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1、1,内容提要：本章主要介绍负荷计算的方法：需要系数法、二项式法和估算法；导线截面计算方法：安全载流量法、允许电压降法和按照机械强度选择导线电缆的方法，以及导线、电缆的安全防火要求。 本章重点： 1.负荷计算的三种方法； 2.导线截面计算方法； 3.电缆导线截面的选择方法,第5章 导线电缆防火设计,案例1,2011年8月23日，消防人员在现场灭火。截至当日16时，当天早上发生的广东佛山陶瓷厂火灾已造成15人死亡，1人重伤。 事故原因： 电线短路产生高温熔珠引燃可燃物所致。,案例2.,2010年12月24日20时13分，浙江省金华市国美家电商场发生大火，救援人员共救出16名被困人员，其中3人受轻伤
2、。 事故原因：为自动扶梯附近电气线路过负荷导致火灾。,案例3.,2010年1月5日下午13时40分左右，湖南湘潭县谭家山镇立胜煤矿井下240米处在生产过程中发生电缆起火事故。造成25人死亡。,案例4.,2010年月日时分，新密市东兴煤业有限公司主井西大巷第一绕巷发生电缆着火事故，名矿工遇难。,案例6.,2008年12月12日运城市区中银大道火灾事故的直接原因系电线短路引起可燃物着火 ，造成7人死亡。 事故原因：此次火灾事故的直接原因系电线短路引起可燃物着火。,案例7.汕头华南宾馆特大火灾,2005年6月10日11时40分许，广东汕头潮南区峡山街道华南宾馆发生火灾。造成31人死亡,3人重伤。 1
3、3人轻伤。 事故原因： 电线短路故障引起,案例8,2005年12月18日14时许，湖南省新化县立新桥街国泰家电超市发生大火损失超千万元，,9,5.1负荷计算,所谓的负荷计算，是指对某一线路中的实际用电负荷的运行规律进行分析，从而求出该线路的计算负荷的过程。负荷计算与计算负荷，是两个不同的概念，不可混淆。 负荷计算的目的，是为了合理地确定建筑物的平均最大用电负荷，即求出计算负荷，以此作为按发热条件选择配电变压器、供电线路及控制、保护装置的依据；作为计算电压损失和功率损耗的依据；亦作为计算电能消耗量及无功补偿容量的依据。所以，合理进行负荷计算是设计建筑供电系统的一个很重要的环节。,10,所谓的计算
4、负荷，是指一组用电负载实际运行时，在线路中形成的或负载自身消耗的最大平均功率。如果某一不变的假想负荷在线路中产生的热效应(也就是使导线产生的恒定温升)与该组用电负载实际运行时，在同一线路中产生的最大热效应(也就是使导线产生的平均最高温升)相等，则把这一不变的假想负荷叫做该组实际负载的计算负荷,11,计算负荷的确定比较复杂，通常是用半小时平均负荷绘制的负荷曲线上的“最大负荷”作为计算负荷，如下图所示,12,负荷计算的方法主要有需要系数法、二项式系数法、单位指标法(又叫负荷密度法)等几种。各种方法均有各自的特点和适用范围，其中当无确切的资料时，亦可使用估算法对负荷进行估算。本书将讲述需要系数法、二
5、项式法还有估算法。,13,5.1.1需要系数法,需要系数法，是把用电设备的总设备容量乘以需要系数和同时系数，从而直接求出计算负荷的一种简便方法需要系数法主要用于工程初步设计及施工图设计阶段，对变电所母线、干线进行负荷计算。当用电设备台数较多，各台设备容量相差不悬殊时，其供电线路的负荷计算也采用需要系数法。,14,无功计算负荷 P30Kx Pe (5-1) 无功计算负荷 Q30=P30tg (5-2) 视在计算负荷 S30=P30cos (5-3) 计算电流 I30= (5-4),(1)单台用电设备的计算负荷 单台用电设备的设备容量Pe ，就是计算负荷P30 ，即 P30=Pe （55） 长时工
