电器知识解答2

高等职业学校建筑电气专业指导委员会规划推荐教材建筑供电与照明主讲：信电学院韩成春2010-2011年度（2）目录第1章建筑供电系统负荷计算建筑供电系统概论第2章第3章第4章无功补偿提高系统功率因数短路电流及其计算第5章第6章高、低压电气设备变、配电所以及变、配电所的运行和维护目录第7章建筑物的防雷低压配电系统第8章第9章第10章安全用电电气照明工程中所涉及的光学理论基础知识第11章照明工程常用电光源第12章工程(光照设计)应用目录第13章照明的电气设计第14章建筑物立面照明和街景照明的设计介绍第2章建筑供电系统负荷计算第一节、需要系数法第二节、二项式系数法第三节、单位指标法第四节、负荷计算方法的比较第五节、单相用电设备组确定计算负荷的方法第六节、尖峰电流及其计算第七节、城市供电规划中的电力负荷计算第2章建筑供电系统负荷计算目的：计算负荷：合理地确定建筑物的平均最大用电负荷，即求出计算负荷；选择配电变压器、供电线路及控制、保护装置；计算电压损失和功率损耗；计算电能消耗量及无功补偿容量；是指一组用电负载实际运行时，在线路中形成的或负载自身消耗的最大平均功率。负荷计算：是指对某一组线路中的实际用电负荷的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。一、负荷曲线的概念

负荷曲线是表征用电负荷随时间变动的一种图形。它绘制在直角坐标系中，纵坐标表示用电负荷，横坐标表示对应于负荷变动的时间。

按负荷性质，负荷曲线可分为有功负荷曲线(纵坐标表示有功负荷值，单位为kW)和无功负荷曲线

(纵坐标表示无功负荷值，单位为kvar)两种。负载消耗的功率或流过的电流称为负荷。按负荷变动的时间，负荷曲线可分为日负荷曲线和年负荷曲线。

日负荷曲线表示了一昼夜(24h)内负荷变动的情况，而年负荷曲线表示了一年(8760h)中负荷变动的情况。负荷曲线可以表示某一台设备的负荷变动的情况，也可以表示一个单位的负荷变动的情况。某工厂的日有功负荷曲线。它是根据变电所中的有功功率表，用测量的方法绘制而成的。

通过一定的时间间隔(如Δt=0.5h)内读取有功功率表的读数，求Δt时间内的平均值加以记录，根据记录的数据在直角坐标中逐点描绘而成。

二、负荷曲线的绘制图X日有功负荷曲线a)依点连成的负荷曲线b)梯形负荷曲线图X年负荷曲线的绘制（a）年每日最大负荷曲线；（b）年负荷持续时间曲线工厂的年负荷曲线常用的有两种，这两种年负荷曲线各有不同的用途，前者主要用于系统运行的需要，后者主要用于系统分析的需要。1、年最大负荷和年最大负荷利用小时①年最大负荷是指全年中负荷最大的工作班内消耗电能最大的30min平均功率。通常用Pmax、Qmax和Smax分别表示年有功、无功和视在最大功率，因此，年最大负荷也就是半小时最大负荷P30。②年最大负荷利用小时Tmax是指假如工厂负荷以年最大负荷Pmax持续运行了Tmax，则该工厂负荷消耗的电能恰好等于其全年实际消耗的电能Wa，即图2.3中虚线与两坐标轴所包围的面积。三、有关负荷计算的几个物理量最大负荷利用小时为Tmax=Wa/

Pmax

Tmax的大小表明了工厂消耗电能是否均匀。最大负荷利用小时越大，则负荷越平稳。2、平均负荷和负荷系数①平均负荷Pav是指电力负荷在一段时间内消耗功率的平均值。Pav=Wt/t平均负荷也可以通过负荷曲线来求，年负荷曲线与两坐标轴所包围的曲线面积(即全年消耗的电能)恰好等于虚线与两坐标轴所包围的面积。因此年平均负荷Pav=Wt/8760②负荷系数KL，又称为负荷率，是指平均负荷与最大负荷之比，它表征了负荷曲线不平坦的程度，也就是负荷变动的程度。负荷系数又分为有功负荷系数α和无功负荷系数β。α=Pav/Pmax,

