第2章负荷计算

1、建筑布局与设计，2。电气设备的工作系统，第2章，第1节，电力负荷计算的目的，1。S1长期工作制，在恒定负荷(如额定功率)下长时间连续运行，能使设备达到热平衡的工作状态。2。短时工作制S2，在额定工作电流恒定的工作循环中，设备不会达到允许的温升，两个工作循环之间的间歇时间很长，可以将设备冷却到环境温度值。3。间歇周期工作制S3，电气设备工作、停机、周期性反复运行，工作和停机时间很短，周期一般不超过10分钟。负载持续时间e，也称为临时负载率，是工作周期中工作时间和工作周期的百分比值。其中：t占空比；tg工作周期中的工作时间；t0占空比中的空闲时间。必须注意的是，在计算负荷时，必须考虑与设备容量相对

2、应的负荷持续率，设备容量应根据规定的负荷持续率统一换算。建筑配电与设计，第二章，第一节，电力负荷计算的目的，第三节，设备容量的确定，1。不同工作系统下电气设备的额定功率应转换为统一工作系统下的设备功率。1)连续工作电机的设备功率等于其额定功率。2)对于间歇或短时工作电机的设备功率，当负载持续率为25%时，额定功率统一转换为有功功率。具体计算公式如下：3)电焊机设备功率是指额定功率转换为100%负载持续时间时的有功功率。具体计算公式为：建筑配电与设计，第2章，第1节，电力负荷计算的目的，2。照明设备的设备容量：计算照明支路的设备容量时，应根据不同类型的光源进行计算。3.一般电气设备的插座都包含在

3、照明负载中。一般电气插座按每套100瓦的设备容量计算，住宅插座按每套50瓦的设备容量计算。对于电力负荷，电力支路的设备容量一般为其额定容量，但当电气设备由多个环节组成且不能同时使用时，有许多计算方法。5。集团电气设备的设备能力不包括备用设备能力。第2节，电力负荷曲线和相关物理概念，建筑分布和设计，第2章，第2节，电力负荷曲线和相关物理概念，1。负荷曲线是用来表示一组用电设备的电力随时间变化的曲线，反映了用户用电的特点和规律。由日负荷曲线和坐标轴包围的区域代表全天消耗的电能。日有功负荷曲线，建筑配电与设计，第2章，第2节电力负荷曲线及相关物理概念，2。与负载曲线相关的物理量，1。年最大负荷和年最

4、大负荷利用小时数，1)年最大负荷(pmax)，即半小时平均功率(P30)，是全年负荷最大的工人阶级中耗电量最大的。2)年最大负荷利用小时数(Tmax)。在这一假设时间内，电力负荷根据年最大负荷连续运行所消耗的电能与电力负荷全年实际消耗的电能完全相等。其中Wn代表全年消耗的电能，千瓦时。建筑分配和设计，第2章，第2节，电力负荷曲线和相关物理概念，2。平均负载和负载系数，1)平均负载(Pav)，即Pav是在一定时间间隔内电力负载消耗的平均功率。年平均负荷：2)负荷系数(KL)，即KL是平均负荷与最大负荷之比。负载系数也称为负载持续率，对于负载曲线，负载系数也称为负载曲线的填充系数。它代表负载曲线的

5、不均匀性，即实际负载变化的均匀性。如果负荷曲线更平坦，负荷系数KL将更接近1，这表明电力负荷的功率分配更合理，功率效率更高建筑设计中常用的负荷计算方法：单位指数法、负荷密度法、需求系数法、二项式系数法、建筑配电与设计，第2章第3节，负荷计算，2。计算负荷估算，1。负荷密度法，基于国家电力政策、建筑性质、负荷性质等因素，以及已建成项目的数据分析，有功功率估算公式为：建筑面积，平方米。有功功率估算公式：其中：pe单位功耗指数，如/户、/人、/床；单位数量，如家庭数量、人口数量和床位数量。单位指数法，根据现有的单位能耗指数估算计算负荷。计算的单位面积功率(负载密度)数据可用于估计设计系统的计算负载。

