建筑供配电的负荷计算

二 与负荷计算相关的物理量 （一）年最大负荷和最大负荷利用小时数 • 年最大负荷 全年中最大工作班内半小时平均功率的 最大值。 表示。 最大值。用 Pm 、 Qm 、 Sm表示。 • 年最大负荷利用小时数 一个假想时间， 一个假想时间，反映用户以年最大负荷 Pm持续运行 Tm h所消耗的能量恰好等于 所消耗的能量恰好等于 全年实际消耗的能量。 全年实际消耗的能量
第二章 建筑供配电的负荷计算
第一节 计算负荷的意义和计算 目的
一、原始资料: 原始资料 用电负荷的产品铭牌数据。 用电负荷的产品铭牌数据。 考虑因素: 二、考虑因素 非同时运行；运行并非在额定状态下。 非同时运行；运行并非在额定状态下。
三、计算负荷: 计算负荷 将原始资料,结合考虑因素 结合考虑因素,变成供配电 将原始资料 结合考虑因素 变成供配电 系统设计所需要的假想负荷。 系统设计所需要的假想负荷。 意义和目的: 四、意义和目的 求计算负荷,也称需用负荷 （一）求计算负荷 也称需用负荷 1.作为按发热条件选择供配电系统各级电 作为按发热条件选择供配电系统各级电 压供电网络变压器容量、 压供电网络变压器容量、导体和电气设 备的依据。 备的依据。
K∑ －－ 同期系数
（二 ）按二项式法 当确定的用电设备台数较少而容量差 别相当大的低压支线和干线的 计算负荷 采用。（ 。（略 时，采用。（略〕 （三 ） 估算方法 单位产品耗量法、 单位产品耗量法、负荷密度法等单位指 标法。 标法
第四节
建筑用电负荷的计算 方法
一、计算方法 规范中规定在方案设计设计阶段可 采用单位指标法； 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， 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。 在设计的各个阶段均可采用单位指标法。
α=0.7~0.75 β =0.76~0.82
（三）需要系数
是一个综合系数，与设备组的同期系数、 是一个综合系数，与设备组的同期系数、 设备组的负荷系数、线路及用电设备效率、 设备组的负荷系数、线路及用电设备效率、 以及很多随机因素有关。其定义为： 以及很多随机因素有关。其定义为：
Pm Kd = Pe
（二）进行负荷计算时，应先对用电设备容 进行负荷计算时， 量进行如下处理： 量进行如下处理： • 照明负荷的用电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。 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， 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。 率加上镇流器的功耗。 • 低压卤钨灯为灯泡的额定功率加上变压器 的功率。 的功率。 • 用电设备组的设备容量不包括备用设备， 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。 消防用电设备容量不列入总设备容量。
2. 用来计算电压损失和功率损耗。 用来计算电压损失和功率损耗。 3.在工程上为方便计算，亦可作为能量消 在工程上为方便计算， 在工程上为方便计算 耗量及无功功率补偿的计算依据。 耗量及无功功率补偿的计算依据。
（二）求尖峰电流 计算电压波动、 计算电压波动、选择熔断器等保护元 件。 （三）求平均负荷 计算供配电系统中电能需要量， 计算供配电系统中电能需要量，电能 损耗和选择无功补偿装置等。 损耗和选择无功补偿装置等。
（一）单位指标法的计算公式如下: 单位指标法的计算公式如下 Sc＝K·N／1000 ／ 式中: 计算的在功率(kvA)； 式中 Sc——计算的在功率 计算的在功率 ； K——单位指标 单位指标(vA／m2)； 单位指标 ／ ； N——建筑面积 2)。 建筑面积(m 。 建筑面积
