建筑电气第三章4

建筑电气3供电与配电系统目录负荷分级与供电要求1电压与电压质量2电力系统中性点运行方式及低压供配电接地形式3供配电线路结构形式4变配电所及其主结线5负荷计算6短路电流计算7上次课内容回顾3.5变配电所及其主结线3.5.1变配电所种类变电所，配电所；区域变电所或总降压变电所；用户变电所；车间变电所；开闭所。1.单母线不分段结线3.5.3有母线主结线上次课内容回顾3.5变配电所及其主结线2.带旁路母线的单母线结线3.单母线分段结线3.5.3有母线主结线上次课内容回顾3.5变配电所及其主结线4.双母线结线3.5.3有母线主结线上次课内容回顾3.5变配电所及其主结线1.变压器—线路单元结线3.5.4无母线主结线上次课内容回顾3.5变配电所及其主结线2.桥式结线1）内桥结线2)外桥结线3.5.4无母线主结线上次课内容回顾3.5变配电所及其主结线1.主变压器台数选择2.主变压器容量选择1）变电所单台主变压器容量选择2）变电所装有两台及以上主变压器容量选择3.选择变压器的其他规定3.5.5变配电所主变压器选择上次课内容回顾3.6负荷计算1.负荷计算的意义和目的负荷计算主要包括：(1)求计算负荷。(2)求尖峰电流(3)求平均负荷。2.用电设备的工作制(1)长期连续工作制：(2)短时工作制：(3)断续周期工作制：负荷持续率一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值负荷持续率换算公式为：（3-20）3.6.1概述%%NeNPP上次课内容回顾3.6负荷计算1.负荷计算的意义和目的负荷计算主要包括：(1)求计算负荷。(2)求尖峰电流(3)求平均负荷。2.用电设备的工作制(1)长期连续工作制：(2)短时工作制：(3)断续周期工作制：负荷持续率一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值在进行负荷计算时，断续周期工作制设备要换算到统一负荷持续率下的负荷，负荷持续率换算公式为：（3-20）3.6.1概述%%NeNPP上次课内容回顾3.6负荷计算3.设备容量计算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。对电机、电炉、电灯等设备，额定容量均用有功功率PN表示，单位为W或kW；对变压器和电焊机等设备，额定容量则一般用视在功率SN表示，单位为VA或kVA；对电容器类设备，额定容量则用无功功率QC表示，单位为var或kvar。将不同工作制的用电设备的额定容量换算为统一规定工作制下的额定容量，这个经过换算后的额定容量就称为设备容量，用Pe表示。3.6.1概述上次课内容回顾3.6负荷计算4.负荷曲线(1)负荷曲线负荷曲线是表征用电负荷随时间变化的关系曲线。(2)与负荷计算有关的几个物理量①年最大负荷和30分钟最大平均负荷年最大负荷是指一年当中的最大工作班内，以半小时(30分钟)为时间统计单位的平均功率的最大值。用符号Pm、Qm、Sm、Im分别表示年有功、无功、视在最大负荷和最大的负荷电流。②年最大负荷利用小时数Tm③平均负荷和负荷率3.6.1概述上次课内容回顾3.6负荷计算4.负荷曲线(1)负荷曲线负荷曲线是表征用电负荷随时间变化的关系曲线。(2)与负荷计算有关的几个物理量①年最大负荷和30分钟最大平均负荷年最大负荷是指一年当中的最大工作班内，以半小时(30分钟)为时间统计单位的平均功率的最大值。用符号Pm、Qm、Sm、Im分别表示年有功、无功、视在最大负荷和最大的负荷电流。②年最大负荷利用小时数Tm③平均负荷和负荷率3.6.2需要系数法上次课内容回顾3.6负荷计算3.6.2需要系数法1.单组三相设备(用电设备组)的计算负荷需要系数法计算单组设备的公式为：Pm=KdPe（3-24）（3-25）（3-26）（3-27）式中：用电设备组功率因数的正切值。UN用电设备的额定电压。tanmmQPcosmmPS3mmNSIUtan上次课内容回顾3.6负荷计算3.6.2需要系数法2.多组三相用电设备的计算负荷有功同时系数KΣp取0.8～0.95；无功同时系数KΣq取0.85～0.97。需要系数法计算多组设备的公式为：（3-28）（3-29）（3-30）（3-31）式中：、、、多组用电设备的总计算有功功率、总计算无功功率、总计算视在功率、总计算电流。、第i组用电设备的计算有功功率、计算无功功率。1mpmiiPKP1mqmiiQKQ22mmmSPQ3mmNSIUmPmQmSmImiPQmi需要系数法适合于计算总负荷。负载的数量、容量越大，用需要系数法计算得越准确。当设备台数较少时，用需要系数法计算，结果偏小，当设备只有一两台时，不合适用需要系数法。二项式系数法既考虑到了电气设备组的总负荷，又计入了设备组中少数大容量设备对计算负荷的影响，因此在计算电气设备台数较少而容量差别较大的线路时，比较合适。3.6负荷计算3.6.3二项式系数法3.6负荷计算1.单组用电设备的计算负荷二项式系数法计算单组用电设备的公式为：Pm=bPe+cPx（3-32）式中：b、c二项式系数，其中b为平均负荷系数，c为最大负荷系数。Pxx台最大容量的设备总容量。(3-32)式中，等式右边第一项是用电设备组的平均负荷，第二项是X台容量最大的设备投入运行时的附加负荷。如果设备组只有一、两台设备时，就可以直接用设备容量作为计算负荷使用而无需用二项式系数法。单组用电设备的的计算无功负荷Qm、计算视在负荷Sm和计算电流Im的计算公式与需要系数法的(3-22)、(3-23)、(3-24)式相同。3.6负荷计算2.多组用电设备的计算负荷二项式系数法求多组用电设备的总计算有功功率的公式为：（3-33）式中：各组平均有功负荷之和。各组附加负荷中最大的一组。总计算无功功率的公式为：（3-34）式中：各组平均无功负荷之和。最大附加负荷设备组的平均功率因数角对应的正切值。