用電負荷計算

章負荷計算

2021/5/91第一節(jié)負荷計算的方法一、需要系數(shù)法（一）需要系數(shù)Kd的確定將計算負荷與電氣設(shè)備總?cè)萘康年P(guān)系表達如下：

工程實際中，是根據(jù)已運行的實際系統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，得到需要系數(shù)的經(jīng)驗值。需要系數(shù)是以電氣設(shè)備的性質(zhì)為分類原則得到的，因此使用時應(yīng)首先對所要計算的設(shè)備進行歸類。需要系數(shù)常常是一個范圍，根據(jù)實際設(shè)備的數(shù)量決定取值的大小，設(shè)備數(shù)量越多，需要系數(shù)取值應(yīng)越小，反之則大。2021/5/92（二）負荷計算的需要系數(shù)法1.單組設(shè)備計算負荷當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺數(shù)﹥3臺時，計算負荷應(yīng)考慮其需要系數(shù)，即：

式中---總設(shè)備功率，單位為kWKd

需要系數(shù)

Pc

計算有功功率，單位為kWQc

計算無功功率，單位為kvar

當(dāng)每組中設(shè)備臺數(shù)≤3臺時，考慮其同時使用率非常高，將需要系數(shù)Kc取為1，其余計算與上述公式相同。

Sc計算視在功率，單位為kVATg￠電氣設(shè)備功率因數(shù)角的正切值

Uc電氣設(shè)備額定電壓，單位為kWIc計算電流，單位為A2021/5/932.多組設(shè)備的計算負荷當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時，先將每一組都按上述步驟計算后，再考慮各個設(shè)備組的同時系數(shù)，因此計算負荷為：式中：—有功功率同時系數(shù)。對于配電干線所共范圍的計算負荷，

K取值范圍一般在0.8.~0.9；對于變電站總計算負荷，K取值范圍一般在0.85~1?！獰o功功率同時系數(shù)。對于配電干線計算負荷，K取值范圍一般在0.93.~0.97；對于變電站總計算負荷，K取值范圍一般在0.95~1。2021/5/94二、二項式法三、利用系數(shù)法四、利用各種用電指標(biāo)的負荷計算法當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)及容量尚未確定，但須作出初步的負荷計算時。如：供配電系統(tǒng)處于規(guī)劃階段時；處于初步設(shè)計階段時，部分主要的、大容量用電設(shè)備已經(jīng)清楚，但某些分散的、小容量的用電設(shè)備（如：照明設(shè)備）并未確定；這時，均需借助用電指標(biāo)進行負荷計算。

式中Pc計算負荷，單位為kWA計算范圍的使用面積，單位為㎡

ρ負荷密度指標(biāo),單位為kW/㎡1．負荷密度法負荷密度法的計算公式如下：2021/5/952．單位指標(biāo)法單位指標(biāo)法的計算公式如下：

Pc=αN

式中：α—單位用電指標(biāo)，單位kW/人、kW/床等

N—供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù)，人或床數(shù)3．住宅用電指標(biāo)住宅用電指標(biāo)法的計算公式如下：

式中：β----住宅用用電指標(biāo)，單位kW/戶

---住宅用用同時系數(shù)

N----供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù)

