注册电气工程师总结篇-第3章负荷计算

第三章负荷分级及计算考点一、设备功率的确定依据《工业与民用配电设计设计手册》（第三版）P1~3用电设备的额定功率Pr或额定容量Sr是指铭牌上的数据。对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续率下的有功功率，即设备功率Pe。1.1单台用电设备的设备功率1.1.1连续工作制电动机的设备功率等于额定功率。1.1.2短时或周期工作制电动机(如起重机用电动机等)的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。当采用需要系数法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为25%下的有功功率rrrrePPP225.0kW（1-1）当采用利用系数法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为100%下的有功功率rrePPkW（1-2）上两式中Pr一一电动机额定功率，kW;r一一电动机额定负载持续率。1.1.3电焊机的设备功率是将额定容量换算到负载持续率ε为100%时的有功功率cosrreSPkW(1-3)式中Sr一一一电焊机的额定容量，kVA;cos一一额定功率因数，其值见表1-1或表1–7。1.1.4电炉变压器的设备功率是指额定功率因数时的有功功率rreSPcoskW（1-4）式中Sr——电炉变压器的额定容量，kVA;rcos一一电炉变压器的额定功率因数。1.1.5整流变压器的设备功率是指额定直流功率。1.1.6白炽灯和卤钨灯的设备功率为灯泡额定功率。气体放电灯的设备功率为灯管额定功率加镇流器的功率损耗(荧光灯采用普通型电感镇流器加25%，采用节能型电感镇流器加15%-18%，采用电子镇流器加10%;金属卤化物灯、高压钠灯、荧光高压汞灯用普通电感镇流器时加14%-16%，用节能型电感镇流器时加9%-10%)。1.2用电设备组的设备功率用电设备组的设备功率是指不包括备用设备在内的所有单个用电设备的设备功率之和。1.3变电所或建筑物的总设备功率变电所或建筑物的总设备功率应取所供电的各用电设备组设备功率之和，但应剔除不同时使用的负荷，例如:(1)消防设备容量一般可不计入总设备容量。(2)季节性用电设备(如制冷设备和采暖设备)应择其最大者计入总设备容量。总结：变电所或建筑物的总设备功率应取所供电的各用电设备组设备功率之和，但应剔除不同时使用的负荷，如上所述2类负荷！1.4柴油发电机的负荷统计(1)当柴油发电机仅作为消防、保安性质用电设备的应急电源时，用电负荷应计算消防泵(含消火栓泵、喷淋泵、消防加压泵和排水泵)、消防电梯、防排烟设备、消防控制设备、安防设备、电视监控设备、应急照明等设备的功率。(2)当采用柴油发电机作为备用电源时，除计算保安性质负荷的用电设备外，根据用电负荷的性质和需要，还应计算所带其他负荷的设备功率。由于发生火灾时，可停掉除保安性质负荷用电设备以外的非消防用电设备的电源，而非消防状态下消防设备又不投入运行，二者不同时使用，所以应取其大者作为确定发电机组容量的依据。(3)民用建筑设计中，在方案和初步设计阶段可按供电变压器容量的10%-20%估算柴油发电机容量。考点二、需要系数法确定计算负荷依据《工业与民用配电设计设计手册》（第三版）P3~72.1用电设备组的计算负荷:有功功率PcexcPKPkW(1-5)无功功率QctgPQcckvar(1-6)视在功率cS22cccQPSkVA(1-7)计算电流cIrccUSI3A(1-8)2.2配电干线或车间变电所的计算负荷:有功功率PcexpcPKKPkW(1-9)无功功率QctgPKKQexqckvar(1-10)视在功率cS22cccQPSkVA(1-11)以上各式中Pe——用电设备组的设备功率，kW;Kx——需要系数，其值见表1-1～表1-4;tg——用电设备功率因数角相对应的正切值，其值见表1-1～表1-3、表1-5及表1-6;pK、qK——有功功率、无功功率同时系数，分别取0.8～1.0和0.93～1.0;Ur——用电设备额定电压(线电压)，kV。