建筑電氣第三章3

3供電與配電系統(tǒng)目錄負(fù)荷分級(jí)與供電要求1電壓與電壓質(zhì)量2電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓供配電接地形式3供配電線(xiàn)路結(jié)構(gòu)形式4變配電所及其主結(jié)線(xiàn)5負(fù)荷計(jì)算6短路電流計(jì)算7上次課內(nèi)容回顧3.2電壓與電壓質(zhì)量3.2.5三相不平衡性1.三相不平衡性概念及其危害電力系統(tǒng)工頻交流電的波形會(huì)發(fā)生畸變。2.電壓不平衡度及其允許值3.改善三相不平衡的措施3.2.6電網(wǎng)頻率1.頻率偏差概念及其危害電力系統(tǒng)工頻交流電的波形會(huì)發(fā)生畸變。2.頻率偏差限值與頻率調(diào)整上次課內(nèi)容回顧3.3電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓供配電接地形式3.3.1電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式1.中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，大地中沒(méi)有電流流過(guò)。單相接地故障時(shí)。非故障對(duì)地電壓都由相電壓升高到線(xiàn)電壓，即升高了倍。發(fā)生單相接地故障時(shí)設(shè)備仍能正常運(yùn)行可能發(fā)生絕緣損壞或兩相接地短路事故上次課內(nèi)容回顧3.3電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓供配電接地形式3.3.1電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式2.中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈(阻抗)接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)當(dāng)線(xiàn)路較長(zhǎng)、回路多、電網(wǎng)比較龐大時(shí)，發(fā)生單相接地的接地電流較大，會(huì)在接地點(diǎn)形成斷續(xù)電弧，引起危險(xiǎn)的過(guò)電壓。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈(阻抗)接地系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為小接地電流系統(tǒng)。上次課內(nèi)容回顧3.3電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓供配電接地形式3.3.1電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式3.中性點(diǎn)直接接地(或經(jīng)低阻抗)接地系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地接地系統(tǒng)通常用于110kV及以上的超高壓系統(tǒng)，主要考慮的是絕緣成本。中性點(diǎn)直接接地(或經(jīng)低阻抗)接地系統(tǒng)又稱(chēng)為大接地電流系統(tǒng)。上次課內(nèi)容回顧3.3電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓供配電接地形式3.3.2低壓供配電接地型式按IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）規(guī)定，低壓配電系統(tǒng)接地制式一般由2個(gè)字母組成（必要時(shí)可加后續(xù)字母）第一個(gè)字母表示電源中性點(diǎn)與地的關(guān)系（T：直接接地，I：非直接接地）；第二個(gè)字母表示設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分與地的關(guān)系（T：獨(dú)立于電源接地點(diǎn)的直接接地，N：直接與電源接地點(diǎn)或與該點(diǎn)引出的導(dǎo)體相聯(lián)接）；后續(xù)字母表示中性線(xiàn)（N線(xiàn)）和保護(hù)線(xiàn)（PE線(xiàn)）之間的關(guān)系（C：合并為PEN線(xiàn)，S：分開(kāi)）因此，低壓配電系統(tǒng)，按保護(hù)接地形式，分為T(mén)N系統(tǒng)、TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。上次課內(nèi)容回顧3.3電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓供配電接地形式3.3.2低壓供配電接地型式

中性線(xiàn)(N線(xiàn))用于接相電壓用電設(shè)備，流回單相及三相不平衡電流，減小負(fù)載中性點(diǎn)的電位偏移。保護(hù)線(xiàn)(PE線(xiàn))連接正常情況下不帶電，但故障下可能會(huì)帶電的并易被觸及的外露可導(dǎo)電部分(例如設(shè)備金屬外殼、金屬構(gòu)件、構(gòu)架等)，防止發(fā)生觸電，以保障人身及設(shè)備安全。

