建筑供配電的負荷計算

第二章建筑(jiànzhù)供配電的負荷計算精品資料第一節(jié)計算負荷的意義(yìyì)和計算目的1.1什么是計算負荷1.計算負荷是一種假定負荷，它的確定是主要依據(jù)(yījù)用電設(shè)備的銘牌數(shù)據(jù)，以及設(shè)備的工作特性，并通過一定的計算方法進行。

精品資料2.由于負荷是隨時變動(biàndòng)的，計算負荷是指在一定時間間隔中的持續(xù)負荷，它在該時間間隔中產(chǎn)生的熱效應(yīng)與實際變動(biàndòng)負荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。精品資料3.計算負荷按使用使用用途，選取不同的負荷效應(yīng)及持續(xù)時間，采用(cǎiyòng)不同的計算原則和方法，從而得出不同的計算結(jié)果。精品資料1．2計算(jìsuàn)負荷的意義非同時運行；運行并非在額定狀態(tài)下。直接用額定容量來選擇供電設(shè)備與供電系統(tǒng)，必將估算過高，導(dǎo)致有色金屬(yǒusèjīnshǔ)的浪費和工程投資的提高。估算過低，又會使供電系統(tǒng)的線路及電氣設(shè)備由于承受不了實際負荷過熱的電流，加速其絕緣老化的速度，降低使用壽命精品資料1．3計算負荷(fùhè)的目的1.作為按照發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)各級電壓(diànyā)供電網(wǎng)絡(luò)變壓器容量、導(dǎo)體（導(dǎo)線截面）和電氣設(shè)備的依據(jù)。2.用來計算電壓(diànyā)損失和功率損耗。3.在工程上為方便計算，亦可作為能量消耗量及無功功率補償?shù)挠嬎阋罁?jù)。精品資料第二節(jié)負荷(fùhè)曲線2.1負荷曲線表示(biǎoshì)電力負荷隨時間變化關(guān)系情況的曲線。它直觀地反映了用戶用電的特點和規(guī)律，對于同類型的用戶，其負荷曲線形狀大致相同。精品資料負荷曲線繪繪制(huìzhì)在直角坐標內(nèi)，橫坐標表示時間，縱坐標表示電力負荷。按負荷性質(zhì)分：有功負荷曲線、無功負荷曲線按持續(xù)工作時間分：日負荷曲線(24h)、年負荷曲線（8760h〕精品資料2.2負荷曲線中的相關(guān)(xiāngguān)物理量1.年最大負荷：負荷曲線上的最高點，指全年中最大工作班內(nèi)半小時平均功率的最大值。用Pmax、Qmax、Smax分別表示年有功、無協(xié)和視在功率最大負荷。精品資料2.年最大負荷利用小時數(shù)：一個假想時間，標志工廠負荷是否均勻的一個重要指標。物理意義：如果用戶以年最大負荷Pmax持續(xù)運行Tmax小時所消耗的能量恰好(qiàhǎo)等于全年實際消耗的能量，那么Tmax即為年最大負荷利用小時數(shù)。精品資料3.平均(píngjūn)負荷：電力用戶在一段時間內(nèi)消耗功率的平均(píngjūn)值。Pav、Qav、Sav。4.負荷系數(shù)（負荷率）：在最大工作班內(nèi)，平均(píngjūn)負荷與最大負荷之比。

精品資料負荷系數(shù)越大，負荷曲線越平坦。一般工廠年負荷系數(shù)年平均值為：α=0.7~0.75β=0.76~0.825.需要系數(shù)Kx：是一個綜合系數(shù)，與設(shè)備組的負荷系數(shù)、線路(xiànlù)及用電設(shè)備效率、以及很多隨機因素有關(guān)。精品資料6.利用系數(shù)K1：用電設(shè)備組在最大負荷(fùhè)班內(nèi)的平均負荷(fùhè)精品資料計算負荷的定義是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備時使用的一個假想負荷，通常規(guī)定取30分鐘平均最大負荷P30、Q30和S30作為該用戶的“計算負荷”。其物理意義：計算負荷持續(xù)(chíxù)運行產(chǎn)生的熱效應(yīng)與實際變動負荷長期運行所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。

