建筑供配电技术-部分

01020304第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念第二节三相用电设备组计算负荷的确定第三节单相用电设备组计算负荷的确定第四节计算负荷的估算第三章负荷计算主要内容05第五节尖峰电流及其计算建筑供配电技术第2版书名：建筑供配电技术第2版书号：978-7-111-45580-6作者：戴绍基主编出版社：机械工业出版社第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念用电设备按工作制分长期连续工作制短时工作制断续周期工作制第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念(一)用电设备按工作制的分类电力负荷，如第一章所述，既可指用电设备或用电单位(用户)，也可指用电设备或用户所耗用的电功率或电流，视具体情况而定。本章中的负荷指电功率（P、Q、S）和电流（I）。一、电力负荷的有关概念第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念应注意：对断续周期工作制的设备来说，其额定容量是对应于一定的负荷持续率的。1．用电设备的额定容量是指用电设备在额定电压下，在规定的使用寿命内能连续输出或耗用的最大功率。对电动机，额定容量指其轴上正常输出的最大功率。因此其耗用的（即从电网吸取的）功率应为其额定容量除以其效率。对电灯和电炉等，额定容量则是指其在额定电压下耗用的功率，而不是指其输出的功率。（二）用电设备的额定容量、负荷持续率及负荷系数%100%100ε0tttTt第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念式中“等效”换算，即按同一周期内相同发热条件来进行换算。同一设备，在不同的负荷持续率下工作时，其输出功率是不同的。工作周期内的停歇时间。工作周期内的工作时间工作周期2．负荷持续率又称暂载率或相对工作时间，符号为ε，用一个工作周期内工作时间t与工作周期T的百分比来表示tTtoNLPPK第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念β可见负荷系数的大小表征了设备容量利用的程度。第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念（一）负荷曲线的绘制及类型二、负荷曲线的有关概念按负荷对象负荷曲线按负荷的功率性质按负荷变动时间按绘制的方式工厂的车间的有功无功年月依点连成梯形某台设备日工作班（图3-1a）（图3-1b）负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的图形。第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念图3-1日有功负荷曲线a）依点连成的负荷曲线b）梯形负荷曲线第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念这种年负荷曲线，主要用来确定经济运行方式。另一种年负荷曲线，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的，又称为年每日最大负荷曲线，如图3-2b所示。这种年负荷曲线全称为年负荷持续时间曲线，如图3-2a所示。年负荷曲线，这种曲线的负荷从大到小依次排列，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按8760h计）的关系。010203第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念图3-2年负荷曲线a）年负荷持续时间曲线b）年每日最大负荷曲线PWmaxaTmaxP30PmaxTmaxWa式中一全年实际耗用的电能年最大负荷利用小时是假设电力负荷按年最大负荷持续运行时，在此时间内电力负荷所耗用的电能恰与电力负荷全年实际耗用的电能相同，如图3-3所示。因此年最大负荷利用小时是一个假想时间，按右侧公式计算：年最大负荷就是全年中有代表性的最大负荷班的最大半小时平均负荷1．年最大负荷和年最大负荷利用小时。（二）与负荷曲线有关的物理量第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念Pmax图3-3年最大负荷和年最大负利用小时第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念tWPtav第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念WtPav年平均负荷，就是电力负荷全年平均耗用的功率，如图3－4所示。式中一t时间内耗用的电能。2．平均负荷和负荷曲线填充系数平均负荷就是电力负荷在一定时间t内平均耗用的功率，即年最大负荷利用小时是反映电力负荷时间特征的重要参数，它与工厂的生产班制有关。例如一班制工厂，1800~2500h；两班制工厂，3500~4500h；三班制工厂，5000~7000h。附录表A-18列出部分工厂的年最大负荷利用小时参考值，供参考。Pav第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念图3-4年平均负荷PPmaxavβ第一节电力负荷和负荷曲线的有关概念Pav供电系统在运行中必须实行负荷调整负荷曲线填充系数表征了负荷曲线不平坦的程度，亦即负荷变动的程度。PavPmax第二节三相用电设备组计算负荷的确定第二节三相用电设备组计算负荷的确定一概述是指通过统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。导体通过电流达到稳定温升的时间大约为(3～4)τ，因此通常取半小时平均最大负荷P30(亦即年最大负荷Pmax)作为计算负荷。计算负荷是供电设计计算的基本依据。负荷计算只能力求接近实际。确定计算负荷的方法有多种，下面主要介绍简便实用的需要系数法。计算负荷30eKdPPtan3030PQ第二节三相用电设备组计算负荷的确定二需要系数法的基本公式及其应用需要系数Kd因此，按需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为（常用单位kw）P30=KdPe（3-8）010203确定无功计算负荷的基本公式为（常用单位kvar）COSPS3030第二节三相用电设备组计算负荷的确定0405确定视在计算负荷的基本公式为（常用单位kVA）确定计算电流的计算公式为（常用单位A）附表A-9至A-10列出了建筑用电设备的需要系数Kd及相应的cosφ、tanφ值，供参考。