10KV供配電系統(tǒng)負(fù)荷計算方法分析

10KV供配電系統(tǒng)負(fù)荷計算方法分析【摘要】供配電系統(tǒng)負(fù)荷計算是系統(tǒng)設(shè)計過程中的一項重要內(nèi)容，對電力系統(tǒng)設(shè)備的選擇以及安全運行有決定性作用。電力負(fù)荷的計算有不同的方法，本文主要就10KV供配電系統(tǒng)電力負(fù)荷計算的意義以及幾種不同的計算方法進(jìn)行分析。【關(guān)鍵詞】10KV供配電電力負(fù)荷計算方法分析根據(jù)我國《實用供配電技術(shù)手冊》中的介紹，電力負(fù)荷根據(jù)其重要級別以及中斷造成影響的惡劣程度分為三級，分別為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷和三級負(fù)荷。電力負(fù)荷的計算可以為電力系統(tǒng)設(shè)備的選擇以及線路的布置提供依據(jù)，能夠確保電力系統(tǒng)設(shè)備安全運行，保證電力供應(yīng)的正常運轉(zhuǎn)，服務(wù)人民生活以及國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)。通常對10KV供配電系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)荷計算時，都要涉及對供配電線路上電氣設(shè)備的用電負(fù)荷計算以及包含電氣設(shè)備的用戶組的負(fù)荷計算。1電力負(fù)荷的分級通常依據(jù)電力負(fù)荷對人民生活以及工廠生產(chǎn)的重要性來將電力負(fù)荷分為三個級別，具體如下：一級負(fù)荷：最高級別負(fù)荷，定義依據(jù)為該負(fù)荷的中斷將造成人員傷亡，另外還會對國家的政治、經(jīng)濟(jì)造成重大損失，影響具有重要政治意義與經(jīng)濟(jì)意義的關(guān)鍵性單位的正常工作，例如交通樞紐、通信樞紐等。在供電要求中強(qiáng)調(diào)保持持續(xù)不間斷供電的負(fù)荷，假如中斷將發(fā)生中毒、爆炸等嚴(yán)重事故時。二級負(fù)荷：次一級別負(fù)荷，定義依據(jù)為該負(fù)荷的中斷將造成較大的經(jīng)濟(jì)、政治損失，比如產(chǎn)品報廢、影響較重要單位的連續(xù)運轉(zhuǎn)，或者引起人員較多的場所秩序混亂的情況。三級負(fù)荷：其余不包含在一級負(fù)荷以及二級負(fù)荷情況之內(nèi)的負(fù)荷種類。電力負(fù)荷的分級有利于供配電管理單位針對不同級別負(fù)荷確定不同的供配電方案以及電氣設(shè)備保護(hù)方案，確保重點場所、重點設(shè)備以及重點科研、外交、經(jīng)濟(jì)等單位的順利運行。210KV供配電系統(tǒng)電力負(fù)荷計算方法10KV供配電系統(tǒng)電力負(fù)荷的計算單元為系統(tǒng)內(nèi)電氣設(shè)備的電力負(fù)荷計算，然后依次上升為電氣設(shè)備組負(fù)荷計算、整體系統(tǒng)負(fù)荷計算，對于三相電氣設(shè)備組的電力負(fù)荷計算通常有需要系數(shù)法、二項式法，系統(tǒng)整體負(fù)荷計算的方法有逐級計算法、需要系數(shù)法、單位產(chǎn)品耗電量法、負(fù)荷密度法、單位用電指標(biāo)法等方法。2.1三相電氣設(shè)備組電力負(fù)荷計算方法三相電氣設(shè)備組電力負(fù)荷計算方法主要是用來確定一組特定的三相設(shè)備工作負(fù)荷的方法，通常計算對象為半小時最大負(fù)荷，也就是在全年出現(xiàn)的工作負(fù)荷最大的班內(nèi)平均功率最高的半個小時，主要計算方法包括需要系數(shù)法和二項式法兩種，具體如下。2.1.1需要系數(shù)法該方法主要利用設(shè)備容量和與之對應(yīng)的一個確定的需要系數(shù)之間的乘積計算有功功率的方法。