精品資料因此(yīncǐ)：PC=P30=PmQC=Q30=QmSC=S30=Sm精品資料第三節(jié)用電設(shè)備(shèbèi)的主要特征3.1用電設(shè)備工作制分類1.連續(xù)運行工作制這類設(shè)備長期連續(xù)運行，負荷比較穩(wěn)定。如:水泵(shuǐbèng)、照明、電動扶梯、通風(fēng)機、空壓機等。

精品資料2.短時運行工作制這類設(shè)備的工作時間較短，而停歇時間相對較長如:機床上的輔助電機(diànjī)(進給、升降、閘門電動機)精品資料3.反復(fù)短時運行工作(gōngzuò)制這類設(shè)備周期性地工作(gōngzuò)---停歇---工作(gōngzuò)，如此反復(fù)運行，而工作(gōngzuò)周期一般不超過10分鐘。如：電焊機、起重機。精品資料3.2設(shè)備功率(gōnglǜ)Pe的確定(單臺)1.連續(xù)工作制的設(shè)備功率Pe等于其額定功率(édìnɡɡōnɡlǜ)Pr。即:Pe=Pr2.短時工作制的設(shè)備功率Pe等于其額定功率(édìnɡɡōnɡlǜ)Pr。即:Pe=Pr但求計算負荷時一般不考慮。精品資料3.斷續(xù)工作制的設(shè)備功率是指將額定功率換算為統(tǒng)一負載持續(xù)率下的功率。負載持續(xù)率:一個(yīɡè)工作周期內(nèi)工作時間與工作周期的百分比精品資料(1)起重機類:起重機有電動機類的設(shè)備功率統(tǒng)一換算(huànsuàn)到負載持續(xù)率ε=25%下的有功功率。(2)電焊機類：將額定功率換算(huànsuàn)到負載持續(xù)率ε=100%時的有功功率。精品資料4.白熾燈和鹵鎢燈的設(shè)備功率為為燈泡功率氣體放電燈的設(shè)備功率為燈管功率加鎮(zhèn)流器的功率損耗(sǔnhào)（熒光燈普通鎮(zhèn)流器+25%；節(jié)能型鎮(zhèn)流器+15%--18%；電子鎮(zhèn)流器+10%金屬鹵化物，高壓鈉燈，熒光高壓汞燈普通鎮(zhèn)流器14%---16%;節(jié)能鎮(zhèn)流器9%---10%）精品資料舉例：例1.有一臺斷續(xù)(duànxù)工作制的電動機,在負載持續(xù)率為此60%時,其額定功率為48KW,在采用需要系數(shù)法進行負荷計算時,其計算時采用的設(shè)備功率是多少?精品資料例2.有一臺電焊機,額定容量為23KVA,單相380V,負載持續(xù)(chíxù)率65%,COSΦ=0.5,在進行負荷計算時,其采用的設(shè)備功率應(yīng)是多少?精品資料3.3設(shè)備功率(gōnglǜ)的確定原則（用電設(shè)備組，建筑物，變壓器）用電設(shè)備組的設(shè)備容量不包括備用設(shè)備。消防時的最大負荷與非火災(zāi)時使用的最大負荷應(yīng)擇其大者計入容量。季節(jié)性用電設(shè)備應(yīng)擇其最大者計入總設(shè)備功率(gōnglǜ)（制冷和采暖設(shè)備）住宅的設(shè)備容量采用每戶的用電指標之和精品資料第四節(jié)負荷(fùhè)計算4.1負荷計算的主要內(nèi)容(nèiróng)1.設(shè)備容量Pe配電系統(tǒng)設(shè)計和負荷計算的基礎(chǔ)資料和依據(jù)。2.計算容量Pc即計算負荷、需要負荷或最大負荷。標志用戶的最大用電功率。精品資料3.計算電流Ic計算負荷在額定電壓(diànyā)下的電流。4.尖峰電流Ijf負荷短時（電動機起動）最大負荷電流。精品資料4.2計算(jìsuàn)負荷的方法計算負荷的方法(fāngfǎ)：需要系數(shù)法利用系數(shù)法二項式法單位面積功率法精品資料1.需要系數(shù)法：引入需要系數(shù)和同時(tóngshí)系數(shù)，直接求出計算負荷。計算簡便，應(yīng)用廣泛，適用于配、變電所的負荷計算。精品資料2.利用系數(shù)法：引入利用系數(shù)，求出最在負荷班的平均(píngjūn)負荷，再考慮設(shè)備臺數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出計算負荷。依據(jù)概率論和數(shù)理統(tǒng)計，比較接近實際，但計算過程繁瑣。精品資料3.二項式法：將負荷分為基本部分和附加部分，后者考慮一定(yīdìng)數(shù)量大容量設(shè)備影響。

