贾凯胜
【摘 要】随着用电设备类型越来越多，供电设计的负荷计算如何与用电负荷的实际变化相适应，如何恰如其分的选择、计算所需的负荷，是电气设计人员需要考虑的问题。该文通过例子，就需要系数法负荷计算中易犯的几个错误进行分析，列举并剖析需要系数法负荷计算存在的问题，计算时需注意环节。
【关键词】负荷计算；需要系数；设備剔除
The Paper Discusses Several Problems Which Should Be Paid Attention To
JIA Kai-sheng
（Zhongche lanzhou locomotive co. LTD， Lanzhou Gansu 730050，China）
【Abstract】With electricity device type more and more， the load calculation of the power supply design how to adapt to changing the actual electricity load， the choice of how to appropriately， calculate the required load， is the problem that electrical designers need to consider.In this paper， through the examples， you need to load coefficient method calculating the pitfalls of several errors were analyzed， and enumerated and problems of need coefficient method of load calculation， calculation note.
【Key words】Load calculation；Need coefficient；Equipment to eliminate
0 前言
在工厂供电设计包括的众多内容中，电力负荷的计算是非常重要的的一环，设计容量过大会造成极大的社会资源浪费及投资成本、长期运行费用的升高，过小又可能影响正常使用，因此在进行负荷计算时应特别注意。
1 一个有问题的负荷计算
在我公司整体搬迁工艺水平提升建设项目中，在初步设计阶段，设计院曾经出了以下一个负荷计算：
根据工艺、公用各专业工种提供的设计资料，采用需用系数法进行负荷计算：本厂区用电负荷安装容量为57576kW，取同时系数0.35后，计算负荷为20151.6kW。
这是一个错误的计算结论，我公司整体搬迁工艺水平提升建设项目，工厂的建设面积、设备数量与公司现有情况变化不大，公司现在实际平均每日最大使用负荷小于3000KW，而计算负荷为20151.6kW，计算负荷与实际使用偏差太大；下面在简单介绍需用系数法后加以分析讨论。
2 需要系数法计算负荷
目前，我国的设计部门负荷计算方法有需要系数法、二项式法、利用系数法和单位指标法等几种。用电设备台数较多，各台设备容量相差不悬殊时，宜采用需要系数法，一般用于干线、配变电所的负荷计算。由于需要系数法比较简便，所以将需要系数法作为电气负荷计算的主要方法，得到了广泛采用。在初步设计及施工图设计阶段，总体上采用需要系数法进行负荷计算。[1]
2.1 需要系数的定义
由于用电设备实际上不可能全部同时运行，也不可能全部满负荷工作，同时设备和线路存在功率损耗。所有这些因素综合起来，使系统内最大负荷与全系统用电设备总容量之间存在差异，前者要比后者小，两者的比值称为需要系数。即：
Kx=■=■（1）
式中，Pe是用电设备的总容量，是指所有用电设备容量之和，即Pe=∑P。需要系数表示配电系统中所有用电设备同时运转（用电）的程度，或者说表示所有用电设备同时使用的程度。通常其值小于1，只有在所有用电设备全部同时连续运转且满载时，才能为1[2]。
工程实际中，需要系数不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率、线路损耗等因素有关，而且与工人的技术熟练程度、生产组织等多种因素有关，需要系数是要根据已运行的实际系统的统计数据，得到需要系数的经验值。
需要系数是以电气设备的性质作为分类原则得到的，因此使用时应首先对所要计算的设备进行归类，按不同性质分成若干组，对每一组选用合适的需要系数，算出各组用电设备的计算负荷，最后求得总的计算负荷；需要系数常常是一个范围，使用时应根据实际设备的数量决定取值的大小，设备数量越多，需要系数取值应越小，反之则大。
2.2 用电设备功率计算
（1）进行负荷计算式，需要将用电设备按其性质分为不同的用电设备，然后确定设备功率，它是变配电所负荷计算的基础资料和依据。
（2）每台用电设备的铭牌上都标有额定功率或额定容量，由于各用电设备的额定工作条件不同，可分为连续工作制、短时或周期工作制，设备的实际输出功率并不等于铭牌上的额定功率，其设备功率的计算不能简单地将这些设备的额定功率直接相加。