（二）住宅负荷的计算 每套住宅用电负荷，不再按灯具、 每套住宅用电负荷，不再按灯具、插座 等容量逐一计算， 等容量逐一计算，而是按套型类别进行 确定，根据我国住宅发展， 确定，根据我国住宅发展，每套住宅供 电容量标准，一般可在4一 电容量标准，一般可在 一12kw范围选 范围选 取。 高级公寓的每户建筑面积在l00—200m2 高级公寓的每户建筑面积在 时用电标准可为10一 时用电标准可为 一15kw。 。
第二节 用电设备的主要特征
分类：（按工作制分〕 ：（按工作制分 一 分类：（按工作制分〕 • 连续运行工作制 • 短时运行工作制 • 反复短时运行工作制 二 设备ห้องสมุดไป่ตู้量 Pe 的确定 • 连续运行工作制用电设备的 Pe （kw)等 等 于其铭牌额定功率 PN (kw)
• 短时运行工作制用电设备，求计算负荷 短时运行工作制用电设备， 时一般不考虑。 时一般不考虑。 • 反复短时运行工作制用电设备 是将某一 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。 个标准暂载率的功率。
四、需要系数法 计算公式如下： （一） 计算公式如下： Pc＝Kd·Pe 式中： 式中： Pc——计算有功功率 计算有功功率(kw)； 计算有功功率 ； Kd ——需要系数 三台以下时 d ＝1)； 需要系数(三台以下时 需要系数 三台以下时K ； Pe——用电设备组的设备容量 用电设备组的设备容量(kw)。 用电设备组的设备容量 。
Sc ∆QT = ∆Q0 + ∆QN S N

2
I0 % U 0 % Sc ∆QT ≈ S N + SN S 100 100 N I0 % U0 % 2 ≈ SN + β 100 100

2
式中: 式中 Q0
QN
I0 % U0 %
五 单相负荷计算 单相用电设备应尽可能均衡分配在三相 线路上。（ 。（单相设备的总容量不超过三 线路上。（单相设备的总容量不超过三 相设备的15％ 否则： 相设备的 ％〕否则： （一） 单相用电设备仅接于相电压 等效三相负荷 取最大相负荷的三倍 Peq=3 Pm
（二）单相用电设备仅接于线电压 如 Pab≥Pbc ≥ Pca • 当 Pbc ＞0.15 Pab时 Peq=1.5(Pab+ Pbc) • 当 Pbc ≤0.15 Pab时
二、负荷统计 • 按使用功能，由使用单位提供。 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
三、单位指标法 民用建筑主要有照明、 民用建筑主要有照明、动力及空调 负荷。 负荷。 商业性高层建筑的用电负荷大致分布： 例 商业性高层建筑的用电负荷大致分布： 空调设备40~50%， 空调设备 ， 电气照明30~35%， 电气照明 ， 动力用电20~25%。 动力用电 。
I c = Sc
(
2 c
3U N
)
(k var ) (kVA) ( A)
(kw)
2.多个用电设备组的计算负荷 多个用电设备组的计算负荷 变电所低压母线） （ 配电干线和 变电所低压母线）
Pc = K∑ ∑ Kdi ⋅ Pei
Qc = K∑ ∑tgϕi ⋅ Pei
i =1
m
(kw)
i =1 m
(k var)
• 季节性用电设备 如制冷设备和采暖设备) 季节性用电设备(如制冷设备和采暖设备 如制冷设备和采暖设备 应择其大者计入总设备容量。 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。 到负载持续率为 ％的设备功率。 • 单相负荷应均衡的分配到三相上。当单 单相负荷应均衡的分配到三相上。 相负荷的总容量小于计算范围内负荷的 总容量的15％ 总容量的 ％时，全部按三相对称负荷 计算； 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％ 三相用电设备总容量的 ％时，则设备 容量应按三倍最大相负荷计算。 容量应按三倍最大相负荷计算。
因此： 因此 PC= P30= Pm QC= Q30= Qm SC= S30= Sm
四、求计算负荷的方法 （一） 需要系数法 计算简便，最为通用的一种方法。 计算简便，最为通用的一种方法。 1.用电设备组的计算负荷 用电设备组的计算负荷