β=Qav/Qmax一般工厂α=0.7～0.75，β=0.76～0.8。负荷系数越接近1，表明负荷变动越缓慢；反之，则表明负荷变动越激烈。

对单个用电设备或用电设备组，负荷系数则是指其平均有功负荷Pav和它的额定容量PN之比，它表征了该设备或设备组的容量是否被充分利用，即KL=Pav/PN

图X年最大负荷和年最大负荷利用小时Tmax=Wa/

Pmax年最大负荷利用小时：图

年平均负荷年平均负荷Pav是指电力负荷在一段时间内消耗功率的平均值。Pav=Wt/8760第2章建筑供电系统负荷计算第一节、需要系数法定义：把用电设备的总设备容量乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种简便方法。用处：工程初步设计及施工图设计阶段，对变电所母线、干线进行负荷计算。需要系数是一个综合性系数，它是指用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组的设备功率之比。（见表2-1，表2-2）第2章建筑供电系统负荷计算图2-1各种负荷的供电系统相负荷三相对称负荷需要系数法确定计算负荷的通用公式：第2章建筑供电系统负荷计算有功功率：无功功率：视在功率：计算电流：（单相用电负荷）第2章建筑供电系统负荷计算****工厂用电设备的工作制****长期工作制设备短期工作制设备断续周期工作制设备是指长期连续运行，可以达到稳定温升，负荷比较平稳的用电设备。如照明灯具、锅炉用风机、生产生活用水泵等。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。是指工作时间较短常达不到稳定温升，而停用时间很长可冷却到周围环境温度的用电设备。如房间换气扇，锅炉补水泵等。在计算其设备容量时，直接查取其铭牌上的额定容量。是指时而工作，时而停用，反复交替变换，工作时间很短，常达不到稳定温升，停用时间也很短，常冷却不到环境温度，工作周期一般不超过10分钟。运行一段时间后温升稳定在某一稳定范围内反复波动的用电设备。一、设备功率的确定第2章建筑供电系统负荷计算1、一般长期连续运行工作制、短时工作制的用电设备2、断续、反复短时工作制的用电设备(1)电焊机及各类电焊装置(2)断续、短时工作制电动机第2章建筑供电系统负荷计算3、整流器的设备功率=额定输入功率4、电热设备的设备功率=电能输入功率5、成组用电设备的设备功率=不包括备用设备的设备功率6、当消防用电的计算有功功率大于火灾时可能同时切断的一般电力及照明负荷的计算有功功率时，应按未切断的一般电力、照明负荷加上消防负荷计算低压总负荷的设备功率。7、单台电动机设备功率=用电网供应的电功率第2章建筑供电系统负荷计算设备功率确定的示例：【例2.1】某车间有一台吊车，其额定功率为22kW，额定负荷持续率为15%，确定其设备容量为多少?【解】第2章建筑供电系统负荷计算【例2.2】一台电焊机，其额定容量为SN=22kV·A，额定功率因素为cosφ=0.6，额定负荷持续率为εN=60％，试求该电焊机的设备功率。【解】第2章建筑供电系统负荷计算【例2.3】一台三相电动机，其额定容量为7.5kW，电动机的效率为0.86，确定其设备功率。【解】

Pe=PN/

η=75./0.86=8.27kW二、动力支路负荷计算第2章建筑供电系统负荷计算将计算范围内的用电设备分组，分别进行各个组内的负荷计算并将计算结果相加得到总的计算负荷，然后根据用电设备的台数和容量的大小以及用电设备的性质乘以一个同时系数，得到计算结果。分组原则：用电设备的性质相同、功率因数相同、需要系数相同的分一组；第2章建筑供电系统负荷计算每个组内、动力支路的负荷计算通用公式：有功功率：无功功率：视在功率：计算电流：注意：有功、无功同时系数的概念和数值是不同的，通常对于同一用电设备组无功同时系数的值比有功同时系数要大。三、低压母线上的负荷计算第2章建筑供电系统负荷计算将计算范围内各个支路的计算结果相加得到总的计算负荷，然后根据用电设备的台数和容量的大小以及用电设备的性质乘以一个同时系数，得到计算结果。注意：无论是照明负荷还是动力负荷对于低压母线上来说都是三相负荷。第2章建筑供电系统负荷计算其负荷计算通用公式：有功功率：无功功率：视在功率：计算电流：注意：若果支路的条数决定了有功同时系数、无功同时系数的范围。对于建筑供配电系统，用电设备的总计算负荷>5000kW则有功、无功同时系数取值均为1。第2章建筑供电系统负荷计算【例2-4】小型建筑机械厂的金属加工车间，采用380V供电，接有电动机：其中7.5kW4台，2.8kW5台，3kW15台，1.5kW16台，试求该机床组的计算负荷。【解】该设备组的总容量为

