02建筑供配电的负荷计算

建筑供配电主讲人：许旭锋Email:[e-mail]第二章建筑供配电的负荷计算…………计算负荷?干什么用它是什么怎么去算关心哪些量请思考如果你是一名设计师，你将如何解决这一工程问题呢？主要内容负荷曲线及计算负荷二求计算负荷的方法三用电设备的主要特征一负荷计算方法的应用及评价四功率损耗与电能需要量计算五2-1用电设备的主要特性计算负荷是根据已知的用电设备容量按一定统计方法确定的，预期不变的最大假想负荷，作为按发热条件选择供电系统各元件的依据。1.计算负荷的概念2.用电设备工作制连续运行工作制载流导体温升曲线指工作时间内能达到稳定温升的用电设备。该类设备不允许过载运行（只允许短时过载）。2-1用电设备的主要特性短时运行工作制指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备，工作时间内达不到稳定温升。允许过载运行。反复短时运行工作制指有规律性的，时而工作、时而停歇的用电设备。工作时间内也达不到稳定温升，允许过载运行。2.设备容量Pe的确定①连续运行工作制用电设备的Pe(kw)等于其铭牌额定功率PN(kw)；②短时运行工作制用电设备，求计算负荷时一般不考虑；③对于反复短时运行工作制用电设备,是将某一暂载率下的铭牌额定功率统一换算到一个标准暂载率的功率。2-1用电设备的主要特性“暂载率”又称负载持续率（FC%），或接电率（ε%），是指用电设备工作时间与整个工作周期时间之比值，用JC表示：暂载率（JC%）tw:工作时间；t0:停歇时间；JC:暂载率。设备铭牌上所给的额定功率时的暂载率称为额定暂载率，用JCN表示。%100JC0tttww工作时间停歇时间2-2负荷曲线及计算负荷1.负荷曲线表示一组用电设备的功率随时间变化关系的图形。可直观地反映出用户用电特点，对于同类型的用户，其负荷曲线形状大致相同。①.按负荷性质分有功负荷曲线无功负荷曲线②.按持续工作时间分日负荷曲线(24h)年负荷曲线(8760h)负荷曲线是表征电力负荷随时间变动情况的图形。2-2负荷曲线及计算负荷1.负荷曲线日负荷曲线多绘制成阶梯形，绘制方法如下：（1）将横坐标按一定的时间间隔（一般取0.5h）分格；（2）取各时间间隔内负荷读数的平均值，对应于横坐标相应的时间间隔绘于图上。042200400148610121816202224800600P/kWt/h2-2负荷曲线及计算负荷1.负荷曲线年负荷曲线日最大负荷全年时间变化曲线（运行年负荷曲线）年持续负荷曲线冬季代表日负荷曲线夏季代表日负荷曲线年持续负荷曲线2-2负荷曲线及计算负荷2-2负荷曲线及计算负荷2.与负荷计算有关的物理量①年最大负荷年最大负荷是指全年中最大工作班内半小时平均功率的最大值，用Pm、Qm和Sm表示。P/kW876080006000400020000t/h200400600800Pm2-2负荷曲线及计算负荷2.与负荷计算有关的物理量②年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tm是指一个假想时间。物理意义：如果用户以年最大负荷Pm持续运行Tmh，则所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能。2-2负荷曲线及计算负荷③平均负荷是电力用户在一段时间内消耗功率的平均值。t/PavWP2.与负荷计算有关的物理量年平均负荷Pav是电力负荷在全年内平均耗用的功率。08760年负荷曲线Pt/hPmPav8760/PavWP2-2负荷曲线及计算负荷④负荷系数在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比。若用α,β分别表示有功、无功负荷系数，其关系式为：mavmav//QQPP一般工厂负荷系数年平均值为：α=0.7~0.75;β=0.76~0.822.与负荷计算有关的物理量2-2负荷曲线及计算负荷⑤需用系数是一个综合系数，只能靠测量统计确定。