建筑供配电的负荷计算

第二章第二章 建筑供配电的负荷计算建筑供配电的负荷计算 第一节第一节 计算负荷的意义和计算计算负荷的意义和计算目的目的 一、原始资料一、原始资料:用电负荷的产品铭牌数据。用电负荷的产品铭牌数据。二、考虑因素二、考虑因素:非同时运行；运行并非在额定状态下。非同时运行；运行并非在额定状态下。三、计算负荷三、计算负荷:将原始资料将原始资料,结合考虑因素结合考虑因素,变成供配变成供配电系统设计所需要的假想负荷。电系统设计所需要的假想负荷。四、意义和目的四、意义和目的:（一）求计算负荷（一）求计算负荷,也称需用负荷也称需用负荷 1.作为按发热条件选择供配电系统各级电作为按发热条件选择供配电系统各级电压供电网络变压器容量、导体和电气设压供电网络变压器容量、导体和电气设备的依据。备的依据。2.用来计算电压损失和功率损耗。用来计算电压损失和功率损耗。3.在工程上为方便计算，亦可作为能量消在工程上为方便计算，亦可作为能量消耗量及无功功率补偿的计算依据。耗量及无功功率补偿的计算依据。（二）求尖峰电流（二）求尖峰电流 计算电压波动、选择熔断器等保护元计算电压波动、选择熔断器等保护元件。件。（三）求平均负荷（三）求平均负荷 计算供配电系统中电能需要量，电能计算供配电系统中电能需要量，电能损耗和选择无功补偿装置等。损耗和选择无功补偿装置等。第二节第二节 用电设备的主要特征用电设备的主要特征一一 分类：（按工作制分分类：（按工作制分 连续运行工作制连续运行工作制 短时运行工作制短时运行工作制 反复短时运行工作制反复短时运行工作制二二 设备容量设备容量 Pe 的确定的确定 连续运行工作制用电设备的连续运行工作制用电设备的 Pe（kw)等等于其铭牌额定功率于其铭牌额定功率 PN (kw)短时运行工作制用电设备，求计算负荷短时运行工作制用电设备，求计算负荷时一般不考虑。时一般不考虑。反复短时运行工作制用电设备反复短时运行工作制用电设备,是将某一是将某一 暂载率下的铭牌额定功率统一换算到一暂载率下的铭牌额定功率统一换算到一个标准暂载率的功率。个标准暂载率的功率。第三节第三节 负荷计算的基本概念负荷计算的基本概念一一 负荷曲线负荷曲线 表示一组用电设备的功率随时间变化关表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。系的图形。可直观地反映出用户用电特点，对于可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同。同。1.按负荷性质分按负荷性质分 有功负荷曲线有功负荷曲线无功负荷曲线无功负荷曲线2.按持续工作时间分按持续工作时间分(1)日负荷曲线日负荷曲线(24h)(2)年负荷曲线（年负荷曲线（8760h日最大负荷全年时间变化曲线（运行年日最大负荷全年时间变化曲线（运行年负荷曲线负荷曲线年持续负荷曲线年持续负荷曲线 二二 与负荷计算相关的物理量与负荷计算相关的物理量（一）年最大负荷和最大负荷利用小时数（一）年最大负荷和最大负荷利用小时数年最大负荷年最大负荷 全年中最大工作班内半小时平均功率的全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值。用最大值。用 Pm、Qm、Sm表示。表示。年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数 一个假想时间，反映用户以年最大负荷一个假想时间，反映用户以年最大负荷 Pm持续运行持续运行 Tm h所消耗的能量恰好等于所消耗的能量恰好等于 全年实际消耗的能量全年实际消耗的能量。（二）平均负荷和负荷系数（二）平均负荷和负荷系数 平均负荷平均负荷 电力用户在一段时间内消耗功率的平电力用户在一段时间内消耗功率的平均值。用均值。用 Pav、Qav、Sav。负荷系数负荷系数 在最大工作班内，平均负荷与最大负荷在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比。之比。一般工厂年负荷系数年平均值为：一般工厂年负荷系数年平均值为：=0.70.75 =0.760.82（三）需要系数三）需要系数 是一个综合系数，与设备组的同期系数、是一个综合系数，与设备组的同期系数、设备组的负荷系数、线路及用电设备效率、设备组的负荷系数、线路及用电设备效率、以及很多随机因素有关。其定义为：以及很多随机因素有关。