第2章 負(fù)荷計(jì)算

第二章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算第一節(jié)負(fù)荷計(jì)算的意義和計(jì)算的目的

第二節(jié)

用電設(shè)備的主要特征（重點(diǎn)）

第三節(jié)

負(fù)荷曲線及計(jì)算負(fù)荷（重點(diǎn)）第四節(jié)

求計(jì)算負(fù)荷的方法（重點(diǎn)）第五節(jié)

負(fù)荷計(jì)算方法的應(yīng)用范圍及評(píng)價(jià)第六節(jié)

供配電系統(tǒng)的功率損耗與電能需要量計(jì)算第一節(jié)計(jì)算負(fù)荷的意義和目的一、原始資料:

用電負(fù)荷的產(chǎn)品銘牌數(shù)據(jù)。二、考慮因素:

非同時(shí)運(yùn)行；運(yùn)行并非在額定狀態(tài)下。不能簡(jiǎn)單地用設(shè)備額定容量作為計(jì)算負(fù)荷。

計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)已知的用電設(shè)備容量按一定統(tǒng)計(jì)方法確定的，預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。按照允許發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面。確定變壓器容量制定提高功率因數(shù)的措施選擇及整定保護(hù)設(shè)備以及校驗(yàn)供電電壓的質(zhì)量三、計(jì)算負(fù)荷載流導(dǎo)體溫升曲線二、負(fù)荷計(jì)算的目的求計(jì)算負(fù)荷的工作求計(jì)算負(fù)荷，也稱需用負(fù)荷

為了合理的選擇供配電系統(tǒng)各級(jí)電壓供電網(wǎng)絡(luò)、變壓器容量和電器設(shè)備型號(hào)等。求尖峰電流

用于計(jì)算電壓波動(dòng)、電壓損失、選擇熔斷器和保護(hù)元件等。求平均負(fù)荷

用于計(jì)算供配電系統(tǒng)中電能需要量、電能損耗和選擇無(wú)功補(bǔ)償裝置等。第二節(jié)用電設(shè)備的主要特征一、用電設(shè)備的分類

（一）按電流分：直流和交流（二）按電壓分：低壓－1kV及以下高壓－高于1kV

（三）按頻率分：低頻－50Hz以下工頻－50Hz中頻－50~1000Hz高頻－1000Hz以上（三）按工作制分：1.連續(xù)運(yùn)行工作制

工作時(shí)間較長(zhǎng)，連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備任何部分溫升均不超過(guò)最高允許值，負(fù)荷比較穩(wěn)定。

通風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、各種泵類、各種電爐、機(jī)床、電解電鍍?cè)O(shè)備、照明等電阻加熱爐電弧爐感應(yīng)爐其它電熱設(shè)備主要用于各種零件的熱處理主要用于礦石熔煉、金屬熔煉主要用于熔煉和金屬材料熱處理紅外線加熱、微波加熱和等離子加熱等電熱設(shè)備

泵類

電鍍?cè)O(shè)備的工作特點(diǎn)是：（1）工作方式是長(zhǎng)期連續(xù)工作的。（2）供電采用直流電源，需要晶閘管整流設(shè)備。（3）容量較大，功率因數(shù)較低。

電鍍?cè)O(shè)備2.短時(shí)運(yùn)行工作制

指工作時(shí)間很短，停歇時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)的用電設(shè)備。在工作時(shí)間內(nèi)，用電設(shè)備的溫升尚未達(dá)到該負(fù)荷穩(wěn)定值，即停歇，在停歇時(shí)間內(nèi)溫度又降低為周圍介質(zhì)的溫度。

金屬切削機(jī)床用的輔助機(jī)械、水閘用電機(jī)等。

3.反復(fù)短時(shí)工作制指有規(guī)律性的，時(shí)而工作、時(shí)而停歇、反復(fù)運(yùn)行的用電設(shè)備的工作制。工作時(shí)間內(nèi)設(shè)備溫度升高，停歇時(shí)間溫度又下降，若干周期后，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的波動(dòng)狀態(tài)。

