用電負荷計算

1、1第三章第三章 負荷計算負荷計算2第一節(jié)第一節(jié) 負荷計算的方法負荷計算的方法一、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：1ncdiiPKP 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。3（二）負荷計算的需要系數(shù)法（二）負荷計算的需要系數(shù)法 1.單組設(shè)備計算負荷 當分組后同一組中設(shè)備臺數(shù)3臺時，計算負荷應(yīng)考慮其需要系數(shù)，即： 1ncdNiiPKPc

2、cQPtg22cccSPQ3cctSIU式中 -總設(shè)備功率，單位為kWnP Kd 需要系數(shù) Pc 計算有功功率，單位為kW Qc 計算無功功率，單位為kvar 當每組中設(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，單位為計算視在功率，單位為kVA Tg 電氣設(shè)備功率因數(shù)角的正切值電氣設(shè)備功率因數(shù)角的正切值 Uc 電氣設(shè)備額定電壓，單位為電氣設(shè)備額定電壓，單位為kW Ic 計算電流，單位為計算電流，單位為A4 2.多組設(shè)備的計算負荷 當供電范圍內(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

3、此計算負荷為：1ncpdNiiPKKPcQcQKPtg22cccSPQ3cctSIU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0.851。無功功率同時系數(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0.951。KQK5二、二項式法三、利用系數(shù)法四、利用各種用電指標的負荷計算法 當用電設(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（

4、如：照明設(shè)備）并未確定； 這時，均需借助用電指標進行負荷計算。 cPA 式中 Pc 計算負荷，單位為kW A 計算范圍的使用面積，單位為 負荷密度指標, 單位為kW/ 1負荷密度法 負荷密度法的計算公式如下：62單位指標法 單位指標法的計算公式如下： Pc=N 式中：單位用電指標，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)CPKN3住宅用電指標 住宅用電指標法的計算公式如下： 式中： -住宅用用電指標，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) 相當于一戶住宅的計算負荷。K7（1）指標法中除了住宅用電量指標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）

5、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8第二節(jié)第二節(jié) 實際工程中如何進行負荷計算實際工程中如何進行負荷計算一、負荷計算的內(nèi)容：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

6、。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)。9二、設(shè)備容量的計算：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)

7、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法，取其之和。例例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=6400kW10 三、計算容量的計算階段：三、計算容量的計算階段： 方案

8、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：方案設(shè)計階段確定計算容量時，采用單位指標法 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：注：1）當空調(diào)冷水機組采用直燃機時，用電指標一般比電動壓縮機制冷時的用電指標降低2535VA/。 表中所列的用電指標為上限值，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。11 1）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： （KV

9、A） 3）無功負荷（無功功率） 公式 公式 注：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：、施工圖設(shè)計階段采用需要系數(shù)法： jsxePKP jsPxKePcosjsjsPS22jsjsjsQSPjsjsQPtg計算容量用需要系數(shù)法。12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：630KVA2=1260KVA；而在工程實踐中，一般選用兩臺800KVA的變壓器更為合理， 即： 800KVA2=1600 KVA0.8

10、5 1000850 xjsePKPkWkW總總850945cos0.9jsjsPkWSkW總總0.751260jsSKVA總例例2：某公寓樓20000，用電指標為：30-50W/，取上限值為50W/，為高檔公寓。13 4）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=30kW 30kW/300kW=10% Pe

11、總=40kW3300kW=420kW例例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=300kWPAPBPC =300102010=340kWCA相相CA相相14注：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 例例5：某工程：景觀噴水池，有3

12、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）： =22.2kW15.5kW=9.9kW1 9.99.9jsxePKPkWkW總eP總將取 Kx =122cccSPQ該工程的計算容量為：154、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

13、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)。165、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8224戶=7168kW本工程總計算容量： 本工程視在容量： cos取值：cos=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。0.5 71683584xjsePKPkWkW總總0.4e

14、tUKV35844217cos0.85jsjsPSkW總總jsQ427556230.750.75KVAKVA總17四、計算電流四、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：1.520.658 coscos3cosjsjsjsjsePPPIU4.55cos0.22 coscosjsjsjsjsedPPPIU1.4430.6933etetjsetetSSISU-三相設(shè)備的額定電壓， eU0.38eUkV。 edU0.22edUkV式中：-相電壓220V， 式中：etS-變壓器的額定容量KVAetU0.

15、4etUKVetU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：18五、尖峰電流：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 (57)jfq

16、deIIIjfIqdIeI20eIA207140qdjfIAAI（2）：單臺繞式電動機：(23)jfqdeIII 如果19例例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1jfqdeIII n（臺）1122102014051020207201010180eeeejfPkWIAIAPkWIAIAIAAAAA qd1qd2，20例例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，cos=0.9）熒光燈；180kV白熾燈客

17、房照明設(shè)備容量：70kV白熾燈冷水機組容量：120kW4臺冷凍水泵容量：30kW5臺冷卻水泵容量：22kW5臺冷卻塔容量：7.5W4臺送、排風(fēng)機容量：11kW5臺；22kW3臺；17.5kW2臺電梯容量：30kW3臺廚房設(shè)備容量：15kW2臺；5kW5臺；2.2 kW6臺洗衣設(shè)備容量：30kW2臺；6kW3臺；4kW4臺21解：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22（續(xù)）23表表3-7 規(guī)劃用電指標推薦值（重慶地區(qū)）規(guī)劃用電指標推薦值（重慶地區(qū)）24

18、例例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 。0.9 6/6CAPKNkW戶戶=32.4kW0.6 6/CAPKNkW戶72戶=259.2kW解： A點的計算負荷：B點的計算負荷：25補償前cos需補容量（kvar）補償后cos0.700.720.750.780.800.810.820.830.840.850.860.870.880.90.540.480.40.320.270.240.210.190.160.140.120.090.060.850.4

19、0.340.260.180.130.10.080.05表2.4.5 無功功率補償率（Kvar/kW）26建 筑 類 別 用 電 指 標（W/）建 筑 類 別用 電 指 標（W/） 公 寓3050醫(yī) 院4070旅 館4070高 等 學(xué) 校2040辦 公4080中 小 學(xué)1220商 業(yè)一般 ：4080大中型 ：70130展 覽 館5080體 育4070演 播 室250500劇 場5080汽 車 庫815表2.5.2-1 各類建筑物的用電指標27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15000商場照明10.90.90.70.750.550.60.40.90.70.910

20、.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0.90.70.70.60.80.85熱力站、水泵房、通風(fēng)機15臺5 臺10.80.80.60.80.85電梯0.180.220.7（交流梯）0.8（直流梯）洗衣機房廚房100kw100kw0.40.50.30.40.80.9窗式空調(diào)410臺1050臺50臺以上0.80.60.60.40.40.30.8舞臺照明200kw10.60.60.40.91需用系數(shù)及功率因數(shù)表表2.5.2-228第三節(jié)第三節(jié) 功率因數(shù)計算與無功功率補償功率因數(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

21、數(shù)。一、功率因數(shù)低對供配電系統(tǒng)的影響：一、功率因數(shù)低對供配電系統(tǒng)的影響： 功率因數(shù)低（cos小）是無功功率大的表現(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：當有功功率P一定-電壓值U一定-如果功率因數(shù) cos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。3cosPUI29二、提高功率因數(shù)的措施：二、提高功率因數(shù)的措施：1、提高自然功率因數(shù)：、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

22、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)。、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。30 應(yīng)滿足當?shù)毓╇姴块T的要求，當無明確要求時，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：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四、無功功率的補償容量cjscQP q 公式： -無功功率補償率。