（3）对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续率下的有功功率，即设备功率Pe。
在进行负荷计算时，首先需要计算各种工作制设备的设备容量，详细计算可查阅设计手册[1]。
2.3 电力负荷计算程序
图1 供电系统中具有代表性的各点的电力负荷计算图
负荷计算时一般按图1中的G、F、E、D、C、B、A的顺序逐级确定各点的计算负荷。endprint
（1）对单台设备供电的支线（图1中的G点）的计算
即前述用电设备的设备容量（Pe）的确定。
（2）确定用电设备组（图1中的F点）的计算负荷
当分组后同一组中设备台数>3台时，计算负荷应考虑其需要系数；当每组电气设备台（套）数≤3台时，考虑其同时使用率非常高，将需要系数Kx取为1。
（3）低压干线（图1中E点）的计算负荷
将各用电设备组计算负荷按有功功率、无功功率等分别相加。
（4）低压母线（图1中的D点）的计算负荷
在确定低压母线或配电干线的计算负荷时，应该考虑各干线最大负荷不可能同时出现的影响，应引入一个同时工作系数。
（5）企业10kV输电线路、母线及高压进线（图1中的C、B、A点）计算负荷的确定
这几点的计算负荷只需要在上述D点负荷的基础上考虑相应配电变压器或降压变压器、线路的功率损耗以及同时工作系数后确定。
2.4 工厂需要系数法
在初步设计阶段或资料不十分详实情况下，可以采用工厂需要系数法估算，将全厂用电设备总容量∑PN（备用容量不计），乘以全厂需要系数KX，就可以得到全厂的计算负荷PC，即：
PC=KX∑PN（9）
按这种方法，公司需要系数=实际最大负荷3000KW/设备总容量57576KW=0.05，小于0.1。
3 问题分析
公司原有项目预估用电负荷应小于4000KW，设计院计算负荷为20151.6kW，经过与设计院讨论分析，认为造成负荷计算偏大的原因主要有以下几个原因：
3.1 对公司生产设备使用情况了解不够，用电设备组分错类别
需要系数法要求对用电设备进行清晰而正确的分类，再按类别取系数。比如液压升降台，它是不经常断续的设备，如果不了解此设备，将此设备划归为液压机或起重设备都不合适，如果分错类别、选错系数，都会降低准确度。
3.2 设备资料不全，设备功率计算错误
设备资料是负荷计算的重要依據，在进行负荷计算时，需要设备工作功率、暂载率（起重机、电焊机等）、效率、电机功率因数等数据。公司工艺只提供了设备总的供电功率，没有更详尽的资料，这便增加了负荷计算的误差。许多暂载率设备没有进行设备功率换算就直接将额定功率或额定容量当作设备功率进行计算，算法错误，结果偏差较大。
3.3 不计入负荷计算的设备剔除不充分
公司主要产品是机车检修，检修设备较多（如检修翻转台等），按手册的要求，在设备分类阶段应同时剔除不同时使用的设备，如备用设备、检修设备及工艺过程中明确错时使用的设备。
工厂存在大量不经常而短时及不经常而断续运行的设备（翻转台、耐压机等），这些设备在手册上没有明确是否剔除，但实际使用时间极短，计入负荷计算的设备会使结果偏大，且不合理；在个别行业发布的设计规程，如DL/T5153-2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》等已经对此作出规定，负荷计算时不经常而短时及不经常而断续运行的设备不予计算。从实际使用及计算结果来看，此类设备不予计算是合理的。
3.4 数据库不完善，需要系数、同时系数取值偏高
需要系数是经验数据，一个完备的、滚动更新的数据库对需要系数法计算负荷是至关重要的。数据陈旧是目前负荷计算的突出问题，通常设计的变压器投运后负荷率偏低，除一些因素（如实际投运设备比设计少、产能未达预期、设计人员偏保守等）外，最常见原因是设备分类不够细化，设备剔除不够充分，手册数据“年久失修”。如果设计人员并未充分了解生产过程，也没有充分剔除不同时使用设备，建议可适当将需要、同时系数值取小一些。
4 结论
在用需要系数法计算负荷时，一定要做好数据准备，充分了解行业、工艺流程和工作制，充分剔除错时设备、不经常而短时及不经常而断续运行的设备，做好设备分类，正确计算设备功率，系数选取时要综合考虑设备数量、工艺流程、行业等因素。
负荷计算是电气设计的重要依据，个别行业已根据本行业实际情况，修订了行业设计规范，使负荷计算方法适用于本行业；但数据积累、完善是个长期的过程，计算方法及系数选用需要我们探寻、改善的地方还很多，建议丰富行业需要系数，为设计提供详细、适用的计算依据。
【参考文献】
[1]中国航空工业规划设计研究院编《工业与民用配电设计手册（第三版）》[M].北京：中国电力出版社，2005.
[2]手册编委会《钢铁企业电力设计手册（上册）》[M].北京：冶金工业出版社.1996.
[3]刘新辉，张文有.《建筑电气技术》[M].陕西：西安电子科技大学出版社.2011.
[4]王厚余，何耀辉，译.《确定工业企业电气负荷暂行导则》[M].北京：中国工业出版社，1965.
[5]刘介才.《工厂供电》[M].5版.北京：机械工业出版社，2010.endprint