吊車電動(dòng)機(jī)、電焊用變壓器等。二、用電設(shè)備容量的計(jì)算

不同工作制額定容量換算成統(tǒng)一工作制的設(shè)備功率。用Pe表示。

1.連續(xù)運(yùn)行工作制用電設(shè)備

Pe=PN(kW)2.短時(shí)運(yùn)行工作制用電設(shè)備一般不考慮

3.反復(fù)短時(shí)工作制用電設(shè)備

設(shè)備容量是將某一暫載率下的銘牌額定功率統(tǒng)一換算到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)暫載率下的功率。

暫載率（JC%）:又稱負(fù)載持續(xù)率（FC%）或接電率（ε%）。用電設(shè)備工作時(shí)間與整個(gè)工作周期時(shí)間之比值，用JC表示。根據(jù)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，工作周期tw+to以10分鐘為依據(jù)，起重專用電動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)暫載率為15%，25%，40%，60%四種，銘牌上均按40%工作制標(biāo)注；電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)暫載率為50%，65%，75%，100%4種。額定暫載率JCN也叫負(fù)載持續(xù)率，是指此設(shè)備能夠滿載工作時(shí)間的比率；比如常見(jiàn)的電焊機(jī)：標(biāo)稱容量10KVA，但又標(biāo)明暫載率25％，說(shuō)明此電焊機(jī)在10KVA負(fù)載下，只能在25％的時(shí)間內(nèi)工作；也就是說(shuō)，在10分鐘內(nèi)只能工作2.5分鐘，否則就要過(guò)熱燒毀；還有一個(gè)說(shuō)明：電焊機(jī)的負(fù)載是不固定的，焊接電流大負(fù)載就大，焊接電流小負(fù)載就?。辉俜催^(guò)來(lái)說(shuō)，如果小型電焊機(jī)在25％的負(fù)載下就可以連續(xù)工作。規(guī)定暫載率25％或100％銘牌暫載率銘牌容量設(shè)備容量則得：

（1）電動(dòng)機(jī)組要求設(shè)備容量統(tǒng)一換算到暫載率JC25=25%時(shí)的功率。起重運(yùn)輸設(shè)備吊車行車輸送機(jī)電梯自動(dòng)扶梯（2）電焊機(jī)組要求設(shè)備容量統(tǒng)一換算到暫載率

JC100=100%時(shí)的額定功率電焊設(shè)備電焊機(jī)的工作特點(diǎn)是：功率較大。功率因數(shù)很低。一般電焊機(jī)的配置不穩(wěn)定，經(jīng)常移動(dòng)。4.照明的設(shè)備容量1)對(duì)白熾燈和碘鎢燈的設(shè)備容量是指燈泡的額定功率(W)Pe=PN·10-3(kW)2)對(duì)氣體放電燈的設(shè)備容量是指燈管功率(W)加鎮(zhèn)流器中的功率損失

Pe=(1.1~1.2)PN·10-3(kW)高壓水銀燈、金屬鹵化物燈取1.1熒光燈、日光燈取1.23)對(duì)不同性質(zhì)的建筑物估算照明設(shè)備容量，采用單位面積照明容量法計(jì)算

Pe=S×ω/1000(kW)

ω-照明單位容量（單位安裝功率，W/m2）5.民用建筑中的插座，在沒(méi)有具體設(shè)備接入時(shí)，按100W算6.單臺(tái)用電設(shè)備的額定容量〔如〕:某中央空調(diào)機(jī)組包括制冷主機(jī)一臺(tái)156kW，冷卻水泵二臺(tái)2×22kW（一用一備），冷凍水泵二臺(tái)2×30kW（一用一備），冷卻塔一臺(tái)7.5kW。則該組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷為：

Pe=(156+22+30+7.5)=215.5kW備用設(shè)備不計(jì)算在計(jì)算負(fù)荷中。第三節(jié)負(fù)荷曲線及計(jì)算負(fù)荷一、負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的圖形。直角坐標(biāo)系：縱坐標(biāo)表示負(fù)荷（有功功率或無(wú)功功率）橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)時(shí)間按負(fù)荷性質(zhì)分：有功負(fù)荷曲線、無(wú)功負(fù)荷曲線按所表示的負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間：年負(fù)荷、月負(fù)荷和日負(fù)荷曲線

