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文檔簡介

章負(fù)荷計(jì)算

2021/5/91第一節(jié)負(fù)荷計(jì)算的方法一、需要系數(shù)法(一)需要系數(shù)Kd的確定將計(jì)算負(fù)荷與電氣設(shè)備總?cè)萘康年P(guān)系表達(dá)如下:

工程實(shí)際中,是根據(jù)已運(yùn)行的實(shí)際系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),得到需要系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值。需要系數(shù)是以電氣設(shè)備的性質(zhì)為分類原則得到的,因此使用時(shí)應(yīng)首先對所要計(jì)算的設(shè)備進(jìn)行歸類。需要系數(shù)常常是一個(gè)范圍,根據(jù)實(shí)際設(shè)備的數(shù)量決定取值的大小,設(shè)備數(shù)量越多,需要系數(shù)取值應(yīng)越小,反之則大。2021/5/92(二)負(fù)荷計(jì)算的需要系數(shù)法1.單組設(shè)備計(jì)算負(fù)荷當(dāng)分組后同一組中設(shè)備臺(tái)數(shù)﹥3臺(tái)時(shí),計(jì)算負(fù)荷應(yīng)考慮其需要系數(shù),即:

式中---總設(shè)備功率,單位為kWKd

需要系數(shù)

Pc

計(jì)算有功功率,單位為kWQc

計(jì)算無功功率,單位為kvar

當(dāng)每組中設(shè)備臺(tái)數(shù)≤3臺(tái)時(shí),考慮其同時(shí)使用率非常高,將需要系數(shù)Kc取為1,其余計(jì)算與上述公式相同。

Sc計(jì)算視在功率,單位為kVATg¢電氣設(shè)備功率因數(shù)角的正切值

Uc電氣設(shè)備額定電壓,單位為kWIc計(jì)算電流,單位為A2021/5/932.多組設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷當(dāng)供電范圍內(nèi)有多個(gè)性質(zhì)不同的電氣設(shè)備組時(shí),先將每一組都按上述步驟計(jì)算后,再考慮各個(gè)設(shè)備組的同時(shí)系數(shù),因此計(jì)算負(fù)荷為:式中:—有功功率同時(shí)系數(shù)。對于配電干線所共范圍的計(jì)算負(fù)荷,

K取值范圍一般在0.8.~0.9;對于變電站總計(jì)算負(fù)荷,K取值范圍一般在0.85~1?!獰o功功率同時(shí)系數(shù)。對于配電干線計(jì)算負(fù)荷,K取值范圍一般在0.93.~0.97;對于變電站總計(jì)算負(fù)荷,K取值范圍一般在0.95~1。2021/5/94二、二項(xiàng)式法三、利用系數(shù)法四、利用各種用電指標(biāo)的負(fù)荷計(jì)算法當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)及容量尚未確定,但須作出初步的負(fù)荷計(jì)算時(shí)。如:供配電系統(tǒng)處于規(guī)劃階段時(shí);處于初步設(shè)計(jì)階段時(shí),部分主要的、大容量用電設(shè)備已經(jīng)清楚,但某些分散的、小容量的用電設(shè)備(如:照明設(shè)備)并未確定;這時(shí),均需借助用電指標(biāo)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。

式中Pc計(jì)算負(fù)荷,單位為kWA計(jì)算范圍的使用面積,單位為㎡

ρ負(fù)荷密度指標(biāo),單位為kW/㎡1.負(fù)荷密度法負(fù)荷密度法的計(jì)算公式如下:2021/5/952.單位指標(biāo)法單位指標(biāo)法的計(jì)算公式如下:

Pc=αN

式中:α—單位用電指標(biāo),單位kW/人、kW/床等

N—供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù),人或床數(shù)3.住宅用電指標(biāo)住宅用電指標(biāo)法的計(jì)算公式如下:

式中:β----住宅用用電指標(biāo),單位kW/戶

---住宅用用同時(shí)系數(shù)

N----供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù)

