末端配电箱负荷计算探究

末端配电箱负荷计算探究
冯志文
陕西省建筑设计研究院有限责任公司710003
摘要：本文就供配电系统设计时作为确定配电干线截面、开关和变压器容量以及无功补偿容量的基础数据依据的末端配电箱负荷计算作了几点探讨，提出几点不太成熟的看法，最后介绍了笔者编创的配电箱系统图画法及其负荷计算软件供同行参考。

关键词：末端设备容量功率因数需用系数计算容量计算电流三相平衡
在供配电系统设计中负荷统计计算是至关重要的一个环节，负荷计算的第一步就是确定设备容量（亦称安装容量），而确定末端设备容量是整个供配电系统设计和计算的依据和基础资料，因此末端配电箱负荷计算是否准确会直接影响到整个供配电系统的质量品质。

在能源告急，急需节能降耗增效的情况下，很有必要在供配电系统设计的末端部分下功夫。

据调查，在民用建筑末端负荷计算中不同的人计算的方法和结果不同，甚至偏差较大，其中主要是照明回路、插座回路和电梯供电回路的设备容量确定方式不一，导致同一个项目的同一配电箱乃至变压器容量大家得出不一样的数据来。

有的为计算方便，所有照明一律按每回路1.0KW计，插座一律按每回路2.0KW计，更有甚者连电梯的计算容量和计算电流都统一按连续工作制而直接由铭牌给出的设备容量计算得出，其结果对一个配电箱而言似乎误差不太大，但对配电箱较多的大中型项目，负荷归算到配电干线和变配电所后总量偏差就比较大了，必然导致干线截面、开关和变压器容量过大。

笔者认为采用“技措”7.2.11条给出的单个设备容量统计计算方法比较适宜，即：配置电子型镇流器的荧光灯取1.1倍的灯管功率作为安装容量（若配的是电感型镇流器则为1.2倍）；气体放电灯取1.5倍的灯功率作为安装容量；风机盘管按100W／台计；电烘手器插座按2KW／台计；一般插座按100W／组计，计算机较多的办公室插座按150W／组计；对于宾馆饭店的清扫插座（吸尘器用，一台吸尘器0.25KW），由于一般一个楼层（或防火分区）用一个回路，可能同时会有1～3台吸尘器工作，这就需要根据楼层建筑面积进行归算，即清扫插座按0.25KW～0.75KW／回路计，这样比直接叠加插座数量更贴合实际。

每个末端分支回路均详细按此办法对照平面图作代数叠加（容量较大的用电设备设备容量都是确定的，不需赘述），这样所得的最基础的计算数据是相对比较真实可靠的，也是切实可行的。

对末端箱的功率因数，“技措”和“民规”都给出了一些措施或规定，很大一部分设计师盲目全盘套用，如此有所不妥。

目前荧光灯配的镇流器功率因数有0.92、0.94、0.95、0.97、0.98不等，如果全按“技措”规定，则所有配电子镇流器的荧光灯Cosφ均按0.9计，如果全按“民规”规定，则应按0.95计；对于插座，有均取0.7者，有全取0.8者，亦有依据“技措”都取0.9者。

由于数量庞大，如此机械地套用势必导致导线、开关、无功补偿容量和变压器容量误差较大。

因此，笔者认为对于照明，应确定灯具（含附件）型号、光源功率；对于插座，应按使用功能和区域范围划分回路，然后对照国家标准图集《建筑电气常用数据》04DX101-1选取适当的功率和功率因数进行计算，在计算配电箱总负荷时，功率因数也应由各分支回路叠加所得的P和S利用公式Cosφ=P／S计算得出。

对于末端配电箱负荷计算的需用系数Kx几乎所有规范规程和设计手册均未专门列条说明（“民规”第11.8.3条规定“在计算照明分支回路和应急照明的所有回路时需要系数均应取1”），实际调研发现末端箱有统一取0.9者，也有都取0.95者，亦或有全取1.0者，如此均欠妥当，对于一项工程的变配电中心而言一样会产生不容忽视的计算误差。

建议在计算时根据配电箱所供区域面积大小和所供负荷性质研究确定出一个比较适当的系数（末端箱出线分
支回路Kx均取1即可）。

值得一提的是在计算电梯的计算容量和计算电流时，有些同志是以连续工作制对待的，没有按照规定将额定功率统一换算到负载持续率为25%时的有功功率，导致导线和开关选择不当。