1.日負(fù)荷曲線以一晝夜24h為時(shí)間范圍繪制的。a)逐點(diǎn)繪制的日負(fù)荷曲線b)繪成梯形的日負(fù)荷曲線一天時(shí)間內(nèi)時(shí)間間隔一般為0.5h曲線下面的面積表示該負(fù)荷所消耗的電能。為便于計(jì)算，假定每個(gè)時(shí)間間隔負(fù)荷是保持其平均值不變。不同間隔時(shí)間下的負(fù)荷曲線比較示意圖2.年負(fù)荷曲線反映用電負(fù)荷（365d×24h/d=8760h）的變化情況1)年運(yùn)行負(fù)荷曲線（日最大負(fù)荷全年時(shí)間變化曲線）按全年每日的最大負(fù)荷間接繪制的。橫坐標(biāo)依次以全年12個(gè)月的日期來(lái)分格?？梢杂脕?lái)確定擁有多臺(tái)變壓器的變電所在一年的時(shí)間不同時(shí)期宜投入幾臺(tái)運(yùn)行，即經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，降低電能損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。運(yùn)行年負(fù)荷曲線低耗能段高耗能段2)年持續(xù)負(fù)荷曲線根據(jù)一年中具有代表性的冬季和夏季日負(fù)荷曲線繪制橫坐標(biāo)依次以全年8760h計(jì)。冬季213d，夏季152d從兩條典型日負(fù)荷曲線的功率最大值開(kāi)始，依功率的遞減順序依次繪制。P1持續(xù)時(shí)間：T1=t1×213(h)P4持續(xù)時(shí)間：T4=(t4+t’4)×213+t’’4×152(h)年運(yùn)行負(fù)荷曲線按時(shí)間先后繪制年持續(xù)負(fù)荷曲線按負(fù)荷大小和累積時(shí)間繪制夏季日負(fù)荷曲線年持續(xù)負(fù)荷曲線冬季日負(fù)荷曲線二、與負(fù)荷計(jì)算有關(guān)的幾個(gè)物理量（一）年最大負(fù)荷和最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)年最大負(fù)荷Pm——全年中最大工作班內(nèi)（這一工作班的最大負(fù)荷不是偶然出現(xiàn)的，而是全年至少出現(xiàn)過(guò)2~3次）半小時(shí)平均功率的最大值。Pm、Qm、Sm。年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tm——假想時(shí)間

如果用戶以年最大負(fù)荷（如Pm）持續(xù)運(yùn)Tmh，則所消耗的電能恰好等于全年實(shí)際消耗的電能。Tm=Wp/PmWp全年消耗的有功電量，陰影部分Tm在計(jì)算電能損耗和電氣設(shè)備選擇中用到。Tm的大小反映了用戶負(fù)荷是否均勻的重要指標(biāo)。該值越大，負(fù)荷越平穩(wěn)。

（二）平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)平均負(fù)荷——電力負(fù)荷在一段時(shí)間內(nèi)平均耗用的功率。Pav

Qav

Sav

日平均負(fù)荷

年平均負(fù)荷全年時(shí)間內(nèi)耗用的電能kW·h

陰影面積負(fù)荷系數(shù)α、β——在最大工作班內(nèi)，平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比有功負(fù)荷系數(shù)無(wú)功負(fù)荷系數(shù)α＝0.7～0.75β＝0.76～0.82（三）需用系數(shù)Kd需用系數(shù)定義為：設(shè)備容量

需用系數(shù)的物理意義Kd值的相關(guān)因素：K∑設(shè)備的同期系數(shù)；(是否同時(shí))

KL用電設(shè)備組中設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)(是否滿載)；

η1線路供電效率(考慮配電線路的功率損耗)；

ηr1設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行效率(額定與輸入功率關(guān)系)Kd值只能靠測(cè)量統(tǒng)計(jì)確定。

PePm（四）利用系數(shù)Ku利用系數(shù)定義為：

三、計(jì)算負(fù)荷定義

計(jì)算負(fù)荷－－是按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備時(shí)使用的一個(gè)假想負(fù)荷。

物理意義：按這個(gè)“計(jì)算負(fù)荷”持續(xù)運(yùn)行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與按實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷長(zhǎng)期運(yùn)行所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。為什么取30min平均最大負(fù)荷作為“計(jì)算負(fù)荷”？對(duì)于中小截面的導(dǎo)體，發(fā)熱時(shí)間常數(shù)τ0約為10min左右，達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間約為3～4τ0，約30min。對(duì)于較大截面的導(dǎo)體，τ0大于10min，在30min時(shí)間內(nèi)達(dá)不到穩(wěn)定溫升，取30min平均最大負(fù)荷為計(jì)算負(fù)荷比較保守。綜合考慮：

