用電負(fù)荷計(jì)算

1、1第三章第三章 負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算2第一節(jié)第一節(jié) 負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法一、需要系數(shù)法（一）需要系數(shù)Kd的確定將計(jì)算負(fù)荷與電氣設(shè)備總?cè)萘康年P(guān)系表達(dá)如下：1ncdiiPKP 工程實(shí)際中，是根據(jù)已運(yùn)行的實(shí)際系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得到需要系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)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(shí)應(yīng)首先對(duì)所要計(jì)算的設(shè)備進(jìn)行歸類。 需要系數(shù)常常是一個(gè)范圍，根據(jù)實(shí)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(fù)荷計(jì)算的需要系數(shù)法（二）負(fù)荷計(jì)算的需要系數(shù)法 1.單組設(shè)備計(jì)算負(fù)荷 當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺(tái)數(shù)3臺(tái)時(shí)，計(jì)算負(fù)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(jì)算有功功率，單位為kW Qc 計(jì)算無(wú)功功率，單位為kvar 當(dāng)每組中設(shè)備臺(tái)數(shù)3臺(tái)時(shí)，考慮其同時(shí)使用率非常高，將需要系數(shù)Kc取為1，其余計(jì)算與上述公式相同。 Sc 計(jì)算視在功率，單位為計(jì)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(jì)算電流，單位為計(jì)算電流，單位為A4 2.多組設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個(gè)性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時(shí)，先將每一組都按上述步驟計(jì)算后，再考慮各個(gè)設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)，因

3、此計(jì)算負(fù)荷為：1ncpdNiiPKKPcQcQKPtg22cccSPQ3cctSIU式中： 有功功率同時(shí)系數(shù)。對(duì)于配電干線所共范圍的計(jì)算負(fù)荷， K取值范 圍一般在0.8.0.9；對(duì)于變電站總計(jì)算負(fù)荷，K取值范圍一般 在0.851。無(wú)功功率同時(shí)系數(shù)。對(duì)于配電干線計(jì)算負(fù)荷，K取值范圍一般在0.93.0.97；對(duì)于變電站總計(jì)算負(fù)荷，K取值范圍一般在0.951。KQK5二、二項(xiàng)式法三、利用系數(shù)法四、利用各種用電指標(biāo)的負(fù)荷計(jì)算法 當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)及容量尚未確定，但須作出初步的負(fù)荷計(jì)算時(shí)。如：供配電系統(tǒng)處于規(guī)劃階段時(shí)； 處于初步設(shè)計(jì)階段時(shí)，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(shí)，均需借助用電指標(biāo)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。 cPA 式中 Pc 計(jì)算負(fù)荷，單位為kW A 計(jì)算范圍的使用面積，單位為 負(fù)荷密度指標(biāo), 單位為kW/ 1負(fù)荷密度法 負(fù)荷密度法的計(jì)算公式如下：62單位指標(biāo)法 單位指標(biāo)法的計(jì)算公式如下： Pc=N 式中：?jiǎn)挝挥秒娭笜?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)CPKN3住宅用電指標(biāo) 住宅用電指標(biāo)法的計(jì)算公式如下： 式中： -住宅用用電指標(biāo)，單位kW/戶 -住宅用用同時(shí)系數(shù) N-供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù) 相當(dāng)于一戶住宅的計(jì)算負(fù)荷。K7（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(fù)荷估算。（2）

5、需要系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)單，是最為常用的一種計(jì)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(xiàng)式法考慮問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)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(shí)，使用二項(xiàng)式法可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。（4）利用系數(shù)法的計(jì)算結(jié)果相對(duì)繁瑣，但使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算時(shí)也不應(yīng)成為問(wèn)題。（5）目前民用建筑用電負(fù)荷的二項(xiàng)式系數(shù)和利用系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值 尚不完善，這兩種方法主要用于工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷計(jì)算。五、各種負(fù)荷計(jì)算法的特點(diǎn)及適用范圍8第二節(jié)第二節(jié) 實(shí)際工程中如何進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算實(shí)際工程中如何進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算一、負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容：一、負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容：1、設(shè)備容量：也稱裝機(jī)容量。是設(shè)備名牌上的額定容量或額定功率

