第6講第二章負荷計算建筑供配電與照明 王曉麗主編建筑工業(yè)出版社

1、回顧：按二項式法確定計算負荷（重點）回顧：按二項式法確定計算負荷（重點） 需要系數(shù)法進行負荷計算比較簡便，應(yīng)用廣泛，但是對于企業(yè)中用電設(shè)備數(shù)量少，容量相差懸殊的配電線路進行負荷計算，應(yīng)用需要系數(shù)法計算出的結(jié)果往往偏小，與實際相差較大，因此，在這種情況下，采用二項式法進行負荷計算比較接近實際，其指導思想是考慮大容量負荷的影響，因此計算負荷由平均最大負荷和幾臺大容量用電設(shè)備的附加負荷組成。其方法如下：回顧：一、相同工作制的單組用電設(shè)備的計算負荷（結(jié)合例題）回顧：一、相同工作制的單組用電設(shè)備的計算負荷（結(jié)合例題）xeCcPbPPtanCCPQ 22CCCQPSNCCUSI3式中：PC 、QC、SC、

2、IC 該用電設(shè)備組的計算負荷（kW）、（kVar）、（kVA）、（A）；Pe 該用電設(shè)備組的設(shè)備容量總和（kW）； Px 該用電設(shè)備組中x臺容量最大用電設(shè)備的設(shè)備容量之和（kW）； X 該用電設(shè)備組取用大容量用電設(shè)備的臺數(shù)； b、c 二項式系數(shù)，（參見表2-10），由長期實踐統(tǒng)計得出的；UN 額定電壓（kV）；bPe 該用電設(shè)備組的平均負荷；cPx X臺容量最大用電設(shè)備的附加負荷（考慮容量最大用電負荷使計算負荷大于平均負荷的影響）。 當用電設(shè)備的臺數(shù)n等于最大容量用電設(shè)備的臺數(shù)X，且n=X3時，一般將用電設(shè)備的設(shè)備容量總和作為最大計算負荷。已知某機修車間的金屬切削機床組（小批量冷加工機床），擁

3、有電壓為380V的三相電動機7.5kW 3臺，4kW 8臺，3kW 17臺，1.5kW 10臺。試求其計算負荷。回顧：二、不同回顧：二、不同工作制工作制的多組用電設(shè)備計算負荷的多組用電設(shè)備計算負荷（結(jié)合例題）（結(jié)合例題）mxeCcPbPP)()(xmxeCcPbPQtan)()tan(22CCCQPSNCCUSI3式中：PC 、QC、SC、IC 多組用電設(shè)備組的計算負荷總和（kW）、（kVar）、（kVA）、（A）； bPe 各用電設(shè)備組平均負荷bPe的總和； （cPx）m 各用電設(shè)備組附加負荷cPx中最大值；tanx 與（cPx）m相對應(yīng)的功率因數(shù)角的正切值；tan 與各用電設(shè)備組對應(yīng)的功率

4、因數(shù)角的正切值；如果每組中的用電設(shè)備數(shù)量小于最大容量用電設(shè)備的臺數(shù)X，則采用小于X的兩組或更多組中最大的用電設(shè)備附加負荷的總和，作為總的附加負荷。注意，用二項式法進行負荷計算時，把所有用電設(shè)注意，用二項式法進行負荷計算時，把所有用電設(shè)備統(tǒng)一劃組，按照不同工作制分組，不應(yīng)逐級計算。備統(tǒng)一劃組，按照不同工作制分組，不應(yīng)逐級計算。某機修車間380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50kW (其中較大容量電動機有7.5kW1臺， 4kW3臺，2.2 kW7臺)， 通風機2臺共3kW， 電阻爐1臺2kW。試確定此線路上的計算負荷。了解：計算負荷的常用估算方法了解：計算負荷的常用估算方法 一、單位指

