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1、,01,02,03,04,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,第三节 单相用电设备组计算负荷的确定,第四节计算负荷的估算,第三章 负荷计算,主要内容,05,第五节尖峰电流及其计算,建筑供配电技术 第2版,书名：建筑供配电技术 第2版 书号：978-7-111-45580-6 作者：戴绍基 主编 出版社：机械工业出版社,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,用电设备按工作制分,长期连续工作制,短时工作制,断续周期工作制,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,(一)用电设备按工作制的分类,电力负荷，如第一章所述，既可指用电设备或用电单位(用户)，也可指用电设备或用户

2、所耗用的电功率或电流，视具体情况而定。本章中的负荷指电功率（P、Q、S）和电流（I）。,一、电力负荷的有关概念,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,应注意：对断续周期工作制的设备来说，其额定容量是对应于一定的负荷持续率的。,1用电设备的额定容量是指用电设备在额定电压下，在规定的使用寿命内能连续输出或耗用的最大功率。对电动机，额定容量指其轴上正常输出的最大功率。因此其耗用的（即从电网吸取的）功率应为其额定容量除以其效率。对电灯和电炉等，额定容量则是指其在额定电压下耗用的功率，而不是指其输出的功率。,（二）用电设备的额定容量、负荷持续率及负荷系数,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,式中,“等效”

3、换算，即按同一周期内相同发热条件来进行换算。,同一设备，在不同的负荷持续率下工作时，其输出功率是不同的。,工作周期内的停歇时间。,工作周期内的工作时间,工作周期,2负荷持续率又称暂载率或相对工作时间，符号为，用一个工作周期内工作时间t与工作周期T的百分比来表示,t,T,to,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,可见负荷系数的大小表征了设备容量利用的程度。,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,（一）负荷曲线的绘制及类型,二、负荷曲线的有关概念,按负荷对象,负荷曲线,按负荷的 功率性质,按负荷 变动时间,按绘制 的方式,工厂的,车间的,有功,无功,年,月,依点连成,梯形,某台设备,日,工作班,（图

4、3-1a）,（图3-1b）,负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的图形。,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,图3-1 日有功负荷曲线,a）依点连成的负荷曲线,b）梯形负荷曲线,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,这种年负荷曲线，主要用来确定经济运行方式。,另一种年负荷曲线，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的，又称为年每日最大负荷曲线，如图3-2b所示。,这种年负荷曲线全称为年负荷持续时间曲线，如图3-2a所示。,年负荷曲线，这种曲线的负荷从大到小依次排列，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按8760h计）的关系。,01,02,03,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,图3-2

5、 年负荷曲线,a）年负荷持续时间曲线,b）年每日最大负荷曲线,式中 一全年实际耗用的电能,年最大负荷利用小时 是假设电力负荷按年最大负荷 持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际耗用的电能相同，如图3-3所示。因此年最大负荷利用小时是一个假想时间，按右侧公式计算：,年最大负荷 就是全年中有代表性的最大负荷班的最大半小时平均负荷,1年最大负荷和年最大负荷利用小时。,（二）与负荷曲线有关的物理量,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,图3-3 年最大负荷和年最大负利用小时,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,年平均负荷 ，就是电力负荷全年平均

6、耗用的功率，如图34所示。,式中 一t时间内耗用的电能。,2平均负荷和负荷曲线填充系数 平均负荷 就是电力负荷在一定时间t内平均耗用的功率，即,年最大负荷利用小时是反映电力负荷时间特征的重要参数，它与工厂的生产班制有关。例如一班制工厂，18002500h；两班制工厂， 35004500h；三班制工厂， 50007000h。附录表A-18列出部分工厂的年最大负荷利用小时参考值，供参考。,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,图3-4 年平均负荷,第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念,供电系统在运行中必须实行负荷调整,负荷曲线填充系数表征了负荷曲线不平坦的程度，亦即负荷变动的程度。,第二节三相用电设备

7、组计算负荷的确定,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,一,概 述,是指通过统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。,导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(34)，因此通常取半小时平均最大负荷P30 (亦即年最大负荷Pmax)作为计算负荷。,计算负荷是供电设计计算的基本依据。,负荷计算只能力求接近实际。,确定计算负荷的方法有多种，下面主要介绍简便实用的 需要系数法。,计算负荷,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,二,需要系数法的基本公式及其应用,需要系数Kd,因此，按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为（常用单位kw）,P30 = Kd Pe （3-8）,01

