智能建筑与供配电技术 任务10-01

用电设备按照工作制可以分为三类：
• 长期工作制设备
• 短时工作制设备 • 断续周期工作制设备
工作具有周期性，时而工
作、时而停歇、反复运行。通常这类设备的工作特点用负 荷持续率来表征，即一个工作周期内的工作时间与整个工 作周期的百分比值。
N Pe PN N PN 100%
N Pe PN 2 N PN 25%
QWL 3I X WL
2 30
R0、X0为线路单位长度的电阻值、电抗值，可查相关手册或产品样本。
2）、变压器功率损耗的计算
变压器功率损耗包括有功和无功两大部分。
变压器的有功功率损耗由两部分组成：铁心中的有 功功率损耗，即铁损；有负荷时一、二次绕组中的有功 功率损耗，即铜损。
2）、变压器功率损耗的计算
3、单相用电设备计算负荷的确定 基本原则：
单相设备接于三相线路中，应尽可能地均衡 分配，使三相负荷尽可能平衡。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％， 可将单相设备总容量等效为三相负荷平衡进行负 荷计算。如果超过15％，则应该将单相设备容量 换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。
每台变压器容量应同时满足条件：
SNT≥0.6 * 259.1KVA=155.46kVA 并且SNT≥180kVA 因此，每台变压器容量选200kVA。
（补偿容量QC后，可根据选定的单个电容器的 额定容量qN，确定所需电容器的个数。对于单相电容器， N取3的倍数以便于均衡分配。
Q30 P30 tg
S 30 P30 / cos
I 30 S30 /( 3U N )
例， 已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V 的电动机30台，其总 的设备容量为120kW。试求其计算 负荷。
解 查附录表中的“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可得 cos ＝0.5， tg ＝ 1．73。 0.2(取 0.2计算)，
入一个同时系数
总的有功计算负荷为
总的无功计算负荷为 总的视在计算负荷为 总的计算电流为
K
P 30 K p P 30.i
Q30 K q Q30.i
i 1 n
n
i 1
2 2 S 30 P30 Q30
I 30 S30 /( 3U N )
)
式中,i为用电设备组的组数；同时系数取值见下表，一般计算可取0.9、0.95。
• 3、主要电气设备表。注明设备名称、型号、规格，
单位、数量。 • 4、计算书。 负荷计算；设备选择；导线或电缆选择；短路电 流计算及设备校验；防雷计算；照度值计算……
学习任务一：
• 应用需要系数法进行某大楼的负荷 计算。
二、负荷计算（需要系数法） 1、单台用电设备容量Pe的确定 （1）电动机的设备容量Pe • 电气设备铭牌中注明的功率是额定功率PN • 设备按照工作制可分为：长期连续工作制 、短时工作制和断续周期工作制。 • 电动机用电设备容量Pe是指换算到统一工 作制下的额定功率。 • 注意效率、cosФ
谐波电流会流过中性线，此时中性线截面应不小于相线
截面。
③保护线截面的选择
当相线截面小于16mm2时，保护线截面应不小于相
线截面； 当相线截面不大于35mm2且大于16mm2时，保护线 截面应不小于16mm2； 当相线截面大于35mm2时，保护线截面应不小于相 线截面的一半。
3）导体最小截面（导线的机械强度） 查表，看其是否满足导线机械强度允许的最小截面， 如果不满足，就选表中的导线最小截面。
M M M M
用电设备组
（1）供配电系统的功率损耗
供配电系统的功率损耗主要包括线路功率损耗和变 压器的功率损耗两部分。 1）、线路功率损耗的计算
由于供配电线路存在电阻和电抗，所以线路上会产生有功功率损 耗和无功功率损耗。
2 P 3 I WL 30 RWL
RWL R0l XWL X0l
导体的安全（允许）载流量