β相當(dāng)于一戶住宅的計(jì)算負(fù)荷。2021/5/96(1)指標(biāo)法中除了住宅用電量指標(biāo)法外的其他方法一般只用作供配電系統(tǒng)的前期負(fù)荷估算。(2)需要系數(shù)法計(jì)算簡單,是最為常用的一種計(jì)算方法。適合用電設(shè)備數(shù)量較多,且容量相差不大的情況。(3)二項(xiàng)式法考慮問題的出發(fā)點(diǎn)就是大容量設(shè)備的作用,因此,當(dāng)用電設(shè)備組中設(shè)備容量相差懸殊時(shí),使用二項(xiàng)式法可以得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。(4)利用系數(shù)法的計(jì)算結(jié)果相對繁瑣,但使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算時(shí)也不應(yīng)成為問題。(5)目前民用建筑用電負(fù)荷的二項(xiàng)式系數(shù)和利用系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值尚不完善,這兩種方法主要用于工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷計(jì)算。五、各種負(fù)荷計(jì)算法的特點(diǎn)及適用范圍2021/5/97第二節(jié)實(shí)際工程中如何進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算一、負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容:1、設(shè)備容量:也稱裝機(jī)容量。是設(shè)備名牌上的額定容量或額定功率。2、計(jì)算容量:也稱計(jì)算負(fù)荷。是選擇變壓器、確定備用電源容量,確定無功功率補(bǔ)償容量的依據(jù)。3、計(jì)算電流:是計(jì)算負(fù)荷下在額定電壓下的電流。是選擇變壓器、選擇電氣元件、確定電纜、導(dǎo)線、計(jì)算電壓偏差、功率損耗的依據(jù)。4、尖峰電流:是負(fù)荷起動(dòng)時(shí)的最大電流。是計(jì)算電壓降、電壓波動(dòng)、選擇電纜、導(dǎo)線、選擇電氣元件及保護(hù)元件的依據(jù)。2021/5/98二、設(shè)備容量的計(jì)算:1、單臺(tái)設(shè)備的容量為設(shè)備名牌上的額定容量和額定功率。2、多臺(tái)設(shè)備的容量為總設(shè)備容量之和,再乘以需要系數(shù)。3、季節(jié)性負(fù)荷,如:空調(diào)制冷設(shè)備和采暖設(shè)備,取其大者計(jì)入總設(shè)備容量。4、成組用電設(shè)備的設(shè)備容量計(jì)算時(shí),不包括備用設(shè)備。5、消防設(shè)備遇火災(zāi)時(shí),必須切除的設(shè)備取其大者,計(jì)入總設(shè)備容量。6、照明設(shè)備的設(shè)備容量,必須將燈泡的功率加上燈具的功率。如:熒光燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈、高壓汞燈,均將燈泡的額定功率加上鎮(zhèn)流鎮(zhèn)流器的損耗功率。如:低壓鈉燈、低壓鹵鎢燈、均需要將燈泡的額定功率再加上燈具上的變壓器的功耗。熒光燈40W,通常一盞熒光燈的容量(設(shè)備容量),要按50W計(jì)算,其中10W為鎮(zhèn)流器的損耗升率。7、住宅的設(shè)備容量,采用每戶的用電指標(biāo)法,取其之和。例1:如果某住宅小區(qū)有1600個(gè)住戶,每戶按4kW/戶,求總設(shè)備容量?

按設(shè)備容量為:4kW/戶×1600戶=6400kW2021/5/99

三、計(jì)算容量的計(jì)算階段:

方案設(shè)計(jì)階段施工圖設(shè)計(jì)階段1、方案設(shè)計(jì)階段:方案設(shè)計(jì)階段確定計(jì)算容量時(shí),采用單位指標(biāo)法計(jì)算,并根據(jù)所計(jì)算的結(jié)果,確定本工程所需電力變壓器的臺(tái)數(shù)和每臺(tái)的容量。注:1)當(dāng)空調(diào)冷水機(jī)組采用直燃機(jī)時(shí),用電指標(biāo)一般比電動(dòng)壓縮機(jī)制冷時(shí)的用電指標(biāo)降低25—35VA/㎡。表中所列的用電指標(biāo)為上限值,是按空調(diào)采用電動(dòng)壓縮機(jī)制冷時(shí)的數(shù)值。

2)表中的用電指標(biāo)為W/㎡,考慮功率因數(shù)和變壓器負(fù)荷率,折合成變壓器容量VA/㎡,乘以系數(shù)1.5。2021/5/9101)計(jì)算容量(計(jì)算負(fù)荷或稱有功功率):公式:式中:----計(jì)算容量(kW)