PC=P30=PmQC=Q30=QmSC=S30=SmPC－最大工作班的有功計(jì)算負(fù)荷P30－30min平均最大負(fù)荷Pm－最大負(fù)荷第四節(jié)求計(jì)算負(fù)荷的方法

一、按需用系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷

（一）一組三相用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷

需用系數(shù)法，是將用電設(shè)備容量Pe乘以需用系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。有功計(jì)算負(fù)荷（kW）

無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（kvar）

視在計(jì)算負(fù)荷（kVA）

計(jì)算電流（A）

Kd參見(jiàn)表2-4~表2-8

[解]由于為連續(xù)工作，此機(jī)床組電動(dòng)機(jī)的總?cè)萘繛?/p>

[例1]

已知一小批冷加工機(jī)床組，擁有電壓380V的三相電動(dòng)機(jī)7kW3臺(tái)，4.5kW8臺(tái)，2.8kW17臺(tái)，1.7kW10臺(tái)。試用需用系數(shù)法確定其計(jì)算負(fù)荷。查表2-4“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)”項(xiàng)得Kd＝0.16、cosφ

＝0.5、tanφ＝1.73。因此可得Pe＝＝7kW×3＋4.5kW×8＋2.8kW×17＋1.7kW×10Pc=KdPe＝0.16×122=19.52kW

=122kW在確定低壓干線上或低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，可結(jié)合具體情況對(duì)其有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)K∑

(二)多組三相用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷Pc,QcSc,IcPc1,Qc1Pc2,Qc2Pci

,Qci(kW)(kvar)(kVA)(A)注意：總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流不能直接相加后乘以K∑來(lái)計(jì)算。？由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同應(yīng)用范圍

KΣ

確定車間變電所低壓線路最大負(fù)荷

冷加工車間熱加工車間動(dòng)力站

0.7~0.80.7~0.90.8~1.0確定配電所母線的最大負(fù)荷

負(fù)荷小于5000kW

計(jì)算負(fù)荷小于5000~10000kW

計(jì)算負(fù)荷大于10000kW

0.9~1.00.850.8同時(shí)系數(shù)KΣ

(三)注意事項(xiàng)1)負(fù)荷計(jì)算中常用的單位：有功功率kW;無(wú)功功率kvar;視在功率kVA;電流為A;電壓為kV2)計(jì)算多組設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，為了簡(jiǎn)化和統(tǒng)一，不因設(shè)備臺(tái)數(shù)多少而修改查表得到的參數(shù)值。3)求多組設(shè)備計(jì)算負(fù)荷和電流時(shí)，由于各組設(shè)備的功率因數(shù)不一定相同，總的視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流一般不能用各組視在計(jì)算負(fù)荷或計(jì)算電流之和來(lái)計(jì)算，總的視在計(jì)算負(fù)荷按計(jì)算。(kVA)Pc,QcSc,IcPc1,Qc1Pc2,Qc2Pci

,Qci如果在低壓母線上裝有無(wú)功補(bǔ)償用的靜電電容器組時(shí)，則計(jì)算負(fù)荷為：Qc－低壓母線上靜電電容器組送往容量。[例2]某380V線路上，接有大批生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW(其中較大容量電動(dòng)機(jī)2kW1臺(tái)，4.5kW2臺(tái)，2.8kW7臺(tái))，通風(fēng)機(jī)2臺(tái)共5.6kW，電爐1臺(tái)。母線裝電容器Q0=10kvar。試確定線路上總的計(jì)算負(fù)荷。

