第2章建筑供配電的負荷計算

1、用電設(shè)備的主要特征用電設(shè)備的主要特征負荷曲線及計算負荷負荷曲線及計算負荷第二章第二章 建筑供配電的負荷計算建筑供配電的負荷計算 計算負荷的意義和計算目的計算負荷的意義和計算目的求計算負荷的方法求計算負荷的方法負荷計算方法的應(yīng)用范圍及評價負荷計算方法的應(yīng)用范圍及評價供配電系統(tǒng)的功率損耗與電能需要量的計算供配電系統(tǒng)的功率損耗與電能需要量的計算第一節(jié)第一節(jié) 計算負荷的意義和計算目的計算負荷的意義和計算目的原始資料原始資料 計算負荷計算負荷 負荷計算主要包括：負荷計算主要包括：（1 1）求計算負荷，也稱需用負荷）求計算負荷，也稱需用負荷目的是為了合理的選擇供配電系統(tǒng)各級電壓供電網(wǎng)絡(luò)、目的是為了合理的選

2、擇供配電系統(tǒng)各級電壓供電網(wǎng)絡(luò)、變壓器容量和電器設(shè)備型號等。變壓器容量和電器設(shè)備型號等。（2）求尖峰電流）求尖峰電流“加工加工 ”為什么不能簡單地用設(shè)備額定容量做為計算負荷，選擇導(dǎo)為什么不能簡單地用設(shè)備額定容量做為計算負荷，選擇導(dǎo)體和各種供電設(shè)備呢體和各種供電設(shè)備呢? ?計算電壓波動、電壓損失、選擇熔斷器和保護元件等。計算電壓波動、電壓損失、選擇熔斷器和保護元件等。（3）求平均負荷）求平均負荷計算供配電系統(tǒng)中電能需要量、電能損耗和選擇無功補計算供配電系統(tǒng)中電能需要量、電能損耗和選擇無功補償裝置等。償裝置等。第二節(jié)第二節(jié) 用電設(shè)備的主要特征用電設(shè)備的主要特征直流、交流直流、交流按電壓高低分：按電壓

3、高低分： 按電流性質(zhì)分：按電流性質(zhì)分：低壓低壓額定電壓在額定電壓在1000V及以下及以下 高壓高壓額定電壓在額定電壓在1000V以上以上 按頻率分：按頻率分： 低頻（低頻（50Hz以下）以下） 工頻（工頻（50Hz） 中頻（中頻（501000Hz） 高頻（高頻（1000Hz以上）以上） 按工作制分：按工作制分： 連續(xù)運行、短時運行和反復(fù)短時運行連續(xù)運行、短時運行和反復(fù)短時運行 1、連續(xù)運行工作制、連續(xù)運行工作制工作時間較長，連續(xù)運行的用電設(shè)備工作時間較長，連續(xù)運行的用電設(shè)備2、短時運行工作制、短時運行工作制 工作時間短，停歇時間相當長工作時間短，停歇時間相當長 3、反復(fù)短時工作制、反復(fù)短時工作

4、制 有規(guī)律性的、時而工作、時而停歇、反復(fù)運行有規(guī)律性的、時而工作、時而停歇、反復(fù)運行暫載率：暫載率： %1000 tttJCww足以使之達到熱平衡狀態(tài)足以使之達到熱平衡狀態(tài) 確定各種設(shè)備容量的方法：確定各種設(shè)備容量的方法： （1）對于連續(xù)運行工作制的用電設(shè)備）對于連續(xù)運行工作制的用電設(shè)備設(shè)備容量即等于其額定功率設(shè)備容量即等于其額定功率 （2）對于短時運行工作制的用電設(shè)備）對于短時運行工作制的用電設(shè)備 將設(shè)備在某一暫載率下的銘牌額定功率統(tǒng)一換算將設(shè)備在某一暫載率下的銘牌額定功率統(tǒng)一換算到一個標準暫載率下的功率到一個標準暫載率下的功率 2）電焊機）電焊機 統(tǒng)一換算到統(tǒng)一換算到JC=100% JCS