適用于車間和車間變電所施工圖設(shè)計。（設(shè)備臺數(shù)少，而容量差別大）精品資料4.單位(dānwèi)指標法：適用于可行性研究和初步設(shè)計進行負荷計算。精品資料注：一、計算方法規(guī)范中規(guī)定(guīdìng)在方案設(shè)計設(shè)計階段可采用單位指標法；在初步設(shè)計及施工圖設(shè)計階段宜采用需要系數(shù)法。對于住宅，在設(shè)計的各個階段均可采用單位指標法。精品資料二、負荷統(tǒng)計按使用(shǐyòng)功能，由使用(shǐyòng)單位提供。其他工種提供按規(guī)范進行計算電氣設(shè)計人員自行搜集精品資料4.2.1需要系數(shù)(xìshù)法確定計算負荷1．用電設(shè)備組的計算負荷(fùhè)有功功率：Pc＝Kx·Pe式中：Pc——計算有功功率(kw)；Kx——需要系數(shù)；Pe——用電設(shè)備組的設(shè)備容量(kw)精品資料無功功率：Qc=Pctan?視在功率：Sc計算電流：Ic式中：tan?----用電設(shè)備(shèbèi)組的功率因數(shù)角的正切值Ur------用電設(shè)備(shèbèi)額定電壓（kv）精品資料注：進行負荷計算(jìsuàn)時，應(yīng)先對用電設(shè)備容量進行如下處理：照明負荷的用電設(shè)備容量應(yīng)根據(jù)(gēnjù)所用光源的額定功率加上附屬設(shè)備的功率。如：氣體放電燈、金屬鹵化物燈，為燈泡的額定功率加上鎮(zhèn)流器的功耗。低壓鹵鎢燈為燈泡的額定功率加上變壓器的功率。精品資料用電設(shè)備組的設(shè)備容量不包括備用設(shè)備，消防(xiāofáng)用電設(shè)備容量不列入總設(shè)備容量季節(jié)性用電設(shè)備(如制冷設(shè)備和采暖設(shè)備)應(yīng)擇其大者計入總設(shè)備容量反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備功率應(yīng)換算到負載持續(xù)率為25％的設(shè)備功率。精品資料單相負荷應(yīng)均衡的分配到三相上。當單相負荷的總?cè)萘啃∮谟嬎惴秶?fànwéi)內(nèi)負荷的總?cè)萘康?5％時，全部按三相對稱負荷計算；如單相用電設(shè)備不對稱容量大于三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5％時，則設(shè)備容量應(yīng)按三倍最大相負荷計算精品資料用電設(shè)備組的需要系數(shù)(xìshù)及功率因數(shù)表

