劉 亞 濤

(太原市熱力設(shè)計有限公司，山西 太原 030002)

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談高階段設(shè)計電力負荷計算

劉 亞 濤

(太原市熱力設(shè)計有限公司，山西 太原 030002)

介紹了高階段設(shè)計電力負荷計算的目的，闡述了用車間綜合需要系數(shù)法進行車間用電負荷計算的方法，并對相關(guān)手冊計算系數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計，為今后開展工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計提供了依據(jù)。

供配電，電力負荷，計算，系數(shù)

1 概述

電力負荷計算的目的：1)與供電部門商談供電協(xié)議的依據(jù)。2)確定供電變壓器容量。3)確定供電電壓等級。4)確定供電系統(tǒng)接線方式和系統(tǒng)運行方式。5)確定供電線路導(dǎo)線截面。6)線路繼電保護的計算依據(jù)。7)計算負荷是確定供電開關(guān)電器、電流互感器和儀表量程等的額定參數(shù)。高階段設(shè)計包括：選廠址、項目建議書、規(guī)劃、預(yù)可研、可研。本文主要通過車間綜合需要系數(shù)法進行分析，并對相關(guān)手冊計算系數(shù)根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗進行優(yōu)化，為今后開展工廠供配電系統(tǒng)高階段設(shè)計提供依據(jù)。

2 用“車間綜合需要系數(shù)法”進行車間用電負荷計算

在鋼鐵行業(yè)的全廠規(guī)劃，可研以及新選廠址等高階段設(shè)計工作中，主要采用“車間綜合需要系數(shù)法”的計算方法?！败囬g綜合需要系數(shù)法”計算車間電力負荷，就是用車間工作(不含備用)用電設(shè)備裝機總?cè)萘颗c該車間綜合需要系數(shù)值相乘得來。其計算公式可表示如下：Pj=K∑x·P∑e。其中，Pj為車間計算電力負荷，kW；P∑e為車間工作用電設(shè)備裝機容量總和(不含備用)，kW；K∑x為車間綜合需要系數(shù)。因為“車間綜合需要系數(shù)法”比較粗，故不可用于工程的初步設(shè)計或施工圖設(shè)計階段的電力負荷計算。這里對P∑e和K∑x需要進行一些討論，重點在車間綜合需要系數(shù)K∑x的研究。

2.1 車間工作用電設(shè)備裝機總?cè)萘縋∑e

在現(xiàn)實情況下，“車間”的概念不大一致，如有的企業(yè)對外稱作“車間”“廠”“公司”或“總廠”，這樣就不大容易分辨。建議“車間”概念首先應(yīng)確定為是單獨廠房；或者廠房雖然不是一個，但生產(chǎn)流程是不可分割的同一個工藝生產(chǎn)流程，如焦化、球團、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼等工藝生產(chǎn)“車間”。另外為主工藝生產(chǎn)線服務(wù)的如供水站、水處理站、壓縮空氣站、氧氣站等在生產(chǎn)流程上完全各自完整獨立的輔助生產(chǎn)“車間”，各自的建筑廠房大都分離，很少相互聯(lián)接，因此，建議其與主工藝系統(tǒng)的工作用電設(shè)備裝機總?cè)萘縋∑e分開計算比較好，其計算結(jié)果可能會合理些。

2.2 車間綜合需要系數(shù)K∑x

“車間綜合需要系數(shù)”K∑x與車間生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備的配置是否合理，生產(chǎn)自動化水平是否先進以及生產(chǎn)管理是否科學(xué)等都有關(guān)系。也就是說對各方面都是比較好的車間，其用電設(shè)備的綜合利用率就會高些，則“車間綜合需要系數(shù)”值也就大些，這個值隨著科學(xué)和社會的發(fā)展，還會大些。對于工藝流程落后、用電設(shè)備陳舊的生產(chǎn)車間，其用電設(shè)備的綜合利用率就會低些，則“車間綜合需要系數(shù)”值也就小些?！败囬g綜合需要系數(shù)”值的選用直接影響車間用電負荷的計算結(jié)果。