5、JCJCPPNNe cos100 1）電動機）電動機 統(tǒng)一換算到統(tǒng)一換算到JC25=25% NNNNeJCPJCJCPP225 （3）對于反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備）對于反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備 （4）照明的設(shè)備容量）照明的設(shè)備容量1）對白熾燈和碘鎢燈的設(shè)備容量是指燈泡上標出的額定）對白熾燈和碘鎢燈的設(shè)備容量是指燈泡上標出的額定功率（功率（W）310 NePP（kW）2）對氣體放電燈的設(shè)備容量是指燈管（對氣體放電燈的設(shè)備容量是指燈管（W）加鎮(zhèn)流器中）加鎮(zhèn)流器中的功率損失的功率損失310)2 . 11 . 1( NePP（kW）3）對不同性質(zhì)的建筑物估算照明的設(shè)備容量，可采用單）對不同性質(zhì)的建筑物

6、估算照明的設(shè)備容量，可采用單位面積照明容量法來計算位面積照明容量法來計算1000 SPe（kW）照明單位容量（單位安裝功率，照明單位容量（單位安裝功率，W/m2）第三節(jié)第三節(jié) 負荷曲線及計算負荷負荷曲線及計算負荷 表示一組用電設(shè)備的用電功率隨時間變化關(guān)系的圖形表示一組用電設(shè)備的用電功率隨時間變化關(guān)系的圖形負荷性質(zhì)：負荷性質(zhì)： 有功負荷曲線和無功負荷曲線有功負荷曲線和無功負荷曲線 負荷持續(xù)工作的時間：負荷持續(xù)工作的時間： 日負荷曲線和年負荷曲線日負荷曲線和年負荷曲線 一、負荷曲線一、負荷曲線 圖圖2-1 某廠日負荷曲線某廠日負荷曲線年持續(xù)負荷曲線的繪制年持續(xù)負荷曲線的繪制年每日最大負荷曲線年每日

7、最大負荷曲線二、與負荷計算有關(guān)的幾個物理量二、與負荷計算有關(guān)的幾個物理量 （一）年最大負荷和最大負荷利用小時數(shù)（一）年最大負荷和最大負荷利用小時數(shù) 年最大負荷：年最大負荷： 全年中最大工作班內(nèi)半小時平均功率的最大值全年中最大工作班內(nèi)半小時平均功率的最大值年最大負荷利用小時數(shù)：年最大負荷利用小時數(shù)： 是一個假想時間，在此時間內(nèi)，用是一個假想時間，在此時間內(nèi)，用戶按年最大負荷持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于全年實際戶按年最大負荷持續(xù)運行所消耗的電能，恰好等于全年實際消耗的電能。消耗的電能。 mpmPWT 最大工作班：最大工作班：是指一年中最大負荷月份內(nèi)最少出現(xiàn)是指一年中最大負荷月份內(nèi)最少出現(xiàn)23次次

8、的最大負荷工作班，而不是偶然出現(xiàn)的某一個工作班。的最大負荷工作班，而不是偶然出現(xiàn)的某一個工作班。mqmQWT )(無無功功（二）平均負荷和負荷系數(shù)（二）平均負荷和負荷系數(shù) 平均負荷：平均負荷： 電力用戶在一段時間內(nèi)消耗功率的平均值電力用戶在一段時間內(nèi)消耗功率的平均值 tWPpav 年平均負荷年平均負荷 hWPpav8760 負荷系數(shù)：負荷系數(shù)： 平均負荷與其最大負荷的比值。平均負荷與其最大負荷的比值。 mavPP mavQQ （三）需用系數(shù)（三）需用系數(shù) emdPPK 11rLdKKK （三）利用系數(shù)（三）利用系數(shù)三、計算負荷定義三、計算負荷定義 eavuPPK 定義：定義：是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)

9、體和電器設(shè)備時使用的一個假是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備時使用的一個假想負荷想負荷其其物理意義物理意義：按計算負荷持續(xù)運行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)與按實：按計算負荷持續(xù)運行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)與按實際變動負荷長期運行所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等際變動負荷長期運行所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等通常規(guī)定取通常規(guī)定取30min平均最大負荷平均最大負荷P30、Q30和和S30作為該用作為該用戶的戶的“計算負荷計算負荷”，并用，并用Pc、Qc、Sc分別表示其有功、分別表示其有功、無功和視在計算負荷。無功和視在計算負荷。為什么取用為什么取用“30min平均最大負荷平均最大負荷”呢呢?Pc=P30=PmQc=Q30=QmSc=S30=S

