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利用电子表格进行电气负荷计算要注意的问题

摘要：本文对利用电子表格实现电气负荷计算的技术及技巧问题进行了简明的叙述。

关键词：负荷计算 电子表格 参差分布系数 无标题文档 《建筑电气》2000年第4期刊登了中国建筑东北设计研究院郭晓岩的文章《利用电子表格进行电气负荷计算》（以下简称郭文），正好我们也在进行这方面的研究。在这里，笔者想谈谈我们的一些体会作为郭晓岩同志论文的补充,供电气同行参考并希冀抛砖引玉。1、负荷计算引用的公式参数应完整准确 Excel电子表格根据输入的公式和基本参数进行自动计算,所以基本 计算公式的选用一定要完整准确,公式中各计算量的量纲必须统一，以免计算出错误的结果。 以郭文的表格为例(见附表一),读者在阅读Excel公式J16=1.52*I16时,可能纳闷系数1.52的由来。应该注意到郭文引用的基本公式（4）,Ijs（A）=Sjs（KV·A）/（1.732*0.38KV）≈1.52*Sjs（KV·A）。但是，读者应该明白：此公式用于计算J16的结果是错误的！因为I16是计及变压器损耗后折算至高压10KV侧的计算负荷Sjs（KV·A），对应的电压怎么会是380V呢？可以断定：J16=1371.9A是错误数据,毫无意义。而利用公式（4）计算J12和J14的值则有积极意义,从表格可以直观的看出：在变压器低压侧母线采用无功功率集中补偿措施后,因无功电流下降,因此总的电流将大幅度下降，变压器负载能力提高,无功补偿的意义显而易见。 另外,表中的E16=G16/I16是由基本公式COSφ=Pjs（KW）/Sjs（KV·A）运算出来的。2、负荷计算引用的系数力求合理 笔者注意到:郭文计算的变压器负载率为0.9,不符合电气设计经济合理的原则。在业界,大家公认的变压器负载率宜在75%～85%之间。经过计算和经济技术指标对比分析,《现代建筑电气设计实用指南》指出：“计及初装费、变压器、低压柜、土建的投资及各项运行费用,又要使变压器在使用期内预留适当的容量,变压器的负载率应在75%～85%为宜。” 那么,郭文的计算结果为什么是0.9呢?笔者详细的推敲了郭文引用的基本计算公式,特别是计算电力变压器的有功及无功功率损耗的公式。笔者注意到郭文引用了《工业与民用配电设计手册》的（）及（）式,并且手册指出这两个公式运用的前提是“变压器负荷率不大于85%”。可见,郭文的引用的基本计算公式也是正确的。笔者只有去推敲郭文的计算表格,注意到其有功功率同期系数K∑p和无功功率同期系数K∑q分别为0.95、0.9,这两个系数是否合适呢? 笔直通过手册查找数据,发现《工业与民用配电设计手册》和《民用建筑电气设计手册》数据一致, K∑p取值为0.8～0.9, K∑q 取值为0.93～0.97。《现代建筑电气设计实用指南》（本手册称作“有功参差系数ηp”和“无功参差系数ηq”）表显示：当设备容量∑Pe在1000～1500KW时,喷绘布 ηp和ηq分别为0.95、0.97；当设备容压力量∑Pe在1500～2000笔筒KW时, ηp和ηq分别为0.9、0.95；当设备容量∑Pe≥2000KW时, ηp 和ηq分别为0.85、0.9。笔者再查阅了一些工程设计计算书, 发现K∑p和K∑q的取值规律与手册相同。因此，郭文表格中K∑p和K∑q的取值是不恰当的，应该予以纠正，只要无功补偿容量作相应的调整，变压器的负载率就会在合理范围内。 采用需要系数法计算负荷时,电气设计人员还应根据不同的电气装置或建筑物的类型按设计手册合理选取需要系数Kx的值,以满足经济技术指标要求。3、无功补偿容量宜通过计算确定 郭文末尾提到“可以动态的秤盘看到给出不同Qc值时补偿后COSΦ的变化情况”,也有人认为“补偿容量根据经验定”,这种提法不太恰当。姑且不说初学者缺乏这方面的经验值，规范也不扫除2009年同期基数较低1级要素允许经验确定。《供配电系统设计规范GB》第5.0.4条指出：“无功补偿容量宜按无功功率曲线或无功补偿计算方法确定。”同时，该规范第5.0.5条及5.0.6条对无功功率补偿装置的投切方式作了规定，所以应该具体问题具体分析，不能不加分析的全采用自动投切方式。众所周知，无功补偿装置若采用自动投切方式，虽然不会出现过补偿但不恰当，最合理的方式是一部分采用固定补偿，而另一部分采用自动补偿则较经济。但是如果采用手动投切方式，无功补偿容量采用经验值可能导致过补偿或欠补偿,可见计算无功补偿容量是必要的。 于是,笔者尝试对郭文的电子表格进行优化。我们设COSΦ1为补偿前的自然功率因数，COSΦ2为要求的功率因数值，于是无功补偿容量Qc=Pjs*(TAN（ACOS（COSΦ1））- TAN（ACOS（COSΦ2））)= Pjs* (TANΦ1-”这对后续的回收也一样重要 TANΦ2)= Pjs*△Qc（Kvar）。其中，△Qc称作“无功功率补偿率”或者“比补偿容量”，它的值可查手册《工业与民用配电设计手册》表或查《现代建筑电气设计手册》表。我们可在表格中增加单元格M13=△Qc,可得Excel计算公式H13=G12*M13,从而获得一张新市场的竞争力也会进1步的提高表格。以郭文的基本参数为准,用这张新表格重新计算,结果见附表二,可移动横梁自动停止;见,各项参数是比较理想的。当然选择电容器规格型号时应该取标称值，取补偿容量为450Kvar。4、熟练掌握Excel电子表格的使用技巧 熟练