該方法簡便易行，目前應(yīng)用最為廣泛，適用對象為電氣組中設(shè)備臺數(shù)較多同時設(shè)備之間容量差距較小的情況。有功負(fù)荷計算如下：（1）上式中：為有功計算負(fù)荷，kW；為該設(shè)備組需要系數(shù)，通常查表取得；為該設(shè)備組中所有用電設(shè)備的總?cè)萘看笮。琸W。無功負(fù)荷計算如下：（2）上式中，為無功計算負(fù)荷，kvar；為電氣組用電設(shè)備的平均功率因數(shù)角。視在負(fù)荷計算如下：（3）上式中，為視在計算負(fù)荷。計算電流如下：（4）上式中，為設(shè)備額定電壓值。以上各式為確定一組三相電氣設(shè)備電力負(fù)荷的需要系數(shù)法，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存在多組三相用電設(shè)備時，應(yīng)將各組的三相電氣設(shè)備的電力負(fù)荷相加并進(jìn)行有功負(fù)荷系數(shù)處理，具體如下：有功負(fù)荷計算如下：（5）無功負(fù)荷計算如下：（6）視在負(fù)荷計算如下：（7）電流計算如下：（8）以上各式中，和分別為所有用電設(shè)備的有功負(fù)荷同時系數(shù)以及無功負(fù)荷同時系數(shù)，視各用電設(shè)備運行的具體情況而定，一般分別取為0.85-0.95以及0.9-0.97之間，其余各符號參照單個用電設(shè)備組的負(fù)荷計算方法確定。2.1.2二項式法需要系數(shù)法考慮的情況是系統(tǒng)內(nèi)所有用電設(shè)備的臺數(shù)較多且容量相差不大的情況，針對系統(tǒng)中存在容量差距較大設(shè)備的情況，處理能力較差，因此二項式法的應(yīng)用由此而來。二項式法考慮了整個系統(tǒng)的用電設(shè)備中與平均容量差距最大的幾臺設(shè)備對整個設(shè)備組負(fù)荷計算的影響，適用于臺數(shù)較少的電氣設(shè)備組計算負(fù)荷，計算干線、直線以及配電箱等的負(fù)荷計算。二項式法用于計算設(shè)備組負(fù)荷計算同樣也分為針對一組用電設(shè)備以及多組設(shè)備的情況。具體計算方法如下。有功負(fù)荷的計算：（9）無功負(fù)荷的計算：（10）視在負(fù)荷的計算：（11）電流的計算：（12）針對多組用電設(shè)備的負(fù)荷計算，具體方法如下：有功負(fù)荷的計算：（13）無功負(fù)荷的計算：（14）視在負(fù)荷的計算：（15）電流的計算：（16）以上各式中，Pe為系統(tǒng)中用電設(shè)備的容量，為該系統(tǒng)中容量最大的x臺設(shè)備的容量，其中x值和各系數(shù)可查表得出；為各組中的最大值，相對應(yīng)的，為該最大值對應(yīng)的平均功率因數(shù)角的正切值。在以上計算中，需重點注意，對于系統(tǒng)中存在的非標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷持續(xù)率的設(shè)備，應(yīng)將其換算到規(guī)定的負(fù)荷持續(xù)率下方可進(jìn)行計算，具體方法本文不做贅述，可參考《實用供電手冊》。2.210KV供配電整體系統(tǒng)用電負(fù)荷計算以上所介紹方法均為10KV供配電系統(tǒng)內(nèi)用電設(shè)備的負(fù)荷計算方法，對于不同設(shè)備容量以及設(shè)備臺數(shù)的情況給出了不同的解決方法，根據(jù)實際計算的結(jié)果來看，兩種方法均能很好的適應(yīng)各自所解決的問題領(lǐng)域。針對整體供配電系統(tǒng)，本文將給出以下計算方法。2.2.1逐級計算方法逐級計算方法的基本原理是從單組用電設(shè)備組的負(fù)荷開始計算，并依次計算多個用電設(shè)備組總的用電負(fù)荷，當(dāng)計算中涉及變壓器或者較長線路時，應(yīng)當(dāng)對其中電能的消耗進(jìn)行考慮，線路較短時，可以忽略電能損耗，略去不計，多個并列線路的計算中，同時系數(shù)均應(yīng)小于1方可。