精品資料精品資料2．多組用電設(shè)備組、配電(pèidiàn)干線或車間變電所的計算負荷同時系數(shù)（同期系數(shù)）引入原因：各用電設(shè)備組的最大負荷非同時出現(xiàn)。精品資料有功功率：Pc＝K∑P·∑PCi無功功率：Qc＝K∑q·∑QCi視在功率(shìzàiɡōnɡlǜ)：Sc計算電流：Ic精品資料式中:∑PCi----n組用電設(shè)備(shèbèi)的計算有功功率之和；∑QCi----n組用電設(shè)備(shèbèi)的計算無功功率之和；K∑PK∑q----有功功率、無功功率同時系數(shù)，分別取0.8-1.0和0.93-1.0精品資料對用電設(shè)備進行(jìnxíng)分組計算時，同類用電設(shè)備的總?cè)萘繛樗銛?shù)相加。不同類用電設(shè)備的總?cè)萘繎?yīng)按有功功率和無功功率負荷分別相加求得。配電干線和變電所的計算負荷為各用電設(shè)備組的計算負荷之和再乘以同時系數(shù)K∑，一般取為0.8~0.9。精品資料當不同類別(lèibié)的建筑(如辦公樓和宿舍樓)共用一臺變壓器時，其同時系數(shù)可適當減小。精品資料4.2.2利用系數(shù)(lìyònɡxìshù)法確定計算負荷用利用系數(shù)法確定計算負荷時，不論計算范圍大小，都必須求出該計算范圍內(nèi)用電設(shè)備有效臺數(shù)及最大系數(shù)，而后算出結(jié)果。（1）用電設(shè)備組在最大負荷班內(nèi)的平均(píngjūn)負荷有功功率無功功率精品資料（2）平均利用系數(shù)（3）用電設(shè)備組有效臺數(shù)（將不同設(shè)備功率和工作制的用電設(shè)備臺數(shù)換算(huànsuàn)為相同設(shè)備功率和工作制的等效值）（4）計算負荷精品資料4.2.3二項式法確定計算(jìsuàn)負荷(1)單組有功功率Pc=b∑Pe+c∑Pnmax

（當用電設(shè)備(shèbèi)只有一兩臺時：b=1c=0）

精品資料（2）多組考慮(kǎolǜ)最大負荷不同時出現(xiàn)的因數(shù)，確定總計算負荷時，只能在各組中用電設(shè)備中取其中一組最大的附加負荷精品資料有功功率(gōnglǜ)Pc=∑(b∑Pe）+（c∑Pnmax）max無功功率(gōnglǜ)Qc=∑(b∑PetgΦ）+（c∑PnmaxtgΦ）max

精品資料例：某車間380V線路上，機床電動機20臺共50KW（其中，較大容量7KW---1臺，4.5KW---2臺,2.8KW---7臺）；通風(fēng)機2臺共5.6KW，電阻爐1臺2KW；用二項式法確定計算(jìsuàn)負荷。精品資料解：（1）每組有功(yǒuɡōnɡ)功率：機房：b=0.14c=0.4n=5cosΦ=0.5Pc1=b∑Pe+c∑Pnmax=0.14X50+0.4X(1X7+2X4.5+2X2.8)=7+8.64=15.64kw精品資料通風(fēng)機：b=0.65c=0.25cosΦ=0.8

Pc2=b∑Pe+c∑Pnmax=0.65X5.6+0.25X5.6=4.75+1.4=6.15kw電阻爐：b=0.7c=0cosΦ=1Pc3=b∑Pe+c∑Pnmax=0.7X2=1.4kw精品資料(2)多組Pc=∑(b∑Pe）+（c∑Pnmax）max=(7+4.75+1.4)+8.64=21.8kwQc=∑(b∑PetgΦ）+（c∑PnmaxtgΦ）max