8、,02,03,确定无功计算负荷的基本公式为（常用单位kvar）,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,04,05,确定视在计算负荷的基本公式为（常用单位kVA）,确定计算电流的计算公式为（常用单位A）,附表A-9至A-10列出了建筑用电设备的需要系数Kd及相应的cos、tan 值，供参考。以上公式适用于计算三相用电设备。,式中 UN一用电设备的额定电压（单位为kV）,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,例3-1,已知某民用建筑拥有额定电压380V的三相水泵电动机15kW1台，11kW3台，7.5kW8台，4kW15台，其他更小容量电动机总容量35kW。试用需要系数法确定其计算负荷P30、Q30、

9、S30和I30。,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,三,设备容量的确定,式(3-8)中的设备容量不包括备用设备的容量，而且要注意的计算与设备组的工作制有关。,长期连续工作制和短时工作制的三相设备容量 这两类三相设备的设备容量 ，就取所有设备（备用设备不计）的额定容量之和。,断续周期工作制的三相设备容量,01,02,(1) 电焊机组 一般要求设备容量统一换算到 100%。设备 铭牌的容量为 ，其负荷持续率为 ，因此由式(3-2)可得对应于 的设备容量,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,即,式中 、 电焊机的铭牌容量，前者为有功容量，后者为视在容量，电焊机大多标的容量为后者； 铭牌容量对应的负

10、荷持续率，计算中换算为小数。,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,式中 对应的负荷持续率，计算中换算为小数。,(2) 吊车电动机组 一般要求设备容量统一换算到 25%。设铭牌的容量为 PN ，其负荷持续率为 ，因此由式(3-2)可得对应于的设备容量,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,03,单相用电设备的等效三相设备容量的换算,按最大负荷相所接的单相设备容量 乘以3来计算其等效三相设备容量为：,（1）,接于相电压的单相设备容量换算,由于容量 为的单相设备接在线电压上产生的电流 I 这一电流应与等效三相设备容量Pe产生的电流 相等，因此其等效三相设备容量为：,（2）,接于线电压的单相设备容量换算

11、,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,四,多组用电设备计算负荷的确定,在确定拥有多组用电设备的干线上或变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数） 。,对于干线，可取 0.850.95； 对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取 ， 由干线负荷直接相加来计算时，可 取 0.90.95。,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,总的有功计算负荷（316）,总的无功计算负荷（317）,总的视在计算负

12、荷（318）,总的计算电流 （319）,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,例3-2,某建筑物的380V线路上，接有给排水用电的水泵电动机（15kW以下）30台共205kW，另有通风机25台共45kW，电焊机3台共10.5kW（ ）。试确定各组的和总的计算负荷。,以上式（3-16）和式（3-17）中的 和 分别表示所有各组设备的有功和无功计算负荷之和。 应特别注意： 由于各组设备的 不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流 不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和乘以 来计算。,表31例32的电力负荷计算表,第二节三相用电设备组计算负荷的确定,第三节 单相用电设备组计算负荷的确定,第三节 单相

13、用电设备组计算负荷的确定,确定计算负荷的目的，主要是为了选择供配电系统中的设备和导线电缆，使设备和导线在最大负荷电流通过时不致过热或烧毁。,单相设备接在三相线路中，首先应尽可能地均衡分配，使三相负荷尽可能地平衡。,一、概述,第三节 单相用电设备组计算负荷的确定,图 3-5 接于各线电压的单相负荷等效变换程序,（一） 单相设备接于不同线电压时 ，如图3-5所示。,二、单相设备组等效三相负荷的计算,第三节 单相用电设备组计算负荷的确定,、 、 接于不同线电压时的等效三相设备容量为：,则等效三相计算负荷同样可按需要系数法计算。,(3-20),(3-21),第三节 单相用电设备组计算负荷的确定,(二)

14、单相设备分别接于线电压和相电压时,首先应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后分相计算各相的设备容量，并按需要系数法计算其计算负荷。而总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相的有功计算负荷的3倍，即,总的等效三相无功计算负荷为其最大有功负荷相的无功计算负荷 的3倍，即,第三节 单相用电设备组计算负荷的确定,关于将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量问题，可按下列换算公式进行换算：,pAB-A、qAB-A等接于UAB等的相同负荷换算为接于UA 等的相负荷的有功和无功换算系数，如表3-2所示。,QA、QB、QC换算为接于UA、UB、UC的无功设备容量；,PA、P

15、B、PC 换算为接于UA、UB、UC的有功设备容量；,式中 PAB、PBC、PCA 接于UAB、UBC、UCA的有功设备容量；,A,B,C,PA=pAB-APAB+pCA-APCA (3-24),QA=qAB-APAB+qCA-APCA (3-25),PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB (3-26),QB=qBC-BPBC+qAB-BPAB (3-27),PC=pCA-CPCA+pBC-CPBC (3-28),QC=qCA-CPCA+qBC-CPBC (3-29),表3-2相间负荷换算为相负荷的功率换算系数,第三节 单相用电设备组计算负荷的确定,第三节 单相用电设备组计算负荷的确定,例3