保護(hù)中性線(xiàn)(PEN線(xiàn))將中性線(xiàn)(N線(xiàn))與保護(hù)線(xiàn)(PE線(xiàn))的功能合二為一。PEN線(xiàn)在我國(guó)稱(chēng)為“零線(xiàn)”，俗稱(chēng)“地線(xiàn)”。上次課內(nèi)容回顧3.3電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式及低壓供配電接地形式3.3.2低壓供配電接地型式TN系統(tǒng)1）TN-C系統(tǒng)2）TN-S系統(tǒng)3）TN-C-S系統(tǒng)2.TT系統(tǒng)3.IT系統(tǒng)上次課內(nèi)容回顧3.4供配電線(xiàn)路結(jié)構(gòu)形式3.4.1放射式結(jié)構(gòu)1.單回路放射式結(jié)構(gòu)2.雙回路放射式結(jié)構(gòu)上次課內(nèi)容回顧3.4供配電線(xiàn)路結(jié)構(gòu)形式3.4.2樹(shù)干式結(jié)構(gòu)1.單回樹(shù)干式結(jié)構(gòu)2.雙回路放射式結(jié)構(gòu)上次課內(nèi)容回顧3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)3.5.1變配電所種類(lèi)

變電所是接受電能、變換電壓、分配電能的場(chǎng)所，配電所(配電房)是接受電能、分配電能的場(chǎng)所。在供配電系統(tǒng)中，一般將35kV以上的高壓變成10(6)kV中壓的變電所稱(chēng)為區(qū)域變電所或總降壓變電所。

把10(6)kV變成0.4kV的變配電所稱(chēng)為用戶(hù)變電所，在工業(yè)企業(yè)中則稱(chēng)為車(chē)間變電所。10kV配電站又稱(chēng)開(kāi)閉所，在城市電網(wǎng)中使用較為普遍。1.單母線(xiàn)不分段結(jié)線(xiàn)

在有母線(xiàn)的主結(jié)線(xiàn)中，單母線(xiàn)不分段結(jié)線(xiàn)是一種最簡(jiǎn)單的結(jié)線(xiàn)方式。它的每條進(jìn)出線(xiàn)中都應(yīng)安裝斷開(kāi)回路的開(kāi)關(guān)以及保護(hù)電器，如圖3.15所示。圖3.15中斷路器QF的作用是帶負(fù)載切斷負(fù)荷電流或故障電流并提供保護(hù)。隔離開(kāi)關(guān)靠母線(xiàn)側(cè)的稱(chēng)為母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)，靠近線(xiàn)路側(cè)的稱(chēng)為線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)。隔離開(kāi)關(guān)QS的作用是隔離電壓，以便斷路器QF檢修。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)3.5.3有母線(xiàn)主結(jié)線(xiàn)單母線(xiàn)不分段結(jié)線(xiàn)形式線(xiàn)路簡(jiǎn)單，使用設(shè)備較少。由于是母線(xiàn)制，擴(kuò)建較為方便。但它的可靠性較差，例如當(dāng)母線(xiàn)或母線(xiàn)側(cè)隔離開(kāi)關(guān)(或其他開(kāi)關(guān))發(fā)生故障及檢修時(shí)，就會(huì)造成全部負(fù)荷停電。