[解]先求各組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷Q

c1＝Pc1tanφ＝10kW×1.73=17.3kvar

1．冷加工機(jī)床組查附錄表得Kd=0.17~0.2(取0.2），cosφ＝0.5，tanφ＝1.73，因此

2.通風(fēng)機(jī)組查附錄表得Kd=0.7~0.8（取0.8），cosφ=0.8,tanφ=0.75,因此

Pc2=0.8×5.6kW=4.48kW

Qc2=4.48kW×0.75=3.36kvarPc1=Kd1Pe1＝0.2×50kW=10kW

3.電爐組查附錄表得Kd=0.7，cosφ=1，tanφ=0。

Pc3=0.7×2kW=1.4kW

Pc＝0.9×(10＋4.48＋1.4)kW=14.3kWQc＝0.9×(17.3+3.36)-10kvar=8.6kvar總計(jì)算負(fù)荷（取K∑＝0.9

）為

Qc3=0電力負(fù)荷計(jì)算表

序號(hào)設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)Pe/kWKdcosφtanφ計(jì)算負(fù)荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1冷加工機(jī)床組20500.20.51.731017.32030.42通風(fēng)機(jī)組25.60.80.80.754.483.365.643電爐組120.7101.401.42.1總計(jì)算負(fù)荷2357.6

15.8820.66

K∑=0.9Q0=10kvar14.38.616.725.4[例3]某旅游賓館變電站負(fù)荷情況如下設(shè)備清單所示，用需用系數(shù)法計(jì)算變電站總計(jì)算有功功率、無(wú)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；

150kW(帶電容補(bǔ)償cosφ=0.9)熒光燈；180kW白熾燈客房照明設(shè)備容量：70kW白熾燈冷水機(jī)組容量：120kW×4臺(tái)冷凍水泵容量：30kW×5臺(tái)（其中一臺(tái)備用）冷卻水泵容量：22kW×5臺(tái)（其中一臺(tái)備用）冷卻塔容量：7.5kW×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)電力負(fù)荷計(jì)算表

序號(hào)設(shè)備名稱Pe/kWKdcosφtanφ計(jì)算負(fù)荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1大堂等熒光燈照明1500.70.90.48231111256389大堂等白熾燈照明1802客房白熾燈照明700.40.102802843

3冷水機(jī)組4×120.70.80.75503377639971冷凍水泵4×30冷卻機(jī)組水泵4×22冷卻塔4×7.54

送、排風(fēng)機(jī)5×11+3×22+2×17.50.650.80.75101761261925

電梯3×3010.51.73901561802736

廚房設(shè)備2×15+5×5+6×2.20.40.750.88272436557洗衣設(shè)備2×30+3×6+4×40.350.71.0233344771負(fù)荷總計(jì)1526

1013778

取K∑=0.9

9127009151390二、按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷需用系數(shù)法的缺點(diǎn)：

需用系數(shù)法未考慮用電設(shè)備組中少數(shù)容量特別大的設(shè)備對(duì)計(jì)算負(fù)荷“舉足輕重”的影響，在確定用電設(shè)備臺(tái)數(shù)少而容量差別相當(dāng)大的低壓支線和干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，結(jié)果偏小。二項(xiàng)式法的提出：

克服了需用系數(shù)法的缺點(diǎn)，分為兩項(xiàng)：第一項(xiàng)－－用電設(shè)備組的平均最大負(fù)荷項(xiàng)，為基本負(fù)荷值；第二項(xiàng)－－考慮數(shù)臺(tái)大容量對(duì)總計(jì)算負(fù)荷的影響而計(jì)入的附加功率值。

(一)同一工作組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷有功計(jì)算負(fù)荷（kW）Pc=bPe+cPx

無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（kvar）

視在計(jì)算負(fù)荷（kVA）

計(jì)算電流（A）

1.Pe

該用電設(shè)備組的設(shè)備容量之和，計(jì)算方法如前需用系數(shù)法中所述。2.Px

該組中，x臺(tái)最大容量用電設(shè)備的設(shè)備容量之和。

x為該組取用大容量用電設(shè)備的臺(tái)數(shù)，對(duì)于不同工作制、類型的用電設(shè)備，x取值不同。見(jiàn)表2-11。如果設(shè)備用電組中n≤x，Px=Pe

3.二項(xiàng)式系數(shù)b、c

通過(guò)統(tǒng)計(jì)得到。物理意義：Pm=Pc=Pav+Pa=Ku·Pe+Pa

=bPe+cPxb表示利用系數(shù)

c表示x臺(tái)大容量電動(dòng)機(jī)綜合影響系數(shù)。取值見(jiàn)表2-11。

[解]