其定义为：（四）利用系数（四）利用系数三三 计算负荷的定义计算负荷的定义 是按发热条件选择导体和电气设备时是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个假想负荷，通常规定取使用的一个假想负荷，通常规定取30分分钟平均最大负荷钟平均最大负荷 P30、Q30和和 S30作为该作为该 用户的用户的“计算负荷计算负荷”。其物理意义：其物理意义：计算负荷持续运行产生计算负荷持续运行产生的热效应与实际变动负荷长期运行所产的热效应与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等生的最大热效应相等。因此因此：PC=P30=Pm QC=Q30=Qm SC=S30=Sm四、求计算负荷的方法四、求计算负荷的方法（一）（一）需要系数法需要系数法 计算简便，最为通用的一种方法。计算简便，最为通用的一种方法。1.用电设备组的计算负荷用电设备组的计算负荷 2.多个用电设备组的计算负荷多个用电设备组的计算负荷（配电干线和配电干线和 变电所低压母线）变电所低压母线）K 同期系数同期系数 （二（二）按二项式法）按二项式法 当确定的用电设备台数较少而容量差当确定的用电设备台数较少而容量差别相当大的低压支线和干线的别相当大的低压支线和干线的 计算负荷计算负荷时，采用。（略时，采用。（略（三（三）估算方法估算方法 单位产品耗量法、负荷密度法等单位指单位产品耗量法、负荷密度法等单位指标法标法。第四节第四节 建筑用电负荷的计算建筑用电负荷的计算方法方法 一、计算方法一、计算方法 规范中规定在方案设计设计阶段可规范中规定在方案设计设计阶段可采用单位指标法；在初步设计及施工图采用单位指标法；在初步设计及施工图设计阶段宜采用需要系数法。对于住宅，设计阶段宜采用需要系数法。对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法。在设计的各个阶段均可采用单位指标法。二、负荷统计二、负荷统计 按使用功能，由使用单位提供。按使用功能，由使用单位提供。其他工种提供其他工种提供按规范进行计算按规范进行计算电气设计人员自行搜集电气设计人员自行搜集 三、单位指标法三、单位指标法 民用建筑主要有照明、动力及空调民用建筑主要有照明、动力及空调负荷。负荷。例例 商业性高层建筑的用电负荷大致分布：商业性高层建筑的用电负荷大致分布：空调设备空调设备4050%，电气照明电气照明3035%，动力用电动力用电2025%。（一）单位指标法的计算公式如下（一）单位指标法的计算公式如下:ScKN1000式中式中:Sc计算的在功率计算的在功率(kvA)；K单位指标单位指标(vAm2)；N建筑面积建筑面积(m2)。（二）住宅负荷的计算（二）住宅负荷的计算 每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座等容量逐一计算，而是按套型类别进行等容量逐一计算，而是按套型类别进行确定，根据我国住宅发展，每套住宅供确定，根据我国住宅发展，每套住宅供电容量标准，一般可在电容量标准，一般可在4一一12kw范围选取。范围选取。高级公寓的每户建筑面积在高级公寓的每户建筑面积在l00200m2时用电标准可为时用电标准可为10一一15kw。四、需要系数法四、需要系数法（一）（一）计算公式如下：计算公式如下：PcKdPe式中：式中：Pc计算有功功率计算有功功率(kw)；Kd 需要系数需要系数(三台以下时三台以下时Kd 1)；Pe用电设备组的设备容量用电设备组的设备容量(kw)。（二）进行负荷计算时，应先对用电设备容（二）进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行如下处理：量进行如下处理：照明负荷的用电设备容量应根据所用光源照明负荷的用电设备容量应根据所用光源的额定功率加上附属设备的功率。如气体的额定功率加上附属设备的功率。如气体放电灯、金属卤化物灯，为灯泡的额定功放电灯、金属卤化物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗。率加上镇流器的功耗。低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器的功率。的功率。用电设备组的设备容量不包括备用设备，用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防用电设备容量不列入总设备容量。消防用电设备容量不列入总设备容量。季节性用电设备季节性用电设备(如制冷设备和采暖设备如制冷设备和采暖设备)应择其大者计入总设备容量。应择其大者计入总设备容量。