6、作制单台用电设备的设备容量等于铭牌而定容量Pe ，于是计算负荷为 P30=Pe= Pe （56）,16,短时间重复工作制的设备，如吊车的设备容量，就是将铭牌暂载率JC下的额定容量Pe换算到暂载率JC25=25%时的额定容量，作为计算负荷，则 Pj1=Pe= Pe =2 Pe （57） 电焊机的设备容量是换算到暂载率JC100=100%时的额定容量，于是 P30J=Pe= Pe =2 Pe =Se cose （58） 式中 Se电焊机铭牌额定视在功率（KVA）； cose对应于Se的额定功率因数。,对单个白炽灯或碘钨灯：Pj1=Pe= Pe,对荧光灯，由于镇流器有20%的损耗，所以：P30=Pe
7、= 1.2Pe 对高压水银灯，考虑10%的镇流器损耗后有：P30=Pe= 1.1Pe 对于需要计算效率的单台用电设备，如电动机，则有 P30= (59) 式中 Pe电动机铭牌额定容量（KW）； 电动机在额定负荷时的效率。,18,(2)单组用电设备的计算负荷,工艺性质相同的用电设备的分组情况见表51 每一组的用电设备的计算负荷为： P30=KxPe （510） 式中Kx用电设备组的需要系数； Pe该用电设备组的设备容量之和。,需要系数Kx是考虑同组用电设备、不同时运行、不同时到达满载，以及设备效率、台数、线损、劳动组织等许多影响计算负荷的因素后，而归并成的一个系数。它是通过对各用电设备组进行测试
8、、调查、分析后制定的。当用电设备台数多时，Kx可取得小一些；当台数少时，可适当取得大一些；当只有一台设备时Kx=1。,20,(3)多组用电设备的计算负荷 将各单组用电设备的计算负荷相加后，再乘以同期系数K ，K=0.70.95，则得多组用电设备的计算负荷，即： P30=KPj2 （5-11） Q30=KP30tg （512）,表5-1,22,(4)车间低压母线和全厂负荷的计算 车间低压母线和全场负荷（这里为高压配电母线）的计算，要按图5-2，所示逐级进行。但要注意各配点负荷相加时，要乘以不同的同期系数。在配电点之间有变压器时，应加入变压器损耗。一般变压器损耗为： Pb=0.012Sj（kW）
9、Qb=0.06Sj（kvar）,23,图5-2 供电系统各点负荷计算图,24,5.1.2 二项式法,需要系数法忽略了用电设备台数及容量对计算负荷的影响，因此，在确定连接设备台数不太多的车间干线或支线的计算负荷时，其中大容量设备，对计算负荷的影响就会很大。,二项式法就是表征这种变化规律的计算方法，其基本公式为：,P30=cPx+bPe (5-13) 式中 c、b系数，见表52： Px该组中x台容量最大的用电设备的设备容量之和； Px该组中所有用电设备的设备容量之和； cPxx台容量最大的用电设备，对平均负荷造成的参差值； bPe该组用电设备的平均负荷。,26,不同工作制的不同类用电设备，规定取用
10、的最大容量设备的台数，并不相同，金加工机床一般采用x5，但当x3时，可将用电设备容量之和作为计算负荷；反复短时工作制采用x3；加热炉x2；电焊设备xl。 (513)式是单组用电设备的二项式表达式，对于几个性质不同的用电设备的二项式表达式为：,P30=（cPx）max+bPe Q30=（cPx）maxtgx+bPetg 式中（cPx）max各组用电设备算式中第一项cPx的最大值； bPe各组用电设备算式中第二项的总和； tgx与（cPx）max相应的功率因数正切值； tg与各组用电设备bPe相应的功率因数正切值。,28,29,5. 1.3估算法,（1）用需要系数法估算 P30=KxPe （5-1