2.3功率因数与其正切值及正弦值的对应值2.4需要系数法负荷计算例题：酒店自备柴油发电机组带载负荷统计见下表，并在发电机端无功补偿量为60kVA，请计算发电机组额定视在功率不应小于下列哪项数值（同时系数取0.9）用电设备组名称功率（KW）需要系数cosΦ备注照明负荷560.40.9火灾时可切除动力负荷1670.60.8火灾时可切除UPS1200.80.9功率单位kVA24小时空载负荷1250.70.8火灾时可切除消防应急照明10010.9消防水泵13010.8消防风机34810.8消防电梯4010.5（A）753kVA(B)874kVA(C)915kVA(D)1133kVA解题过程：依据《工业与民用配电设计设计手册》（第三版）式（1-5）至式（1-11），利用表格计算如下：设备名称容量KXcosΦtgΦP(kW)Q(kvar)S(kVA)UPS1200.80.90.48486.441.82应急照明10010.90.48410048.4消防水泵13010.80.7513097.5消防风机34810.80.75348261消防电梯4010.51.734069.28合计704.4517.99乘以同时系数0.9633.96466.191无功补偿-60总计633.96406.191752.93总结：此题由2013年真题改编而来，注意此题的UPS的负荷单位为KVA，计算其设备功率时要乘以其功率因数；火灾时可切除的设备不应计入负荷计算中。考点三、利用系数法确定计算负荷依据《工业与民用配电设计设计手册》（第三版）P7~113.1用电设备组在最大负荷班内的平均负荷:有功功率PcelavPKPkW(1-12)无功功率QctgPQavavkvar(1-13)式中Pe——用电设备组的设备功率，kW;lK一一用电设备组在最大负荷班内的利用系数，其值见表1-7;tg一一用电设备组的功率因数角对应的正切值，其值见表1-7。3.2平均利用系数K1aveavlavPPK（1-14）式中avP——各用电设备组平均负荷的有功功率之和，kW;eP一一各用电设备组的设备功率之和，kW。3.3求用电设备有效台数用电设备的有效台数yxn是将不同设备功率和工作制的用电设备台数换算为相同设备功率和工作制的等效值，故22leePPnyx（1-15）式中leP一一单个用电设备的设备功率，kW。如果设备台数较多，还可以用误差不超过±10%的下列简化方法计算。3.3.1当有效台数为4台及以上，且最大一台设备功率max.leP与最小一台设备功率min.leP的比值m≤3时，取nnyx（1-16）在确定yxn值时，可将组内总功率不超过全组总设备功率5%的一些最小用电设备略去。3.3.2当m3和lavK≥0.2时，取max.5.0leePPnyx（1-17）如按上式求得的yxn比实际台数还多，则取yxn=n。3.3.3当m3和lavK0.2时，取1211212'95.0nnPPnPPnnnneneyxyx（1-18）'2''2''1195.0nPnPnnnyxyx（1-19）nnn1'enPPP1'（1-20）以上式中n——用电设备台数;1n——用电设备中，单台设备功率不小于最大一台设备功率一半的台数;n'——1n台数的相对值;eP——各用电设备组的设备功率之和，KW;1nP——1n台设备的总设备功率，kW;'P——1nP功率的相对值;'yxn——有效台数相对值，可根据相对值n'和P'，从表1-8查得。3.4计算负荷有功功率PcavmcPKPkW(1-21)无功功率QcavmcQKQkvar(1-22)视在功率cS22cccQPSkVA(1-23)计算电流cIrccUSI3A(1-24)以上式中rU——额定电压，kV；Km-一最大系数，对于中小截面导线，可根据有效台数yxn和平均利用系数lavK从表1-9查得，对于变电所低压母线或大截面干线来说，其发热时间常数20min，达到稳定温升的持续时间t按指数曲线约为3，即t≥1h。