5、標法一、單位指標法單位指標法計算有功功率PC的公式為：kWNePcP1000式中： 單位用電指標，如W/戶、W/人、W/床 ； N 單位數(shù)量，如戶數(shù)、人數(shù)、床位數(shù)。eP二、負荷密度法二、負荷密度法 當已知車間生產(chǎn)面積或某建筑物面積負荷密度時，則可估算其計算負荷： PC=A 式中： 負荷密度（kW/m2）； A 某生產(chǎn)車間或某建筑面積（m2）。某辦公樓建筑面積2萬平米，負荷密度為60W/m2，估算計算負荷。Pc=A=60*20000=1200kW回顧：單相負荷的負荷計算回顧：單相負荷的負荷計算 當單相負荷的總?cè)萘啃∮谟嬎惴秶鷥?nèi)三相對稱負荷總?cè)萘康?5%時，全部按三相對稱負荷計算，當超過15%時，

6、應(yīng)將單相負荷換算為等效三相負荷，再與三相負荷相加，等效三相負荷計算方法如下：第一種情況：單相用電設(shè)備接于相電壓第一種情況：單相用電設(shè)備接于相電壓等效三相負荷取最大一相負荷的三倍，即 Peq=3 Pm 式中：Peq 等效三相負荷容量Pm 最大負荷相的設(shè)備容量（kW）例題：例題：如圖所示如圖所示220 /380V220 /380V三相四線制線路上，接有三相四線制線路上，接有220V220V單相電熱干燥箱單相電熱干燥箱4 4臺，其中臺，其中2 2臺臺10kW10kW接于接于A A相，相，1 1臺臺30kW30kW接于接于B B相，相，1 1臺臺20kW20kW接于接于C C相。相。第二種情況、單相用

7、電設(shè)備僅接于線電壓第二種情況、單相用電設(shè)備僅接于線電壓1 1當只有單臺設(shè)備或設(shè)備只接在一個線電壓上時，等效三相負荷為：當只有單臺設(shè)備或設(shè)備只接在一個線電壓上時，等效三相負荷為：eeqPP3式中：Pe 線間負荷容量（kW）2 2當有多臺設(shè)備時，等效三相負荷當當有多臺設(shè)備時，等效三相負荷當PabPbcPcaPabPbcPca，則，則：bcabeqPPP)33(3式中：Pab、Pbc、Pca 分別接于ab、bc、ca線間負荷容量（kW）圖所示220 /380V三相四線制線路上，此外接有380V單相對焊機2臺共28kW（JCN=100）接于AB相間第三種情況：既有線間負荷，又有相間負荷時，應(yīng)將線間負荷

8、換算成相負荷，然后各相負荷分別相加，取最大相負荷的3倍做為等效三相負荷。（兩步走）（兩步走）換算方法如下：第一步：第一步：1 1各相負荷換算各相負荷換算acacaaababapPpPP)()(acacaaababaqPqPQ)()(bbcbcbababbpPpPP)()(bbcbcbababbqPqPQ)()(ccacacbcbccpPpPP)()(ccacacbcbccqPqPQ)()(第二章第二章 負荷計算負荷計算2、等效三相負荷、等效三相負荷meqPP3式中：Pab、Pbc、Pca 分別接于ab、bc、ca線間負荷（kW）；Pa、Pb、Pc、Qa、Qb、Qc 換算為a、b、c相的有功負荷

9、（kW）和無功負荷（kvar）； p（ab）a、p（ab）b、p（bc）b、p（bc）c、p（ca）c、p（ca）a 及q（ab）a、q（ab）b、q（bc）b、q（bc）c、q（ca）c、q（ca）a 功率換算系數(shù)；Pm 最大相負荷（kW）；Peq 等效三相負荷（kW）。如圖所示220 /380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱干燥箱4臺，其中2臺10kW接于A相，1臺30kW接于B相，1臺20kW接于C相。，1臺20kW（JCN=100）接于BC間，1臺30kW（ JCN=60）接于CA相間。試求此線路的計算負荷。圖2-7 例2-5的電路 解：解： (1) 電熱干燥箱的各相計算負荷

