低压配电间系统设计的问题分析论文

摘要：在进行车间配电系统设计时，不能千篇一律的套用设计模式计，而应根据实际情况进行分析对照以得出最好的设计产品。

关键词：负荷计算、功率因数、启动方式、无功补偿

中图分类号：TN915 文献标识码：A

作为一名电气工程设计人员，平时设计任务中最多、最主要的电气计算就是工厂车间配电间电力系统图的设计。在系统图设计的过程中，经常发现原设计图纸负荷计算的结果与实际工程运行中实测的数据有一定的差别，实测数据一般都较设计数据要小，有时甚至差别较大。经过数次数据分析，对这一问题有了一定的了解。

一、多组用电设备的系数法计算公式

通常，系统图的负荷计算采用需要系数法进行确定，即：对不同工作制的多组用电设备的需要系数法计算。主要公式如下：

有功功率Pe= Kzp∑(Kx Pe) kW

无功功率Qc= KE。∑(Kx Petg中)kvar

视在功率S。= (P。2+Qc2)l/2 kVA

计算电流Ie= Sc/3”2 Ur A

以上各式中Pe-用电设备组的设备功率，kW;Kx-需要系数;tg中-用电设备功率因数角相对应的正切值;KEp. KZ。一有功功率、无功功率同时系数;Ur-用电设备额定电压(线电压)，kV。

下面，就以最近的一次设计为例进行分析。

该次设计任务涉及用电设备近百台，总体标定功率为1600kW，因为用电负荷等级为二级，因此考虑使用双回路供电。通过对设计条件所提用电设备安装位置以及相应设备功率的统筹，设计系统为两段母线，一段负载为770kW，二段负载为830kW。按照以往的设计经验，因为电动机的用途以及年利用时间不完全确定，所以统一取同时利用系数为0.9.需要系数为0.7，功率因数为0.8进行负荷计算。则一段计算容量为485. lkW，计算电流为921. 32A;二段计算容量为522. 9kW，计算电流为993.11A。

二、用电设备的系数

以上计算过程，看起来没有什么错误的，但是，如果仔细推敲一下就会发现，以上计算具有较大的偏差。根据不同工作制的多组用电设备的需要系数法计算公式：有功功率Pe= K￡，∑(KxPe) kW

实际计算有功功率时，是求各组不同工作制下的用电设备的需要功率之和，再乘以有功功率同时利用系数得到计算结果。而各组不同工作完完全全地按照书本进行设计，也不能完全地按照经验进行设计。

序号用电设备名称Kx1气体压缩机0.8～0.92在工艺流程中不间断使用的泵（30kW及以下）0.7_0.83在工艺流程中不间断使用的泵（30kW以上）0.8-0. 854一年内间断使用在1000小时以下的泵0.65一年内间断使用在500小时以1；的泵0.36一年内间断使用在100小时以下的泵0.17各种槽、蒸发器、分离机等的搅拌机械0. 658电阻器、干燥箱、加热器0.8-0.9

9

给料螺旋或皮带输送机、斗提机、筛选等成组

联锁运行机械0.7

10上述设备在非联锁运行0.611冷却塔通风机及冷热水循环泵0. 7512给、排水泵0.813生产用通风机0. 75_0.8514卫生用通风机0. 65～0.7015空冷器0.9

由上表可以看出多数用电设备的需要系数达不到0.7。尤其在本项目中，很多车间的用电设备只能利用年间断使用小时来衡量其需要系数，而且在工艺流程中使用的泵类的功率一般都在30kW以下。

因此在设计时采用需要系数取0.7，功率因数取0.8是根据多年的设计经验以及保守设计数据来确定的。在实际生产过程中需要系数多数低于0.7，功率因数也没有0.8。加上工艺流程选用泵类时，考虑起动因素而选用较大功率的电动机，导致实际需要系数更低，可能只能达到0.5左右。如果按照这一数据计算，则一段计算容量为346. 5kW，计算电流为658. 08A;二段计算容量为373. SkW，计算电流为709. 36A。与前面的计算数据比较，一段电流小了263. 24A.二段电流小了283. 75A。

三、无功补偿设计

一般在车间配电间系统设计时，功率因数选取经验值0.8，而在实际情况下，多数用电设备综合功率因数只能达到0.5~0.7，计算结果导致系统的功率因数也就会很低。系统功率因数低造成的结果就是导致计算电流增大，导致系统损耗增大，降低了电能的利用。相对于计算结果，实际计算电流要大于设计计算电流，这一问题也就涉及到设计系统相关电力设备的选型，最终结果给电气用户的感觉就是设计电力设备选型出错，保护参数设计偏小。无功补偿就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。提高功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术，我们通常采用的`方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0. 70~0. 85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%一90010，如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30qo左右。由于减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。

四、设备启动对系统电压的影响

在设计车间配电间系统时，还经常性地碰到这样一个问题：某一个功率的电力设备能不能直接起动。判断用公式如下：3/4+3S/4P≥K。d其中，K。。为用电设备的起动电流倍数，S为供电电源的总容量，P为该用电设备的额定功率。当满足此条件时，该用电设备就能直接起动，否则就不能直接起动，必须采取相应的间接起动方式。当设备要求有一定的起动转矩时，也要考虑采用降压起动方式，此处所讲的降压起动方式是指自耦降压起动方式。

当用电设备的条件提出方有特殊要求，比如说要恒定转矩，那么，系统设计时也应该考虑不采取直接起动用电设备，而是通过适当的控制设备来控制用电设备的起动以及其它工艺上的要求。

总结

结合以上分析内容，本人认为，在进行车间配电系统设计时，不能千篇一律的套用设计模式，完完全全地按照书本进行设计，也不能完全地按照经验进行设计，而应根据实际情况进行分析对照以得出最好的设计产品。

参考文献：

[1] 《工业与民用配电设计手册》(第三版)

作者简介：施庆(1974 -)，男，江苏省南京市人，中国石化集团南京工程公司电气高级工程师，大学本科，长期从事电气工程设计工作，主要研究方向：石化企业高低压电气供配电设计。