特征的一個(gè)重要參數(shù)，它與工廠的生產(chǎn)班制有明顯的關(guān)系。（2）平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)1）平均負(fù)荷平均負(fù)荷Pav，就是電力負(fù)荷在一定時(shí)間t內(nèi)平均消耗的功率，也就是電力負(fù)荷在該時(shí)間t內(nèi)消耗的電能Wt除以時(shí)間t的值。從充分發(fā)揮供電設(shè)備的能力、提高供電效率來(lái)說(shuō)，希望此系數(shù)越高越趨近于1越好。對(duì)用電設(shè)備來(lái)說(shuō)，就是設(shè)備的輸出功率P與設(shè)備額定容量PN的比值，即 （2） 三相用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定 概述供電系統(tǒng)要能夠在正常條件下可靠地運(yùn)行，則其中各個(gè)元件（包括電力變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等）都必須選擇得當(dāng)，除了應(yīng)滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流的要求。通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷。由于導(dǎo)體通過(guò)電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約為（3～4）τ，τ為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。由此可見(jiàn)，計(jì)算負(fù)荷實(shí)際上與從負(fù)荷曲線上查得的半小時(shí)最大負(fù)荷P30（亦年最大負(fù)荷Pmax）是基本相當(dāng)?shù)?。本?lái)有功計(jì)算負(fù)荷可表示為Pc，無(wú)功計(jì)算負(fù)荷可表示為QC，計(jì)算電流可表示為Ic，但考慮到其“計(jì)算”c易與“電容”C混淆，因此本文借用半小時(shí)最大負(fù)荷P30來(lái)表示其有功計(jì)算負(fù)荷，而無(wú)功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流則分別表示為QS30和I30。計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小，又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過(guò)負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣過(guò)早老化甚至燒毀，同樣要造成損失。但由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計(jì)算負(fù)荷的因素很多，雖然各類負(fù)荷的變化有一定的規(guī)律可循，但仍難準(zhǔn)確確定計(jì)算負(fù)荷的大小。因此負(fù)荷計(jì)算只能力求接近實(shí)際。用電設(shè)備組的設(shè)備容量Pe，是指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）的額定容量PN之和，即Pe=∑PN。但是用電設(shè)備組的設(shè)備實(shí)際上不一定都同時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行的設(shè)備也不太可能都滿負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)設(shè)備本身有功率損耗，配電線路也有功率損耗，因此用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為 （3）式中，K∑設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的設(shè)備容量與全部設(shè)備容量之比；KL為設(shè)備組的負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與運(yùn)行的設(shè)備容量之比；ηe為設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)的輸出功率與取用功率之比；ηWL為配電線路的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時(shí)的末端功率（亦即設(shè)備組的取用功率）與首端功率（亦即計(jì)算負(fù)荷）之比。由此可得按需要系數(shù)法確定三相用電設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷的基本公式為 （5）在求出有功計(jì)算負(fù)荷P30后，可按下列各式分別求出其余的計(jì)算負(fù)荷。視在計(jì)算負(fù)荷為 （7）式中，cos為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)。負(fù)荷計(jì)算中常用的單位：有功功率為“千瓦”（kW），無(wú)功功率為“千乏”（kvar），視在計(jì)算負(fù)荷為“千伏安”（kV（2）多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定確定擁有多組用電設(shè)備的干線上和車間變電所低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素?？偟囊曉谟?jì)算負(fù)荷為 （11）總的計(jì)算電流為 （12） 變壓器功率損耗的計(jì)算對(duì)于雙繞組變壓器，有功功率損耗和無(wú)功功率損耗分別為 （13）