（3）导体的截面选择 1）导体截面选择的一般原则 ①按敷设方式、环境条件确定的导体截面其导体载流量 不应小于计算电流； （按发热条件选择） ②线路电压损耗不应超过允许值； ③导体最小截面应满足机械强度的要求。
2）按发热条件选择导体截面 ① 选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量Ial
P30 K p P30.i 0.9 (101.921.4)kW12kW
n
Q30 K q Q30.i 0.95 (17.3 1.44 0)k var 16.9k var
i 1
i 1 n
Px
2 2 S 30 P30 Q30 (12 kW ) 2 (16.9k var) 2 20.73kV A
三、设备和导体选择
1、设备选择
一般原则（按正常工作条件选择，按短路条件校验）： 1）按工作地点、环境、使用要求及供货条件选择电气设 备的型号
2）按设备工作电压选择电气设备的额定电压
3）按负荷计算电流选择电气设备的额定电流 4）按短路情况校验设备的动、热稳定性
（1）变压器选择
1）类型选择
2）变压器台数选择 ①应满足负荷对供电可靠性的要求。 ②考虑变压器的经济运行。 3）变压器容量选择
6、 无功补偿
规定：100KVA以上高压供电的用电单位，功率因 数为0.9以上；其它功率因数为0.85以上。
QC P（ - tg ' ) js tg
补偿后：
N
2
QC qN
S
‘ js
P Qjs Qc
2 js
思考：采用变压器低压侧集中补偿？
作业：
学习任务二：
• 设备和导体选择。
台2kW。试求计算负荷。
解： 冷加工电动机组：查附录表，取
K d 1 0.2, cos1 0.5, tg1 1.73 P30.1 K d 1 Pe1 0.2 50kW 10kW Q30.1 P30.1tg1 10kW 1.73 17.3k var
通风机组：查附录表
例题1，某建筑工地起重用电动机额定功率10KW （40%），负荷计算时该设备的容量是多少？
解：
N 40% Pe PN 10 2 0.410 12.（ 6 kw） 25% 25%
（2）照明用电设备的设备容量Pe
①白炽灯、高压卤钨灯是指灯泡标出的额定功率；
②低压卤钨灯除灯泡功率外，还应考虑变压器的功
不小于通过相线的计算电流 js 。
I
Ial ≥ Ijs
例题，某住宅楼1单元负荷计算电流214.2A，采用YJV电
缆，桥架敷设，试选择导体截面。
②中性线截面的选择
一般三相四线制系统中的中性线截面应不小于相线
截面的一半； 有三相四线制引出的两相三线制和单相线路，因中 性线电流和相线电流相等，故中性线截面和相线截面相 同；如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出，该
①只装一台变压器的变电所，变压器额定容量SNT ≥Sjs，
一般使变压器负荷率在80%左右。 ②装有两台主变压器的变电所 每台主变压器的额定容量 SNT应同时满足以下两个条件： 任一台变压器单独运行时,应能满足不小于总计算负荷 60%的需要；任一台变压器单独运行时,应能满足全部一、 二级负荷。
例题，已知某建筑总的视在计算负荷Sjs为259.1kVA，不考
K d= 0.16～
P30 K d Pe 0.2 120 kW 24kW
Q30 P30 tg 24 kW 1.73 41.52 k var S 30 P30 / cos 24 kW / 0.5 48kV A
I 30 S30 /( 3U N ) 48kV A /( 3 0.38kV ) 72.93A
K q
同时系数取值表
应用范围
Kp
车间干线 0.85～0.95 0.80～0.90 0.90～0.95
Kq
0.90～0.97 0.85～0.95 0.93～0.97
直接相加 低压母线 直接相加
例
一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电
动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7．5kW2台， 4kW2台，3.2kW8台；另接通风机2台共3.4kW；电阻炉1