6、建筑分布和设计，第2章，第3节，荷载计算，3。根据需要系数法确定计算负荷，1。根据需要系数法确定计算负荷公式：有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流：其中：Kd需要系数；PN电气设备组的设备容量总和，kw；tg电气设备组的功率因数角的正切值；非额定线路电压，千伏。(1)不是同一组的所有电气设备同时工作；(2)同时工作的电气设备不可能同时满负荷运行；(3)电气设备组的平均效率；(4)配电线路的平均效率。建筑分配和设计，第2章，第3节，荷载计算，第2节。三相电气设备组计算负荷的确定：(1)电气设备分组：用需求系数法计算计算负荷时，配电干线内的电气设备应按类型分组，采用不同的需求系数，然

7、后根据各电气设备组的功率因数计算各组的计算负荷。注：当电气设备组数小于或等于3时，计算的负荷等于设备功率之和。(2)单组电气设备计算负荷的确定：单组电气设备计算负荷的公式为：建筑配电与设计，第2章，第3节负荷计算，(3)单相电气设备计算负荷的确定：民用建筑电气设计规范规定：“单相负荷应平均分配到三相。当单相负荷的总计算容量小于计算范围内三相对称负荷的总计算容量的15%时，应全部等效。等效三相负荷可按以下方法计算：1)当只有相负荷时，等效三相负荷为最大相负荷的3倍；3)当既有相间负荷又有相间负荷时，先将相间负荷转换为相间负荷，然后将各相负荷分别相加，取最大相负荷的三倍作为等效三相负荷。建筑分布和

8、设计，第2章，第3节，荷载计算，3。多组电气设备计算负荷的确定：多组电气设备计算负荷的计算公式：其中：Pci一组电气设备计算负荷；建筑配电与设计，第2章，第3节负荷计算、例21:住宅区的照明电源干线如右图所示。每栋建筑均采用三相四线进线，额定电压为380伏，光源容量已由单相负荷转换为三相负荷，所有荧光灯均采用无功补偿，因此尽量计算该居住区内每栋建筑的照明计算负荷和变压器低压侧计算负荷。查找表28显示白炽灯的功率因数Cos=1，荧光灯的Cos=0.9tg=0.48。查表25显示，住宅建筑照明负荷的需求系数KD为0.5 (0.40.7)，托儿所照明负荷的需求系数KD为0.6 (0.550.65)，

9、PBC=KdPBN=0.515kW=7.5kW，QBC=0，各住宅建筑荧光灯的计算负荷为：pyc=kdpyn=0.530kw=15kw，qyc=pyctg=15kw 0.48=7.2kvar，建筑配电qzzc=qbcqpyc=0 . 7 . 22 kvar=7.2 kvar，幼儿园白炽灯的计算负荷为：PBC=KdPBN=0.62kW=1.2kW，QBC=0，幼儿园荧光灯的计算负荷为：pyc=kdpyn。 QYC=PYCtg=3kW0.48=1.44kVAR，苗圃总照明计算负荷为：ptrzc=pbcpyc=1.2kw 3kw=4.2kw，qtrzc=qbcqyc=0.1.44 KVAR=1.44

10、 KVAR，低压母线计算负荷为K=0.9，Pmxc=K(pzzcptrc)=0.9(22.5 KW 44.2 kw)=84.78 kw，qmxc=k1.变配电系统的功率损耗计算，1。输电线路的功率损耗，1)输电线路的有功损耗，由流经线路电阻的负载电流引起，其计算公式为：Pl=3Ic2Rwl，其中：每单位导线长度的r0电阻，/km；l电线长度，km。Rwl=r0l线路电阻，2)电力线路的无功损耗，由流经线路电抗的负载电流引起，其计算公式为：Ql=3Ic2Xwl，Xwl=x0l线路电抗，式中：每单位导线长度的x0电抗/km。建筑配电与设计，第2章，第4节，变压器和配电系统总计算负荷的确定，1)变压

