负荷计算

1.3 负荷分级要点
关键词：供电可靠性；中断供电后果。 3.3.1 一级负荷 -1 人身伤害。 -2 重大损失。 -3 重要用电单位。 其中，特别重要负荷：人身伤亡、重大设备损坏、灾难性后果等。 3.3.2 二级负荷 -1 较大损失。 -2 较重要用电单位。 可见，二级负荷难以界定。 3.3.3 三级负荷 不属于一级和二级的负荷。 3.3.4 规范只做原则规定，具体分级由各行业划定。 负荷分级示例： *机械工厂见《机械工厂电力设计规范》。 *民用建筑见《民用建筑电气设计规范》，以JGJ 16-2008为准。 *消防负荷见有关规范，参见《指导书》“强制性条款”尾部、《配电设 计手册》。
0.2 GB50052的历史地位
1.计划经济时代的产物，源于前苏联电站部规程。 2.控制基本建设投资，功不可没。 3.协调供电用电关系，作用巨大，今后仍然。 4.是唯一由双方合编的、受供电部门重视的“工业与民用”电气规范。 5.双方在电能质量问题上的僵持，“抗战八年”，使全套14篇规范难产！ 6.各用电部门对负荷分级的执着，也曾使该篇在部审会议上未能通过。 7.负荷分级的条文已被很多规范标准引用，欲修订之，何其难哉！
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3.1.1 概述
负荷计算与负荷分级 3.1 负荷计算
311.1 依据 国内至今无负荷计算的规范标准！ 设计手册依据前苏联的《确定工业企业电气负荷暂行导则》。 311.2 基本概念 -1 电力负荷——各种用电设备从电力系统中汲取的功率（电流）。实际 负荷通常是随机变动的。 -2 计算负荷——假想的持续性负荷，它在一定的时间间隔中产生的特定 效应与变动的实际负荷等效。 -3 按用途分类——按不同的用途，取不同的负荷效应和时间间隔，得出 各类不同的计算负荷。 例如：按发热条件选择网络元件用的计算负荷，其最大热效应（温升和/或 绝缘热老化）应与实际负荷相同；所取的时间间隔应为元件达到稳定温升所 需的时间，即其发热时间常数的3至4倍。
3.1.10 电网损耗计算
3110.1 功率损耗计算 -1 线路（略， 见《配电手册》P16。） -2 变压器（略, 《配电手册P16。） -3 电容器 ΔP=Qctgδ -4 电抗器 ΔP=3ΔPk( Ic/Ir )2 3110.2 电能损耗计算（略，见《配电手册》 P20。） 最大负荷年损耗小时数τ 见《配电手册》P42、43表2-12、表2-13。）
1.负荷分级及供电要求
1.1 修订概要
#3.0.1 负荷分级条文的实质改变是：一级负荷的情况改为“人身伤害”； 把 “人身伤亡”者列入一级负荷中特别重要的负荷。 其他内容基本未变，仅删去“重大损失”的举例，但移至说明。 #3.0.2（强条）一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另 一电源不应同时受到损坏。（按：原为“两个电源”，下同。） #3.0.3 一级负荷中特别重要的负荷的供电，应符合下列要求： 1 除应由 双重电源供电外，尚应增设应急电源，并不得将其它负荷接入应急供 电系统。 2 设备的供电电源的切换时间，应满足设备允许中断供电 的要求。（按：以上三条为“强条”。） #3.0.7…….二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路供电。（按： 取消了“两根电缆组成”的提法。） #3.0.8 各级负荷的备用电源设置可根据用电需要确定。（按：新增。） #3.0.9 备用电源的负荷严禁接入应急供电系统。 （按：新增强条。）
3.1.6 利用系数法的难点突破