單母線(xiàn)不分段的結(jié)線(xiàn)方式也能雙電源進(jìn)線(xiàn)，不過(guò)兩路電源要分主用和備用，采用自動(dòng)切換或手動(dòng)切換，平時(shí)只能一路接在母線(xiàn)上。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)2.帶旁路母線(xiàn)的單母線(xiàn)結(jié)線(xiàn)圖3.16中第一回路斷路器QF1需要檢修時(shí)，為了讓該路負(fù)荷的工作不受到影響，而設(shè)置一個(gè)旁路母線(xiàn)，在旁路母線(xiàn)與主母線(xiàn)之間接有隔離開(kāi)關(guān)QS22、QS21和斷路器QF2組成的替代回路。在檢修QF1時(shí)，首先合上隔離開(kāi)關(guān)QS21、QS22及斷路器QF2，給旁路母線(xiàn)充電。然后等電位合上QS13。再分別切除斷路器QF1，隔離開(kāi)關(guān)QS12和QS11，就可以一方面檢修斷路器QF1，一方面繼續(xù)給L1回路供電。檢修完畢后，反向操作恢復(fù)正常供電。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)3.單母線(xiàn)分段結(jié)線(xiàn)圖3.17是單母線(xiàn)分段結(jié)線(xiàn)示意圖，它的每個(gè)母線(xiàn)段接有一個(gè)或兩個(gè)電源，在母線(xiàn)中間用斷路器或隔離開(kāi)關(guān)來(lái)聯(lián)絡(luò)。采用單母線(xiàn)分段式結(jié)線(xiàn)，其可靠性高于單母線(xiàn)不分段結(jié)線(xiàn)。當(dāng)某段母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，僅停一半負(fù)荷。某段母線(xiàn)電源失電，可經(jīng)過(guò)倒閘操作，用母線(xiàn)分段開(kāi)關(guān)維持失電母線(xiàn)上負(fù)荷的繼續(xù)供電。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)單母線(xiàn)分段式結(jié)線(xiàn)的另一個(gè)好處是，對(duì)重要負(fù)荷可從不同的母線(xiàn)段引出回路，對(duì)它們進(jìn)行多電源供電。單母線(xiàn)分段可分出多于兩段的母線(xiàn)。GB50053-94規(guī)定：6～10kV母線(xiàn)的分段處宜裝設(shè)斷路器，當(dāng)不需帶負(fù)荷操作且無(wú)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置要求時(shí)，可裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)或隔離觸頭。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)4.雙母線(xiàn)結(jié)線(xiàn)當(dāng)重要負(fù)荷多，配電回路數(shù)多，對(duì)供電連續(xù)性要求很高，采用單母線(xiàn)分段制有困難時(shí)，可采用雙母線(xiàn)結(jié)線(xiàn)形式。雙母線(xiàn)結(jié)線(xiàn)常見(jiàn)于35～110kV的母線(xiàn)系統(tǒng)或有自備發(fā)電廠(chǎng)的6～10kV的重要母線(xiàn)系統(tǒng)中。圖3.18所示是不分段式雙母線(xiàn)結(jié)線(xiàn)示意圖。兩條母線(xiàn)可以指定一條為工作母線(xiàn)，另一條為備用母線(xiàn)，或者兩組母線(xiàn)同時(shí)工作。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)雙母線(xiàn)結(jié)線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是供電可靠、運(yùn)行靈活。通過(guò)各個(gè)回路上兩組母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)的輪換操作，可以做到檢修任一組母線(xiàn)而不中斷供電。檢修任何回路的母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)，只停該回路電。各回路可以任意接到不同的母線(xiàn)組，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式的變化。雙母線(xiàn)結(jié)線(xiàn)形式有：雙母線(xiàn)不分段結(jié)線(xiàn)、雙母線(xiàn)分段結(jié)線(xiàn)、雙母線(xiàn)帶旁路母線(xiàn)結(jié)線(xiàn)等。雙母線(xiàn)結(jié)線(xiàn)形式也有缺陷，比如當(dāng)一條母線(xiàn)故障時(shí)，不能自動(dòng)把故障母線(xiàn)回路倒到正常母線(xiàn)上等等。因此，在雙母線(xiàn)結(jié)線(xiàn)形式之上還有雙斷路器、一個(gè)半斷路器結(jié)線(xiàn)形式，用于電力系統(tǒng)重要的發(fā)電廠(chǎng)、超高壓變電所中。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)1.變壓器—線(xiàn)路單元結(jié)線(xiàn)

