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1、建筑配电与设计,二、用电设备的工作制,第二章 第一节 电力负荷计算的用途,1. 长期工作制S1,在恒定负载（如额定功率）下连续运行相当长时间，可以使设备达到热平衡的工作条件。,2. 短时工作制S2,设备在额定工作电流恒定的一个工作周期内不会达到允许温升，而在两个工作周期之间的间歇时间又很长，能使设备冷却到环境温度值。,3. 断续周期工作制S3,用电设备周期性地工作、停歇，反复运行，而且工作和停歇的时间都很短，周期一般不超过10分钟。,负荷持续率e，又称暂载率,一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值。,式中：T工作周期； tg工作周期内的工作时间； t0工作周期内的停歇时间。,必须注意：在计
2、算负荷时，必须考虑设备容量所对应的负荷持续率，要按规定的负荷持续率对设备容量进行统一换算。,建筑配电与设计,第二章 第一节 电力负荷计算的用途,三、设备容量的确定,1. 不同工作制的用电设备的额定功率应换算为统一工作制下设备功率。,1) 连续工作制电动机的设备功率等于其额定功率。,2) 断续或短时工作制电动机的设备功率，应将额定功率统一换算到负荷持续率为25%时的有功功率。具体计算公式为：,3) 电焊机的设备功率是指将额定功率换算到负荷持续率为100%时的有功功率。具体计算公式为：,建筑配电与设计,第二章 第一节 电力负荷计算的用途,2. 照明设备的设备容量：,在计算照明支路的设备容量时，要根
3、据不同类型的光源分别计算。,3. 一般用电设备的插座，均计入照明负荷。,一般用电插座每个按设备容量100W计算，住宅插座每个按设备容量50W计算。,4. 对于动力负荷：,动力支路的设备容量一般为其额定容量，但当用电设备由多个环节组成，而又不能同时使用时，其计算方法有多种情况。,5. 成组用电设备的设备容量不应包括备用设备容量。,第二节 电力负荷曲线及有关物理概念,建筑配电与设计,第二章 第二节 电力负荷曲线及有关物理概念,一、负荷曲线,负荷曲线是用来表示一组用电设备的电功率随时间变化的曲线，它反映用户用电的特点和规律。,日负荷曲线与坐标轴所包围的面积代表全日消耗的电能数。,日有功负荷曲线,建筑
4、配电与设计,第二章 第二节 电力负荷曲线及有关物理概念,二、与负荷曲线有关的物理量,1. 年最大负荷和年最大负荷利用小时数,1) 年最大负荷(Pmax),Pmax 是全年中负荷最大的工作班内，消耗电能最大的半小时平均功率（P30）。,2) 年最大负荷利用小时数(Tmax),在这一假想时间内电力负荷按年最大负荷持续运行消耗的电能，恰恰等于电力负荷全年实际消耗的电能。,其中，Wn表示全年所消耗的电能，kWh。,建筑配电与设计,第二章 第二节 电力负荷曲线及有关物理概念,2. 平均负荷和负荷系数,1) 平均负荷(Pav),即：,Pav 就是电力负荷在一定时间间隔内平均消耗的功率。,则年平均负荷：,2
5、) 负荷系数(KL),即：,KL是平均负荷与最大负荷之比。,负荷系数也称为负荷持续率，对负荷曲线来说，负荷系数也称为负荷曲线的填充系数。它表征了负荷曲线的不平坦程度，也就是实际负荷变化的均匀程度。如果负荷曲线越平坦，负荷系数KL 就越接近1，这说明用电负荷的用电配置较为合理，可以更有效地发挥供电设备的效率。,第三节 负荷计算,建筑配电与设计,第二章 第三节 负荷计算,一、计算负荷,取负荷曲线中负荷最大的30min平均负荷作为选择导线和电器的依据，并将此负荷称为计算负荷(Pc)，又称半小时最大负荷(P30)，实际上这就是年最大负荷曲线中的年最大负荷(Pmax)。,建筑设计中常用的负荷计算方法：,