-1 改进有效台数算法 设备台数很多时，适当分档，以平均设备功率代替多台实际功率，大大减 少数据量，即可直接按精确式nyx= (∑Pe)2 / ∑Pe2计算。 * 略去最小一档设备（ ∑Pmin≤ 5%∑Pe ）； * 最大一档数台设备，直接进入计算； * 其余设备按功率大小分档（m=Pmax/Pmin≤3 ），以每档设备功率平 均值和实际台数进入计算。 -2 最大系数 Km 分为三档 0.5 h 最大负荷（τ=10min）用wk.baidu.com较小截面导线/电缆（≤35mm2 ）; 1h 最大负荷（τ=20min）用于中等截面导线/电缆（50~150/120mm2 ） 2h 最大负荷（τ=40min）用于大截面导线/电缆（≥185/150mm2 ）和变压 器。 -3 澄清：有效台数小于4时，按实际负荷率打系数；当负荷率不知时， 3台及以下连续工作制设备取1，3台及以下短时或周期工作制设备取 1.15，4台连续工作制设备取0.9，4台短时或周期工作制设备取1。 与其他组负荷相加时，仍应按原定方法计算。 -4 照明负荷仍用需要系数法计算，与电力负荷的计算结果相加。
3.1.7 单位指标法的运用要点
-1 难点
有的指标含义不明（如住宅的“kW/户”是什么指标？）。 多数指标变化范围很大。（如住宅负荷密度 20~60W/m2 ，上下限相 差3倍！） -2 对策 a. 指标数据要不断积累、深化、细化。（如旅馆的 40~70W/m2 是压 缩式制冷者，吸收式制冷为25~40W/m2 ,其他公建可类推。又如高层建 筑的地库、裙房、主体，可分列指标。） b. 分析各种因素的影响，如地理位置、气候条件、地区发展水平、 居民生活习惯、建筑规模大小、建设标准高低、用电负荷特点、节能 措施力度等。 c.多种指标互相印证。
3.1.3
负荷计算方法
要求： 可信的理论基础；可靠的实用数据；可接受的计算误差；计算简便。 313.1 需要系数法 -1 简介 a. 基础：负荷曲线。b. 特点：逐级打系数。c.步骤：设备功率乘需要系 数，再逐级乘同时系数。 -2 评价 计算过程较简便。计算精度一般；用电设备台数少时，误差较大。 -3 适用范围 适用于设备功率已知的各类项目，尤其是照明、初步设计和高压系统的 负荷计算。
负荷分级及供电要求（续）
1.2 参考评述
*一级负荷的情况改为“人身伤害”，把 “人身伤亡”者列入一级负荷 中特别重要的负荷，使二者界定明确。改得很好！ 术语中“一级负荷中特别重要的负荷”的定义，应相应修改。 *关于负荷分级，意见分歧很大：主张取消、保留、大改、小改的都有。 在征求意见稿中，规范组提过“中改”方案：关键负荷、重要负荷、 一般负荷”。但最终是基本维持现状，令人遗憾。 *在国际标准IEC和美国法规NEC中，均无负荷分级，但有应急电源、备 用电源的设置要求。 *应急负荷不应混入一级负荷，应在最高层次上与其他负荷并列。应其关 键词是安全，不应涉及经济损失。 *备用电源主要针对经济损失。如何设置，可用经济评估法。
负荷计算方法（续）
313.3 单位指标法 （包括：单位面积功率、综合单位指标、单位产品耗电量） -1 简介 a.基础：实用数据的归纳。 b.特点和步骤：用相应的指标直接求出结果。 -2 评价 计算过程简便。计算精度低。 -3 适用范围 适用于设备功率不明确的各类项目，如民用建筑中的分布负荷；尤其 适用于设计前期的负荷框算和对计算结果的校核。
3.1.8 单相负荷计算
318.1 计算原则 -1 判断条件： 按设备功率，单相负荷∑Pe＞三相负荷1 5%∑Pe 。 -2 换算数据： 取计算功率（需要功率或平均功率）；功率因数相近时 可用设备功率。 318.2 简化换算法（首选） -1 只有线间负荷： Pd 〒√3 P 最高+（3﹣√3 ）P次高 -2 只有相负荷： Pd 〒 3 P最高 318.3 精确换算法 既有线间负荷又有相负荷时，应采用精确计算法。 详见《配电手册》P12、13式1-28~33及表1-14（其中第三列-1.07应为0.17！）。 例题及格式见《配电手册》表1-15。（注意：P14计算∑Pe时，P次高也 应取97！可见采用利用系数法容易出错。《钢铁手册》p134 采用需要 系数法，比较简易，但 1 5%判断条件应按设备功率！） 【澄清】 数量多而单个功率小的用电器具，易于均衡地分配到三相上， 可视同三相负荷。 通常，照明与电力分开配线；电力配线上只有线间负荷，适用简化法。二 者在变电所相加时，照明视同三相负荷，则单相负荷一般不超过三相负 荷的15%，可不换算。（仅焊接车间需换算。）