如圖3.19所示。這種結(jié)線(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)線(xiàn)最簡(jiǎn)單，設(shè)備最少，變壓器高壓側(cè)只裝簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)，或沒(méi)開(kāi)關(guān)。缺點(diǎn)是運(yùn)行方式不夠靈活，如當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生故障或檢修時(shí)，此線(xiàn)路的變壓器要停運(yùn)，互為備用的變壓器(或備用電源)很難能帶滿(mǎn)停運(yùn)變壓器的所有負(fù)載。變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)也如此。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)3.5.4無(wú)母線(xiàn)主結(jié)線(xiàn)2.橋式結(jié)線(xiàn)35～110kV線(xiàn)路為兩回路左右的電源進(jìn)線(xiàn)時(shí)，有兩臺(tái)電力變壓器終端式總降壓變電所宜采用橋形結(jié)線(xiàn)。橋形結(jié)線(xiàn)實(shí)際上就是變壓器高壓側(cè)單母線(xiàn)分段結(jié)線(xiàn)的去掉母線(xiàn)簡(jiǎn)化形式，其原來(lái)的母線(xiàn)分段聯(lián)絡(luò)變成了“橋”。

根據(jù)橋聯(lián)結(jié)位置的不同，橋式結(jié)線(xiàn)可分為內(nèi)橋和外橋兩種聯(lián)結(jié)方式。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)2.橋式結(jié)線(xiàn)1）內(nèi)橋結(jié)線(xiàn)如圖3.20(a)所示，聯(lián)結(jié)橋斷路器QF5在線(xiàn)路斷路器QFl和QF2之內(nèi)。這種結(jié)線(xiàn)方式用于輸配電線(xiàn)路需要經(jīng)常操作，主變壓器不必經(jīng)常退出運(yùn)行的變電所。如當(dāng)電源1或線(xiàn)路檢修時(shí)，斷路器QFl斷開(kāi)，此時(shí)變壓器T1可以由電源2經(jīng)過(guò)聯(lián)結(jié)橋斷路器QF5繼續(xù)供電。當(dāng)電源2或線(xiàn)路檢修時(shí)也一樣。當(dāng)檢修線(xiàn)路斷路器QFl或QF2時(shí)，還是利用聯(lián)結(jié)橋QF5的作用，使這兩臺(tái)電力變壓器能一直保持正常運(yùn)行。該結(jié)線(xiàn)適用于終端型的工業(yè)企業(yè)總降壓變電所。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)2)外橋結(jié)線(xiàn)如圖3.20(b)所示。聯(lián)結(jié)橋斷路器QF5在線(xiàn)路斷路器QFl和QF2之外。在進(jìn)線(xiàn)回路只安裝隔離開(kāi)關(guān)，不必安裝斷路器。外橋式結(jié)線(xiàn)主要用于變壓器需要經(jīng)常操作的變電所。

3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)我國(guó)現(xiàn)在變壓器的額定容量是按照R10優(yōu)先系數(shù)，即按倍數(shù)來(lái)計(jì)算，常用配電變壓器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)容量為：30kVA、50kVA、63kVA、80kVA、100kVA、125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、400kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA、1600kVA、2000kVA等。主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量按照GB50053-94、GB50059-92等規(guī)范要求選擇。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)3.5.5變配電所主變壓器選擇

1.主變壓器臺(tái)數(shù)選擇1)存在一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，宜裝設(shè)兩臺(tái)變壓器(技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)也可裝設(shè)兩臺(tái)以上)，當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。如果變電所可由中、低壓側(cè)取得足夠的備用電源容量時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。2)對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大的變電所，考慮采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式時(shí)，也可采用兩臺(tái)變壓器。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)1.主變壓器臺(tái)數(shù)選擇3)負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，考慮到單臺(tái)配電變壓器容量的限制，也可以采用兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。4)除上述幾種情況外，一般變電所宜采用一臺(tái)變壓器。5)在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有15%～25%左右的余量。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)2.主變壓器容量選擇1）變電所單臺(tái)主變壓器容量選擇主變壓器容量必須滿(mǎn)足變電所總計(jì)算負(fù)荷的需要，即：（3-18）2）變電所裝有兩臺(tái)及以上主變壓器容量選擇變壓器的容量應(yīng)滿(mǎn)足下面幾個(gè)條件：①變壓器的總?cè)萘勘仨殱M(mǎn)足變電所總計(jì)算負(fù)荷的需要。②當(dāng)任一臺(tái)變壓器斷開(kāi)時(shí)，其余變壓器的容量應(yīng)滿(mǎn)足一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷的全部需要。