10、查附錄表得 因此只需計算其有功計算負荷：0.7,cos1,tan0,dK.(1).0.721014C Ade APK PkWkW.(1).0.713021C Bde BPK PkWkW .(1).0.712014C Cde CPK PkWkW (2) 對焊機的各相計算負荷 先將接于CA相間的30kW（=60%）換算至=100% 的容量，即 查附錄表得 再由表查得 時的功率換算系數(shù) 0.63023CAPkWkW0.35,cos0.7,tan1.02;dKcos0.7( )( )( )( )( )( )0.8,0.2,ababcbcacabbbcccaapppppp( )( )( )( )( )(

11、 )0.22,0.8ab abc bca cab bbc cca aqqqqqq因此各相的有功和無功設(shè)備容量為 A相 B相 C相0.8 2 140.2 2327APkWkWkW 0.22 2 14 var 0.8 23 var24.6 varAQkkk 0.8200.22 1421.6BPkWkWkW 0.2220 var0.82 14 var26.8 varBQkkk0.8230.22022.4CPkWkWkW0.2223 var0.820 var21.1 varCQkkk各相的有功和無功計算負荷為 A相 B相C相.(2 )0.35279.45C APkWkW.(2)0.3524.6var8

12、.61 varC AQkk.(2)0.3521.67.56C BPkWkW.(2)0.3526.8var9.38varC BQkk.(2)0.3522.47.84C CPkWkW.(2)0.3521.1 var7.39 varC CQkk (3) 各相總的有功和無功計算負荷A相B相C相. (1). (2)149.4523.5C AC AC APPPkWkWkW. (1). (2)08.61 var8.61 varC AC AC AQQQkk. (1). (2)217.5628.6C BC BC BPPPkWkWkW. (1). (2)0 9.38 var9.38 varC BC BC BQQQ

13、kk . (1). (2)147.8421.8CCCCCCPPPkWkWkW. (1). (2)0 7.39 var7.39 varC CC CC CQQQkk (4) 總的等效三相計算負荷 因B相的有功計算負荷最大，故取B相計算其等效三相計算負荷，由此可得.3328.685.8CC BPPkWkW223085.828.190.3SkVAkVA3 09 0 .31 3 730 .3 8kV AIAkV.339.38var28.1 varCC BQQkk回顧：尖峰電流的計算回顧：尖峰電流的計算用電設(shè)備持續(xù)12s的短時最大負荷電流，稱尖峰電流。確定尖峰電流的目的是為了計算線路的電壓波動、選擇斷路器

14、、熔斷器和保護裝置電流整定值，以及檢驗電動機能否自起動的依據(jù)。一、單臺設(shè)備的尖峰電流一、單臺設(shè)備的尖峰電流單臺設(shè)備的尖峰電流主要是由感性負載在起動瞬間產(chǎn)生的電流。即 Ipk =KIN 式中：Ipk 單臺設(shè)備的尖峰電流（A）；IN 用電設(shè)備的額定電流；K 用電設(shè)備的起動電流倍數(shù)。一般鼠籠式電動機為57，繞線型電動機為23，直流電動機為1.52，電焊變壓器為34（詳細值可查產(chǎn)品樣本）第二章第二章 負荷計算負荷計算二、多臺用電設(shè)備的尖峰電流二、多臺用電設(shè)備的尖峰電流一般只考慮起動電流最大的一臺電動機的起動電流，因此多臺用電設(shè)備的尖峰電流為： Ipk =（KIN）m +Ic（n-1） 式中： （KIn

15、）m 起動電流最大的一臺電動機起動電流（A）； Ic（n-1） 除起動電流最大的那臺電動機之外，其它用電設(shè)備的計算電流。三、電動機組同時起動的尖峰電流三、電動機組同時起動的尖峰電流niniiPKIKI1式中：式中： n n 同時起動的電動機臺數(shù)；同時起動的電動機臺數(shù)； K Ki i、I Ini ni 對應(yīng)于第對應(yīng)于第i i臺電動機的起動倍數(shù)和額定電流。臺電動機的起動倍數(shù)和額定電流。第二章第二章 負荷計算負荷計算第八節(jié)第八節(jié) 節(jié)約電能節(jié)約電能一、節(jié)約電能1節(jié)約電能的意義1）節(jié)約電能可降低能源的消耗，緩解電力供需的矛盾，減少環(huán)境污染。2）節(jié)約電能可減少企業(yè)的成本。3）節(jié)約電能可促進新技術(shù)、新工藝、