10、m第四節(jié)第四節(jié) 求計算負荷的方法求計算負荷的方法 一、按需用系數(shù)法確定計算負荷一、按需用系數(shù)法確定計算負荷 （一）用電設(shè)備組的計算負荷（一）用電設(shè)備組的計算負荷 用電設(shè)備組：由工藝性質(zhì)相同、需用系數(shù)相近的一些設(shè)用電設(shè)備組：由工藝性質(zhì)相同、需用系數(shù)相近的一些設(shè)備合并成組的用電設(shè)備備合并成組的用電設(shè)備 計算公式計算公式: edcPKP 有功計算負荷有功計算負荷 tanccPQ 無功計算負荷無功計算負荷 22cccQPS 視在計算負荷視在計算負荷 NccUSI3 計算電流計算電流 例：例：已知機修車間的金屬切削機床組，擁有電壓為已知機修車間的金屬切削機床組，擁有電壓為380V的的 三相電動機三相電動

11、機7. 5kW3臺；臺；4kW8臺；臺；3kW17臺；臺；1. 5kW10 臺。試求其計算負荷。臺。試求其計算負荷。解：解：此機床組電動機的總?cè)萘繛榇藱C床組電動機的總?cè)萘繛镻e=7.5kW 3+4 kW 8+3 kW17+1.5 kW10=120.5kW查表得查表得Kd=1.60.2(取取0.2), cos=0. 5,tan=1. 73。 kWkWPc1 .245 .1202 . 0 有功計算負荷有功計算負荷 var7 .4173. 11 .24kkWQc 無功計算負荷無功計算負荷 kVAkWSc2 .485 . 01 .24 視在計算負荷視在計算負荷 AkVkVAIc2 .7338. 032

12、 .48 計算電流計算電流 （二）多組用電設(shè)備計算負荷的確定（二）多組用電設(shè)備計算負荷的確定 同時系數(shù)同時系數(shù) K 總的有功計算負荷為總的有功計算負荷為 mieidicPKKP1)(總的無功計算負荷為總的無功計算負荷為 )tan(1imieidicPKKQ 總的視在計算負荷為總的視在計算負荷為 22cccQPS 總的計算電流為總的計算電流為 NccUSI3 如果在低壓母線上裝有無功補償用的靜電電容器組時，則如果在低壓母線上裝有無功補償用的靜電電容器組時，則低壓母線上的無功計算負荷應(yīng)為：低壓母線上的無功計算負荷應(yīng)為：cimieidicQPKKQ )tan(1 例：例：某機工車間某機工車間380V

13、線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機床電動機線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機床電動機30臺共臺共85kW，其中較大容量電動機，其中較大容量電動機11kW1臺，臺，7.5kW3臺，臺，4kW6臺，其它為更小容量臺，其它為更小容量的電動機。另有通風機的電動機。另有通風機3臺，共臺，共5kW；電葫蘆；電葫蘆1個，個，3kW（JC=40%）。試確定）。試確定各組的和總的計算負荷。各組的和總的計算負荷。 解：解：先求各組的計算負荷先求各組的計算負荷 （1）機床組）機床組 查表得查表得Kd=0.180.25（取（取Kd=0.25），），cos=0.5，tan=1.73，因此因此 Pc(1)= 0.2585kW

14、 = 21.3kW Qc(1)= 21.3kW1.73 = 36.8kvar Sc(1)= 21.3 kW /0.5 = 42.6kVA Ic(1) = 42.6kVA/（ 0.38kV）3= 64.7A （2）通風機組）通風機組 查表得查表得Kd=0.70.8（取（取Kd=0.8），），cos=0.8，tan=0.75，因，因此此 Pc(2)= 0.85kW = 4kW Qc(2)= 4kW0.75 = 3kvar Sc(2)= 4kW /0.8 = 5kVA Ic(2) = 5kVA/（ 0.38kV）3= 7.6A （3）電葫蘆）電葫蘆 查表得查表得Kd=0.10.15（取（取Kd=0.