③斷開(kāi)一臺(tái)變壓器時(shí)，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于全部負(fù)荷的60%。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)2.主變壓器容量選擇3）配電變壓器(低壓為0.4kV)的容量不宜大于1250kVA，預(yù)裝式變電所變壓器，單臺(tái)容量不宜大于800kVA。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)3.選擇變壓器的其他規(guī)定1)多層或高層主體建筑內(nèi)的變電所，宜選用不燃或難燃型變壓器；在嚴(yán)重影響安全運(yùn)行的多塵或腐蝕性氣體存在的場(chǎng)所，應(yīng)選用防塵型或防腐型變壓器。2)配電變壓器宜選用D，ynll接線(xiàn)組別的變壓器。3)共用變壓器將嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及光源壽命時(shí)，可設(shè)照明專(zhuān)用變壓器；對(duì)嚴(yán)重影響電能質(zhì)量的沖擊性負(fù)荷，可設(shè)專(zhuān)用變壓器。4)應(yīng)適當(dāng)考慮今后5～10年電力負(fù)荷的增長(zhǎng)，留有一定的余地，其中干式變壓器的過(guò)載能力較小，更宜留有較大的裕量。3.5變配電所及其主結(jié)線(xiàn)1.負(fù)荷計(jì)算的意義和目的

要使供配電系統(tǒng)在正常情況下可靠運(yùn)行，就要求其中的各個(gè)元件（如電力變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、電纜等）必須選擇合適，除了應(yīng)滿(mǎn)足工作電壓和頻率的要求外，還要滿(mǎn)足正常發(fā)熱的要求。這就要求對(duì)該系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷，根據(jù)基本的原始資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。在進(jìn)行建筑供配電設(shè)計(jì)時(shí)，基本的原始資料有各種用電設(shè)備的產(chǎn)品銘牌數(shù)據(jù)（如額定容量、額定電壓）、建設(shè)規(guī)模、負(fù)荷密度等，這是設(shè)計(jì)的依據(jù)。3.6負(fù)荷計(jì)算3.6.1概述

原始資料要變成供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的假想負(fù)荷——計(jì)算負(fù)荷，才能進(jìn)行設(shè)計(jì)。不能簡(jiǎn)單地用設(shè)備額定容量做為計(jì)算負(fù)荷，這是因?yàn)樗惭b的設(shè)備并非都同時(shí)運(yùn)行；運(yùn)行著的設(shè)備的負(fù)荷性質(zhì)不同；同類(lèi)設(shè)備實(shí)際負(fù)荷也并不是每一時(shí)刻都等于設(shè)備的額定容量，而是在不超過(guò)額定容量的范圍內(nèi)，時(shí)大時(shí)小地變化著。計(jì)算負(fù)荷，是指通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。

3.6負(fù)荷計(jì)算求計(jì)算負(fù)荷的這項(xiàng)工作稱(chēng)為負(fù)荷計(jì)算。負(fù)荷計(jì)算主要包括：

(1)求計(jì)算負(fù)荷。目的是為了合理的選擇供配電系統(tǒng)各級(jí)電壓供電網(wǎng)絡(luò)、主接線(xiàn)、變壓器容量和電器設(shè)備型號(hào)等。