Qc = P ⋅c tgϕ
Sc = P + Q
2 c
Pc = K d ⋅ Pe
（二）平均负荷和负荷系数 • 平均负荷 电力用户在一段时间内消耗功率的平 均值。 均值。用 Pav 、 Qav 、 Sav 。 • 负荷系数 在最大工作班内， 在最大工作班内，平均负荷与最大负荷 之比。 之比。
Pav α= Pm
Qav β= Qm
一般工厂年负荷系数年平均值为： 一般工厂年负荷系数年平均值为：
用电设备组的需要系数及功率因数表
（三）总负荷计算 • 对用电设备进行分组计算时，同类用电 对用电设备进行分组计算时， 设备的总容量为算数相加。 设备的总容量为算数相加。不同类用电 设备的总容量应按有功功率和无功功率 负荷分别相加求得。 负荷分别相加求得。 • 配电干线和变电所的计算负荷为各用电 设备组的计算负荷之和再乘以同时系数 K∑，一般取为 。 ，一般取为0.8~0.9。 • 当不同类别的建筑 如办公楼和宿舍楼 共 当不同类别的建筑(如办公楼和宿舍楼 如办公楼和宿舍楼)共 用一台变压器时， 用一台变压器时，其同时系数可适当减 小。
∆PT ≈ 0.02 SC ∆QT ≈ (0.08 ~ 0.10) SC
(kw) (kvar)
三 供配电系统年电能损耗
PmTm = Pav × 8760h Pav = Pm ⋅ Tm 8760 = Pc ⋅ Tm 8760
假设 cos ϕ = 1 ，线路电压不变，则 线路电压不变，
（四）利用系数
Pav Ku = Pe
三 计算负荷的定义 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 使用的一个假想负荷，通常规定取 分 钟平均最大负荷 P30、 Q30和 S30作为该 用户的“计算负荷” 用户的“计算负荷”。 其物理意义： 其物理意义： 计算负荷持续运行产生 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。 生的最大热效应相等
第三节 负荷计算的基本概念
一 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。 系的图形。 可直观地反映出用户用电特点， 可直观地反映出用户用电特点，对于 同类型的用户， 同类型的用户，其负荷曲线形状大致相 同。 1.按负荷性质分 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 按持续工作时间分 (1)日负荷曲线 日负荷曲线(24h) 日负荷曲线 (2)年负荷曲线（8760h〕 年负荷曲线（ 年负荷曲线 〕 • 日最大负荷全年时间变化曲线（运行年 日最大负荷全年时间变化曲线（ 负荷曲线〕 负荷曲线〕 • 年持续负荷曲线
一 供电线路的功率损耗
∆Pl = 3I R × 10
2 c 2 c
−3
(kw) (kvar)
∆Ql = 3I X × 10
式中 R X
−3
线路每相电阻 线路每相电抗
二 变压器的功率损耗
Sc ∆PT = ∆PFe + ∆Pcu S N
2 2
式中
Sc ∆PT ≈ ∆P0 + ∆Pk S N 铁心损耗(铁耗 ； 铁心损耗 铁耗)； 铁耗 ∆PFe 绕组损耗(铜耗 铜耗)； 绕组损耗 铜耗 ； ∆PCu ∆P0 空载损耗； 空载损耗； 短路损耗。 短路损耗。 ∆Pk
Peq = 3Pab
（三）用电设备分别接于线电压和相电压 • 先将接于的线电压的单相用电设备换算 为接于相电压的单相负荷。 为接于相电压的单相负荷。 • 再将各负荷相加，选出最大相负荷取其 再将各负荷相加，选出最大相负荷取其3 倍即为等效三相负荷 。
第五节 供配电系统的功率 损耗与电能需要量的计算
β
变压器空载无功损耗 变压器在额定负荷下,消耗在 变压器在额定负荷下 消耗在 一、二次绕组电抗上的无功 损耗。 损耗。 变压器空载电流占额定电 流的百分比。 流的百分比。 变压器短路电压占额定电 压的百分比。 压的百分比。 变压器负荷率
在负荷计算中， 在负荷计算中，变压器的有功损耗和 无功损耗可按下式近似计算： 无功损耗可按下式近似计算