涉及到系統(tǒng)內(nèi)部增設(shè)的無功補(bǔ)償裝置時，應(yīng)當(dāng)在其之前計算所得的計算負(fù)荷中減去補(bǔ)償容量。2.2.2需要系數(shù)法整體系統(tǒng)的用電負(fù)荷計算中，利用需要系數(shù)法對有功計算負(fù)荷進(jìn)行計算時，計算公式如下：（17）上式中，Pe為系統(tǒng)中設(shè)備的總?cè)萘浚撊萘恐胁话瑐溆玫脑O(shè)備容量，Kd為系統(tǒng)的需要系數(shù)，針對不同的系統(tǒng)設(shè)計，該值一般不同，可查相關(guān)手冊得到。采用需要系數(shù)法計算系統(tǒng)總的用電負(fù)荷，除有用負(fù)荷計算公式參照（2.3.1）外，其他負(fù)荷計算方法均與本文2.2小節(jié)中的相關(guān)計算公式一致。2.2.3單位產(chǎn)品/用戶耗電量法10KV供配電系統(tǒng)中，設(shè)計對象可能包括企業(yè)也可能包括不同的用戶，再利用單位產(chǎn)品/用戶耗電量法進(jìn)行負(fù)荷計算時，應(yīng)當(dāng)以單位產(chǎn)品或者單位用戶的耗電量進(jìn)行計算，系統(tǒng)用電負(fù)荷計算方法為用戶/產(chǎn)品耗電量與企業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量或用戶數(shù)量的乘積作為總的系統(tǒng)耗電量，有功負(fù)荷的計算則是以總的耗電量與單位產(chǎn)品或者用戶的最大負(fù)荷工作小時數(shù)之間的比值作為有功負(fù)荷。其他計算負(fù)荷的計算公式與方法參照本文2.2中的相關(guān)部分。2.2.4負(fù)荷密度法該方法亦可稱作單位面積耗電量法，以設(shè)計中單位面積的設(shè)備用電功率作為負(fù)荷密度，與相應(yīng)的計算區(qū)域面積的乘積作為總的有功負(fù)荷，該種方法一般用于估算用電負(fù)荷較為平均的小區(qū)居民用電或照明用電，對于負(fù)荷區(qū)域變化較大的設(shè)計區(qū)域一般使用較少。具體計算公式如下：（18）上式中為負(fù)荷密度，A為區(qū)域面積。除上式用來計算有功負(fù)荷以外，其余包括無功負(fù)荷、電流計算、視在負(fù)荷計算等的方法與公式均參照2.2節(jié)方法進(jìn)行。2.2.5單位用電指標(biāo)法該方法與負(fù)荷密度法的主要區(qū)別在于給定目標(biāo)區(qū)域企業(yè)或小區(qū)內(nèi)，單位產(chǎn)品或用戶的用電指標(biāo)，以最大用電指標(biāo)來進(jìn)行相關(guān)的負(fù)荷計算，從而達(dá)到有效的保護(hù)供配電系統(tǒng)的目的。主要方法為以單位用電指標(biāo)乘以單位總數(shù)，作為總的有功計算負(fù)荷，具體計算公式如下：（19）上式中，為單位用電指標(biāo)，N為系統(tǒng)內(nèi)單位數(shù)。除此有功計算負(fù)荷以外，其余負(fù)荷的計算都參照2.2小節(jié)中方法進(jìn)行。3結(jié)語供配電系統(tǒng)的安全運行關(guān)系著人民生活以及國家重要職能部門和生產(chǎn)部門的運行，對于國家政治建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著重要的作用，科學(xué)合理的對供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計十分必要。本文主要介紹了10KV供配電系統(tǒng)中負(fù)荷計算的重要性以及相應(yīng)的計算方法，針對不同的設(shè)計對象，本文給出了幾種適用