多组用电设备的计算视在负荷Sm和计算电流Im的计算公式与需要系数法的(3-30)、(3-31)式相同。mPmax1()()meixiPbPcP1()eiibPmax()xcPmQmaxmax1(tan)()tanmeixiQbPcP1(tan)eiibPmaxtan3.6负荷计算部分用电设备组的需要系数、二项式系数、功率因数值及部分企业的全厂需要系数、功率因数、年最大有功负荷利用小时参考值，见附录2-2、2-3。需要说明的是：在二项式系数中，当用电设备的总台数n少于附录2-2中规定的最大容量设备台数x的2倍时，则x宜相应减小，可用x=n/2，并按四舍五入取整数。例如附录2-2中通风机组电动机的最大容量设备台数x=5，现有通风机组电动机共5台，其最大容量设备台数应取x=5/2≈3。3.6负荷计算例3-4已知某企业拥有380V三相金属冷加工机床，功率15kW的2台，12kW的4台，5.5kW的12台，试用二项式系数法求计算负荷。解：查附录2-2，小批金属冷加工机床的，，，，。0.14b0.4c5xcos0.5tan1.731521245.512144kWeP15212366kWxP0.141440.46646.56kWmexPbPcPtan46.561.7380.55kvarmmQP46.5693.12kVAcos0.5mmPS93.12141.48A330.38mmNSIU3.6负荷计算例3-5已知例3-4中的企业除了拥有380V三相金属冷加工机床之外，还有三相通风机3kW的5台，1kW的2台；三相电阻炉4kW，2.5kW各2台。试用二项式系数法求企业总计算负荷。解：1)金属冷加工机床组（由例3-4可知结果）2)通风机组查附录2-2得：b=0.65，c=0.25，x=5，，。因通风机总共只有7台，所以实际取x=7/2≈4台。10.1414420.16kWebP（）10.46626.4kWxcP（）cos0.8tan0.7520.65351211.05kWebP（）（）20.25343kWxcP（）（）3.6负荷计算3)电阻炉组查附录2-2得：b=0.7，c=0.3，x=2，，。4)总计算负荷cos0.95tan0.33，30.7422.529.1kWebP（）（）30.3422.4kWxcP（）（）max1()()20.1611.059.126.466.71kWmeixiPbPcP（）maxmax1(tan)()tan20.161.7311.050.759.10.3326.41.7391.8kvarmeixiQbPcP（）（）222266.791.8113.5kVAmmmSPQ113.5172.4A330.38mmNSIU在项目评估、立项、规划、工程方案设计阶段等可以采用较系数法更简单的一些方法来大致确定总负荷。1.单位产品耗电量法这种方法适用于生产企业，根据企业年生产量M、生产单位产品的电能消耗量ω，见附录2-4和企业的最大负荷利用小时数Tm，见附录2-5。得出：（3-35）3.6负荷计算3.6.4估算法mmMPT3.6负荷计算2.负荷密度法负荷密度法常见于民用负荷的初步估算。当已知场所面积S和单位面积的电负荷密度ρ时，平均负荷Pav或Sav可按下式计算：Pav=ρ·S（3-36）Sav=ρ·S（3-37）照明装置单位面积耗电量，见附录2-6；照明负荷密度值，见附录2-7；变压器容量密度参考值，见附录2-8。3.6负荷计算3.其他估算法负荷估算法，除了上面介绍常用的两种之外还有许多。例如民用中，用每住户额定用电量和住户数量可统计出住宅建筑的总负荷；用人均用电量和城市人口可统计出城市总用电量、总负荷；用每个职工每年平均耗电量和企业职工总数可计算出企业每年总耗电量、总负荷等等。1.概述在建筑物里，除了广泛应用三相电气设备外，还有大量的电光源、家用电器、办公电器、电焊机、小型电阻炉等单相设备。单相设备接在三相线路中，首先应尽可能均衡分配，使三相负荷尽可能地平衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15％，则不论单相设备如何分配，单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备容量的15％时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。3.6负荷计算3.6.5单相用电负荷计算3.6负荷计算由于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(包括电缆)，使设备和导线在通过最大负荷电流时不致过热或损坏，因此在接有较多单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压还是线电压，只要三相负荷不平衡，就应以最大负荷相有功负荷的3倍作为等效三相有功负荷，以满足安全运行的要求。2.单相设备等效三相负荷的计算1）单相设备接于相电压先用系数法计算出L1、L2、L3三相各自的单相总计算负荷，再找出最大负荷相，等效三相负荷为最大负荷相计算负荷的三倍，即：（3-38）3eqmPP3.6负荷计算例3-6已知某单位宿舍的照明负荷(荧光灯)，L1相总设备容量为10kW、L2相总设备容量为11kW、L3相总设备容量为9.5kW。试用需要系数法求等效三相照明负荷。解：查附录2-2得：(取0.8)，，，则各相计算负荷：L1相：L2相：L3相：最大负荷相为L2，所以三相等效负荷为:等效三相的无功、视在功率和计算电流也可由需要系数法公式算出，略。dK0.60.8cos0.9tan0.4810.8108kWmLdePKP20.8118.8kWmLdePKP30.89.57.6kWmLdePKP2338.826.4kWeqmLPP3.6负荷计算2)单相设备接于线电压单相设备接于线电压下时，负荷应按照一定比例分配到相关两相中。负荷分配的方法有两种：①负荷均分法即接于线电压下的单相负荷，相关两相各分一半负