∑Pe=7.5×4+2.8×5+3×15+1.5×16=98(kW)查表2-1

Kd=0.14～0.16(取0.16),tanφ=1.73,cosφ=0.5，则有功计算负荷P30=0.16×98=15.68(kW) 无功计算负荷Q30=15.68×1.73=27.13(kvar)视在计算负荷S30=15.68／0.5=31.34(kV·A)计算电流I30=31.34/(√3×0.38)=47.64(A)第2章建筑供电系统负荷计算课堂自习【例2-5】、【例2-6】第2章建筑供电系统负荷计算第二节、二项式系数法用处：用电设备台数较少，而且容量相差较大时采用；方法：第一项：用电设备组的平均最大负荷；第二项：考虑数台大容量用电设备对总计算负荷的影响而加入的附加功率值。上述两项是按一定的比例系数计算的总负荷，故称为二项式系数。供配电线路的支线和配电箱的负荷计算。一、单组用电设备确定计算负荷的公式第2章建筑供电系统负荷计算平均负荷有功功率：附加负荷表2-3钢铁企业一般车间负荷系数表二、多组用电设备确定计算负荷的公式第2章建筑供电系统负荷计算平均负荷之和有功功率：最大有功附加负荷无功功率负荷之和无功功率：最大有功附加负荷三、四台及以下设备的用电设备确定计算负荷的公式第2章建筑供电系统负荷计算有功功率：无功功率：注意：采用二项式法确定计算负荷时，应首先将计算范围内有所有设备统一划组，不应逐级计算；其次不考虑同时系数。第2章建筑供电系统负荷计算【例2-7】小型建筑机械厂的金属加工车间，采用380V供电，接有电动机：其中7.5kW4台，2.8kW5台，3kW15台，1.5kW16台，试求该机床组的计算负荷。【解】查表2-3得，x=5，c=0.4，b=0.14

cosφ=0.5，tanφ=1.73。

Pc=bPe+cPx=0.14×98+0.4×(7.5×4+3×1)=26.92kW

Qc=Pctanφ=26.92×1.73=46.57kvarSc=√Pc2+Pc2=√26.922+46.572=53.78kVAIc=Sc/√3UN=53.78/√3×0.38=81.76A第2章建筑供电系统负荷计算课堂自习【例2-8】第2章建筑供电系统负荷计算第三节、单位指标法用处：方案设计阶段，估算建筑物的总计算容量，估算变压器的容量大小、申报用电量和规划用电方案。方法：现有建筑工程进行统计分析，得出每平方米建筑面积或每单位产品所需的计算负荷(W/m2或VA/m2)，该计算负荷叫做单位指标或负荷密度，以后在建设同类型建筑时，用该类建筑的负荷密度乘以总建筑面积，即得总计算负荷的近似值。（见表2-4，表2-5）第2章建筑供电系统负荷计算单位指标法的计算公式：总有功计算负荷：总无功计算负荷：其中，Kp、Ks为有功、无功负荷密度或单位指标。

A为总建筑面积。第四节、负荷计算方法的比较第2章建筑供电系统负荷计算由于二项式系数法考虑了用电设备中几台功率较大的设备工作时对负荷影响的附加功率，计算的结果比按需要系数法计算的结果偏大，所以一般适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。而需要系数法比较简单，该系数是按照车间以上的符合情况来确定的，普遍应用于求全厂和大型车间变电所的计算负荷。