β相當(dāng)于一戶住宅的計算負荷。2021/5/96（1）指標(biāo)法中除了住宅用電量指標(biāo)法外的其他方法一般只用作供配電系統(tǒng)的前期負荷估算。（2）需要系數(shù)法計算簡單，是最為常用的一種計算方法。適合用電設(shè)備數(shù)量較多，且容量相差不大的情況。（3）二項式法考慮問題的出發(fā)點就是大容量設(shè)備的作用，因此，當(dāng)用電設(shè)備組中設(shè)備容量相差懸殊時，使用二項式法可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。（4）利用系數(shù)法的計算結(jié)果相對繁瑣，但使用計算機進行計算時也不應(yīng)成為問題。（5）目前民用建筑用電負荷的二項式系數(shù)和利用系數(shù)經(jīng)驗值尚不完善，這兩種方法主要用于工業(yè)企業(yè)的負荷計算。五、各種負荷計算法的特點及適用范圍2021/5/97第二節(jié)實際工程中如何進行負荷計算一、負荷計算的內(nèi)容：1、設(shè)備容量：也稱裝機容量。是設(shè)備名牌上的額定容量或額定功率。2、計算容量：也稱計算負荷。是選擇變壓器、確定備用電源容量，確定無功功率補償容量的依據(jù)。3、計算電流：是計算負荷下在額定電壓下的電流。是選擇變壓器、選擇電氣元件、確定電纜、導(dǎo)線、計算電壓偏差、功率損耗的依據(jù)。4、尖峰電流：是負荷起動時的最大電流。是計算電壓降、電壓波動、選擇電纜、導(dǎo)線、選擇電氣元件及保護元件的依據(jù)。2021/5/98二、設(shè)備容量的計算：1、單臺設(shè)備的容量為設(shè)備名牌上的額定容量和額定功率。2、多臺設(shè)備的容量為總設(shè)備容量之和，再乘以需要系數(shù)。3、季節(jié)性負荷，如：空調(diào)制冷設(shè)備和采暖設(shè)備，取其大者計入總設(shè)備容量。4、成組用電設(shè)備的設(shè)備容量計算時，不包括備用設(shè)備。5、消防設(shè)備遇火災(zāi)時，必須切除的設(shè)備取其大者，計入總設(shè)備容量。6、照明設(shè)備的設(shè)備容量，必須將燈泡的功率加上燈具的功率。如：熒光燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈、高壓汞燈，均將燈泡的額定功率加上鎮(zhèn)流鎮(zhèn)流器的損耗功率。如：低壓鈉燈、低壓鹵鎢燈、均需要將燈泡的額定功率再加上燈具上的變壓器的功耗。熒光燈40W，通常一盞熒光燈的容量（設(shè)備容量），要按50W計算，其中10W為鎮(zhèn)流器的損耗升率。7、住宅的設(shè)備容量，采用每戶的用電指標(biāo)法，取其之和。例1：如果某住宅小區(qū)有1600個住戶，每戶按4kW/戶，求總設(shè)備容量？

按設(shè)備容量為：4kW/戶×1600戶=6400kW2021/5/99

三、計算容量的計算階段：

方案設(shè)計階段施工圖設(shè)計階段1、方案設(shè)計階段：方案設(shè)計階段確定計算容量時，采用單位指標(biāo)法計算，并根據(jù)所計算的結(jié)果，確定本工程所需電力變壓器的臺數(shù)和每臺的容量。注：1）當(dāng)空調(diào)冷水機組采用直燃機時，用電指標(biāo)一般比電動壓縮機制冷時的用電指標(biāo)降低25—35VA/㎡。表中所列的用電指標(biāo)為上限值，是按空調(diào)采用電動壓縮機制冷時的數(shù)值。

2）表中的用電指標(biāo)為W/㎡，考慮功率因數(shù)和變壓器負荷率，折合成變壓器容量VA/㎡，乘以系數(shù)1.5。2021/5/9101）計算容量（計算負荷或稱有功功率）：公式：式中：----計算容量（kW）

----需要系數(shù)（查表2.5.2-2）

----設(shè)備容量

2）視在容量（視在功率）公式：（KVA）

3）無功負荷（無功功率）公式公式

注：以上均為三相負荷的計算公式和方法。2、施工圖設(shè)計階段采用需要系數(shù)法：

計算容量用需要系數(shù)法。2021/5/911設(shè)備容量：Pe總=50W/㎡×20000㎡=1000,000W=1000kW

計算容量：視在功率：變壓器的利用率一般在65-75%，為最佳利用率。

所以，變壓器容量：

根據(jù)計算，選用兩臺的變壓器，即：630KVA×2=1260KVA；而在工程實踐中，一般選用兩臺800KVA的變壓器更為合理，即：800KVA×2=1600KVA例2：某公寓樓20000㎡，用電指標(biāo)為：30-50W/㎡，取上限值為50W/㎡，為高檔公寓。2021/5/9124）單相負荷的計算：對于單相負荷應(yīng)均衡地分配到三相上。當(dāng)無法使三相平衡時，且最大一相和最小一相負荷之差小于三相總負荷10%時，應(yīng)取最大一相負荷的三倍作為等效三相負荷計算，否則按三相對稱負荷計算。例3：某工程，三相設(shè)備的負荷為300kW，單相設(shè)備的負荷分別為：

A相10kW；B相20kW；C相40kW。公式=40-10=30kW30kW/300kW=10%Pe總=40kW×3＋300kW=420kW例4：某工程，三相設(shè)備的負荷為300kW，單相設(shè)備的負荷分別為：

A相10kW；B相20kW；C相10kW。公式=40-10=30kW

10kW/300kW=3.33%＜10%

這時按三相對稱負荷計算：

Pe總=300kW＋PA＋PB＋PC=300＋10＋20＋10=340kW2021/5/913注：1、同類設(shè)備的計算容量，將設(shè)設(shè)備的算數(shù)和乘以需用系數(shù)。