2.3 各車間綜合需要系數(shù)(K∑x)選擇

1)綜合原料場。過去生產(chǎn)用原料存放處大都是簡易堆放場，且多處存放，機械化程度低，用電設(shè)備也少。在所有設(shè)計參考資料中也未能列出有關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)。目前，生產(chǎn)規(guī)模稍大一些的鋼鐵企業(yè)都考慮設(shè)置集中式的綜合原料場。配備有大型堆取料機、翻車機等，物料轉(zhuǎn)輸基本上都使用皮帶機。為此，根據(jù)工程設(shè)計的具體實踐綜合原料場的“車間綜合需要系數(shù)”建議選為0.4～0.50。

2)燒結(jié)車間。對于常規(guī)鏈帶式燒結(jié)機來說，其基本生產(chǎn)工藝現(xiàn)在和過去相比變化不大。但是現(xiàn)在機械化及自動化程度大大提高，增加了脫硫、除塵環(huán)保等先進設(shè)備，生產(chǎn)效率得到提高，因環(huán)保污染影響生產(chǎn)的現(xiàn)象減少了。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進步，近年又推廣應(yīng)用一種叫球團礦燒結(jié)新工藝，較常規(guī)燒結(jié)相比工藝流程發(fā)生了變化，但車間用電設(shè)備的運行特點差別不是很大。為此，對它們的“車間綜合需要系數(shù)”建議選取以下值：常規(guī)鏈?zhǔn)綗Y(jié)車間：0.7～0.76；球團車間：0.7～0.76。

3)煉鐵車間。目前國家已宣布淘汰400 m3及其以下容積的小高爐，新建都是技術(shù)先進高效的大型高爐。普遍采用所謂“大風(fēng)”“高溫”強化冶煉模式，選用高壓爐頂生產(chǎn)，設(shè)備先進了，自動化程度更高了。高爐鼓風(fēng)機形式選擇上不是汽動式就是電動式。每臺機組的主電機容量遠遠大于其輔助設(shè)備容量的總和。盡管高爐鼓風(fēng)機容量隨高爐容積的增大而增大，但其輔助設(shè)備容量相差卻不是太大。因此，高爐鼓風(fēng)機站的用電負荷計算需要和高爐本體系統(tǒng)分開計算。也就是將鼓風(fēng)機主電機用電負荷采用“需要系數(shù)法”進行計算，而高爐本體系統(tǒng)將采用“車間綜合需要系數(shù)法”計算。煉鐵車間的每部分車間綜合需要系數(shù)建議選取值如下：高爐本體部分：0.5～0.6；轉(zhuǎn)底爐本體部分：0.65～0.75；熔分爐輔助設(shè)備：0.7～0.75；鼓風(fēng)機站輔助設(shè)備：0.7～0.75；一般電動軸流鼓風(fēng)機主電機：0.80～0.9(將配TRT)；BPRT型電動鼓風(fēng)機主電機：0.6～0.63(不配TRT)。

4)煉鋼車間。a.轉(zhuǎn)爐煉鋼車間。煉鋼轉(zhuǎn)爐現(xiàn)在大都是采用氧氣頂?shù)讖?fù)合吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，代替氧氣頂吹、空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐，而且爐容在40 t以下的轉(zhuǎn)爐已被國家淘汰，整個生產(chǎn)線的用電負荷量也很大，建議將轉(zhuǎn)爐、LF鋼包精煉爐、CCM連鑄等幾部分用電負荷各自分開來計算，鋼包精煉爐采用“需要系數(shù)法”計算，連鑄及車間內(nèi)其他部分采用“車間綜合需要系數(shù)”進行計算，轉(zhuǎn)爐煉鋼車間綜合需要系數(shù)建議取值如下：轉(zhuǎn)爐及車間：0.6～0.76；連鑄部分：0.7～0.76；鋼包精煉爐變壓器(cosΦ=0.9)：0.8～0.90。b.電弧爐煉鋼車間。電弧爐煉鋼多年來生產(chǎn)工藝沒大改變，但在設(shè)備安裝方面有不少變化。目前，50 t以下的小容量電弧爐國家已宣布淘汰，新建的爐容都較大。在交流電爐變壓器容量配置上較過去變化更大。建議將電弧爐和鋼包精煉爐分別采用“需要系數(shù)法”計算，連鑄及車間內(nèi)其他部分采用“車間綜合需要系數(shù)”進行計算，為此電弧爐煉鋼車間綜合需要系數(shù)建議值如下：煉鋼電弧爐變壓器(cosΦ=0.77)：0.85～0.92;礦熱爐、熔分爐變壓器(cosΦ=0.80)：0.86～0.92;電石爐變壓器(cosΦ=0.85)：0.86～0.92;鋼包精煉爐變壓器(cosΦ=0.90)：0.8～0.90;電爐車間輔助設(shè)備：0.52～0.6;礦熱爐、熔分爐車間輔助設(shè)備：0.5～0.6;電石爐車間輔助設(shè)備：0.5～0.6;連鑄部分：0.7～0.76。