查表2-11“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床”項(xiàng)得b＝0.14、c＝0.4、x＝5、cosφ

＝0.5、tanφ＝1.73。因此可得[例4]同例1。已知一小批冷加工機(jī)床組，擁有電壓380V的三相電動(dòng)機(jī)7kW3臺(tái)，4.5kW8臺(tái)，2.8kW17臺(tái)，1.7kW10臺(tái)。試用二項(xiàng)式法確定其計(jì)算負(fù)荷。Pc=bPe+cPx＝0.14×122+0.4×30=29kW

Pe＝122kW

Px＝P5＝7×3+4.5×2＝30kW

PC=19.52kWQC=33.77kWSC=44.3kVAIC=67.3A

二項(xiàng)式法結(jié)果偏大。是由于所用系數(shù)為統(tǒng)計(jì)數(shù)字，有一定的近似性。且二項(xiàng)式系數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)字也只限于機(jī)械加工行業(yè)。二項(xiàng)式法一般僅用于該行業(yè)的低壓分支線或干線計(jì)算負(fù)荷的確定。在確定多組用電設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素，但不是計(jì)入同時(shí)系數(shù)，而是取其中最大的附加負(fù)荷，再加上各組平均負(fù)荷。

(二)不同工作制多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷Pc,QcSc,IcPc1,Qc1Pc2,Qc2Pci

,Qci(kW)(kvar)(kVA)(A)三、計(jì)算負(fù)荷的估算方法（一）單位產(chǎn)品耗電量法

當(dāng)已知企業(yè)年生產(chǎn)量為n，每生產(chǎn)單位產(chǎn)品電能消耗量為ω，則年電能需要量Wa=ωn(kW·h)最大有功功率Pm=Wa/Tm(kW)

Tm-－最大有功負(fù)荷年利用小時(shí)（h）各種單位產(chǎn)品的電能消耗量

（二）負(fù)荷密度法

當(dāng)已知車間面積或某建筑面積負(fù)荷密度ρ時(shí)，車間的平均負(fù)荷或建筑的平均負(fù)荷按下式計(jì)算：

Pav=ρ·

A(kW)ρ-－負(fù)荷密度（kW/m2）常見(jiàn)的工業(yè)與民用電能用戶的負(fù)荷密度指標(biāo)

（三）單位指標(biāo)法

民用建筑主要有照明、動(dòng)力及空調(diào)負(fù)荷。例商業(yè)性高層建筑的用電負(fù)荷大致分布：空調(diào)設(shè)備40~50%，電氣照明30~35%，動(dòng)力用電20~25%。

Pc＝k·N(kW)

k——單位用電指標(biāo)，單位為kW/人、kW/床、kW/產(chǎn)品等；

N——單位數(shù)量，單位為人數(shù)、床數(shù)、產(chǎn)品數(shù)量等。（四）住宅用電量指標(biāo)法

每套住宅用電負(fù)荷，不再按燈具、插座等容量逐一計(jì)算，而是按住宅用電量指標(biāo)進(jìn)行確定。

Pc＝K∑βN

(kW)

β——住宅用電量指標(biāo)，單位為kW/戶。其值的大小與住宅的建筑面積、檔次、所處地區(qū)有關(guān)系，并隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，指標(biāo)增長(zhǎng)迅速。

N——供電范圍內(nèi)的住宅戶數(shù)

K∑——住宅用電同時(shí)系數(shù)。表示不同住戶的計(jì)算負(fù)荷的出現(xiàn)在時(shí)間上的不一致性，隨著供電范圍的增加、住宅數(shù)量的增加，呈減小的趨勢(shì)。5(20)A，代表電表允許長(zhǎng)期運(yùn)行的電流不超過(guò)20A，5的含義基準(zhǔn)電流用于電表檢驗(yàn)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》每套住宅用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)及電能表規(guī)格表2.5.3-1套型用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)(kW)單相電能表規(guī)格(A)備注Ⅰ2.55(20)1、每套住宅應(yīng)設(shè)電能表；Ⅱ2.55(20)2、每套住宅的用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)及電能表規(guī)格，不應(yīng)小于本表的規(guī)定Ⅲ4.05(20)Ⅳ4.010(40)《小康住宅設(shè)計(jì)導(dǎo)則》推薦的每套住宅用負(fù)荷及電能表規(guī)格表2.5.3-2級(jí)別用電負(fù)荷(kW)單相電能表規(guī)格(A)備注一級(jí)8～1020(80)一級(jí)為理想目標(biāo)，二級(jí)為普及目標(biāo)，三級(jí)為基本目標(biāo)二級(jí)6～815(60)三級(jí)4～610(40)中國(guó)大陸和香港、美國(guó)的住宅用電量指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)比較