6、。2、計(jì)算容量：也稱計(jì)算負(fù)荷。是選擇變壓器、確定備用電源容量，確定無(wú)功功率補(bǔ)償容量的依據(jù)。3、計(jì)算電流：是計(jì)算負(fù)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(jì)算電壓偏差、功率損耗的依據(jù)。4、尖峰電流：是負(fù)荷起動(dòng)時(shí)的最大電流。是計(jì)算電壓降、電壓波動(dòng)、選擇電纜、導(dǎo)線、選擇電氣元件及保護(hù)元件的依據(jù)。9二、設(shè)備容量的計(jì)算：二、設(shè)備容量的計(jì)算：1、單臺(tái)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(tái)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(fù)荷，如：空調(diào)制冷設(shè)備和采暖設(shè)備，取其大者計(jì)入總設(shè)備容量。4、成組用電設(shè)備的設(shè)備容量計(jì)算時(shí)，不包括備用設(shè)備。5、消防設(shè)備遇火災(zāi)

7、時(shí)，必須切除的設(shè)備取其大者，計(jì)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(jì)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。例例1：如果某住宅小區(qū)有1600個(gè)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(jì)算容量的計(jì)算階段：三、計(jì)算容量的計(jì)算階段： 方案

8、設(shè)計(jì)階段施工圖設(shè)計(jì)階段1、方案設(shè)計(jì)階段：、方案設(shè)計(jì)階段：方案設(shè)計(jì)階段確定計(jì)算容量時(shí)，采用單位指標(biāo)法 計(jì)算，并根據(jù)所計(jì)算的結(jié)果，確定本工程所需電力變壓器的臺(tái)數(shù)和每臺(tái)的容量。注：注：1）當(dāng)空調(diào)冷水機(jī)組采用直燃機(jī)時(shí)，用電指標(biāo)一般比電動(dòng)壓縮機(jī)制冷時(shí)的用電指標(biāo)降低2535VA/。 表中所列的用電指標(biāo)為上限值，是按空調(diào)采用電動(dòng)壓縮機(jī)制冷時(shí)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(fù)荷率，折合成變壓器容量VA/，乘以系數(shù)1.5。11 1）計(jì)算容量（計(jì)算負(fù)荷或稱有功功率）： 公式： 式中： -計(jì)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(wú)功負(fù)荷（無(wú)功功率） 公式 公式 注：注：以上均為三相負(fù)荷的計(jì)算公式和方法。2、施工圖設(shè)計(jì)階段采用需要系數(shù)法：、施工圖設(shè)計(jì)階段采用需要系數(shù)法： jsxePKP jsPxKePcosjsjsPS22jsjsjsQSPjsjsQPtg計(jì)算容量用需要系數(shù)法。12設(shè)備容量：Pe總=50W/20000=1000,000W=1000kW 計(jì)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(jì)算，選用兩臺(tái)的變壓器，即：630KVA2=1260KVA；而在工程實(shí)踐中，一般選用兩臺(tái)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(biāo)為：30-50W/，取上限值為50W/，為高檔公寓。13 4）單相負(fù)荷的計(jì)算： 對(duì)于單相負(fù)荷應(yīng)均衡地分配到三相上。 當(dāng)無(wú)法使三相平衡時(shí)，且最大一相和最小一相負(fù)荷之差小于三相總負(fù)荷10%時(shí)，應(yīng)取最大一相負(fù)荷的三倍作為等效三相負(fù)荷計(jì)算，否則按三相對(duì)稱負(fù)荷計(jì)算。例例3：某工程，三相設(shè)備的負(fù)荷為300kW，單相設(shè)備的負(fù)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(fù)荷為300kW，單相設(shè)備的負(fù)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(shí)按三相對(duì)稱負(fù)荷計(jì)算： Pe總=300kWPAPBPC =300102010=340kWCA相相CA相相14注：注：1、同類設(shè)備的計(jì)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(fù)荷之和的平方和無(wú)功負(fù)荷之和的平方相加后，求其平方根。 3、一般動(dòng)力設(shè)備為3臺(tái)或以下時(shí)，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(tái)水泵，其中兩臺(tái)額定容量為2.2kW，另一臺(tái)額定容量為5.5kW，該工程的動(dòng)力設(shè)備的設(shè)備容量（裝機(jī)容量）： =22.2kW15.5kW=9.9kW1 9.99.9jsxePKPkWkW總eP總將取 Kx =122cccSPQ該工程的計(jì)算容量為：154、照明負(fù)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(gè)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(shí)，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(gè)會(huì)議廳，各500；有二個(gè)會(huì)議廳，各1000；有一個(gè)會(huì)議廳，1500；另有4500多個(gè)小房間組成的辦公室。 該工程設(shè)計(jì)，應(yīng)將4500會(huì)議廳照明的需