15、15），），cos=0.5，tan=1.73，而，而JC=25%，故，故 Pe(JC=25%)= 3kW24 . 0=3.79 kW 因此因此 Pc(3)= 0.153.79kW = 0.569kW Qc(3)= 0.569kW1.73 = 0.984kvar Sc(3)= 0.569kW /0.5 = 1.138kVA Ic(1) = 1.138kVA/（ 0.38kV）3= 1.73A 因此總計算負荷（取因此總計算負荷（取K=0.9）為：）為： Pc= 0.9（21.3+4+0.569）kW = 23.28kW Qc= 0.9（36.8+3+0.984）kvar = 36.71kvar S

16、c=2271.3628.23 kVA = 43.47 kVA I30 = 43.47kVA/（ 0.38kV）3= 66.05A 二、按二項式法確定計算負荷二、按二項式法確定計算負荷 （一）同一工作制的單組用電設(shè)備的計算負荷（一）同一工作制的單組用電設(shè)備的計算負荷 xeccPbPP （二）不同工作制的多個用電設(shè)備組的計算負荷（二）不同工作制的多個用電設(shè)備組的計算負荷總的有功計算負荷總的有功計算負荷 mxmieiiccPPbP)()(1 總的無功計算負荷總的無功計算負荷 xmxmiieiiccPPbQ tan)()tan(1 bPe表示用電設(shè)備組的平均負荷，其中表示用電設(shè)備組的平均負荷，其中Pe

17、是用電設(shè)備組的是用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?，其計算方法與需用系數(shù)法相同；設(shè)備總?cè)萘?，其計算方法與需用系數(shù)法相同； cPx表示用電設(shè)備組中表示用電設(shè)備組中x臺容量最大的設(shè)備投入運行時增加臺容量最大的設(shè)備投入運行時增加的附加負荷，其中的附加負荷，其中Px是是x臺最大設(shè)備的設(shè)備容量。臺最大設(shè)備的設(shè)備容量。 三、計算負荷的估算方法三、計算負荷的估算方法（一）單位產(chǎn)品耗電量法（一）單位產(chǎn)品耗電量法年電能需要量年電能需要量 Wa=n mamTWP 最大有功功率最大有功功率 （二）負荷密度法（二）負荷密度法APav （三）其他估算法（三）其他估算法若已知企業(yè)或車間的其他指標，如設(shè)備每若已知企業(yè)或車間的其他指標，

18、如設(shè)備每1kW安裝功率所安裝功率所需要的平均電量需要的平均電量（單位為（單位為kWh/kW），則），則aNavTPP/ 四、民用建筑負荷計算四、民用建筑負荷計算（一）普通中小學(xué)負荷計算（一）普通中小學(xué)負荷計算1. .照明負荷采用需用系數(shù)法計算。照明負荷采用需用系數(shù)法計算。2. .一般用電插座每個可按一般用電插座每個可按100W計算，實驗室用電插座除計算，實驗室用電插座除特殊要求外每個可按特殊要求外每個可按50W計算。計算。3. .教學(xué)樓負荷需用系數(shù)可根據(jù)教室與實驗室的比例和插座教學(xué)樓負荷需用系數(shù)可根據(jù)教室與實驗室的比例和插座設(shè)置的數(shù)量在設(shè)置的數(shù)量在0.60.9范圍內(nèi)選取。范圍內(nèi)選取。4. .全

19、校照明負荷需用系數(shù)可在全校照明負荷需用系數(shù)可在0.50.8間選取。間選取。5. .全校如有動力負荷時，一般可采取負荷分析的方法，了全校如有動力負荷時，一般可采取負荷分析的方法，了解設(shè)備運行工況，確定計算負荷。風機的負載率可取解設(shè)備運行工況，確定計算負荷。風機的負載率可取0.750.85，水泵的負載宰可取，水泵的負載宰可取0.70.8。（二）高層住宅、辦公及科研建筑負荷計算（二）高層住宅、辦公及科研建筑負荷計算（三）高層旅游賓館、飯店動力負荷計算（三）高層旅游賓館、飯店動力負荷計算 現(xiàn)代高層建筑的動力負荷計算方法，基本上都采用負現(xiàn)代高層建筑的動力負荷計算方法，基本上都采用負荷密度法和需用系數(shù)法。