(2)求尖峰電流。用于計(jì)算電壓波動(dòng)、電壓損失、選擇熔斷器和保護(hù)元件等。

(3)求平均負(fù)荷。用來(lái)計(jì)算供配電系統(tǒng)中電能需要量、電能損耗和選擇無(wú)功補(bǔ)償裝置等。計(jì)算負(fù)荷的意義：如果計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，導(dǎo)致工程投資的增加；如果確定過(guò)小，降低使用壽命，增大電能損耗，影響供配電系統(tǒng)的正?？煽窟\(yùn)行。3.6負(fù)荷計(jì)算2.用電設(shè)備的工作制用電設(shè)備按工作制分為以下三類(lèi)：

(1)長(zhǎng)期連續(xù)工作制：這類(lèi)設(shè)備長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，負(fù)荷比較穩(wěn)定。絕大多數(shù)用電設(shè)備屬于此類(lèi)工作制，如通風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、各種泵類(lèi)、照明、各種電爐、機(jī)床、電解電鍍?cè)O(shè)備等。

(2)短時(shí)工作制：這類(lèi)設(shè)備是指工作時(shí)間較短，停歇時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。如金屬切削機(jī)床用的輔助機(jī)械(橫梁升降，刀架快速移動(dòng)裝置等)、水閘用電機(jī)等。(3)斷續(xù)周期工作制：這類(lèi)工作制的設(shè)備以非連續(xù)的方式反復(fù)進(jìn)行工作，時(shí)而運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)而停歇，好像有周期一樣。工作時(shí)間tg與停歇時(shí)間to相互交替重復(fù)，一個(gè)周期一般不超過(guò)10min。此類(lèi)設(shè)備典型的有起重設(shè)備和電焊設(shè)備。3.6負(fù)荷計(jì)算

斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，可用“負(fù)荷持續(xù)率”(又稱(chēng)暫載率)來(lái)表示其工作特征。負(fù)荷持續(xù)率為一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)間與工作周期的百分比值，即：

（3-19）起重設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷持續(xù)率有15％、25％、40％、60％等；電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷持續(xù)率有40％、50％、65％、75％、100％等。這類(lèi)設(shè)備如果負(fù)荷持續(xù)率不是100％的話(huà)，也就意味著不能滿(mǎn)載連續(xù)工作，否則會(huì)燒毀的。3.6負(fù)荷計(jì)算

在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，斷續(xù)周期工作制設(shè)備要換算到統(tǒng)一負(fù)荷持續(xù)率下的負(fù)荷，負(fù)荷持續(xù)率換算公式為：

（3-20）式中：Pe設(shè)備容量，kw。

PN設(shè)備銘牌額定功率，kw。

εN%設(shè)備銘牌負(fù)荷持續(xù)率。

ε%需要換算到的負(fù)荷持續(xù)率。3.6負(fù)荷計(jì)算

3.6負(fù)荷計(jì)算例3-1一臺(tái)額定容量為20kVA，功率因數(shù)0.8，銘牌的額定負(fù)荷持續(xù)率為50％的電焊機(jī)，現(xiàn)在暫載率100％下工作。試確定其實(shí)際有功容量。解：3.設(shè)備容量計(jì)算用電設(shè)備的額定容量是指用電設(shè)備在額定電壓下，在規(guī)定的使用壽命內(nèi)能連續(xù)輸出或耗用的最大功率。對(duì)電機(jī)、電爐、電燈等設(shè)備，額定容量均用有功功率PN表示，單位為W或kW；對(duì)變壓器和電焊機(jī)等設(shè)備，額定容量則一般用視在功率SN表示，單位為VA或kVA；對(duì)電容器類(lèi)設(shè)備，額定容量則用無(wú)功功率QC表示，單位為var或kvar。3.6負(fù)荷計(jì)算

對(duì)斷續(xù)周期工作制的設(shè)備，其額定容量是對(duì)應(yīng)于一定的負(fù)荷持續(xù)率的。由于用電設(shè)備存在不同的工作制，對(duì)不同工作制下設(shè)備的額定容量不能簡(jiǎn)單求和，而須將不同工作制的用電設(shè)備的額定容量換算為統(tǒng)一規(guī)定工作制下的額定容量，這個(gè)經(jīng)過(guò)換算后的額定容量就稱(chēng)為設(shè)備容量，用Pe表示。3.6負(fù)荷計(jì)算