2、不同類型設(shè)備的視在功率，應(yīng)該為不同類型設(shè)備有功負荷之和的平方和無功負荷之和的平方相加后，求其平方根。

3、一般動力設(shè)備為3臺或以下時，需用系數(shù)取值為：Kx=1

例5：某工程：景觀噴水池，有3臺水泵，其中兩臺額定容量為2.2kW，另一臺額定容量為5.5kW，該工程的動力設(shè)備的設(shè)備容量（裝機容量）：

=2×2.2kW＋1×5.5kW=9.9kW將取Kx=1該工程的計算容量為：2021/5/9144、照明負荷需用系數(shù)的大小與等的控制方式和開啟率有關(guān)。大面積集中控制的燈比相同建筑面積的多個小房間分散控制開關(guān)的燈，需用系數(shù)大。電源插座容量的比例大時，需用系數(shù)的選擇可以偏小些。例6：某單體建筑內(nèi)，有二個會議廳，各500㎡；有二個會議廳，各1000㎡；有一個會議廳，1500㎡；另有4500㎡多個小房間組成的辦公室。該工程設(shè)計，應(yīng)將4500㎡會議廳照明的需用系數(shù)取值為Kx=0.9。將4500㎡多個小房間的辦公區(qū)的需用系數(shù)取值為：Kx=0.85(見表)。2021/5/9155、北京地區(qū)的住宅，在方案設(shè)計階段，根據(jù)不同的戶型，可按4-8kW/戶估算用電容量（設(shè)備容量）。例7：一住宅小區(qū)8幢高層住宅樓，每個樓224戶。在方案設(shè)計階段，如何確定本工程選擇變壓器的容量和臺數(shù)？解：本工程總裝機容量：

Pe總=4kW/戶×8×224戶=7168kW本工程總計算容量：

本工程視在容量：

cosφ取值：cosφ=0.85設(shè)：變壓器的利用率為：0.75時，變壓器容量=

根據(jù)上述計算，該工程要投入6臺1000KVA變壓器運行。2021/5/916四、計算電流1、在工程中380/220V三相平衡負荷的計算電流：2、在工程中220V單相負荷的計算電流：3、在工程中電力變壓器低壓側(cè)的額定電流：----三相設(shè)備的額定電壓，。

式中：----相電壓220V，

式中：----變壓器的額定容量KVA這是具體看工程中采用：

800KVA變壓器的額定容量或630KVA變壓器的額定容量或500KVA變壓器的額定容量-----變壓器低壓側(cè)的額定電壓對于10KV/0.4KV的變電站，均為0.4KV。式中：2021/5/917五、尖峰電流：1、單臺電動機單臺電動機的尖峰電流是電動機的啟動電流?；\型電動機的啟動電流一般是其額定電流的5-7倍。2、多臺電動機供電回路的尖峰電流是最大一臺電動機的啟動電流與其與電動機的計算電流之和。3、自起動電動機組的尖峰電流是所有參與自起動電動機的啟動電流之和。例8：（1）單臺電動機（鼠籠型）：

式中：----尖峰電流

----啟動電流

-----額定電流

（2）：單臺繞式電動機：

如果2021/5/918例9：某系統(tǒng)，使用2臺10kW電動機；2臺5kW電動機多臺電動機：公式為2021/5/919例10：

某旅游賓館變電站的負荷情況如下列設(shè)備清單所示，用需要系數(shù)法計算變電站總負荷：有功功率、無功功率、視在功率和計算電流。設(shè)備清單：大堂、走道、餐廳、多功能廳等處照明設(shè)備容量：150kV（帶電容補償，cosφ=0.9）熒光燈；180kV白熾燈客房照明設(shè)備容量：70kV白熾燈冷水機組容量：120kW×4臺冷凍水泵容量：30kW×5臺冷卻水泵容量：22kW×5臺冷卻塔容量：7.5W×4臺送、排風(fēng)機容量：11kW×5臺；22kW×3臺；17.5kW×2臺電梯容量：30kW×3臺廚房設(shè)備容量：15kW×2臺；5kW×5臺；2.2kW×6臺洗衣設(shè)備容量：30kW×2臺；6kW×3臺；4kW×4臺2021/5/920解：由附件可查出上述設(shè)備的需要系數(shù)和功率因數(shù)，計算出每一組設(shè)備的計算負荷，在考慮不同性質(zhì)負荷的同時系數(shù)，最后計算出總的計算負荷。計算過程及結(jié)果列于下表中。表3-2負荷計算的計算表2021/5/921（續(xù)）2021/5/922表3-7規(guī)劃用電指標(biāo)推薦值（重慶地區(qū)）2021/5/923

