建筑供配电的负荷计算

第二章建筑(jiànzhù)供配电的负荷计算精品资料第一节计算负荷的意义(yìyì)和计算目的1.1什么是计算负荷1.计算负荷是一种假定负荷，它的确定是主要依据(yījù)用电设备的铭牌数据，以及设备的工作特性，并通过一定的计算方法进行。

精品资料2.由于负荷是随时变动(biàndòng)的，计算负荷是指在一定时间间隔中的持续负荷，它在该时间间隔中产生的热效应与实际变动(biàndòng)负荷所产生的最大热效应相等。精品资料3.计算负荷按使用使用用途，选取不同的负荷效应及持续时间，采用(cǎiyòng)不同的计算原则和方法，从而得出不同的计算结果。精品资料1．2计算(jìsuàn)负荷的意义非同时运行；运行并非在额定状态下。直接用额定容量来选择供电设备与供电系统，必将估算过高，导致有色金属(yǒusèjīnshǔ)的浪费和工程投资的提高。估算过低，又会使供电系统的线路及电气设备由于承受不了实际负荷过热的电流，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命精品资料1．3计算负荷(fùhè)的目的1.作为按照发热条件选择供配电系统各级电压(diànyā)供电网络变压器容量、导体（导线截面）和电气设备的依据。2.用来计算电压(diànyā)损失和功率损耗。3.在工程上为方便计算，亦可作为能量消耗量及无功功率补偿的计算依据。精品资料第二节负荷(fùhè)曲线2.1负荷曲线表示(biǎoshì)电力负荷随时间变化关系情况的曲线。它直观地反映了用户用电的特点和规律，对于同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同。精品资料负荷曲线绘绘制(huìzhì)在直角坐标内，横坐标表示时间，纵坐标表示电力负荷。按负荷性质分：有功负荷曲线、无功负荷曲线按持续工作时间分：日负荷曲线(24h)、年负荷曲线（8760h〕精品资料2.2负荷曲线中的相关(xiāngguān)物理量1.年最大负荷：负荷曲线上的最高点，指全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值。用Pmax、Qmax、Smax分别表示年有功、无协和视在功率最大负荷。精品资料2.年最大负荷利用小时数：一个假想时间，标志工厂负荷是否均匀的一个重要指标。物理意义：如果用户以年最大负荷Pmax持续运行Tmax小时所消耗的能量恰好(qiàhǎo)等于全年实际消耗的能量，那么Tmax即为年最大负荷利用小时数。精品资料3.平均(píngjūn)负荷：电力用户在一段时间内消耗功率的平均(píngjūn)值。Pav、Qav、Sav。4.负荷系数（负荷率）：在最大工作班内，平均(píngjūn)负荷与最大负荷之比。

精品资料负荷系数越大，负荷曲线越平坦。一般工厂年负荷系数年平均值为：α=0.7~0.75β=0.76~0.825.需要系数Kx：是一个综合系数，与设备组的负荷系数、线路(xiànlù)及用电设备效率、以及很多随机因素有关。精品资料6.利用系数K1：用电设备组在最大负荷(fùhè)班内的平均负荷(fùhè)精品资料计算负荷的定义是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个假想负荷，通常规定取30分钟平均最大负荷P30、Q30和S30作为该用户的“计算负荷”。其物理意义：计算负荷持续(chíxù)运行产生的热效应与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等。

精品资料因此(yīncǐ)：PC=P30=PmQC=Q30=QmSC=S30=Sm精品资料第三节用电设备(shèbèi)的主要特征3.1用电设备工作制分类1.连续运行工作制这类设备长期连续运行，负荷比较稳定。如:水泵(shuǐbèng)、照明、电动扶梯、通风机、空压机等。