設(shè)備容量不含備用設(shè)備的額定容量。（1）長(zhǎng)期連續(xù)工作制和短時(shí)工作制的三相用電設(shè)備組的設(shè)備容量這兩類(lèi)三相設(shè)備的設(shè)備容量是所有設(shè)備（備用設(shè)備不計(jì)）的額定容量之和。對(duì)短時(shí)工作制用電設(shè)備，也可不考慮其Pe。（2）斷續(xù)周期工作制的三相用電設(shè)備組的設(shè)備容量：是將所有設(shè)備在不同負(fù)荷持續(xù)率下的銘牌額定容量換算到一個(gè)規(guī)定的負(fù)荷持續(xù)率下的容量之和。

3.6負(fù)荷計(jì)算

4.負(fù)荷曲線(xiàn)(1)負(fù)荷曲線(xiàn)

負(fù)荷曲線(xiàn)是表征用電負(fù)荷隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線(xiàn)。它反映了用戶(hù)用電的特點(diǎn)和規(guī)律。該曲線(xiàn)繪制在直角坐標(biāo)系內(nèi)，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷功率，橫坐標(biāo)表示負(fù)荷變動(dòng)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間(小時(shí)為單位)。根據(jù)縱坐標(biāo)表示的負(fù)荷功率性質(zhì)不同，可分為有功負(fù)荷曲線(xiàn)和無(wú)功負(fù)荷曲線(xiàn)。根據(jù)橫坐標(biāo)表示的負(fù)荷變動(dòng)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間的不同，又可分為工作班、日、星期、月、季度和年負(fù)荷曲線(xiàn)。負(fù)荷曲線(xiàn)按負(fù)荷對(duì)象分，有單位的、大樓的或某類(lèi)設(shè)備的負(fù)荷曲線(xiàn)。按繪制的方式分，有依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線(xiàn)和梯形負(fù)荷曲線(xiàn)。3.6負(fù)荷計(jì)算

日負(fù)荷曲線(xiàn)代表用戶(hù)一晝夜(0時(shí)～24時(shí))實(shí)際用電負(fù)荷的變化情況，如圖3-1(a)所示。通常，為了使用方便（半小時(shí)分格，以便確定“半小時(shí)最大負(fù)荷”），負(fù)荷曲線(xiàn)多繪制成階梯形，如圖3-1(b)。3.6負(fù)荷計(jì)算

年負(fù)荷曲線(xiàn)，兩種形式：①年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線(xiàn)，通常是根據(jù)典型的夏日(圖3-3a)和冬日(圖3-3b)負(fù)荷曲線(xiàn)來(lái)繪制，按負(fù)荷大小依次排列，反映了全年負(fù)荷變動(dòng)與對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)時(shí)間（全年按8760h計(jì)）的關(guān)系，如圖3-3c所示。

3.6負(fù)荷計(jì)算

②年負(fù)荷曲線(xiàn)的另一種形式，是按全年每日的最大負(fù)荷(通常取每日最大負(fù)荷的半小時(shí)平均值)繪制的，稱(chēng)為年每日最大負(fù)荷曲線(xiàn)，如圖所示。橫坐標(biāo)依次以全年十二個(gè)月份的日期來(lái)分格。這種年最大負(fù)荷曲線(xiàn)，可以用來(lái)確定擁有多臺(tái)電力變壓器的變電所在一年內(nèi)的不同時(shí)期宜于投入幾臺(tái)運(yùn)行，即所謂經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，以降低電能損耗，提高供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。3.6負(fù)荷計(jì)算