反复短时工作制的用电设备功率应换算反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持续率为到负载持续率为25的设备功率。的设备功率。单相负荷应均衡的分配到三相上。当单单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的总容量的15时，全部按三相对称负荷时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的三相用电设备总容量的15时，则设备时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。容量应按三倍最大相负荷计算。用电设备组的需要系数及功率因数表用电设备组的需要系数及功率因数表（三）总负荷计算（三）总负荷计算对用电设备进行分组计算时，同类用电对用电设备进行分组计算时，同类用电设备的总容量为算数相加。不同类用电设备的总容量为算数相加。不同类用电设备的总容量应按有功功率和无功功率设备的总容量应按有功功率和无功功率负荷分别相加求得。负荷分别相加求得。配电干线和变电所的计算负荷为各用电配电干线和变电所的计算负荷为各用电设备组的计算负荷之和再乘以同时系数设备组的计算负荷之和再乘以同时系数K，一般取为一般取为0.80.9。当不同类别的建筑当不同类别的建筑(如办公楼和宿舍楼如办公楼和宿舍楼)共用一台变压器时，其同时系数可适当共用一台变压器时，其同时系数可适当减小。减小。五五 单相负荷计算单相负荷计算 单相用电设备应尽可能均衡分配在三相单相用电设备应尽可能均衡分配在三相线路上。（单相设备的总容量不超过三线路上。（单相设备的总容量不超过三相设备的相设备的15否则：否则：（一）一）单相用电设备仅接于相电压单相用电设备仅接于相电压 等效三相负荷等效三相负荷 取最大相负荷的三倍取最大相负荷的三倍 Peq=3 Pm（二）单相用电设备仅接于线电压（二）单相用电设备仅接于线电压 如如 PabPbc Pca 当当 Pbc 0.15 Pab时时 Peq=1.5(Pab+Pbc)当当 Pbc 0.15 Pab时时 （三）用电设备分别接于线电压和相电压（三）用电设备分别接于线电压和相电压先将接于的线电压的单相用电设备换算先将接于的线电压的单相用电设备换算为接于相电压的单相负荷。为接于相电压的单相负荷。再将各负荷相加，选出最大相负荷取其再将各负荷相加，选出最大相负荷取其3倍即为等效三相负荷倍即为等效三相负荷。第五节第五节 供配电系统的功率供配电系统的功率损耗与电能需要量的计算损耗与电能需要量的计算一一 供电线路的功率损耗供电线路的功率损耗 式中式中 R 线路每相电阻线路每相电阻 X 线路每相电抗线路每相电抗 二二 变压器的功率损耗变压器的功率损耗式中式中 铁心损耗铁心损耗(铁耗铁耗)；绕组损耗绕组损耗(铜耗铜耗)；空载损耗；空载损耗；短路损耗。短路损耗。式中式中:变压器空载无功损耗变压器空载无功损耗 变压器在额定负荷下变压器在额定负荷下,消耗在消耗在 一、二次绕组电抗上的无功一、二次绕组电抗上的无功 损耗。损耗。变压器空载电流占额定电变压器空载电流占额定电 流的百分比。流的百分比。变压器短路电压占额定电变压器短路电压占额定电 压的百分比。压的百分比。变压器负荷率变压器负荷率 在负荷计算中，变压器的有功损耗和在负荷计算中，变压器的有功损耗和无功损耗可按下式近似计算无功损耗可按下式近似计算：三三 供配电系统年电能损耗供配电系统年电能损耗假设假设 ，线路电压不变，则线路电压不变，则 在在 时时 线路年平均损耗线路年平均损耗变压器年平均损耗变压器年平均损耗 最大负荷损失小时数。最大负荷损失小时数。其物理意义为：当线路和变压器中以最其物理意义为：当线路和变压器中以最大负荷电流大负荷电流 流过流过 小时后所产生的小时后所产生的电能损耗，等于实际变化电流时的电能电能损耗，等于实际变化电流时的电能损耗，损耗，与年最大负荷利用小时数与年最大负荷利用小时数 和和负荷功率因数负荷功率因数 有关。有关。第六节第六节 尖峰电流的计算尖峰电流的计算 尖峰电流是持续尖峰电流是持续12s的短时最大负荷的短时最大负荷电流，它用来计算电压波动，选择熔断电流，它用来计算电压波动，选择熔断器和低压断路器，整定继电保护装置及器和低压断路器，整定继电保护装置及检验电动机自起动条件等。检验电动机自起动条件等。一、单台用电设备一、单台用电设备 用电设备的额定电流；用电设备的额定电流；用电设备的起动电流；用电设备的起动电流；用电设备的起动倍数：笼型电动机为用电设备的起动倍数：笼型电动机为 57，绕线型电动机为，绕线型电动机为23，直流电动，直流电动 机为机为1.7等。等。二、多台用电设备二、多台用电设备