16、新設(shè)備的開發(fā)與利用。大大提高生產(chǎn)力水平。2節(jié)約電能的方法1）建立科學用電管理制度與措施。2）實行計劃供電，合理分配負荷，削峰填谷，提高電網(wǎng)供電能力、降低線損。3）采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，改造舊設(shè)備，提高用電設(shè)備效率，減少電源損失，減 少線路損耗。4）提高自然功率因數(shù)和進行無功補償，使電網(wǎng)功率因數(shù)提高，從而減少損耗。二、功率損耗二、功率損耗1.變壓器功率損耗的計算 變壓器的功率損耗，包括 有功功率損耗 和無功功率損耗 。有功損耗又分為空載損耗和負載損耗兩部分?？蛰d損耗又稱鐵損，它是變壓器主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的有功功率損耗；負載損耗又稱銅損，它是變壓器負荷電流在一次、二次繞組的電阻中產(chǎn)生的有功功

17、率損耗。 同樣無功功率損耗也由兩部分組成，一部分是變壓器空載時，由產(chǎn)生主磁通的勵磁電流所造成的無功功率損耗，另一部分是由變壓器負載電流在一、二次繞組電抗上產(chǎn)生的無功功率損耗。TPTQ第二章第二章 負荷計算負荷計算KP 、 是通過短路試驗測得， 、 是由空載試驗測得，由制造廠提供，或由下式計算。KQOPOQ22NTCKOTNTCKOTSSQQQSSPPPNTZKNTOOSUQSIQ100%100%式中：PT、QT變壓器的有功功率損耗（kW）、無功功率損耗（kvar）； P0、Q0變壓器的空載有功功率損耗（kW）、空載無功功率損耗（kvar）； PK、QK變壓器負載有功功率（kW）、負載無功功率（

18、kvar），即變壓器的短路有功功率損耗和無功功率損耗。 SC 變壓器低壓側(cè)計算視在功率（KVA）； SNT 變壓器的額定容量（KVA）。變壓器的功率損耗也可用下式概略計算。CTCTSQSP05. 001. 0第二章第二章 負荷計算負荷計算2供電線路功率損耗的計算 供電線路的有功功率損耗、無功功率損耗可按下式計算：3232103103XIQRIPClCl式中:PL、QL線路的有功功率損耗（kW），無功功率損耗（kvar）； R、X 每相線路電阻、電抗。R、X可按下式計算：lxXlrRoo式中：ro、xo線路單位長度的交流電阻和電抗；（/km）； l 線路計算長度（km）。三、無功補償（重點）三、

19、無功補償（重點）1無功補償?shù)囊饬x 在企業(yè)和民用建筑中的用電設(shè)備大多數(shù)是具有電感特性的。如：電力變壓器、感應(yīng)電動機、電焊機、日光燈等，這些設(shè)備在工作中向電網(wǎng)吸收大量無功功率，而這部分功率又不是實際做功的功率，因此電網(wǎng)向負載提供有功功率的同時，又要提供無功功率，由公式 可知，無功功率Q的增加，可使視在功率S增加，因此，無功功率增加可導致：（1）供電系統(tǒng)的設(shè)備容量和投資增加，如S愈大，變壓器容量愈大；（2）當電源電壓一定時，由公式 可知，S增加，勢必導致線路的電流I增加，使輸電線路導線截面增加；（3）線路電流的增加，使得線路的電壓損失Ir增加，線路及設(shè)備的有功損耗I2r增加。22QPSUIS3第二章