3.6負(fù)荷計(jì)算

(2)與負(fù)荷計(jì)算有關(guān)的幾個(gè)物理量

①年最大負(fù)荷和30分鐘最大平均負(fù)荷

年最大負(fù)荷是指一年當(dāng)中的最大工作班內(nèi)，以半小時(shí)(30分鐘)為時(shí)間統(tǒng)計(jì)單位的平均功率的最大值。用符號(hào)Pm、Qm、Sm、Im分別表示年有功、無(wú)功、視在最大負(fù)荷和最大的負(fù)荷電流。

30分鐘最大平均負(fù)荷是指在一段時(shí)間內(nèi)以半小時(shí)(30分鐘)為時(shí)間間隔統(tǒng)計(jì)出來(lái)的平均功率的最大值，用P30、Q30、S30、I30表示。年最大負(fù)荷實(shí)質(zhì)上就是30分鐘的最大平均負(fù)荷。所謂最大工作班，是指一年當(dāng)中出現(xiàn)最大負(fù)荷的工作班次。要求最大負(fù)荷最少出現(xiàn)2～3次，而不是偶然出現(xiàn)的某一個(gè)工作班次。3.6負(fù)荷計(jì)算

②年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tm年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tm是一個(gè)假想的時(shí)間，當(dāng)用戶(hù)以年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行Tm個(gè)小時(shí)，所消耗的電能恰好等于全年實(shí)際電能的消耗量。年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tm是反映用戶(hù)運(yùn)行、工作特征的一個(gè)重要參數(shù)，與企業(yè)的生產(chǎn)班制和負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)系。如單班制企業(yè)Tm≈1500～3000h；雙班制企業(yè)Tm≈3000～4800h；三班制企業(yè)Tm≈5000～7000h。3.6負(fù)荷計(jì)算

③

平均負(fù)荷和負(fù)荷率

平均負(fù)荷是指用戶(hù)在一段時(shí)間內(nèi)消耗電功率的平均值，記作Pav、Qav、Sav、Iav。

負(fù)荷率又稱(chēng)負(fù)荷系數(shù)，為平均負(fù)荷Pav與最大負(fù)荷Pm(P30)的比值。它反映了負(fù)荷波動(dòng)不平坦的程度。從提高供電效率來(lái)說(shuō)，希望負(fù)荷率越接近于1越好。一般企業(yè)的負(fù)荷率維持在0.7以上為好。計(jì)算負(fù)荷，是指通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。按計(jì)算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線(xiàn)電纜，如果以計(jì)算負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，其發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)允許值，因而也不會(huì)影響其使用壽命。導(dǎo)體通過(guò)電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約需3～4τ，τ為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。截面在16mm2及以上的導(dǎo)體，其τ均在10min以上，也就是載流導(dǎo)體大約經(jīng)30min(半小時(shí))后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值。

3.6負(fù)荷計(jì)算3.6.2需要系數(shù)法

3.6負(fù)荷計(jì)算

由此可見(jiàn)，計(jì)算負(fù)荷實(shí)際上與從負(fù)荷曲線(xiàn)上查得的半小時(shí)平均最大負(fù)荷P30

（亦即年最大負(fù)荷Pmax）是基本相當(dāng)?shù)?，所以?jì)算負(fù)荷也可以認(rèn)為就是半小時(shí)平均最大負(fù)荷。

需要系數(shù)法就是用需要系數(shù)折算設(shè)備容量，得出計(jì)算負(fù)荷的方法，用這種方法得出來(lái)的計(jì)算負(fù)荷就是30分鐘最大平均負(fù)荷。需要系數(shù)Kd反映了設(shè)備實(shí)際運(yùn)行的最大功率Pm(P30)與設(shè)備容量Pe之間的關(guān)系。3.6負(fù)荷計(jì)算

1.單組三相設(shè)備(用電設(shè)備組)的計(jì)算負(fù)荷需要系數(shù)法計(jì)算單組設(shè)備的公式為：

Pm=KdPe

（3-24）（3-25）（3-26）（3-27）式中：用電設(shè)備組功率因數(shù)的正切值。UN用電設(shè)備的額定電壓。3.6