20、其最大荷密度法和需用系數(shù)法。其最大優(yōu)點優(yōu)點是：方法簡便、精度是：方法簡便、精度能夠滿足工程要求，關(guān)鍵在于正確選用系數(shù)值。現(xiàn)代高層能夠滿足工程要求，關(guān)鍵在于正確選用系數(shù)值。現(xiàn)代高層旅游建筑的同期需用系數(shù)在旅游建筑的同期需用系數(shù)在0.60.7之間，負荷密度約在之間，負荷密度約在50100VA/m2之間，這些參數(shù)的大小與建筑規(guī)模、標準要之間，這些參數(shù)的大小與建筑規(guī)模、標準要求、管理方法以及有關(guān)空調(diào)設(shè)備等許多因素有關(guān)。求、管理方法以及有關(guān)空調(diào)設(shè)備等許多因素有關(guān)。五、單相負荷計算五、單相負荷計算（一）單相用電設(shè)備僅接于相電壓（一）單相用電設(shè)備僅接于相電壓等效三相負荷取最大相負荷的三倍等效三相負荷取最大相

21、負荷的三倍mNeqPJCSP3cos3 （二）單相用電設(shè)備僅接于線電壓（二）單相用電設(shè)備僅接于線電壓先將各線間負荷相加，選取其中負荷較大兩項進行計算。先將各線間負荷相加，選取其中負荷較大兩項進行計算。當當PabPbc Pca時，則取時，則取Pab 、Pbc兩項兩項當當Pbc0.15Pab時，時，Peq =1.5( (Pab+ +Pbc) )當當Pbc0.15Pab時，時，Peq = Pab3當只有當只有Pab、Pbc= =Pca= =0時，時， Peq= Pab3（三）一般情況（三）一般情況Pa= Pabp(ab)a+ Pcap(ca)aQa= Pabq(ab)a+ Pcaq(ca)aPb=

22、Pabp(ab)b+ Pbcp(bc)bQb= Pabq(ab)b+ Pbcq(bc)bPc= Pbcp(bc)c+ Pcap(ca)cQa= Pbcq(bc)c+ Pcaq(ca)cPeq =3PmQeq =3Qm第五節(jié)第五節(jié) 負荷計算方法的應(yīng)用范圍及評價負荷計算方法的應(yīng)用范圍及評價在實際的建筑工程供電設(shè)計中，廣泛采用需用系數(shù)法在實際的建筑工程供電設(shè)計中，廣泛采用需用系數(shù)法需用系數(shù)法普遍用于方案估算、初步設(shè)計和工廠大型車間需用系數(shù)法普遍用于方案估算、初步設(shè)計和工廠大型車間變電所的施工設(shè)計。變電所的施工設(shè)計?？紤]了用電設(shè)備數(shù)量和大容量設(shè)備對計算負荷的影響考慮了用電設(shè)備數(shù)量和大容量設(shè)備對計算負荷的影響一般用于低壓分支線或干線計算負荷的確定一般用于低壓分支線或干線計算負荷的確定在建筑方案設(shè)計階段，可采用建筑面積負荷密度法進行負在建筑方案設(shè)計階段，可采用建筑面積負荷密度法進行負荷估算。荷估算。在建筑施工階段設(shè)計時，可采用需用系數(shù)法進行復(fù)核。在建筑施工階段設(shè)計時，可采用需用系數(shù)法進行復(fù)核。在制定建廠規(guī)劃或初步設(shè)計時，在尚無具體設(shè)備參數(shù)和工在制定建廠規(guī)劃或初步設(shè)計時，在尚無具體設(shè)備參數(shù)和工藝加工流程情況下，可采用單位產(chǎn)品耗電量法或生產(chǎn)面積藝加工流程情況下，可采用單位產(chǎn)品耗電量法或生產(chǎn)面積負荷密度法估算全廠和車間的負荷。負荷密度