----需要系數(shù)(查表2.5.2-2)

----設(shè)備容量

2)視在容量(視在功率)公式:(KVA)

3)無功負(fù)荷(無功功率)公式公式

注:以上均為三相負(fù)荷的計(jì)算公式和方法。2、施工圖設(shè)計(jì)階段采用需要系數(shù)法:

計(jì)算容量用需要系數(shù)法。2021/5/911設(shè)備容量:Pe總=50W/㎡×20000㎡=1000,000W=1000kW

計(jì)算容量:視在功率:變壓器的利用率一般在65-75%,為最佳利用率。

所以,變壓器容量:

根據(jù)計(jì)算,選用兩臺(tái)的變壓器,即:630KVA×2=1260KVA;而在工程實(shí)踐中,一般選用兩臺(tái)800KVA的變壓器更為合理,即:800KVA×2=1600KVA例2:某公寓樓20000㎡,用電指標(biāo)為:30-50W/㎡,取上限值為50W/㎡,為高檔公寓。2021/5/9124)單相負(fù)荷的計(jì)算:對于單相負(fù)荷應(yīng)均衡地分配到三相上。當(dāng)無法使三相平衡時(shí),且最大一相和最小一相負(fù)荷之差小于三相總負(fù)荷10%時(shí),應(yīng)取最大一相負(fù)荷的三倍作為等效三相負(fù)荷計(jì)算,否則按三相對稱負(fù)荷計(jì)算。例3:某工程,三相設(shè)備的負(fù)荷為300kW,單相設(shè)備的負(fù)荷分別為:

A相10kW;B相20kW;C相40kW。公式=40-10=30kW30kW/300kW=10%Pe總=40kW×3+300kW=420kW例4:某工程,三相設(shè)備的負(fù)荷為300kW,單相設(shè)備的負(fù)荷分別為:

A相10kW;B相20kW;C相10kW。公式=40-10=30kW

10kW/300kW=3.33%<10%

這時(shí)按三相對稱負(fù)荷計(jì)算:

Pe總=300kW+PA+PB+PC=300+10+20+10=340kW2021/5/913注:1、同類設(shè)備的計(jì)算容量,將設(shè)設(shè)備的算數(shù)和乘以需用系數(shù)。

2、不同類型設(shè)備的視在功率,應(yīng)該為不同類型設(shè)備有功負(fù)荷之和的平方和無功負(fù)荷之和的平方相加后,求其平方根。

3、一般動(dòng)力設(shè)備為3臺(tái)或以下時(shí),需用系數(shù)取值為:Kx=1

例5:某工程:景觀噴水池,有3臺(tái)水泵,其中兩臺(tái)額定容量為2.2kW,另一臺(tái)額定容量為5.5kW,該工程的動(dòng)力設(shè)備的設(shè)備容量(裝機(jī)容量):

=2×2.2kW+1×5.5kW=9.9kW將取Kx=1該工程的計(jì)算容量為:2021/5/9144、照明負(fù)荷需用系數(shù)的大小與等的控制方式和開啟率有關(guān)。大面積集中控制的燈比相同建筑面積的多個(gè)小房間分散控制開關(guān)的燈,需用系數(shù)大。電源插座容量的比例大時(shí),需用系數(shù)的選擇可以偏小些。例6:某單體建筑內(nèi),有二個(gè)會(huì)議廳,各500㎡;有二個(gè)會(huì)議廳,各1000㎡;有一個(gè)會(huì)議廳,1500㎡;另有4500㎡多個(gè)小房間組成的辦公室。該工程設(shè)計(jì),應(yīng)將4500㎡會(huì)議廳照明的需用系數(shù)取值為Kx=0.9。將4500㎡多個(gè)小房間的辦公區(qū)的需用系數(shù)取值為:Kx=0.85(見表)。2021/5/9155、北京地區(qū)的住宅,在方案設(shè)計(jì)階段,根據(jù)不同的戶型,可按4-8kW/戶估算用電容量(設(shè)備容量)。例7:一住宅小區(qū)8幢高層住宅樓,每個(gè)樓224戶。在方案設(shè)計(jì)階段,如何確定本工程選擇變壓器的容量和臺(tái)數(shù)?解:本工程總裝機(jī)容量:

Pe總=4kW/戶×8×224戶=7168kW本工程總計(jì)算容量:

本工程視在容量:

cosφ取值:cosφ=0.85設(shè):變壓器的利用率為:0.75時(shí),變壓器容量=

根據(jù)上述計(jì)算,該工程要投入6臺(tái)1000KVA變壓器運(yùn)行。2021/5/916四、計(jì)算電流1、在工程中380/220V三相平衡負(fù)荷的計(jì)算電流:2、在工程中220V單相負(fù)荷的計(jì)算電流:3、在工程中電力變壓器低壓側(cè)的額定電流:----三相設(shè)備的額定電壓,。

式中:----相電壓220V,

式中:----變壓器的額定容量KVA這是具體看工程中采用:

800KVA變壓器的額定容量或630KVA變壓器的額定容量或500KVA變壓器的額定容量-----變壓器低壓側(cè)的額定電壓對于10KV/0.4KV的變電站,均為0.4KV。式中:2021/5/917五、尖峰電流:1、單臺(tái)電動(dòng)機(jī)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的尖峰電流是電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流?;\型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流一般是其額定電流的5-7倍。2、多臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電回路的尖峰電流是最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流與其與電動(dòng)機(jī)的計(jì)算電流之和。3、自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)組的尖峰電流是所有參與自起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流之和。例8:(1)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)(鼠籠型):

式中:----尖峰電流

----啟動(dòng)電流

-----額定電流

(2):單臺(tái)繞式電動(dòng)機(jī):

如果2021/5/918例9:某系統(tǒng),使用2臺(tái)10kW電動(dòng)機(jī);2臺(tái)5kW電動(dòng)機(jī)多臺(tái)電動(dòng)機(jī):公式為2021/5/919例10:

某旅游賓館變電站的負(fù)荷情況如下列設(shè)備清單所示,用需要系數(shù)法計(jì)算變電站總負(fù)荷:有功功率、無功功率、視在功率和計(jì)算電流。設(shè)備清單:大堂、走道、餐廳、多功能廳等處照明設(shè)備容量:150kV(帶電容補(bǔ)償,cosφ=0.9)熒光燈;180kV白熾燈客房照明設(shè)備容量:70kV白熾燈冷水機(jī)組容量:120kW×4臺(tái)冷凍水泵容量:30kW×5臺(tái)冷卻水泵容量:22kW×5臺(tái)冷卻塔容量:7.5W×4臺(tái)送、排風(fēng)機(jī)容量:11kW×5臺(tái);22kW×3臺(tái);17.5kW×2臺(tái)電梯容量:30kW×3臺(tái)廚房設(shè)備容量:15kW×2臺(tái);5kW×5臺(tái);2.2kW×6臺(tái)洗衣設(shè)備容量:30kW×2臺(tái);6kW×3臺(tái);4kW×4臺(tái)2021/5/920解:由附件可查出上述設(shè)備的需要系數(shù)和功率因數(shù),計(jì)算出每一組設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷,在考慮不同性質(zhì)負(fù)荷的同時(shí)系數(shù),最后計(jì)算出總的計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算過程及結(jié)果列于下表中。表3-2負(fù)荷計(jì)算的計(jì)算表2021/5/921(續(xù))2021/5/922表3-7規(guī)劃用電指標(biāo)推薦值(重慶地區(qū))2021/5/923

例11:某12層住宅樓,每層六戶,每戶均為4室戶。對住戶單回路干線式供電,如圖所示。求A電和B點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷。解:

A點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷:B點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷:2021/5/924補(bǔ)償前cos需補(bǔ)容量(kvar)補(bǔ)償后cos0.700.720.750.780.800.810.820.830.840.850.860.870.880.90.540.480.40.320.270.240.210.190.160.140.120.090.060.850.40.340.260.180.130.10.080.05表2.4.5無功功率補(bǔ)償率(Kvar/kW)2021/5/925建筑類別用電指標(biāo)(W/㎡)建筑類別用電指標(biāo)(W/㎡)公寓30~50醫(yī)院40~70旅館40~70高等學(xué)校20~40辦公40~80中小學(xué)12~20商業(yè)一般:40~80大中型:70~130展覽館50~80體育40~70演播室250~500劇場50~80汽車庫8~15表2.5.2-1各類建筑物的用電指標(biāo)2021/5/926負(fù)荷名稱規(guī)格(臺(tái)數(shù))需要的系數(shù)(Kx)功率因數(shù)(cos﹫)備注照明面積<500㎡500~3000㎡3000~15000㎡>15000㎡商場照明1~0.90.9~0.70.75~0.550.6~0.40.9~0.70.9~10.9含插座容量,熒光燈就地補(bǔ)償或采用電子鎮(zhèn)流器冰凍機(jī)房鍋爐房>3臺(tái)0.9~0.70.7~0.60.8~0.85熱力站、水泵房、通風(fēng)機(jī)1~5臺(tái)>5臺(tái)1~0.80.8~0.60.8~0.85電梯0.18~0.220.7(交流梯)0.8(直流梯)洗衣機(jī)房廚房≤100kw>100kw0.4~0.50.3~0.40.8~0.9窗式空調(diào)4~10臺(tái)10~50臺(tái)50臺(tái)以上0.8~0.60.6~0.40.4~0.30.8舞臺(tái)照明<200kw>200kw1~0.60.6~0.40.9~1需用系數(shù)及功率因數(shù)表表2.5.2-22021/5/927第三節(jié)功率因數(shù)計(jì)算與無功功率補(bǔ)償

在供配電系統(tǒng)中:提高系統(tǒng)中設(shè)備的有效利用率,就必須降低無功功率,即提高功率因數(shù)。一、功率因數(shù)低對供配電系統(tǒng)的影響:

功率因數(shù)低(cosφ?。┦菬o功功率大的表現(xiàn)。無功功率大對供配電系統(tǒng)的影響:1、無功功率大,使變配電設(shè)備容量增加。有功功率: (公式)分析:當(dāng)有功功率P一定----電壓值U一定----如果功率因數(shù)cosφ小----則電流I就大----電器的設(shè)備容量就加大----成本增大。2、無功功率大,使供配電系統(tǒng)的損耗增加。3、無功功率大,使電壓損失增加。4、無功功率大,使發(fā)電機(jī)效率降低。2021/5/928二、提高功率因數(shù)的措施:1、提高自然功率因數(shù):(1)正確選擇變壓器容量。(2)正確選擇變壓器臺(tái)數(shù),可以切除季節(jié)性負(fù)荷用的變壓器。(3)減少供電線路感抗。(4)有條件時(shí)盡量采用同步電動(dòng)機(jī)。2、采用人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)。也就是采用電力電容器補(bǔ)償、提高功率因數(shù)。(1)一般采用在變壓所的低壓側(cè)集中補(bǔ)償(低壓電容器補(bǔ)償柜)。(2)當(dāng)設(shè)備的無功功率大于100Kvar時(shí),可在設(shè)備附近就地補(bǔ)償。就地補(bǔ)償時(shí),補(bǔ)償裝置與設(shè)備同時(shí)通斷電(吊車、電梯設(shè)備除外)。(3)低壓側(cè)集中補(bǔ)償時(shí),采用自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容器裝置。(4)電容器柜組,采用自動(dòng)循環(huán)投切的方式。(5)低壓電力電容器裝置的電器元件及導(dǎo)線(如:斷路器、導(dǎo)線、電纜)長期允許電流值,要大于電容器額定值得1.5倍。2021/5/929

應(yīng)滿足當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求,當(dāng)無明確要求時(shí),應(yīng)滿足如下值:1、高壓10kV的用戶的功率因數(shù)為0.9以上。2、低壓380V的用戶的功率因數(shù)為0.85以上。三、功率因數(shù)要求值:1、在供電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)時(shí),無功補(bǔ)償容量可按變壓器的15%~25%估算。2、在施工圖設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)進(jìn)行實(shí)際的無功功率計(jì)算。3、也可用對應(yīng)表,查表后,再計(jì)算。四、無功功率的補(bǔ)償容量

公式:----無功功率補(bǔ)償率。及每千瓦有功負(fù)荷所需要的無功補(bǔ)償?shù)碾娙萑萘浚瑔挝唬篕var/kW—-有

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