2.4 用戶計算負荷的確定
確定用戶的計算負荷是選擇電源進線和一、二次設備的基本依據,是供配電系統設計的重要組成部分,也是與電力部門簽訂用電協議的基本依據。
確定等效三相設備容量用戶計算負荷的方法很多,可根據不同情況和要求采用不同的方法。在制定計劃、初步設計,特別是方案比較時可用較粗略的方法。在供電設計中進行設備選擇時,則應進行較詳細的負荷計算。
2.4.1 按逐級計算法確定用戶的計算負荷
根據用戶的供配電系統圖,從用電設備開始,朝電流方向逐級計算,直到企業電源進線端為止,最后求出用戶總的計算負荷的方法稱為逐級計算法。
某用戶的供配電系統圖如圖2-9所示,現以此圖為例討論圖中各點的計算負荷和用戶的總計算負荷。

圖2-9 確定用戶總計算負荷的供電系統示意圖
1.根據生產工藝流程及負荷性質將用電設備分組,并確定各組設備的計算負荷
1)首先確定單臺用電設備的設備容量Pe及計算負荷P30(1):

2)確定用電設備組的計算負荷。
當確定了各單臺用電設備容量之后,將工藝性質相同、需要系數相近的用電設備合并成組,進行用電設備組的負荷計算。計算公式為

式中,P30(2)、Q30(2)分別為該用電設備組的有功及無功計算負荷(kW、kvar);Kd為該用電設備組的需要系數;∑Pca1為該用電設備組的計算容量之和,但不包括備用設備容量(kW);tanφ為該用電設備組的功率因數對應的正切值。
2.確定車間配電所或變電所低壓母線上的計算負荷
當車間配電干線上接有多個用電設備組時,則該干線上各用電設備組的計算負荷相加后應乘以最大負荷的同期系數(亦稱為最大負荷的同時系數或最大負荷的混合系數),即得該配電干線的計算負荷。用同樣方法計算車間變電所低壓母線上的計算負荷,即將車間各用電設備組的計算負荷相加后乘以最大負荷的同期系數,即得車間變電所低壓母線上的計算負荷。其計算公式為

式中,P30(3)、Q30(3)、S30(3)分別為車間變電所低壓母線上的有功、無功及視在計算負荷(kW、kvar、kV·A);K∑p、K∑q分別為最大負荷時有功及無功負荷的同期系數,是考慮到各用電設備組的最大計算負荷不會同時出現而引入的一個系數;∑P30(2)、∑Q30(2)分別為各用電設備組的有功、無功計算負荷的總和(kW、kvar)。
若在變電所的低壓母線上裝有容量為QC的無功補償裝置時,則在計算車間變電所低壓母線上的計算負荷時,應減去無功補償容量,即

并按補償后的計算容量(視在功率)確定變壓器的額定容量。
3.確定車間變電所中變壓器高壓側的計算負荷
將車間變電所低壓母線的計算負荷加上車間變壓器的功率損耗,即可得其高壓側計算負荷。計算公式為

式中,P30(4)、Q30(4)分別為車間變電所高壓側的有功及無功計算負荷(kW、kvar);ΔPT、ΔQT分別為變壓器的有功損耗及無功損耗(kW、kvar)。
4.確定車間變電所中高壓母線上的計算負荷
當車間變電所的高壓母線上接有多臺電力變壓器時,將車間變壓器高壓側計算負荷相加,即得車間變電所高壓母線上的計算負荷。計算公式為

式中,P30(5)、Q30(5)分別為車間變電所高壓母線上的有功及無功計算負荷(kW、kvar)。
5.確定總降壓變電所出線上的計算負荷
確定總降壓變電所6~10kV母線上各高壓出線計算負荷時,應將其線路末端的計算負荷加上其配電線路的功率損耗。由于工礦企業廠區范圍不大,且高壓線路中電流較小,故其功率損耗較小,在負荷計算中通常忽略不計。因此,總降壓變電所6~10kV母線上各高壓出線計算負荷與其配電線路末端的計算負荷近似相等,即

6.確定總降壓變電所二次母線上的計算負荷
將總降壓變電所6~10kV母線上各高壓出線計算負荷分別相加后乘以最大負荷的同期系數,就可求得總降壓變電所母線上的計算負荷。若在總降壓變電所6~10kV母線上采用高壓電容器進行無功補償,則在計算總無功功率時,應減去無功補償容量QC。其計算公式為

用補償后的計算負荷確定總降壓變電所主變壓器的容量。
7.確定全廠總計算負荷
將總降壓變電所二次母線上的計算負荷加上主變壓器的功率損耗即可求得企業計算負荷。其計算公式為

該計算負荷除用來選擇總降壓變電所一次設備外,還可向供電部門提供企業最大負荷,申請用電量。
2.4.2 按需要系數法確定用戶的計算負荷
將用戶用電設備的總容量Pe(不包括備用設備容量)乘上一個需要系數Kd,可得到企業的有功計算負荷,即

用戶的無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流分別按照式(2-11)~式(2-13)計算。
2.4.3 估算法
1.單位產品耗電量法
將用戶年產量A乘以單位產品耗電量α,就可得到企業全年的耗電量

各類用戶的單位產品耗電量α可由有關設計單位根據實測統計資料確定,亦可查閱有關設計手冊。
在求出年耗電量Wα后,除以用戶的年最大負荷利用小時Tmax,就可得用戶的有功計算負荷:

其他計算負荷Q30、S30和I30的計算,與上述需要系數法相同。
2.負荷密度法
若已知車間生產面積S(m2)和負荷密度指標ρ(kW/m2)時,車間負荷為

負荷密度指標見表2-7。
表2-7 車間低壓負荷估算指標

車間計算負荷為

式中,KaL為有功負荷系數。