精品资料2.短时运行工作制这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长如:机床上的辅助电机(diànjī)(进给、升降、闸门电动机)精品资料3.反复短时运行工作(gōngzuò)制这类设备周期性地工作(gōngzuò)---停歇---工作(gōngzuò)，如此反复运行，而工作(gōngzuò)周期一般不超过10分钟。如：电焊机、起重机。精品资料3.2设备功率(gōnglǜ)Pe的确定(单台)1.连续工作制的设备功率Pe等于其额定功率(édìnɡɡōnɡlǜ)Pr。即:Pe=Pr2.短时工作制的设备功率Pe等于其额定功率(édìnɡɡōnɡlǜ)Pr。即:Pe=Pr但求计算负荷时一般不考虑。精品资料3.断续工作制的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的功率。负载持续率:一个(yīɡè)工作周期内工作时间与工作周期的百分比精品资料(1)起重机类:起重机有电动机类的设备功率统一换算(huànsuàn)到负载持续率ε=25%下的有功功率。(2)电焊机类：将额定功率换算(huànsuàn)到负载持续率ε=100%时的有功功率。精品资料4.白炽灯和卤钨灯的设备功率为为灯泡功率气体放电灯的设备功率为灯管功率加镇流器的功率损耗(sǔnhào)（荧光灯普通镇流器+25%；节能型镇流器+15%--18%；电子镇流器+10%金属卤化物，高压钠灯，荧光高压汞灯普通镇流器14%---16%;节能镇流器9%---10%）精品资料举例：例1.有一台断续(duànxù)工作制的电动机,在负载持续率为此60%时,其额定功率为48KW,在采用需要系数法进行负荷计算时,其计算时采用的设备功率是多少?精品资料例2.有一台电焊机,额定容量为23KVA,单相380V,负载持续(chíxù)率65%,COSΦ=0.5,在进行负荷计算时,其采用的设备功率应是多少?精品资料3.3设备功率(gōnglǜ)的确定原则（用电设备组，建筑物，变压器）用电设备组的设备容量不包括备用设备。消防时的最大负荷与非火灾时使用的最大负荷应择其大者计入容量。季节性用电设备应择其最大者计入总设备功率(gōnglǜ)（制冷和采暖设备）住宅的设备容量采用每户的用电指标之和精品资料第四节负荷(fùhè)计算4.1负荷计算的主要内容(nèiróng)1.设备容量Pe配电系统设计和负荷计算的基础资料和依据。2.计算容量Pc即计算负荷、需要负荷或最大负荷。标志用户的最大用电功率。精品资料3.计算电流Ic计算负荷在额定电压(diànyā)下的电流。4.尖峰电流Ijf负荷短时（电动机起动）最大负荷电流。精品资料4.2计算(jìsuàn)负荷的方法计算负荷的方法(fāngfǎ)：需要系数法利用系数法二项式法单位面积功率法精品资料1.需要系数法：引入需要系数和同时(tóngshí)系数，直接求出计算负荷。计算简便，应用广泛，适用于配、变电所的负荷计算。精品资料2.利用系数法：引入利用系数，求出最在负荷班的平均(píngjūn)负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。依据概率论和数理统计，比较接近实际，但计算过程繁琐。精品资料3.二项式法：将负荷分为基本部分和附加部分，后者考虑一定(yīdìng)数量大容量设备影响。

适用于车间和车间变电所施工图设计。（设备台数少，而容量差别大）精品资料4.单位(dānwèi)指标法：适用于可行性研究和初步设计进行负荷计算。精品资料注：一、计算方法规范中规定(guīdìng)在方案设计设计阶段可采用单位指标法；在初步设计及施工图设计阶段宜采用需要系数法。对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。精品资料二、负荷统计按使用(shǐyòng)功能，由使用(shǐyòng)单位提供。其他工种提供按规范进行计算电气设计人员自行搜集精品资料4.2.1需要系数(xìshù)法确定计算负荷1．用电设备组的计算负荷(fùhè)有功功率：Pc＝Kx·Pe式中：Pc——计算有功功率(kw)；Kx——需要系数；Pe——用电设备组的设备容量(kw)精品资料无功功率：Qc=Pctanǿ视在功率：Sc计算电流：Ic式中：tanǿ----用电设备(shèbèi)组的功率因数角的正切值Ur------用电设备(shèbèi)额定电压（kv）精品资料注：进行负荷计算(jìsuàn)时，应先对用电设备容量进行如下处理：照明负荷的用电设备容量应根据(gēnjù)所用光源的额定功率加上附属设备的功率。如：气体放电灯、金属卤化物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗。低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器的功率。精品资料用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防(xiāofáng)用电设备容量不列入总设备容量季节性用电设备(如制冷设备和采暖设备)应择其大者计入总设备容量反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持续率为25％的设备功率。精品资料单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围(fànwéi)内负荷的总容量的15％时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15％时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算精品资料用电设备组的需要系数(xìshù)及功率因数表