3.1.2 负荷计算的内容
-1 需要负荷或最大负荷 a. 用于: 按发热条件选择电器和导体；计算电压偏差及电网损耗。 b. 通常取“半小时最大负荷”（τ＝10min, 3τ＝30min)。 适用于选择中小截面导线；对干线尤其是变压器，则不合理。 -2 平均负荷 年平均负荷用于计算电能年消耗量； 最大负荷班平均负荷用于计算最大负荷（见利用系数法）。 -3 尖峰电流 a. 用于计算电压波动／变动； 选择和整定保护器件；校验电动机起动条 件。 b. 通常取持续1s左右的最大负荷电流，即起动电流的周期分量。在校验 瞬动元件时，还应考虑其非周期分量。 注：1.“计算负荷”的广义是上述各项的统称，狭义是指需要负荷/最大负 荷。 2.负荷计算的内容还包括：电能消耗量计算、网络损耗（功率损耗和 电能损耗）计算，以至无功补偿计算。 3.计算电压损失用的负荷，视情况而定。计算长期电压水平时，用需 要负荷或最大负荷，计算短时电压变动时，用尖峰电流。
3.1.4 设备功率的计取
314.1 单台设备 a. 电力：应把额定值换算为负载持续率ε＝100 ﹪的有功功率，只有一 个例外：需要系数法中的周期工作制电动机ε取25﹪。 典型例：电焊机乘ε 和cosφ；电动机乘ε；电炉变压器乘cosφ。 特殊例：整流器变压器取额定直流功率。 b. 照明：气体放电灯应计入镇流器的功率损耗。
3.1.9 电能消耗量计算
319.1 年平均负荷法 （误差大，不推荐） Wy=αPcTn 319.2 年最大负荷利用小时法 （推荐） Wy=PcTmax （Tmax数据见 《配电手册》 43表2-13。 ） 【要点】电能消耗量是负荷曲线下面的面积，等于平均负荷乘实际工作 时间，或计算负荷乘最大负荷利用小时数。两组数据不能交叉！ 319.3 单位产品耗电量法 Wy=w m
314.2 用电设备组 不含备用设备。
314.3 变电所或建筑物 不同时出现者不叠加，如： 季节性负荷取较大者； 消防负荷一般不计入，但平时运行者仍应计入（如消防电梯、正常点 燃的应急照明等）。
3.1.5 需要系数法的常见问题
-1 相关专业的负荷数据 ---我们要核对：相数、电压、计量单位、功率因数、负载持续率。 -2 设备功率未换算 ---按3.1.4牢记三句半话。 -3 需要系数偏大 ---深入分析负荷特性，了解相关专业知识，做到心中有数。 -4 设备台数少时不敢取系数 ---按其理念，与其他负荷相加时也应该先取需要系数。 -5 4台及以下设备均应按实际负荷率打系数。 当负荷率不知时，3台及以下设备取1，4台连续工作制设备取0.9 ， 4台短时或周期工作制设备取0.75。 这种方法仅用于求一组设备的计算负荷。两组及以上负荷相加时， 仍应按原定方法计算。 -6 漏打同时系数---要逐级打。
负荷计算的方法（续）
313.2 利用系数法
-1 简介 a. 基础：概率论与数理统计。 b.特点：先求平均负荷，再求最大负荷；不逐级打系数。 c.步骤：设备功率乘利用系数得平均负荷；求平均利用系数和用电 设备有效台数；平均功率乘最大系数得结果。
-2评价 计算精度高，与设备台数关系不大。计算过程较繁，特别是有效台数 之演算，但可改进。 -3 适用范围 适用于设备功率已知的各类项目，尤其是工业企业电力负荷计算。
GB50052《供配电系统设计规范》的 主要内容历史地位
0.1 GB50052-2009的主要内容
1.总则；2.术语；3.负荷分级及供电要求；4.电源及供电系 统；5.电压选择和电能质量；6.无功补偿；7.低压配电。 这些是供配电系统设计的纲，涉及可靠性、灵活性、经济、 节能等原则问题。因此，本规范最重要。
2 供电要求要点
2.1 一级负荷 应由不能同时损坏的双重电源供电；必要时设自备电源。 2.2 特别重要负荷 双重电源，再加应急电源。 应急电源：独立的发电机组，独立的专用线路，蓄电池，干电池。 2.3 二级负荷 宜由两回线路供电；条件困难时，可由一回6kV及以上、专用、架 空线供电。 （三个关键词：高压、专用者可靠 ， 架空线的检修时间短。） 可见，二级负荷的供电要求难以掌握。