16、-3,如图3-6所示220/380V的TN-C线路上，接有220V单相电热干燥箱4台，其中2台10kW接于A相，1台30kW接于B相，一台20kW接于C相。此外接有380V单相对焊机4台，其中2台14kW(=100%)接于AB相，1 台20kW(=100%)接于BC相，1 台30kW(=60%)接于CA相。试求此线路的计算负荷。,图 3-6 例 3-6 的电路,第三节 单相用电设备组计算负荷的确定,第四节计算负荷 的估算,第四节计算负荷的估算,工业与民用建筑的计算负荷是用来按发热条件选择电源进线及有关电气设备的基本依据，也是用来计算功率因数和确定无功功率补偿容量的基本依据。 估算计算负荷的方法

17、，有单位面积功率法和单位指标法等。,二、单位面积功率法（又称负荷密度法）,将建筑物的建筑面积A乘以建筑物的负荷密度Ks，即得到建筑物的计算负荷,一、概 述,一有功计算负荷，kW； A 一建筑面积， m2 ， Ks 一负荷密度，W/m2 附录表A-17为部分旅游宾馆、饭店的变压器容量及负荷密度值，供参考。,式中：,P30= （3-30）式中P30一有功计算负荷，kWA一建筑面积，m2Ks一负荷密度，W/m2,P30= （3-30）式中P30一有功计算负荷，kWA一建筑面积，m2Ks一负荷密度，W/m2,= 1000 （3-30）,第四节计算负荷的估算,三、单位指标法,计算公式为: （3-31）,

18、按照GB 50293-1999城市电力规划规范规定的用电指标：居住建筑为2060W/m2，或1.44 kW/户；公共建筑为30120 W/m2 ；工业建筑为2080 W/m2 。考虑到今后的发展，现在新设计时，负荷宜适当取大一些。例如南阳市于2015年规定新建单元住宅按68kW/户设计。,式中， P30-有功计算负荷，kW； Kn-单位指标，例如W/床、W/人、W/户，可参见有关设计手册。,第四节计算负荷的估算,四、功率因数、无功补偿及补偿后的计算负荷,（一）功率因数 功率因数有以下几种：,瞬时功率因数:瞬时功率因数可由装设在总配变电所控制室或值班室的功率因数表直接读出。它只用来了解和分析供电

19、系统运行中无功功率变化的情况，以便考虑采取适当的补偿措施。,平均功率因数:平均功率因数是指某一规定时间内（例如一个月内）功率因数的平均值，按下式计算：,式中，WP某一时间（例如一个月）内耗用的有功电能，由有功电度表读出;,Wq 某一时间（例如一个月）内耗用的无功电能，由无功电度表读出。,第四节计算负荷的估算,最大负荷时的功率因数最大负荷时的功率因数是指在年最大负荷（即计算负荷）时的功率因数，按下式计算:,（3-33）,我国有关规程规定：高压供电的用电单位，最大负荷时的功率因数不得低于0.9，低压供电的用电单位，最大负荷时的功率因数不得低于0.85。如果达不到上述要求时，则必须进行无功补偿。,第

20、四节计算负荷的估算,（二）无功功率补偿,图 3-7 功率因数的提高与无功功率和视在功率的变化,第四节计算负荷的估算,式中 ，称为无功补偿率，或比补偿容量，单位为kvar/kW。无功补偿率表示要使1kW的有功功率由cos 提高到cos 所需的无功补偿功率kvar值。附录表A-19列出了无 功补偿率qC，可利用补偿前后的功率因数直接查出。,人工补偿设备最常用的为并联电容器。在确定了总的补偿容量后，就可根据选定的并联电容器的单个容量 来确定电容器的个数,由上式计算所得的电容器个数n，对于单相电容器来说，应取3的倍数，以便三相均衡分配。当选用电容器柜补偿时，则可直接根据计计算出的 QC 值来选择。,（

21、3-35）,或 QC=qCP30 （3-34）,要使功率因数提高到 cos ，通常需装设人工补偿装置。 由图3-7可知无功补偿容量应为：,第四节计算负荷的估算,（三）无功补偿后计算负荷的确定,装设了无功补偿设备后，则在确定补偿装设地点前的总计算负荷时应扣除无功补偿容量。因此补偿后的：,总的视在计算负荷为,总的计算电流为,式中， UN补偿地点的系统额定电压。,（3-36）,（3-37）,（3-38）,总的无功计算负荷为（注意为P30不变的条件下）,A,B,C,第四节计算负荷的估算,例3-4,某建筑物拟建一降压变电所，装设一台S9型10/0.4kV的低损耗变压器。已求出变电所低压侧有功计算负荷为540kW，无功计算负荷为730kvar。按规定，变