6、单位指标法,负荷密度法,需要系数法,二项式系数法,建筑配电与设计,第二章 第三节 负荷计算,二、计算负荷的估算,1. 负荷密度法,使用根据国家的电力政策、建筑物的性质、负载的性质等多方面的因素，以及对已竣工工程的数据进行分析统,有功功率估算公式：,式中：p0 单位面积功率（负荷密度），m2；,S建筑面积，m2。,有功功率估算公式：,式中：pe单位用电指标，如/户、/人、/床；,N单位数量，如户数、人数、床数。,2. 单位指标法,根据已有的单位用电指标来估算计算负荷。,计后确定的单位面积功率(负荷密度)数据，来估算所设计系统的计算负荷。,建筑配电与设计,第二章 第三节 负荷计算,三、按需要系数法
7、确定计算负荷,1. 按需要系数法确定计算负荷的公式：,有功计算负荷：,无功计算负荷：,视在计算负荷：,计算电流：,其中：Kd需要系数；,PN用电设备组的设备容量总和，kW；,tg该用电设备组功率因数角的正切值；,UN额定线电压，kV。,(1) 同组用电设备中不是所有用电设备 都同时工作；,(2) 同时工作的用电设备不可能同时满 载运行；,(3) 用电设备组的平均效率；,(4) 配电线路的平均效率。,建筑配电与设计,第二章 第三节 负荷计算,2. 三相用电设备组计算负荷的确定：,(1) 用电设备分组：,在使用需要系数法确定计算负荷时，应将配电干线范围内的用电设备按类型统一分组，并取用不同的需要系
8、数，再根据各组用电设备的功率因数，对各组的计算负荷进行计算。,注意：用电设备组的台数少于等于三台时，计算负荷等于设备功率的总和。,(2) 单组用电设备计算负荷的确定：,单组用电设备计算负荷的公式为：,建筑配电与设计,第二章 第三节 负荷计算,(3) 单相用电设备计算负荷的确定：,民用建筑电气设计规范中规定：“单相负荷应均衡分配到三相上，当单相负荷的总计算容量小于计算范围内三相对称负荷总计算容量的15% 时，应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，再与三相对称负荷相加”。,等效三相负荷可按下列方法计算：,1) 只有相负荷时，等效三相负荷取最大相负荷的3倍；,3
9、) 既有线间负荷又有相间负荷时，应先将线间负荷换算为相间负荷，然后各相负荷分别相加，选取最大相负荷的3倍作为等效三相负荷。,建筑配电与设计,第二章 第三节 负荷计算,3. 多组用电设备计算负荷的确定：,多组用电设备计算负荷的计算公式：,其中：Pci第 i 组用电设备的计算负荷；,建筑配电与设计,第二章 第三节 负荷计算,例21：,某住宅区照明供电干线如右图所示。各建筑物均采用三相四线制进线，额定电压为380V，且光源容量已由单相负荷换算为三相负荷，各荧光灯具均采用无功补偿，试计算该住宅区各幢楼的照明计算负荷及变压器低压侧计算负荷。,解：,查表28可知：白炽灯的功率因数Cos=1,荧光灯的功率因
10、数（有补偿）Cos=0.9 tg=0.48,查表25可知：住宅楼照明负荷的需要系数Kd=0.5 （0.40.7）,托儿所照明负荷的需要系数Kd=0.6（0.550.65）,每幢住宅楼白炽灯的计算负荷为：,PBC= Kd PBN = 0.515kW = 7.5 kW,Q BC= 0,每幢住宅楼荧光灯的计算负荷为：,PYC= Kd PYN =0.5 30kW=15 kW,QYC= PYC tg=15 kW 0.48=7.2kVAR,建筑配电与设计,第二章 第三节 负荷计算,每幢住宅楼总照明计算负荷为：,PZZC=PBC + PYC =7.5kW+15 kW=22.5 kW,QZZC=QBC +QP
11、YC=0+7.22kVAR=7.2kVAR,托儿所白炽灯的计算负荷为：,PBC= Kd PBN =0.62kW=1.2 kW,Q BC=0,托儿所荧光灯的计算负荷为：,PYC= Kd PYN =0.6 5kW=3 kW,QYC= PYC tg=3 kW 0.48=1.44kVAR,托儿所总照明计算负荷为：,PTRZC=PBC + PYC =1.2kW+3 kW=4.2 kW,QTRZC=QBC +QYC=0+1.44 kVAR=1.44kVAR,低压母线上的计算负荷为： 取K=0.9,PMXC=K (PZZC + PTRC )=0.9(22.5kW4+4.2kW) =84.78kW,QMXC=