5)軋鋼車間。由于鋼材品種繁多，因此軋機的形式和規(guī)格也就多種多樣。20世紀(jì)70年代前我國的軋鋼生產(chǎn)的大部分軋機規(guī)格小，生產(chǎn)效率低，能源消耗高等，連續(xù)軋制的軋機也少。20世紀(jì)70年代后國家才開始陸續(xù)引進比較先進的大型軋機。近年來一些比較先進的連軋機組國內(nèi)也開始生產(chǎn)，使國內(nèi)軋鋼生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大提高。然而到目前為止，對于軋鋼車間的工程設(shè)計參考資料積累得還比較少，大部分軋鋼車間的“車間綜合需要系數(shù)”值還是30多年前使用的數(shù)值?，F(xiàn)按軋機的大類型分別給出修改后的“車間綜合需要系數(shù)”參考值如下：熱連軋車間：0.50～0.65;冷連軋車間：0.48～0.58；寬厚板車間：0.50～0.60；型鋼車間：0.50～0.65；棒材車間：0.50～0.60；高速線材車間：0.60～0.70；無縫鋼管車間：0.47～0.58；冷軋硅鋼車間：0.50～0.55；棒材軋鋼車間：0.50～0.60；帶鋼車間：0.55～0.60。

6)輔助生產(chǎn)車間。鋼鐵企業(yè)的配套輔助設(shè)施，過去包括的范圍很廣，連設(shè)備維修，備品備件的加工制造，倉儲運輸?shù)榷及ㄔ趦?nèi)，現(xiàn)在企業(yè)把許多設(shè)施(如供水、供氧氣、維修、機加工、運輸?shù)?都進行分離并推向社會市場，當(dāng)然還有一部分設(shè)施暫時還不能夠分離，還必須與企業(yè)一同配套建設(shè)和統(tǒng)一管理。這里僅列出對供電方案影響較大的設(shè)施，其“車間綜合需要系數(shù)”的建議值如下：制氧站：0.75～0.82；壓縮空氣站：0.75～0.82；煤氣處理站：0.75～0.85；水泵站：0.65～0.75；鍋爐房：0.65～0.75；檢驗中心：0.35～0.40;污水處理站：0.75～0.85。

3 結(jié)語

電力負荷計算作為工廠供配電設(shè)計的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到整個工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計的合理性。本文主要通過車間綜合需要系數(shù)法進行分析，并對相關(guān)手冊計算系數(shù)根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗進行優(yōu)化，為今后開展工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)。

[1]《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》編委會.鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊.北京:冶金工業(yè)出版社，1996.

[2]周 瀛，李鴻儒.工業(yè)企業(yè)供電.第2版.北京:冶金工業(yè)出版社，2002.

[3]劉介才.工廠供電.北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[4]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊.北京:中國電力出版社，2005.

Discussion on the calculation of electric load in high stage design

Liu Yatao

(TaiyuanHeatingDesignInstituteCo.,Ltd,Taiyuan030002,China)

This paper introduced purpose of power load calculation in high stage design, elaborated the method using workshop comprehensive coefficient method made workshop electricity load calculation, and made optimization design to related manual calculation coefficient, provided basis for future development of engineering power distribution system design.

power supply, power load, calculation, coefficient

1009-6825(2015)21-0121-02

2015-05-11

劉亞濤(1982- )，男，工程師

TM744

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