20、第二章 負荷計算負荷計算2無功補償?shù)姆椒ㄓ捎谏鲜鲈?，無功功率的增加，不僅能源浪費，又使設(shè)備投資增加，為了減少向電網(wǎng)索取的無功功率，由公式 可知，提高功率因數(shù)cos，即可減少系統(tǒng)容量S。提高功率因數(shù)的方法主要分兩方面：cosPS 采用提高自然功率因數(shù)的方法采用人工補償?shù)姆椒?，提高功率因?shù)。這種方法不需要增加設(shè)備，如合理選擇感應(yīng)電動機和變壓器容量采用人工補償?shù)姆椒?，需要增加新設(shè)備，這種方法通常有（1）采用靜電電容器；（2）采用同步調(diào)相機。第二章第二章 負荷計算負荷計算3補償容量的計算方法采用靜電電容器進行無功補償?shù)挠嬎惴椒ㄈ缦拢篶ccccqPPQ)tan(tan21式中： Qcc 補償容量（kV

21、ar）； Pc 有功計算負荷（kW）； tan1 補償前計算負荷對應(yīng)的功率因數(shù)的正切值； tan2 補償后計算負荷對應(yīng)的功率因數(shù)的正切值； c 補償率（kVar/kW）。某建筑變電所低壓側(cè)有功計算負荷為980kW，功率因數(shù)為0.78，要使得功率因數(shù)提高到0.9，需并聯(lián)多大容量的電容器？ 解： 見課本29頁（實踐中是不行的） 某廠擬建一降壓變電所，裝設(shè)一臺主變壓器。已知變電所低壓側(cè)有功計算負荷為650kW，無功計算負荷為800 kvar。為了使工廠變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不低于0.9，如在低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進行補償時，需裝設(shè)多少補償容量？并問補償前后工廠變電所所選主變壓器容量有何變化？ 解：解：

22、(1) 補償前應(yīng)選變壓器的容量和功率因數(shù) 變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為kVAkVAS103180065022230）（主變壓器容量的選擇條件為SNT S30(2)，因此在未進行無功補償時，主變壓器容量應(yīng)選為1250kVA（變壓器容量分級）， 這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為(2)cos650/10310.63 某廠擬建一降壓變電所，裝設(shè)一臺主變壓器。已知變電所低壓側(cè)有功計算負荷為650kW，無功計算負荷為800 kvar。為了使工廠變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不低于0.9，如在低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進行補償時，需裝設(shè)多少補償容量？并問補償前后工廠變電所所選主變壓器容量有何變化？ (2) 無功補償容量 按規(guī)

23、定變電所高壓側(cè)的 ，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù) 要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.63提高到0.92，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為 cos0.9(2)cos0.92650(tanarccos0.63tanarccos0.92) var525 varCQkk取530 varCQk (3) 補償后的變壓器容量和功率因數(shù) 補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為2230(2)650(800530)704SkVAkVA因此補償后變壓器容量可改選為800kVA，比補償前容量減少450kVA。 變壓器的功率損耗為kWkVASPT770401. 001. 0)2(30var3570405. 005. 0)2(30kkVASQ

24、T變電所高壓側(cè)的計算負荷為 2230(1)657305724SkVAkVAkWkWkWP6577650)1(30var305var35var)530800()1(30kkkQ補償后工廠的功率因數(shù)為30(1)30(1)cos/657/7240.907PS第二章第二章 負荷計算負荷計算第九節(jié)第九節(jié) 變壓器的選擇變壓器的選擇（重點）（重點）一、一般原則一、一般原則135 kV主變壓器的臺數(shù)和容量應(yīng)根據(jù)210（6）kV配電變壓器臺數(shù)和容量應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件負荷性質(zhì)用電容量運行方式負荷情況建筑物性質(zhì)（民用建筑變電所）環(huán)境條件確定 工廠供電系統(tǒng)沒有特殊要求的和民用建筑獨立變電所， 采用三相油浸自冷電力變壓