在有厂家资料时应按照产品样本提供的数据选择导线和开关。

《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-93第3.3.5条规定“向多台电梯供电，应计入同时系数”、“自动扶梯应按连续工作制计”、“单台交流电梯供电导线的连续工作载流量，应大于其铭牌连续工作制额定电流的140％或铭牌0.5h（或lh）工作制额定电流的90％”，《工业与民用配电设计手册》第三版认为“单台交流电梯的计算电流应取曳引机铭牌0.5h或1h工作制额定电流的90％，加上附属电器的负荷电流，或取连续工作制额定电流的140％”，因此，在没有电梯样本资料的情况下可以按公式Pe=（10~12）QV计算出Pe，将此Pe作为铭牌连续工作制额定设备容量，然后可按Pjs＝1.4*Kx*Pe计算，需特别注意此Kx，取Kx=0.18~0.22是计算电梯的功率消耗，即计算整个用户的总负荷量（确定变压器或柴油发电机组容量）时用的系数（有多台电梯时还需再乘一个同时系数Kt），而在选择单台电梯的保护断路器和电缆时Kx应该取为1，详见下表：
电梯台数
1
2
3
4~5
6~8
9
需要系数Kx
0.3
0.25
0.22
0.20
0.19
0.18
电梯台数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
使用程度频繁的同时系数Kt
1
0.91
0.85
0.80
0.76
0.72
0.69
0.67
0.64
使用程度一般的同时系数Kt
1
0.85
0.78
0.72
0.67
0.65
0.59
0.56
0.54
“民规”第3.4.5条规定“单相负荷应均衡分配到三相上，当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对称负荷总容量的15%时，全部按三相对称负荷计算；当超过15%时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，再与三相负荷相加”，第11.8.5条规定“三相照明线路各相负荷的分配，宜保持平衡，在每个分配电盘中的最大与最小相的负荷电流差不宜超过30%”；“技措”认为“当无法使三相完全平衡，且最大一相与最小一相负荷之差大于三相总负荷的10％时，应取最大一相负荷的三倍作为等效三相负荷计算，否则按三相对称负荷计算”。

笔者认为“民规”和“技措”关于不平衡度的规定是否可以修改为“当无法使三相完全平衡时，均按最大相的三倍作为等效三相负荷”，这样既不至于引起投资增大，又可减轻计算工作量，而且可增加配电系统的合理性和可靠性（笔者曾遇到过按规范计算法选出的导线和开关比按最大相的三倍作为等效三相负荷选出的小一级的情况，这样有可能在正常负荷情况下跳闸断电而降低供电可靠性），需要注意的是等效三相负荷的功率因数的计算方法。

右图所示配电箱系统图画法是笔者依据施工图设计深度要求及个人对美观规整要求而探索整理出来的，仅供读者参考（图中的问号是为避免广告效应有意改写的）。

以下所附图表是由笔者开发设计的开放式配电箱负荷计算软件（含开关和导线选择），表中蓝色部分为需要计算人输入的数据（本图所示数据仅为介绍软件方便而填写，非实际负荷数据），软件会自动给出所需开关的额定电流和所需导线截面（由于民用建筑中多用Ⅰ类灯具，根据《建筑照明设计标准》GB 50034－2004要求按带PE线选导线，其中导线载流量按BV 绝缘线敷设在隔热墙中导管内环境温度30℃选取），软件会自动统计出各相负荷总量并作对比，如果三相负荷或电流不平衡度超出规定范围，软件便会像序号21、22红色字体所示一样自动提示计算人调整相序，若将W16回路相序改为L3,N,PE，则三相负荷或电流不平衡度在规定范围内，提示调整相序的粗红字自动消失。

计算人可根据需要对分支回路数进行增
减，红色和粉色以及填充灰色目的是为醒目，总之本软件使用非常方便。

参考文献
1.《民用建筑工程技术措施?电气》中国计划出版社，2003
2.《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92
3.《建筑电气常用数据》04DX101-1
4.《建筑照明设计标准》GB50034－2004
5.《通用用电设备配电设计规范》GB 50055-93
6.《工业与民用配电设计手册》第三版
2007年发表于由中国科协主管、面向国内外公开发行的大型中央级权威期刊、全国百家阅览室指定读物《科技与企业·学术综合版》。