率损耗；
③气体放电灯，金属卤化物灯除灯泡的功率外，还
应考虑镇流器的功率损耗。
荧光灯： Pe 1.2PN 金卤灯： Pe 1.1PN
2、用电设备组的计算负荷的确定
（不计备用设备；建筑物正常不用的负荷不计，如消防负荷 ；季节性负荷不计，如采暖和制冷不同时用取大的即可。 ） （1）需要系数法 在所计算的范围内(如一条干线、一段母线或一台变压 器)，将用电设备按其设备性质不同分成若干组，对每一
组选用合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷，
然后由各组计算负荷求总的计算负荷，这种方法称为需要 系数法。
P30 K K L /( eWL ) Pe
K K L /(eWL )
称为需要系数，用Kd或Kx表示 （三台及以下时
为1，经验数据，某些 Kd或Kx可查得）。
P30 K d Pe
虑负荷等级，试选择一台变压器。 解：根据题目条件，如果不考虑负荷等级，可以选择一台变 压器，变压器容量为： SNT≥259.1kVA,且使负荷率在80%左右 因此SNT=315kVA 则该变压器负荷率 = 82.2%
例题，如果其中有一、二级负荷180kVA，那变压器又该如何
选择？
解：如果其中有一、二级负荷180kVA，应选择两台变压器，
计算法：
S 30 PT P0 PK S N

2
I % U % S 30 QT S N 0 K S 100 100 N
查附表变压器可以得到相关参数数据。

2

2）、变压器功率损耗的计算
估算法：
（2）、变压器高压侧计算负荷 变压器低压侧计算负荷加上变压器损耗。
目前建筑内常用绝缘导线和电缆是塑料绝缘导线
（BV）和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套（YJV）的电力 电缆。
（2）导体的安全（允许）载流量 在规定的环境温度条件（25oC）下，导体允许长时 间连续通过而不致使其过热的最大电流，称为导体的“安
全载流量”或“允许载流量”。用“Ial”表示。
Ial查生产厂家的产品手册可得。
例题，已知某建筑每个终端配电箱均为单相负荷，其
中某层三个单相负荷分别为17kW、18kW、16kW，楼
层配电箱需要系数Kx取0.8，试计算该楼层的计算负荷。
解：三个单相负荷中的最大单相负荷为L2相18kW，
则该楼层等效三相负荷为：
4、多组用电设备组的计算负荷
先分别求出各组用电设备的计算负荷，且计
，取
K d 2 0.8, cos 2 0.8, tg 2 0.75 P30.2 K d 2 Pe 2 0.8kW 2.4 1.92kW Q30.2 P30.2 tg 2 1.92kW 0.75 1.44k var
电阻炉组：查附录表1，取
K d 3 0.7, cos 3 1.0, tg 3 0 P30.3 K d 3 Pe3 0.7 2 1.4(kW ) Q30.3 0
（3）高低压电器的选择
低压断路器的选择校验： 低压断路器（末端除外）除控制电路通断外，还是保 护电器，选择校验比较复杂。 ①、正常（不小于计算电流，躲过起动）
②、过载
③、接地故障 ④、短路 ⑤、保护选择性 ⑥、分断能力
2、导线和电缆的选择
（1）型号选择 导线、电缆的型号应根据使用场所和电压等级连选 择，一般选用铜芯。
任务10
建筑供配电与照明系统 初步设计
学习任务： • 1． 应用需要系数法进行某大楼的负荷计算 。 • 2．根据负荷电流大小给某配电箱选择合适 的配电线路导体型号与截面。 • 3．计算某建筑物防雷等级，分析该建筑物 防雷接地平面图。
一、建筑供配电与照明系统初步设计内容
• 1、设计说明
• 2、设计图纸。
I 30 S30 /( 3U N ) 20.73kV A /( 3 0.38kV ) 3.15A
5、 总计算负荷的确定
P 30 .1 P 30 .2 PWL 1 P T P 30 .3
WL2 车间变电所 高压配电所
WL1
T
P30.4 PWL P 30.5
2
P 30 .6