13、用系數(shù)取值為Kx =0.9。將4500多個(gè)小房間的辦公區(qū)的需用系數(shù)取值為：Kx =0.85(見(jiàn)表)。165、北京地區(qū)的住宅，在方案設(shè)計(jì)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(gè)樓224戶。在方案設(shè)計(jì)階段，如何確定本工程選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)？解：本工程總裝機(jī)容量： Pe總=4kW/戶8224戶=7168kW本工程總計(jì)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(shí)， 變壓器容量= 根據(jù)上述計(jì)算，該工程要投入6臺(tái)1000KVA變壓器運(yùn)行。0.5 71683584xjsePKPkWkW總總0.4e

14、tUKV35844217cos0.85jsjsPSkW總總jsQ427556230.750.75KVAKVA總17四、計(jì)算電流四、計(jì)算電流1、在工程中380/220V三相平衡負(fù)荷的計(jì)算電流：2、在工程中220V單相負(fù)荷的計(jì)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(duì)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(tái)電動(dòng)機(jī) 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的尖峰電流是電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流?；\型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流一般是其額定電流的5-7倍。2、多臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電回路的尖峰電流是最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流與其與電動(dòng)機(jī)的計(jì)算電流之和。3、自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)組的尖峰電流是所有參與自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流之和。例例8：（1）單臺(tái)電動(dòng)機(jī)（鼠籠型）： 式中： -尖峰電流 -啟動(dòng)電流 -額定電流 (57)jfq