=(7X1.73+4.75X0.75+1.4X0)+(8.64X1.73)=30.6kvar精品資料Sc=37.5kvaIc=56.98A精品資料4.2.4單位指標(zhǐbiāo)法法確定計算負荷民用建筑主要有照明、動力及空調(diào)負荷。例商業(yè)性高層建筑(ɡāocénɡjiànzhù)的用電負荷大致分布：空調(diào)設(shè)備40~50%，電氣照明30~35%，動力用電20~25%。精品資料（一）單位(dānwèi)面積法Pc＝Pe’·S／1000式中:Pc——計算功率(kw)；Pe’——單位(dānwèi)面積功率(w／m2)；S——建筑面積(m2)。精品資料（二）綜合單位(dānwèi)指標法Pc＝Pe’·N／1000式中:Pc——計算功率(kw)；Pe’——單位(dānwèi)面積功率(w／戶；人；床)；N——單位(dānwèi)數(shù)量。如戶數(shù)，人數(shù)，床數(shù)精品資料4.3單相負荷(fùhè)計算配電原則：單相用電設(shè)備應(yīng)盡可能均衡分配在三相(sānxiānɡ)線路上，盡量三相(sānxiānɡ)平衡。（單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相(sānxiānɡ)設(shè)備的15％〕否則，既為三相(sānxiānɡ)不平衡。計算方法：1、只有相負荷：Pd=3Pmax（Pd為等效三相(sānxiānɡ)負荷）精品資料2、只有線間負荷：將各線間負荷相加，選取較大兩項數(shù)據(jù)進行(jìnxíng)計算。以Puv>=Pvw>=Pwu為例，計算等效三相負荷。Pd=1.73Puv+1.27Pvw精品資料當Puv=Pvw時，Pd=3Puv當只有(zhǐyǒu)Puv時，Pd=1.73Puv3、既有相負荷又有線間負荷：精品資料先將接于的線電壓的單相用電設(shè)備換算(huànsuàn)為接于相電壓的單相負荷。再將各負荷相加，選出最大相負荷取其3倍即為等效三相負荷例：P26例2-3精品資料4.4尖峰(jiānfēnɡ)電流的計算尖峰電流是單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1～2s的短時最大負荷電流，一般出現(xiàn)在電動機起動過程中。它用來計算(jìsuàn)電壓波動，選擇熔斷器和低壓斷路器，整定繼電保護裝置及檢驗電動機自起動條件等。校驗電動機自起動條件時需要校驗尖峰電流。精品資料1.單臺電動機：電動機的起動電流(diànliú)。Ijf=KIrmIjf－－尖峰電流(diànliú)；K－－起動電流(diànliú)倍數(shù)；籠型異步電動機為3～7Irm－－電動機的額定電流(diànliú)精品資料2.多臺電動機：最大一臺電動機的起動(qǐdònɡ)電流與其余電動機的計算電流之和。Ijf=(KIrm)max+∑Ic(KIrm)max－－最大容量電動機的起動(qǐdònɡ)電流∑Ic－－除最大容量電動機外其它電動機計算電流之和精品資料3.自起動電動機組：所有(suǒyǒu)參與自起動電動機的起動電流之和。Ijf=∑Ijfin－－參與自起動的電動機臺數(shù)Ijfi－－第i臺電動機的起動電流例：P28例2-4精品資料第五節(jié)建筑用電負荷(fùhè)的特征給排水動力負荷包括(bāokuò)消防負荷（消防泵、噴淋泵、消防電梯、消防照明等）及生活水泵一般為本建筑物的最高負荷等級。精品資料第六節(jié)無功功率(wúɡōnɡɡōnɡlǜ)補償6.1無功功率補償?shù)谋匾裕?）電力系統(tǒng)中電能損耗和電壓損耗，使設(shè)備使用效率降低。