12、 K (QZZC+QTRC)=0.9(7.2kVAR4+1.44kvAR)=27.22kVAR,第四节 变配电系统总计算负荷的确定,建筑配电与设计,第二章 第四节 变配电系统总计算负荷的确定,一、变配电系统功率损耗的计算,1. 输电线路的功率损耗,1) 输电线路的有功损耗,这部分损耗是由负荷电流流过线路电阻产生的，其计算公式为：,Pl=3Ic2 Rwl,其中：,r0 导线单位长度电阻，/km；,l 导线长度，km。,Rwl=r0l 线路电阻，；,2) 电力线路的无功损耗,这部分损耗是由负荷电流流过线路电抗产生的，其计算公式为：,Ql=3Ic2 Xwl,Xwl=x0l 线路电抗，；,其中：,x0
13、 导线单位长度电抗，/km。,建筑配电与设计,第二章 第四节 变配电系统总计算负荷的确定,1) 变压器的有功损耗,其中：,2) 变压器的无功损耗,其中：,2. 电力变压器的功率损耗,SN 变压器的额定容量；,Sc 变压器的计算负荷；,P0、Pk的数值都可以通过查阅产品样本得到。,I0% 变压器空载电流占额定电流的百分值。,Uk% 变压器短路电压占额定电压的百分值。,I0%、 Uk%可以通过手册查到。,低损耗电力压器的损耗也可以用下列公式近似计算：,1) 电力变压器的有功损耗：,PT = 0.015Sc,2) 电力变压器的无功损耗：,QT = 0.06Sc,建筑配电与设计,第二章 第四节 变配电
14、系统总计算负荷的确定,二、变配电系统总计算负荷的确定,需要系数法确定变配电系统总计算负荷的计算过程,1. 首先按负荷的性质划分用电设备组；,2. 根据各组负荷的需要系数计算单组用电设备的计算负荷；,3. 考虑分支线路的导线损耗，计算出线路始端计算负荷；,4. 考虑同时系数，计算多组用电设备的计算负荷；,5. 考虑配电干线路的导线损耗，计算出干线路始端计算负荷；,6. 考虑同时系数，计算低压母线上的计算负荷；,7. 考虑变压器的损耗，计算出变压器高压侧的计算负荷；,8. 考虑变压器高压侧输电线路的损耗，计算出变配电系统总的计算负荷。,第五节 无功功率补偿,建筑配电与设计,第二章 第五节 无功功率
15、补偿,一、自然功率因数的提高,自然功率因数提高的措施：,在设计中正确地选择电动机、变压器的容量；,合理地选择导线及布线方式，以减小线路电感。,二、无功功率补偿,1. 无功功率补偿计算,设无功功率补偿前后系统的有功功率P不变，则补偿无功功率应为：,j 补偿后功率因数角。,式中：P 系统的有功计算负荷(kW)；,Q 补偿前系统的无功计算负荷(kVar)；,Q 补偿后系统的无功计算负荷(kVar)；,Q 所需并联电容补偿的无功功率(kVar)；,j 补偿前功率因数角；,建筑配电与设计,第二章 第五节 无功功率补偿,工程上补偿无功功率更常用的计算公式为：,它表示要使1kW有功功率由Cos提高到Cos所
16、需要的无功补偿容量的kVar值。,根据联电容器的单个容量qc来确定电容器的个数n：,注意：上式确定的电容器个数n，对于单相电容器应取3的整数倍，以便三相均衡分配。,例21：,解：,某变电室低压侧计算负荷Pc=700kW，Cos=0.8，拟采用BW0.4121型并联电容器进行无功补偿，若预将功率因数提高到0.95，试计算并联电容器数量。,查表212，根据已知条件选择 qc=0.421，,总补偿无功功率为：,Qc=qcPc=0.421700=294.7（kVAR）,所选择并联电容器单台容量为12kVAR，所以电容器台数为：,由于所使用的并联电容器是单相的，所以选择的台数应是3的整数倍，因此选择27台。,建筑配电与设计,第二章 第五节 无功功率补偿,2. 无功功率补偿位置,安装位置大致有三种：高压集中补偿、低压成组补偿和低压分散补偿，不同补偿位置的补偿范围的大小也不一样，如下图所示。,1) 高压集中补偿,是将并联电容器安装在变电所10kV母线上。,高压母线后的区域没有得到无功补偿，所以补偿效果较差。,但这种补偿方式的初投资少，便于运行维护；,可以根
