低壓配電間系統(tǒng)設(shè)計的問題分析論文
摘要：在進行車間配電系統(tǒng)設(shè)計時，不能千篇一律的套用設(shè)計模式計，而應(yīng)根據(jù)實際情況進行分析對照以得出最好的設(shè)計產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞：負(fù)荷計算、功率因數(shù)、啟動方式、無功補償
中圖分類號：TN915 文獻標(biāo)識碼：A
作為一名電氣工程設(shè)計人員，平時設(shè)計任務(wù)中最多、最主要的電氣計算就是工廠車間配電間電力系統(tǒng)圖的設(shè)計。在系統(tǒng)圖設(shè)計的過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)原設(shè)計圖紙負(fù)荷計算的結(jié)果與實際工程運行中實測的數(shù)據(jù)有一定的差別，實測數(shù)據(jù)一般都較設(shè)計數(shù)據(jù)要小，有時甚至差別較大。經(jīng)過數(shù)次數(shù)據(jù)分析，對這一問題有了一定的了解。
一、多組用電設(shè)備的系數(shù)法計算公式
通常，系統(tǒng)圖的負(fù)荷計算采用需要系數(shù)法進行確定，即：對不同工作制的多組用電設(shè)備的需要系數(shù)法計算。主要公式如下：
有功功率Pe= Kzp∑(Kx Pe) kW
無功功率Qc= KE�！�(Kx Petg中)kvar
視在功率S。= (P。2+Qc2)l/2 kVA
計算電流Ie= Sc/3”2 Ur A
以上各式中Pe-用電設(shè)備組的設(shè)備功率，kW;Kx-需要系數(shù);tg中-用電設(shè)備功率因數(shù)角相對應(yīng)的正切值;KEp. KZ。一有功功率、無功功率同時系數(shù);Ur-用電設(shè)備額定電壓(線電壓)，kV。
下面，就以最近的一次設(shè)計為例進行分析。
該次設(shè)計任務(wù)涉及用電設(shè)備近百臺，總體標(biāo)定功率為1600kW，因為用電負(fù)荷等級為二級，因此考慮使用雙回路供電。通過對設(shè)計條件所提用電設(shè)備安裝位置以及相應(yīng)設(shè)備功率的統(tǒng)籌，設(shè)計系統(tǒng)為兩段母線，一段負(fù)載為770kW，二段負(fù)載為830kW。按照以往的設(shè)計經(jīng)驗，因為電動機的用途以及年利用時間不完全確定，所以統(tǒng)一取同時利用系數(shù)為0.9.需要系數(shù)為0.7，功率因數(shù)為0.8進行負(fù)荷計算。則一段計算容量為485. lkW，計算電流為921. 32A;二段計算容量為522. 9kW，計算電流為993.11A。
二、用電設(shè)備的系數(shù)
以上計算過程，看起來沒有什么錯誤的，但是，如果仔細(xì)推敲一下就會發(fā)現(xiàn)，以上計算具有較大的偏差。根據(jù)不同工作制的多組用電設(shè)備的需要系數(shù)法計算公式：有功功率Pe= K￡，∑(KxPe) kW
實際計算有功功率時，是求各組不同工作制下的用電設(shè)備的需要功率之和，再乘以有功功率同時利用系數(shù)得到計算結(jié)果。而各組不同工作完完全全地按照書本進行設(shè)計，也不能完全地按照經(jīng)驗進行設(shè)計。
序號用電設(shè)備名稱Kx1氣體壓縮機0.8～0.92在工藝流程中不間斷使用的泵（30kW及以下）0.7_0.83在工藝流程中不間斷使用的泵（30kW以上）0.8-0. 854一年內(nèi)間斷使用在1000小時以下的泵0.65一年內(nèi)間斷使用在500小時以1；的泵0.36一年內(nèi)間斷使用在100小時以下的泵0.17各種槽、蒸發(fā)器、分離機等的攪拌機械0. 658電阻器、干燥箱、加熱器0.8-0.9
9
給料螺旋或皮帶輸送機、斗提機、篩選等成組
聯(lián)鎖運行機械0.7
10上述設(shè)備在非聯(lián)鎖運行0.611冷卻塔通風(fēng)機及冷熱水循環(huán)泵0. 7512給、排水泵0.813生產(chǎn)用通風(fēng)機0. 75_0.8514衛(wèi)生用通風(fēng)機0. 65～0.7015空冷器0.9
由上表可以看出多數(shù)用電設(shè)備的需要系數(shù)達(dá)不到0.7。尤其在本項目中，很多車間的用電設(shè)備只能利用年間斷使用小時來衡量其需要系數(shù)，而且在工藝流程中使用的泵類的功率一般都在30kW以下。