（2）供電部門的要求，一般滿足：高壓用戶(yònghù)cosΦ≥0.9低壓用戶(yònghù)cosΦ≥0.85精品資料6.2無功功率(wúɡōnɡɡōnɡlǜ)補償措施：（1）提高自然功率因數(shù)1）正確選擇變壓器容量（75%---85%負荷(fùhè)率）2）正確選擇變壓器臺數(shù)（切除季節(jié)性負荷(fùhè)）3）減少線路感抗4）選擇同步電動機（定子加勵磁）精品資料（2）采用并聯(lián)電力電容(diànróng)補償器1）變電所低壓側(cè)集中補償2）當無功功率大于100Kvar時，考慮就地補償精品資料6.3補償(bǔcháng)容量的確定1、功率因數(shù)計算有戶自然平均(píngjūn)功率因數(shù)為采用人工補償后，最大負計算荷時的功率因數(shù)應(yīng)在0.9以上。已經(jīng)投入使用的用戶，其平均(píngjūn)功率因數(shù)為精品資料2、補償容量(róngliàng)補償容量(róngliàng)Qc按無功負荷曲線或下式確定式中，tgΦ1---補償前計算負荷功率因數(shù)角的正切值tgΦ2---補償后功率因數(shù)角的正切值qc---無功功率補償率。精品資料補償后的功率因數(shù)為式中，Q---人工(réngōng)補償?shù)臒o功功率，Kvar所需電容器個數(shù)：n=Qc/qc式中，qc---電容器單個容量精品資料6.4無功功率(wúɡōnɡɡōnɡlǜ)補償?shù)淖饔?改善功率因數(shù)及相應(yīng)地減少電費2降低(jiàngdī)系統(tǒng)的能耗3減少了線路的壓降4增加了供電功率，減少了用電貼費例P332-5P342-6精品資料第七節(jié)供配電系統(tǒng)(xìtǒng)能量損耗7.1企業(yè)年電能消耗量計算(jìsuàn)1、用年平均負荷來確定。企業(yè)年電能消耗量用年平均負荷和實際工作小時數(shù)計算(jìsuàn)。當已知企業(yè)的計算(jìsuàn)有功功率Pc及計算(jìsuàn)無功功率Qc后，企業(yè)的年有功Wy及無功電能Wm消耗量可按下式確定。精品資料有功電能Wy=αavPcTn無功電能Wm=βavQcTnαav、βav----年平均有功、無功負荷系數(shù)Pc、Qc-------年有功、無功功率Tn-------年實際工作(gōngzuò)小時數(shù)。一班制取1860h二班制取3720h三班制取5580h精品資料2、單位(dānwèi)產(chǎn)品耗電量法。根據(jù)企業(yè)年產(chǎn)量的定額（m）和單位(dānwèi)產(chǎn)品耗電量（ω）來確定。有功電能Wy=ωmω—單位(dānwèi)產(chǎn)品耗電量，kwh/單位(dānwèi)產(chǎn)品m—產(chǎn)品年產(chǎn)量精品資料無功電能(diànnéng)Wm=Wy*tg?tg?--企業(yè)年平均功率因數(shù)角的正切值精品資料7.2供配電系統(tǒng)(xìtǒng)中的能量損耗當電流流過供配電線路和變壓器時，引起的功率和電能損耗也要由電力系統(tǒng)供給。因此在確定計算負荷時，應(yīng)計入這部分損耗。線路和變壓器均具有電阻和電抗，功率損耗分別為有功(yǒuɡōnɡ)和無功兩部分。精品資料1、電網(wǎng)中的功率損耗（1）、三相電路(diànlù)中有功功率及無功功率損耗有功功率損耗無功功率損耗精品資料式中，R—每相線路電阻(diànzǔ)，Ω，R=rlX—每相線路電抗，Ω，X=rll—線路計算長度，kmIc—計算電流，Ar、x—線路單位長度的交流電阻(diànzǔ)及電抗，Ω/km例P40例2-8精品資料（2）電力變壓器的有功功率及無功功率損耗(sǔnhào)有功功率損耗(sǔnhào)分為空載損耗(sǔnhào)（鐵損）和短路損耗(sǔnhào)（銅損）兩部分。無功功率損耗(sǔnhào)分為空載無功損耗(sǔnhào)和額定負載直無功損耗(sǔnhào)兩部分。精品資料精品資料式中，Sc—變壓器計算(jìsuàn)負荷，KVASr—變壓器額定容量，KVAΔPo—變壓器空載有功損耗，K