精品资料精品资料2．多组用电设备组、配电(pèidiàn)干线或车间变电所的计算负荷同时系数（同期系数）引入原因：各用电设备组的最大负荷非同时出现。精品资料有功功率：Pc＝K∑P·∑PCi无功功率：Qc＝K∑q·∑QCi视在功率(shìzàiɡōnɡlǜ)：Sc计算电流：Ic精品资料式中:∑PCi----n组用电设备(shèbèi)的计算有功功率之和；∑QCi----n组用电设备(shèbèi)的计算无功功率之和；K∑PK∑q----有功功率、无功功率同时系数，分别取0.8-1.0和0.93-1.0精品资料对用电设备进行(jìnxíng)分组计算时，同类用电设备的总容量为算数相加。不同类用电设备的总容量应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得。配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数K∑，一般取为0.8~0.9。精品资料当不同类别(lèibié)的建筑(如办公楼和宿舍楼)共用一台变压器时，其同时系数可适当减小。精品资料4.2.2利用系数(lìyònɡxìshù)法确定计算负荷用利用系数法确定计算负荷时，不论计算范围大小，都必须求出该计算范围内用电设备有效台数及最大系数，而后算出结果。（1）用电设备组在最大负荷班内的平均(píngjūn)负荷有功功率无功功率精品资料（2）平均利用系数（3）用电设备组有效台数（将不同设备功率和工作制的用电设备台数换算(huànsuàn)为相同设备功率和工作制的等效值）（4）计算负荷精品资料4.2.3二项式法确定计算(jìsuàn)负荷(1)单组有功功率Pc=b∑Pe+c∑Pnmax

（当用电设备(shèbèi)只有一两台时：b=1c=0）

精品资料（2）多组考虑(kǎolǜ)最大负荷不同时出现的因数，确定总计算负荷时，只能在各组中用电设备中取其中一组最大的附加负荷精品资料有功功率(gōnglǜ)Pc=∑(b∑Pe）+（c∑Pnmax）max无功功率(gōnglǜ)Qc=∑(b∑PetgΦ）+（c∑PnmaxtgΦ）max

精品资料例：某车间380V线路上，机床电动机20台共50KW（其中，较大容量7KW---1台，4.5KW---2台,2.8KW---7台）；通风机2台共5.6KW，电阻炉1台2KW；用二项式法确定计算(jìsuàn)负荷。精品资料解：（1）每组有功(yǒuɡōnɡ)功率：机房：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精品资料通风机：b=0.65c=0.25cosΦ=0.8