当t大于O.5最大系数Km(t)按下式换算tKKmtm211（1-25）3台及以下用电设备的计算有功功率取设备功率总和。3台以上用电设备，而有效台数小于4时，计算有功功率取设备功率总和，再乘以系数0.9。注意：表1-9中的Km是按0.5h最大负荷计算的，其他时间的则要用式（1-25）换算!考点四、二项式法确定计算负荷依据《钢铁企业电力设计手册》（上册）P994.1单个用电设备组的计算负荷有功功率：SnjsbPcPP(2-12)无功功率：tgPQjsjs(2-13)4.2多个用电设备组的计算负荷有功功率：SnjsPbcPPmax(2-14)无功功率：tgbPtgcPQsnnjsmax(2-15)4.3视在功率及计算电视在功率：22jsjsjsQPS(2-16)计算电流：ejsjsUSI3(2-17)以上式中Ps——用电设备组的设备功率，kW；Pn——用电设备组中功率最大的n台设备的设备功率之和（n值见表2-4），kW；c、b——二项式系数，其值见表2-4；maxncP——用电设备组（cPn）项中选出的最大值，kW；ntg——与maxncP对应的功率因数角正切值。4.4二项式法及利用系数法负荷计算例题《钢铁企业电力设计手册》（上册）P130例2某车间生产用电设备如下，求供电干线计算负荷。车、铣、刨等冷加工机床(电动机共计60台),585kW，其中45kWl台、28kW3台10～O.75kW56台。鼓风机、通风机、水泵电动机29台，502kW，其中90kW4台、28～2.8kW25台。起重机电动机FC=25%共计78台1132kW，其中60kW4台、45kW2台、30-2.2kW72台。电热设备6台，21kW、4kW、3kW各3台。照明灯具(光源以气体放电灯为主)共计87kW。具有机修车间负荷特征，分别采用二项式法及利用系数法计算。(1)用二项式法汁算.按2.5节要求列表（表2-21)计算，结果如下。(2)用利用系数法计算。先将FC=25%起重饥电动机功率换算为FC=100%时的设备功率；60kWFC=25%换算后为6025.0=30kW(FC=100%)；45kWFC=25%换算后为4525.0=22.5kW(FC=100%)；30～2.2kWFC=25%换算后为(30~2.225.0=15-1.1kW(FC=100%)然后按2.6节所述步骤进行计算，结果整理于表2-22中。考点五、单项负荷计算依据《工业与民用配电设计手册》（第三版）P12-135.1计算原则5.1.1单相负荷与三相负荷同时存在时，应将单相负荷换算为等效三相负荷再与三相负荷相加。5.1.2在进行单相负荷换算时，一般采用计算功率。对需要系数法，计算功率即为需要功率;对利用系数法，计算功率为平均功率。当单相负荷均为同类用电负荷时，即可直接采用设备功率计算。5.1.3本节所称单相负荷，在各个具体情况下分别代表需要功率、平均功率或设备功率。此外，单相用电设备接于线电压或相电压时的负荷，相应地称为线间负荷和相负荷。5.2单相负荷换算为等效三相负荷的一般方法5.2.1先将线间负荷换算为相负荷，各相负荷分别为:5.2.2各相负荷分别相加，选出最大相负荷，取其3倍作为等效三相负荷。5.3单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法考点六、单位面积功率法和单位指标法确定计算负荷依据《工业与民用配电设计手册》（第三版）P11-126.1单位面积功率(或负荷密度)法单位面积法计算有功功率Pc的公式为1000SPPeckW（1-26）式中eP——单位面积功率(负荷密度)，W/m2;S——建筑面积，m2。6.2单位指标法单位指标法计算有功功率Pc的公式为1000NPPeckW（1-27）式中eP——单位用电指标，如W/户、W/人、W/床;N——单位数量，如户数、人数、