其定义为：2.与负荷计算有关的物理量emdPPK0.38kVMMMPmPeKd值的相关因素：用电设备组中设备的负荷率；设备的平均效率；设备的同时利用系数；电源线路的效率。设备容量2-2负荷曲线及计算负荷⑥利用系数Pav:用电设备组在最大负荷工作班消耗的平均功率；Pe:该用电设备组的总设备容量2.与负荷计算有关的物理量eavuPPK3.计算负荷的定义2-2负荷曲线及计算负荷①定义“计算负荷”是按发热条件选择导体和电气设备时使用的一个假想负荷。通常规定取30分钟平均最大负荷P30,Q30和S30作为该用户的“计算负荷”。②物理意义“计算负荷”持续运行所产生的热效应与实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等。PC=P30=PmQC=Q30=QmSC=S30=SmPC：有功计算负荷；P30：30min平均最大负荷；Pm：最大负荷；4.例子2-2负荷曲线及计算负荷某工厂最大工作班的负荷曲线如图所示，全厂设备额定功率为PN=60kW，试求该厂有功计算负荷，负荷填充系数，需用系数和利用系数各是多少？Pm=52kWPav=34kW有功计算负荷为：Pc=P30=Pm=52kW负荷填充系数：α=Pav/Pm=34/52=0.65需用系数：Kd=Pm/Pe=Pm/PN=52/60=0.867利用系数：Ku=Pav/Pe=34/60=0.5672-3求计算负荷的方法用电设备组的计算负荷是电力用户在一段时间内消耗功率的平均值。计算公式：Pc,Qc,Sc为有功、无功和视在计算负荷；Φ是功率因数角。1.需用系数法这种方法是将用电设备容量Pe乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷的一种简便计算方法。NcccccccedcUSIQPSPQPKP3/tg/22针对多个用电设备组，应再计入一个同时系数K∑。2-3求计算负荷的方法建筑用电负荷的计算方法在方案设计阶段可采用单位指标法在初步设计及施工图设计阶段宜采用需要系数法对于住宅，在设计的各个阶段均可采用单位指标法负荷统计按使用功能，由使用单位提供其他工种提供按规范进行计算电气设计人员自行搜集例子：某机修车间380V线路上，接有冷加工机床电动机20台，共50kW；通风机2台，共5.6kW，电炉1台2kW。母线装电容器Qc=10kvar，试确定该线路的计算负荷。(1)冷加工机床：查表2-4，Kd1=0.2,cosΦ1=0.5,tgΦ1=1.73Pc1=Kd1·Pe1=0.2×50=10kWQc1=Pc1·tgΦ1=10×1.73=17.3kvar(2)通风机组：查表2-4，Kd2=0.8,cosΦ2=0.8,tgΦ2=0.75Pc2=Kd2·Pe2=0.8×5.6=4.48kWQc2=Pc2·tgΦ2=4.48×0.75=3.36kvar(3)电炉组：查表2-4，Kd3=0.7,cosΦ3=1,tgΦ3=0Pc3=Kd3·Pe3=0.7×2=1.4kWQc3=Pc3·tgΦ3=02-3求计算负荷的方法例子：某机修车间380V线路上，接有冷加工机床电动机20台，共50kW；通风机2台，共5.6kW，电炉1台2kW。母线装电容器Qc=10kvar，试确定该线路的计算负荷。取K∑=0.9，总的计算负荷：kW3.144.148.4109.031∑icicPKPkvar6.81036.33.179.031∑icicQKQkVA7.166.83.142222cccQPSA4.2538.03/7.163/NccUSI2-3求计算负荷的方法2-3求计算负荷的方法同一工作制的单组用电设备的计算负荷2.二项式法这种方法将用电设备组的计算负荷分成两项计算：第一项是用电设备组的平均最大负荷值，该项为基本负荷值；第二项是考虑数台大容量用电设备对总计算负荷的影响而计入的附加功率值，故称二项式法。