11、5） 式中 P30总计算负荷； Pe 设备铭牌功率的总和； Kx总需要系数。对生产车间按工艺的不同取0.20.8；对工厂按生产性质不同可取0.15一0.35；对民用建筑的照明负荷，一般住宅楼取0.4一0.6，教学楼0.8一0.9，商业、服务楼0.75一0.85，旅游宾馆0.60.7，展览厅0.5一0.7等。,（2） 用单位面积法估算,P30=PS （5-16） 式中 P30总计算功率； P单位面积安装功率，（Wm2），如住宅楼(有电热水器)为20（Wm2），科研楼为10一40（Wm2），剧场的舞台照明为30一70（Wm2），商业、服务楼为20一40（Wm2），展览馆为30一50（Wm2）等；
12、S建筑面积，（m2）。 关于需要系数和单位面积功率的详细资料在应用时，可查阅有关手册。,31,5.1.4暂载率换算,暂载率也叫负载持续率，是指此设备能够满载工作时间的比率。 工业企业的用电设备按其工作制可分为连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三类。其特点如下： （1）连续工作制 （2）短时工作制 （3）断续周期工作制,（1）连续工作制,是指使用时间较长、连续工作的用电设备，如各种泵类、通风机、压缩机、输送带、机床、电弧炉、电阻炉、电解设备、照明装置等等，用电设备的负荷稳定，即30分钟出现的最大平均负荷与最大负荷的平均负荷相差不大；平均负荷与总装容量的比称为利用系数，其值约为0.50.6；功
13、率因数约为0.85，容量大时（250kW以上的）为提高功率因数，一般常选用同步电动机。,机床用电动机，容量小至一千瓦以下，大至数百千瓦，供电电压为交流50Hs、380220 V，机床用电设备大多属三级负荷，负荷不平稳，且变化与生产批量、流水程度、零件加工工艺，工作制等都有关系，所以半小时出现的最大平均负荷比最大负荷班的平均负荷差别较大，对于大批生产，流水作业的金属冷加工机床来说，负荷的利用系数要比小批生产的为高，重工作制要比轻工作制的高，热加工机床（如银压设备）比冷加工机床高。,（2）短时工作制,是指用电设备在恒定负荷下工作的时间甚短，短于达到热平衡所需要的时间，停歇时间相当长，长到足以使设备
14、温度冷却到周围介质的温度。如金属切削机床用的辅助机械（横梁升降、刀架快速移功装置等），又如水闸用电机。它们的利用系数低，耗电量少，占整个用电设备的数量也少。,（3）断续周期工作制,是指用电设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，无论工作还是运行都不足以使设备达到热平衡。如吊车用电动机及电焊用变压器等。 为表征其断续周期工作制的特点，可用“负荷持续率”来表示。,5-17,根据我国国家技术标准规定，工作周期是以10min为计算依据。吊车暂载率有15、25、40、60四种；电焊设备的标准暂载率有50、65、75及100四种，其中100为自动电焊机哲载率。,37,5.2导线电缆类型选择,导线电缆
15、是用于传输电能、传递信息和实现电磁能量转换的电工产品，被广泛应用于工农业生产中。由导线电缆组成的供电网络，线路长，分支线多，并且有更多的机会与可燃物或建筑物相接触。,38,5.2.1导线电缆类型选择,（1）导线材料的选择 导线按材料可分为铜芯线和铝芯线两大类。 在爆炸和火灾危险环境、腐蚀性严重的地方、移动设备处和控制回路，宜选用铜芯线。在高层建筑中，由于负荷比较集中，为提高截面的载流能力，便于敷设，也多采用铜芯线。,39,（2）导线型号的选择,导线按有无绝缘和保护层分为裸导线和绝缘线。裸导线没有任何绝缘和保护层，主要用于室外架空线。 绝缘线是有绝缘包皮的导线，如果再加保护层，则具有防潮湿、耐腐等性能。绝缘线按绝缘和保护层的不同又分为多种型号。例如，常用的橡皮绝缘线(BX、BLX、BBx、BBLx)，用玻璃丝或棉纱作保护层，柔软性好，但耐热性差，易受油类腐蚀，且易延燃。,塑料绝缘线(BV、BLV、BVV、BLVV)绝缘性能良好，价格低，可代替橡皮绝缘线，以节