以上公式适用于计算三相用电设备。式中UN一用电设备的额定电压（单位为kV）30303SIUN第二节三相用电设备组计算负荷的确定已知某民用建筑拥有额定电压380V的三相水泵电动机15kW1台，11kW3台，7.5kW8台，4kW15台，其他更小容量电动机总容量35kW。试用需要系数法确定其计算负荷P30、Q30、S30和I30。第二节三相用电设备组计算负荷的确定三设备容量的确定式(3-8)中的设备容量不包括备用设备的容量，而且要注意的计算与设备组的工作制有关。长期连续工作制和短时工作制的三相设备容量这两类三相设备的设备容量，就取所有设备（备用设备不计）的额定容量之和。断续周期工作制的三相设备容量0102(1)电焊机组一般要求设备容量统一换算到＝100%。设备铭牌的容量为，其负荷持续率为，因此由式(3-2)可得对应于的设备容量NNNNeSPPcos100100cosNNNNeSPP100100NN第二节三相用电设备组计算负荷的确定即式中、—电焊机的铭牌容量，前者为有功容量，后者为视在容量，电焊机大多标的容量为后者；—铭牌容量对应的负荷持续率，计算中换算为小数。PNSNPN第二节三相用电设备组计算负荷的确定式中—对应的负荷持续率，计算中换算为小数。(2)吊车电动机组一般要求设备容量统一换算到＝25%。设铭牌的容量为PN，其负荷持续率为，因此由式(3-2)可得对应于的设备容量PNNNNNNePPP225N.mpheP.3mpheePP第二节三相用电设备组计算负荷的确定03单相用电设备的等效三相设备容量的换算按最大负荷相所接的单相设备容量乘以3来计算其等效三相设备容量为：（1）接于相电压的单相设备容量换算由于容量为的单相设备接在线电压上产生的电流I＝这一电流应与等效三相设备容量Pe产生的电流相等，因此其等效三相设备容量为：（2）接于线电压的单相设备容量换算第二节三相用电设备组计算负荷的确定.pheP.3pheePP()cos.UPphe()cos3'UPeI´第二节三相用电设备组计算负荷的确定四多组用电设备计算负荷的确定在确定拥有多组用电设备的干线上或变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数）。对于干线，可取＝0.85~0.95；对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取，由干线负荷直接相加来计算时，可取＝0.9~0.95。KK0.9~0.8KKi.3030PKPi.3030QKQ23023030QSPN3030U3SI第二节三相用电设备组计算负荷的确定总的有功计算负荷（3－16）总的无功计算负荷（3－17）总的视在计算负荷（3－18）总的计算电流（3－19）%65第二节三相用电设备组计算负荷的确定某建筑物的380V线路上，接有给排水用电的水泵电动机（15kW以下）30台共205kW，另有通风机25台共45kW，电焊机3台共10.5kW（）。试确定各组的和总的计算负荷。以上式（3-16）和式（3-17）中的和分别表示所有各组设备的有功和无功计算负荷之和。应特别注意：由于各组设备的不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和乘以来计算。Kcosi.30Pi.30Q序号用电设备名称台数设备容量Pe/KWKdcostan计算负荷P30Q30S30I301水泵机302050.80.80.75164123205311.472通风机25450.80.80.7536274568.373电焊机310.5（65%）8.46（100%）0.350.352.682.967.948.4612.85总计－－－－－202.9157.94－－取KΣ=0.95－192.8150.04244.31371.2表3－1例3－2的电力负荷计算表第二节三相用电设备组计算负荷的确定第三节单相用电设备组计算负荷的确定第三节单相用电设备组计算负荷的确定确定计算负荷的目的，主要是为了选择供配电系统中的设备和导线电缆，使设备和导线在最大负荷电流通过时不致过热或烧毁。单相设备接在三相线路中，首先应尽可能地均衡分配，使三相负荷尽可能地平衡。一、概述第三节单相用电设备组计算负荷的确定图3-5接于各线电压的单相负荷等效变换程序（一）单相设备接于不同线电压时，如图3-5所示。二、单相设备组等效三相负荷的计算2121323)33(3)(3)(33PPPPPPPPe2211tan)33(tan3PPQe第三节单相用电设备组计算负荷的确定、、接于不同线电压时的等效三相设备容量为：P1P2P3则等效三相计算负荷同样可按需要系数法计算。(3-20)(3-21)mphQQ.30303mphQ.30第三节单相用电设备组计算负荷的确定(二)单相设备分别接于线电压和相电压时首先应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后分相计算各相的设备容量，并按需要系数法计算其计算负荷。而总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相的有功计算负荷的3倍，即总的等效三相无功计算负荷为其最大有功负荷相的无功计算负荷的3倍，即mphPP.30303第三节单相用电设备组计算负荷的确定关于将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量问题，可按下列换算公式进行换算：pAB-A、qAB-A…等——接于UAB…等的相同负荷换算为接于UA…等的相负荷的有功和无功换算系数，如表3-2所示。QA、QB、QC——换算为接于UA、UB、UC的无功设备容量；PA、PB、PC——换算为接于UA、UB、UC的有功设备容量；式中PAB、PBC、PCA——接于UAB、UBC、UCA的有功设备容量；ABCPA=pAB-APAB+pCA-APCA(3-24)QA=qAB-APAB+qCA-APCA(3-25)PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB(3-26)QB=qBC-BPBC+qAB-BPAB(3-27)PC=pCA-CPCA+pBC-CPBC(3-28)QC=qCA-CPCA+qBC-CPBC(3-29)功率换算系数负荷功率因数0.350.40.50.60.650.70.80.91.0PAB-A、pBC-B、pCA-CPAB-B、pBC-C、pCA-AqAB-A、qBC-B、qCA-AqAB-B、qBC-C、qCA-C1.27-0.271.051.631.17-0.170.861.441.000.581.160.890.110