16、deIIIjfIqdIeI20eIA207140qdjfIAAI（2）：?jiǎn)闻_(tái)繞式電動(dòng)機(jī)：(23)jfqdeIII 如果19例例9：某系統(tǒng)，使用2臺(tái)10kW電動(dòng)機(jī)；2臺(tái)5kW電動(dòng)機(jī)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)：公式為1jfqdeIII n（臺(tái)）1122102014051020207201010180eeeejfPkWIAIAPkWIAIAIAAAAA qd1qd2，20例例10： 某旅游賓館變電站的負(fù)荷情況如下列設(shè)備清單所示，用需要系數(shù)法計(jì)算變電站總負(fù)荷：有功功率、無(wú)功功率、視在功率和計(jì)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(bǔ)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(jī)組容量：120kW4臺(tái)冷凍水泵容量：30kW5臺(tái)冷卻水泵容量：22kW5臺(tái)冷卻塔容量：7.5W4臺(tái)送、排風(fēng)機(jī)容量：11kW5臺(tái)；22kW3臺(tái)；17.5kW2臺(tái)電梯容量：30kW3臺(tái)廚房設(shè)備容量：15kW2臺(tái)；5kW5臺(tái)；2.2 kW6臺(tái)洗衣設(shè)備容量：30kW2臺(tái)；6kW3臺(tái)；4kW4臺(tái)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(jì)算出每一組設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，在考慮不同性質(zhì)負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)，最后計(jì)算出總的計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算過(guò)程及結(jié)果列于下表中。表3-2負(fù)荷計(jì)算的計(jì)算表22（續(xù)）23表表3-7 規(guī)劃用電指標(biāo)推薦值（重慶地區(qū)）規(guī)劃用電指標(biāo)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(duì) 住 戶 單 回 路 干 線 式 供 電 ， 如 圖 所 示。 求A 電 和B 點(diǎn) 的 計(jì) 算 負(fù) 荷 。0.9 6/6CAPKNkW戶戶=32.4kW0.6 6/CAPKNkW戶72戶=259.2kW解： A點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷：B點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷：25補(bǔ)償前cos需補(bǔ)容量（kvar）補(bǔ)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(wú)功功率補(bǔ)償率（Kvar/kW）26建 筑 類 別 用 電 指 標(biāo)（W/）建 筑 類 別用 電 指 標(biāo)（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(chǎng)5080汽 車 庫(kù)815表2.5.2-1 各類建筑物的用電指標(biāo)27負(fù)荷名稱規(guī)格（臺(tái)數(shù)）需要的系數(shù)（Kx）功率因數(shù)（cos）備注照明面積15000商場(chǎng)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(bǔ)償或采用電子鎮(zhèn)流器冰凍機(jī)房鍋爐房3 臺(tái)0.90.70.70.60.80.85熱力站、水泵房、通風(fēng)機(jī)15臺(tái)5 臺(tái)10.80.80.60.80.85電梯0.180.220.7（交流梯）0.8（直流梯）洗衣機(jī)房廚房100kw100kw0.40.50.30.40.80.9窗式空調(diào)410臺(tái)1050臺(tái)50臺(tái)以上0.80.60.60.40.40.30.8舞臺(tái)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(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償功率因數(shù)計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)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(wú)功功率，即提高功率因

21、數(shù)。一、功率因數(shù)低對(duì)供配電系統(tǒng)的影響：一、功率因數(shù)低對(duì)供配電系統(tǒng)的影響： 功率因數(shù)低（cos?。┦菬o(wú)功功率大的表現(xiàn)。無(wú)功功率大對(duì)供配電系統(tǒng)的影響：1、無(wú)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) 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(wú)功功率大，使供配電系統(tǒng)的損耗增加。3、無(wú)功功率大，使電壓損失增加。4、無(wú)功功率大，使發(fā)電機(jī)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(tái)數(shù)，可以切除季節(jié)性

22、負(fù)荷用的變壓器。 （3）減少供電線路感抗。 （4）有條件時(shí)盡量采用同步電動(dòng)機(jī)。2、采用人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)。、采用人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)。 也就是采用電力電容器補(bǔ)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(bǔ)償（低壓電容器補(bǔ)償柜）。 （2）當(dāng)設(shè)備的無(wú)功功率大于100Kvar時(shí)，可在設(shè)備附近就地補(bǔ)償。就地補(bǔ)償時(shí)，補(bǔ)償裝置與設(shè)備同時(shí)通斷電（吊車、電梯設(shè)備除外）。 （3）低壓側(cè)集中補(bǔ)償時(shí)，采用自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容器裝置。 （4）電容器柜組，采用自動(dòng)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(zhǎng)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(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求，當(dāng)無(wú)明確要求時(shí)，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(jì)時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償容量可按變壓器的15%25% 估算。2、在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行實(shí)際的無(wú)功功率計(jì)算。3、也可用對(duì)應(yīng)表，查表后，再計(jì)算。四、無(wú)功功率的補(bǔ)償容量四、無(wú)功功率的補(bǔ)償容量cjscQP q 公式： -無(wú)功功率補(bǔ)償率。