25、器； 對消防要求較高場所，宜采用干式電力變壓器； 對電網(wǎng)電壓波動較大，為改善電壓質(zhì)量采用有載調(diào)壓電力變壓器； 對于工作環(huán)境惡劣，要求有防塵、防火、防爆要求的，應(yīng)采用密閉式、防火、防爆電力變壓器； 近年來，箱式變壓器在城市中的小區(qū)和車間也不斷采用，與高、低壓配電柜并列安裝組成箱變。第二章第二章 負荷計算負荷計算第二章第二章 負荷計算負荷計算二、變壓器臺數(shù)要依據(jù)以下原則選擇二、變壓器臺數(shù)要依據(jù)以下原則選擇1為滿足負荷對供電可靠性的要求，對具有大量一、二級負荷或只有大量二級負荷，宜采用兩臺及以上變壓器，當一臺故障或檢修時，另一臺仍能正常工作。2負荷容量大而集中時，雖然負荷只為三級負荷，也可采用兩臺及

26、以上變壓器。3對于季節(jié)負荷或晝夜負荷變化比較大時，為了方便、靈活地投切變壓器，也宜采用兩臺變壓器。 除以上情況外，可采用一臺變壓器。. 根據(jù)負荷等級確定. 根據(jù)負荷容量確定. 根據(jù)運行的經(jīng)濟性確定第二章第二章 負荷計算負荷計算當符合下列條件之一時，可設(shè)專用變壓器：1.電力和照明采用共用變壓器將嚴重影響照明質(zhì)量及光源壽命時，可設(shè)照明專用變壓器；2.季節(jié)性負荷容量較大或沖擊性負荷嚴重影響電能質(zhì)量時，設(shè)專用變壓器；3.單相負荷容量較大，由于不平衡負荷引起中性導體電流超過變壓器低壓繞組額定電流的25時，或只有單相負荷其容量不是很大時，可設(shè)置單相變壓器；4.出于功能需要的某些特殊設(shè)備，可設(shè)專用變壓器；5

27、.在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)高阻抗接地，電氣裝置外露可導電部分就地接地的低壓系統(tǒng)中(IT系統(tǒng))，照明系統(tǒng)應(yīng)設(shè)專用變壓器。第二章第二章 負荷計算負荷計算三、變壓器容量的確定三、變壓器容量的確定1在民用建筑中，低壓為0.4kV單臺變壓器容量不宜大于1250kVA。因為容量太大，供電范圍和半徑太大，電能損耗大。對于戶外預(yù)裝式變電所，單臺變壓器容量不宜大于800kVA。單臺變壓器容量確定：CNTSS式中： SNC 單臺變壓器容量（kVA）； ST 計算負荷的視在功率（kVA）； 變壓器的最佳負荷率（一般取70%80%為宜）從長期經(jīng)濟運行角度考慮，配電變壓器的長期工作負荷率不宜大于85%。2如果是具有兩臺及以

28、上變壓器的變電所，要求其中任一臺變壓器斷開時，其余主變壓器的容量應(yīng)滿足一、二級負荷用電。 在同一變電所內(nèi)，變壓器的容量等級不宜過多。第二章第二章 負荷計算負荷計算3變壓器允許過負荷倍數(shù)和時間變壓器允許事故過負荷倍數(shù)和時間，應(yīng)按制造廠的規(guī)定執(zhí)行，如制造廠無規(guī)定時，對油浸及干式變壓器可參照下表規(guī)定執(zhí)行。 油浸變壓器允許事故過負荷倍數(shù)和時間干式變壓器允許事故過負荷倍數(shù)和時間第二章第二章 負荷計算負荷計算四、變壓器連接組別的選擇：四、變壓器連接組別的選擇：1. 變壓器繞組連接方式類別及連接方式類別及連接方式高高 、中、中 壓壓低壓低壓單相單相I Ii i三相星型三相星型Y Yy y三相三角形三相三角形D Dd d有中性線時有中性線時YNYN、ZNZNynyn、znzn 變壓器繞組連接方式變壓器繞組連接方式 不同繞組間電壓相位差，即相位移為30的倍數(shù)，故有0、1、2，11共12個組別。通常繞組的繞向相同，端子和相別標志一致，聯(lián)結(jié)組別僅為0和11兩種，中、低壓繞組連接組標號有