Pc2=b∑Pe+c∑Pnmax=0.65X5.6+0.25X5.6=4.75+1.4=6.15kw电阻炉：b=0.7c=0cosΦ=1Pc3=b∑Pe+c∑Pnmax=0.7X2=1.4kw精品资料(2)多组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精品资料Sc=37.5kvaIc=56.98A精品资料4.2.4单位指标(zhǐbiāo)法法确定计算负荷民用建筑主要有照明、动力及空调负荷。例商业性高层建筑(ɡāocénɡjiànzhù)的用电负荷大致分布：空调设备40~50%，电气照明30~35%，动力用电20~25%。精品资料（一）单位(dānwèi)面积法Pc＝Pe’·S／1000式中:Pc——计算功率(kw)；Pe’——单位(dānwèi)面积功率(w／m2)；S——建筑面积(m2)。精品资料（二）综合单位(dānwèi)指标法Pc＝Pe’·N／1000式中:Pc——计算功率(kw)；Pe’——单位(dānwèi)面积功率(w／户；人；床)；N——单位(dānwèi)数量。如户数，人数，床数精品资料4.3单相负荷(fùhè)计算配电原则：单相用电设备应尽可能均衡分配在三相(sānxiānɡ)线路上，尽量三相(sānxiānɡ)平衡。（单相设备的总容量不超过三相(sānxiānɡ)设备的15％〕否则，既为三相(sānxiānɡ)不平衡。计算方法：1、只有相负荷：Pd=3Pmax（Pd为等效三相(sānxiānɡ)负荷）精品资料2、只有线间负荷：将各线间负荷相加，选取较大两项数据进行(jìnxíng)计算。以Puv>=Pvw>=Pwu为例，计算等效三相负荷。Pd=1.73Puv+1.27Pvw精品资料当Puv=Pvw时，Pd=3Puv当只有(zhǐyǒu)Puv时，Pd=1.73Puv3、既有相负荷又有线间负荷：精品资料先将接于的线电压的单相用电设备换算(huànsuàn)为接于相电压的单相负荷。再将各负荷相加，选出最大相负荷取其3倍即为等效三相负荷例：P26例2-3精品资料4.4尖峰(jiānfēnɡ)电流的计算尖峰电流是单台或多台用电设备持续1～2s的短时最大负荷电流，一般出现在电动机起动过程中。它用来计算(jìsuàn)电压波动，选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。校验电动机自起动条件时需要校验尖峰电流。精品资料1.单台电动机：电动机的起动电流(diànliú)。Ijf=KIrmIjf－－尖峰电流(diànliú)；K－－起动电流(diànliú)倍数；笼型异步电动机为3～7Irm－－电动机的额定电流(diànliú)精品资料2.多台电动机：最大一台电动机的起动(qǐdònɡ)电流与其余电动机的计算电流之和。Ijf=(KIrm)max+∑Ic(KIrm)max－－最大容量电动机的起动(qǐdònɡ)电流∑Ic－－除最大容量电动机外其它电动机计算电流之和精品资料3.自起动电动机组：所有(suǒyǒu)参与自起动电动机的起动电流之和。Ijf=∑Ijfin－－参与自起动的电动机台数Ijfi－－第i台电动机的起动电流例：P28例2-4精品资料第五节建筑用电负荷(fùhè)的特征给排水动力负荷包括(bāokuò)消防负荷（消防泵、喷淋泵、消防电梯、消防照明等）及生活水泵一般为本建筑物的最高负荷等级。精品资料第六节无功功率(wúɡōnɡɡōnɡlǜ)补偿6.1无功功率补偿的必要性（1）电力系统中电能损耗和电压损耗，使设备使用效率降低。（2）供电部门的要求，一般满足：高压用户(yònghù)cosΦ≥0.9低压用户(yònghù)cosΦ≥0.85精品资料6.2无功功率(wúɡōnɡɡōnɡlǜ)补偿措施：（1）提高自然功率因数1）正确选择变压器容量（75%---85%负荷(fùhè)率）2）正确选择变压器台数（切除季节性负荷(fùhè)）3）减少线路感抗4）选择同步电动机（定子加励磁）精品资料（2）采用并联电力电容(diànróng)补偿器1）变电所低压侧集中补偿2）当无功功率大于100Kvar时，考虑就地补偿精品资料6.3补偿(bǔcháng)容量的确定1、功率因数计算有户自然平均(píngjūn)功率因数为采用人工补偿后，最大负计算荷时的功率因数应在0.9以上。已经投入使用的用户，其平均(píngjūn)功率因数为精品资料2、补偿容量(róngliàng)补偿容量(róngliàng)Qc按无功负荷曲线或下式确定式中，tgΦ1---补偿前计算负荷功率因数角的正切值tgΦ2---补偿后功率因数角的正切值qc---无功功率补偿率。精品资料补偿后的功率因数为式中，Q---人工(réngōng)补偿的无功功率，Kvar所需电容器个数：n=Qc/qc式中，qc---电容器单个容量精品资料6.4无功功率(wúɡōnɡɡōnɡlǜ)补偿的作用1改善功率因数及相应地减少电费2降低(jiàngdī)系统的能耗3减少了线路的压降4增加了供电功率，减少了用电贴费例P332-5P342-6精品资料第七节供配电系统(xìtǒng)能量损耗7.1企业年电能消耗量计算(jìsuàn)1、用年平均负荷来确定。企业年电能消耗量用年平均负荷和实际工作小时数计算(jìsuàn)。当已知企业的计算(jìsuàn)有功功率Pc及计算(jìsuàn)无功功率Qc后，企业的年有功Wy及无功电能Wm消耗量可按下式确定。精品资料有功电能Wy=αavPcTn无功电能Wm=βavQcTnαav、βav----年平均有功、无功负荷系数Pc、Qc-------年有功、无功功率Tn-------年实际工作(gōngzuò)小时数。一班制取1860h二班制取3720h三班制取5580h精品资料2、单位(dānwèi)产品耗电量法。根据企业年产量的定额（m）和单位(dānwèi)产品耗电量（ω）来确定。有功电能Wy=ωmω—单位(dānwèi)产品耗电量，kwh/单位(dānwèi)产品m—产品年产量精品资料无功电能(diànnéng)Wm=Wy*tgØtgØ--企业年平均功率因数角的正切值精品资料7.2供配电系统(xìtǒng)中的能量损耗当电流流过供配电线路和变压器时，引起的功率和电能损耗也要由电力系统供给。因此在确定计算负荷时，应计入这部分损耗。线路和变压器均具有电阻和电抗，功率损耗分别为有功(yǒuɡōnɡ)和无功两部分。精品资料1、电网中的功率损耗（1）、三相电路(diànlù)中有功功率及无功功率损耗有功功率损耗无功功率损耗精品资料式中，R—每相线路电阻(diànzǔ)，Ω，R=rlX—每相线路电抗，Ω，X=rll—线路计算长度，kmIc—计算电流，Ar、x—线路单位长度的交流电阻(diànzǔ)及电抗，Ω/km例P40例2-8精品资料（2）电力变压器的有功功率及无功功率损耗(sǔnhào)有功功率损耗(sǔnhào)分为空载损耗(sǔnhào)（铁损）和短路损耗(sǔnhào)（铜损）两部分。无功功率损耗(sǔnhào)分为空载无功损耗(sǔnhào)和额定负载直无功损耗(sǔnhào)两部分。精品资料精品资料式中，Sc—变压器计算(jìsuàn)负荷，KVASr—变压器额定容量，KVAΔPo—变压器空载有功损耗，K