因此在設(shè)計時采用需要系數(shù)取0.7，功率因數(shù)取0.8是根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗以及保守設(shè)計數(shù)據(jù)來確定的。在實際生產(chǎn)過程中需要系數(shù)多數(shù)低于0.7，功率因數(shù)也沒有0.8。加上工藝流程選用泵類時，考慮起動因素而選用較大功率的電動機，導(dǎo)致實際需要系數(shù)更低，可能只能達(dá)到0.5左右。如果按照這一數(shù)據(jù)計算，則一段計算容量為346. 5kW，計算電流為658. 08A;二段計算容量為373. SkW，計算電流為709. 36A。與前面的計算數(shù)據(jù)比較，一段電流小了263. 24A.二段電流小了283. 75A。
三、無功補償設(shè)計
一般在車間配電間系統(tǒng)設(shè)計時，功率因數(shù)選取經(jīng)驗值0.8，而在實際情況下，多數(shù)用電設(shè)備綜合功率因數(shù)只能達(dá)到0.5~0.7，計算結(jié)果導(dǎo)致系統(tǒng)的功率因數(shù)也就會很低。系統(tǒng)功率因數(shù)低造成的結(jié)果就是導(dǎo)致計算電流增大，導(dǎo)致系統(tǒng)損耗增大，降低了電能的利用。相對于計算結(jié)果，實際計算電流要大于設(shè)計計算電流，這一問題也就涉及到設(shè)計系統(tǒng)相關(guān)電力設(shè)備的選型，最終結(jié)果給電氣用戶的感覺就是設(shè)計電力設(shè)備選型出錯，保護參數(shù)設(shè)計偏小。無功補償就是借助于無功補償設(shè)備提供必要的無功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。提高功率因數(shù)的主要方法是采用低壓無功補償技術(shù)，我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。在現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于電力系統(tǒng)中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數(shù)在0. 70~0. 85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%一90010，如果把功率因數(shù)提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30qo左右。由于減少了電網(wǎng)無功功率的輸入，會給用電企業(yè)帶來效益。
四、設(shè)備啟動對系統(tǒng)電壓的影響
在設(shè)計車間配電間系統(tǒng)時，還經(jīng)常性地碰到這樣一個問題：某一個功率的電力設(shè)備能不能直接起動。判斷用公式如下：3/4+3S/4P≥K。d其中，K。。為用電設(shè)備的起動電流倍數(shù)，S為供電電源的總?cè)萘浚琍為該用電設(shè)備的額定功率。當(dāng)滿足此條件時，該用電設(shè)備就能直接起動，否則就不能直接起動，必須采取相應(yīng)的間接起動方式。當(dāng)設(shè)備要求有一定的起動轉(zhuǎn)矩時，也要考慮采用降壓起動方式，此處所講的降壓起動方式是指自耦降壓起動方式。
當(dāng)用電設(shè)備的條件提出方有特殊要求，比如說要恒定轉(zhuǎn)矩，那么，系統(tǒng)設(shè)計時也應(yīng)該考慮不采取直接起動用電設(shè)備，而是通過適當(dāng)?shù)目刂圃O(shè)備來控制用電設(shè)備的起動以及其它工藝上的要求。
總結(jié)
結(jié)合以上分析內(nèi)容，本人認(rèn)為，在進行車間配電系統(tǒng)設(shè)計時，不能千篇一律的套用設(shè)計模式，完完全全地按照書本進行設(shè)計，也不能完全地按照經(jīng)驗進行設(shè)計，而應(yīng)根據(jù)實際情況進行分析對照以得出最好的設(shè)計產(chǎn)品。
參考文獻：
[1] 《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》(第三版)
作者簡介：施慶(1974 -)，男，江蘇省南京市人，中國石化集團南京工程公司電氣高級工程師，大學(xué)本科，長期從事電氣工程設(shè)計工作，主要研究方向：石化企業(yè)高低壓電氣供配電設(shè)計。
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