例11：某12層住宅樓，每層六戶，每戶均為4室戶。對住戶單回路干線式供電，如圖所示。求A電和B點的計算負荷。解：

A點的計算負荷：B點的計算負荷：2021/5/924補償前cos需補容量（kvar）補償后cos0.700.720.750.780.800.810.820.830.840.850.860.870.880.90.540.480.40.320.270.240.210.190.160.140.120.090.060.850.40.340.260.180.130.10.080.05表2.4.5無功功率補償率（Kvar/kW）2021/5/925建筑類別用電指標(biāo)（W/㎡）建筑類別用電指標(biāo)（W/㎡）公寓30~50醫(yī)院40~70旅館40~70高等學(xué)校20~40辦公40~80中小學(xué)12~20商業(yè)一般：40~80大中型：70~130展覽館50~80體育40~70演播室250~500劇場50~80汽車庫8~15表2.5.2-1各類建筑物的用電指標(biāo)2021/5/926負荷名稱規(guī)格（臺數(shù)）需要的系數(shù)（Kx）功率因數(shù)（cos﹫）備注照明面積<500㎡500～3000㎡3000~15000㎡>15000㎡商場照明1~0.90.9~0.70.75~0.550.6~0.40.9~0.70.9~10.9含插座容量，熒光燈就地補償或采用電子鎮(zhèn)流器冰凍機房鍋爐房>3臺0.9~0.70.7~0.60.8~0.85熱力站、水泵房、通風(fēng)機1~5臺>5臺1~0.80.8~0.60.8~0.85電梯0.18~0.220.7（交流梯）0.8（直流梯）洗衣機房廚房≤100kw>100kw0.4~0.50.3~0.40.8~0.9窗式空調(diào)4~10臺10~50臺50臺以上0.8~0.60.6~0.40.4~0.30.8舞臺照明<200kw>200kw1~0.60.6~0.40.9~1需用系數(shù)及功率因數(shù)表表2.5.2-22021/5/927第三節(jié)功率因數(shù)計算與無功功率補償

在供配電系統(tǒng)中：提高系統(tǒng)中設(shè)備的有效利用率，就必須降低無功功率，即提高功率因數(shù)。一、功率因數(shù)低對供配電系統(tǒng)的影響：

功率因數(shù)低（cosφ?。┦菬o功功率大的表現(xiàn)。無功功率大對供配電系統(tǒng)的影響：1、無功功率大，使變配電設(shè)備容量增加。有功功率： （公式）分析：當(dāng)有功功率P一定----電壓值U一定----如果功率因數(shù)cosφ小----則電流I就大----電器的設(shè)備容量就加大----成本增大。2、無功功率大，使供配電系統(tǒng)的損耗增加。3、無功功率大，使電壓損失增加。4、無功功率大，使發(fā)電機效率降低。2021/5/928二、提高功率因數(shù)的措施：1、提高自然功率因數(shù)：（1）正確選擇變壓器容量。（2）正確選擇變壓器臺數(shù)，可以切除季節(jié)性負荷用的變壓器。（3）減少供電線路感抗。（4）有條件時盡量采用同步電動機。2、采用人工補償提高功率因數(shù)。也就是采用電力電容器補償、提高功率因數(shù)。（1）一般采用在變壓所的低壓側(cè)集中補償（低壓電容器補償柜）。（2）當(dāng)設(shè)備的無功功率大于100Kvar時，可在設(shè)備附近就地補償。就地補償時，補償裝置與設(shè)備同時通斷電（吊車、電梯設(shè)備除外）。（3）低壓側(cè)集中補償時，采用自動調(diào)節(jié)補償電容器裝置。（4）電容器柜組，采用自動循環(huán)投切的方式。（5）低壓電力電容器裝置的電器元件及導(dǎo)線（如：斷路器、導(dǎo)線、電纜）長期允許電流值，要大于電容器額定值得1.5倍。2021/5/929

應(yīng)滿足當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求，當(dāng)無明確要求時，應(yīng)滿足如下值：1、高壓10kV的用戶的功率因數(shù)為0.9以上。2、低壓380V的用戶的功率因數(shù)為0.85以上。三、功率因數(shù)要求值：1、在供電系統(tǒng)的方案設(shè)計時，無功補償容量可按變壓器的15%~25%估算。2、在施工圖設(shè)計時，應(yīng)進行實際的無功功率計算。3、也可用對應(yīng)表，查表后，再計算。四、無功功率的補償容量

公式：----無功功率補償率。及每千瓦有功負荷所需要的無功補償?shù)碾娙萑萘?，單位：Kvar/kW—-有