11、器有功损耗，包括：2)变压器无功损耗，包括：2。电力变压器的功率损耗，SN变压器的额定容量；Sc变压器的计算负载；P0和Pk的值可通过参考产品样本获得。I0%变压器空载电流与额定电流的百分比。Uk%变压器短路电压占额定电压的百分比。I0%，Uk%可通过手册找到。低损耗功率压缩机的损耗也可通过以下公式近似计算：1)电力变压器有功功率损耗：PT=0.015Sc，2)电力变压器无功功率损耗：QT=0.06Sc，建筑配电与设计，第2章第4节，电力变配电系统总计算负荷的确定，2)电力变配电系统总计算负荷的确定，需要系数法2。根据各组负荷的需求系数，计算出单组电气设备的计算负荷；3.考虑支线的线损，计算线

12、路起点的计算负荷；4.考虑同步系数，计算多组电气设备的计算负荷；5.考虑配电干线的线损，计算干线起点的计算负荷；6.考虑同步系数，计算低压母线上的计算负荷；7.考虑变压器的损耗，计算变压器高压侧的计算负荷；8.考虑变压器高压侧输电线路的损耗，计算变配电系统的总计算负荷。第5节无功补偿，建筑配电与设计，第2章无功补偿，1。提高自然功率因数，提高自然功率因数的措施：在设计中正确选择电动机和变压器的容量；合理选择导线和接线方式，以降低线路电感。2.无功功率补偿。1.无功补偿计算。如果无功补偿前后系统的有功功率p不变，补偿后的无功功率应为：j，补偿后的功率因数角。其中：电力系统有功计算负荷(千瓦)；补

13、偿前系统的q无功计算负荷(kvar)；q计算出补偿后系统的无功负荷(kvar)；由并联电容补偿的q无功功率(kvar );j补偿前功率因数角；工程上更常用的无功功率补偿计算公式是：表示将1kW有功功率从Cos增加到Cos所需的无功功率补偿容量的kVar值。根据耦合电容器的单容量qc，确定电容器的数量n:注：对于单相电容，由上述公式确定的电容数n应取为3的整数倍，以便三相均匀分布。示例21:解决方案：变电站低压侧的计算负载为Pc=700kW，Cos=0.8，建议使用BW0.4121并联电容进行无功功率补偿。如果功率因数提前提高到0.95，尝试计算并联电容器的数量。查表212，根据已知条件，选择q

14、c=0.421，总补偿无功功率为：Qc=qcPc=0.421700=294.7(kVAR)，所选并联电容的单电容为12kVAR，所以电容数为：因为所用并联电容为单相，所选并联电容数应为3的整数倍，所以选择27。建筑配电与设计，第2章，第5节，无功功率补偿，2。无功补偿位置，大致有三个安装位置：高压集中补偿、低压群补偿和低压分散补偿，不同补偿位置的补偿范围不同，如下图所示。1)高压集中补偿，即在变电站10kV母线上安装并联电容器。高压母线后面的区域没有进行无功补偿，补偿效果差。但是，这种补偿方式初期投资少，便于操作和维护；补偿电容器可以根据实际负载变化进行调整(通过调整并联电容器的数量)。建筑物

15、配电和设计，第2章，第5节，无功功率补偿，2)低压分散补偿，也称为单独补偿，是将并联电容器分布在各种电气设备附近。可以在安装前补偿线路和变压器上的无功功率，补偿范围最大，效果更好；当电气设备停止工作时，该补偿模式下的电容器组被切断，因此利用率不高。然而，这种补偿方法投资巨大。3)低压集中补偿是在变电站低压母线上组装并联电容器。其补偿区域为所有区域，包括低压母线前的变压器。它能有效补偿变压器的无功功率，在一定条件下，能使变压器容量的选择更小，使系统更经济；并联电容器安装在变电站的低压配电室，也非常便于操作和维护。以上三种安装位置各有优缺点，每一种都适用于不同的设备运行条件。民用建筑电气设计规范规定，10(6)千伏及以下的无功补偿应集中在配电变压器的低压侧。补偿基本无功负荷的电容器组应在配电所集中补偿。容量大、负荷稳定、经常使用的电气设备的无功功率应分别就地补偿。第5节，峰值电流的计算，建筑分布和设计，1。单个电气设备的峰值电流，第2章第6节“峰值电流，持续12秒的短期最大负载电流”中的峰