在确定设备台数较少，而且容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，一般采用二项式系数法。负荷计算方法的比较计算法区别需要系数法方案设计、初步设计以及工厂大型车间变电所的施工设计二项式法机械加工行业的抵押分支线或干线的负荷计算单位指标法在工程方案设计阶段第2章建筑供电系统负荷计算第五节、单相用电设备组确定计算负荷的方法一、单相用电设备组确定计算负荷的原则供电形式原则类型三相用电设备将单相用电设备平均地分配到各个单相中，然后进行对连接有单相用电设备的三相供电系统负荷计算。水泵、集中空调、电梯等单相用电设备按在三相供电系统中连接单向设备功率和三相设备功率的比例来确定。当单相设备功率的总容量小于三相设备功率总容量的15%时，认为单相设备功率就相当于三相设备功率。当单相设备功率的总容量大于三相设备功率总容量的15%时，三相供电处于非平衡状态，必须将单相用电设备功率换算成等效的三相设备功率，然后进行三相计算负荷的确定。电动机、电热设备、电焊机、家用电器等第2章建筑供电系统负荷计算二、单相用电设备功率换算成等效的三相设备功率的方法第2章建筑供电系统负荷计算（一）、单相用电设备接于相电压时等效三相设备功率的确定首先统计每个单相连接用电设备的设备功率，然后比较每个单相设备功率值的大小，找到最大的单相设备功率将其值的三倍作为等效的三相设备功率。最大单相设备功率热等效原理，即换算前后对供电系统的热效应应是相等的。第2章建筑供电系统负荷计算（二）、单相用电设备接于线电压时等效三相设备功率的确定用电设备的设备功率1、在系统中只有单台用电设备时各线间总的设备功率2、在系统中接有多台用电设备时第2章建筑供电系统负荷计算（三）、在系统中的单相设备有一部分接于线电压另一部分接于相电压时等效三相设备功率的确定首先，将接于线电压的设备功率换算成等效的接于相电压的设备功率，称为等效单相设备功率。按设备分组的原则进行分组，再将同组内的每个单相所连接的单相设备和等效单相设备功率统计并相加。比较各项设备功率值的大小，选择最大相设备功率的3倍作为等效三相设备功率。第2章建筑供电系统负荷计算线电压设备功率换算成等效的相电压设备功率时的计算方法：1、换算系数法A相：B相：C相：（换算系数见表2-6）第2章建筑供电系统负荷计算2、估算法（平均法）A相：B相：C相：注意：如果接于线间的用电设备性质相同或者说它们的功率因素和需要系数相同，估算的结果是精确地。反之，精确度就降低。第2章建筑供电系统负荷计算【例2-9】一条220/380V的配电线路，供电给额定电压为220V的单相电加热设备三台，分别接在A相10kW一台，B相15kW一台，C相15kW一台。另外还供电给额定电压为380V的单相对焊机三台，一台接于A相和B相之间，Pn1等于20kW，一台接于B相和C相之间，Pn2等于18kW，一台接于A相和C相之间，Pn3等于30kW。三台设备的εn均为100%。

确定配电线路上的计算负荷。第2章建筑供电系统负荷计算【解】1、求电加热器的各相计算负荷：查表2-3取A相：B相：C相：第2章建筑供电系统负荷计算2、求对焊机的各相计算负荷：查表2-3取查表2-6取第2章建筑供电系统负荷计算(1)各相功率(2-27-32)：第2章建筑供电系统负荷计算(2)各相有功和无功计算负荷:A相：B相：C相：第2章建筑供电系统负荷计算(3)各相总有功和无功计算负荷:A相：B相：C相：第2章建筑供电系统负荷计算(4)线路上总的三相计算负荷:第2章建筑供电系统负荷计算（四）、单相设备功率换算成三相等效设备功率时以及三相负荷计算应注意的问题（a）正确理解等效三相负荷时以等效的发热条件为原则的。（b）对于断续周期工作的用电设备，要折算到统一的负荷持续率下才能进行等效换算。（c）等效换算的方法要根据线路连接的实际情况确定：第六节、尖峰电流及其计算一、尖峰电流的概念第2章建筑供电系统负荷计算定义：在供电系统中产生一个持续时间不如计算电流长但却很大的电流值，如电动机起动或负载突然变化等。影响：1.对供电系统的电压波动有直接的影响；2.对供电系统保护装置动作值的确定有影响。二、尖峰电流的计算第2章建筑供电系统负荷计算（一）、单台用电设备尖峰电流的计算起动电流倍数鼠笼式电动机：5~7绕线式电动机：2~3直流电动机：1.5~2弧焊变压器和整流器：2~2.2电焊变压器：》3、对焊机：2对于起动电流倍数Kst：第2章建筑供电系统负荷计算（二）、多台用电设备的配电线路上只考虑一台用电设备启动时尖峰电流的计算配电线路中不包括要考虑起动影响的那台用电设备其余所有用电设备的计算电流值：要考虑起动影响的那台最大用电设备的起动电流和额定电流之差：（三）、自启动的电动机组尖峰电流的计算第2章建筑供电系统负荷计算第七节、城市供电规划中的电力负荷计算主要内容：用电负荷的确定、电源的选择、供电网络的形成。三个阶段：总体规划、分区规划、详细规划指标：人均综合用电指标、人均居民生活用电指标、单位建筑用地负荷指标、单位面积建筑面积负荷指标。一、在总体规划阶段电力负荷确定的方法第2章建筑供电系统负荷计算在总体规划阶段，可以采