NcccccccxecUSIQPSPQcPbPP3/tg22Pe:该用电设备组的设备容量总和；Px:该组中，x台大容量用电设备的设备容量之和；x:该组取用大容量用电设备的台数；b,c:二项式系数；2-3求计算负荷的方法3.估算方法单位产品耗电量法企业年生产量为n，每生产单位产品电能消耗量为ω。年电能需要量：最大有功功率：Tm为最大有功负荷年利用小时（h）。负荷密度法ρ为负荷密度（kW/m2）；A为车间生产面积或某建筑面积（m2）。其他一些估算方法mamaTWPnW/APav2-3求计算负荷的方法4.民用建筑负荷计算普通中小学高层住宅、办公及科研建筑高层旅游宾馆、饭店一般的旅游宾馆、饭店用电负荷传统分类空调设备电气照明动力用电2-3求计算负荷的方法4.民用建筑负荷计算——高层旅游宾馆、饭店动力负荷计算现代高层建筑的动力负荷计算方法，基本上都采用负荷密度法和需用系数法。优点：方法简便、精度能够满足工程要求；难点：正确选用系数值现代高层旅游建筑的同期需用系数在0.6~0.7之间；负荷密度约在50~100VA/m2之间。2-3求计算负荷的方法4.民用建筑负荷计算——高层旅游宾馆、饭店动力负荷计算旅游宾馆、饭店的用电负荷密度可参考以下数据：凡是带有空调设备的旅游宾馆、负荷密度平均约为100VA/m2左右；对豪华级的旅游宾馆，负荷密度约为150VA/m2左右，其中冷冻设备为54~65W/m2，照明及其他为32~43W/m2左右；对于不设空调设备的旅游宾馆，负荷密度平均约为30VA/m2左右，折合单位指标约为1.7kVA/m2左右；对不设空调设备的旅游宾馆，为设有空调设备的旅游宾馆负荷密度的1/2~1/3左右；2-3求计算负荷的方法4.民用建筑负荷计算——高层旅游宾馆、饭店动力负荷计算2-3求计算负荷的方法4.民用建筑负荷计算——高层旅游宾馆、饭店动力负荷计算2-3求计算负荷的方法4.民用建筑负荷计算——高层旅游宾馆、饭店动力负荷计算2-3求计算负荷的方法4.进行负荷计算时，应先对用电设备容量进行如下处理照明负荷的设备容量应根据所用光源的额定功率加上附属设备的功率。如气体放电灯、金属卤化物灯，为灯泡的额定功率加上镇流器的功耗。用电设备组的设备容量不包括备用设备，消防用电设备容量不列入总设备容量。季节性用电设备(如制冷设备和采暖设备)应择其大者计入总设备容量。反复短时工作制的用电设备功率应换算到负载持续率为25％的设备功率。单相负荷应均衡的分配到三相上。当单相负荷的总容量小于计算范围内负荷的总容量的15％时，全部按三相对称负荷计算；如单相用电设备不对称容量大于三相用电设备总容量的15％时，则设备容量应按三倍最大相负荷计算。2-3求计算负荷的方法5.单相负荷计算为使三相线路导线截面和供电设备选择经济合理，单相用电设备应尽可能均衡地分配在三相线路上，避免某一相的计算负荷过大或过小。对于接有较多单相用电设备的线路，通常应将单相负荷换算为等效三相负荷，再与三相负荷相加，得出三相线路总的计算负荷。（1）单相用电设备仅接于相电压最大相负荷mNeqPSP3cosJC3等效三相负荷用电设备铭牌容量暂载率2-3求计算负荷的方法5.单相负荷计算（2）单相用电设备仅接于线电压先将各线间负荷相加，选取其中负荷较大两项进行计算。如当Pab≥Pbc≥Pca时，取Pab、Pbc两项，并依下述情况分别计算：1.当Pbc0.15Pab时，2.当Pbc≤0.15Pab时，abeqPP3Peq=1.5(Pab+Pbc)；Pab、Pbc、Pac为分别接于ab、bc、ac线的负荷；Peq为等效三相设备负荷。2-3求计算负荷的方法5.单相负荷计算（3）一般情况既有接于相电压又有接于线电压的单相用电设备，其等效三相负荷的计算分成两步计算：1先将接于线电压的单相负荷换算为接于相电压的单相负荷；Pa=Pab·p(ab)a+Pca·p(ca)aQa=Pab·q(ab)a+Pca·q(ca)a功率换算系数2再将各相负荷相加，选出最大相负荷，取其3倍即为等效三相负荷。Peq=3·Pa∑2-3求计算负荷的方法5.单相负荷计算例：某线路上装有220V电热干燥箱3台，其中40kW2台分别接在A相和C