中國(guó)大陸香港美國(guó)（基本配置）美國(guó)（標(biāo)準(zhǔn)配置）住宅用電量指標(biāo)/kW2.5~413.218.625住宅用電量指標(biāo)推薦值（重慶地區(qū)）

套型使用面積/m2用電負(fù)荷指標(biāo)/kW普通住宅全電氣化住宅二室戶343~47~8三室戶454~58~9三室戶565~69~10四室戶686~710~11住宅用電量同時(shí)系數(shù)推薦值（重慶地區(qū)）

戶數(shù)同時(shí)系數(shù)普通住宅全電氣化住宅1~101~0.81~0.9310~200.7~0.630.93~0.9121~1000.63~0.540.85~0.45100~2000.54~0.460.38~0.32200以上0.46~0.420.32~0.3規(guī)劃供電指標(biāo)推薦值（重慶地區(qū)）

普通住宅區(qū)全電氣化住宅區(qū)戶均人口/人2.92.9近期戶均指標(biāo)/kW1.32.3遠(yuǎn)期戶均指標(biāo)/kW1.82.8[解]

A點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷PCA:每層6戶，同時(shí)系數(shù)取0.9四室戶，用電量指標(biāo)取6kWPCA=Pc＝K∑βN=0.9×6×6=32.4kW

[例5]

某12層住宅樓，每層6戶，每戶均為四室戶。對(duì)住戶單回路干線式供電，如圖所示，求A點(diǎn)和B點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷。

B點(diǎn)的計(jì)算負(fù)荷PCB:共6×12=72戶，同時(shí)系數(shù)取0.6四室戶，用電量指標(biāo)仍取6kWPCA=Pc＝K∑βN=0.6×6×72=259.2kW

（五）其他估算方法

若已知企業(yè)或車間的其他指標(biāo)，如設(shè)備每1kW安裝功率所需要的平均電量α（單位為kW·h/kW）也可進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。

Pav=αPN/Ta

(kW)PN

－－設(shè)備總安裝功率Ta

－－年工作小時(shí)數(shù)（h）四、民用建筑負(fù)荷計(jì)算（一）計(jì)算方法規(guī)范中規(guī)定在方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)階段可采用單位指標(biāo)法；在初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)階段宜采用需要系數(shù)法。對(duì)于住宅，在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段均可采用單位指標(biāo)法。用電設(shè)備組的需用系數(shù)及功率因數(shù)表（二）普通中小學(xué)負(fù)荷計(jì)算1.照明負(fù)荷采用需用系數(shù)法計(jì)算2.一般用電插座每個(gè)可按100W計(jì)算，實(shí)驗(yàn)室用電插座除特殊要求外每個(gè)可按50W計(jì)算。3.教學(xué)樓負(fù)荷需用系數(shù)根據(jù)教室與實(shí)驗(yàn)室的比例和插座設(shè)置的數(shù)量，在0.6~0.9范圍內(nèi)選取。4.全校照明負(fù)荷需用系數(shù)可在0.5~0.8間選取。5.全校如有動(dòng)力負(fù)荷時(shí)，一般可采取負(fù)荷分析的方法，了解設(shè)備運(yùn)行工況，確定計(jì)算負(fù)荷。風(fēng)機(jī)的負(fù)載率取0.75~0.85，水泵的負(fù)載率取0.7~0.8。

（三）高層辦公及科研建筑負(fù)荷計(jì)算1.照明負(fù)荷計(jì)算(1)一般采用需用系數(shù)法計(jì)算(2)每個(gè)電源插座可按100W計(jì)算。(3)照明負(fù)荷的用電設(shè)備容量應(yīng)根據(jù)所用光源的額定功率加上附屬設(shè)備的功率。如氣體放電燈、金屬鹵化物燈，為燈泡的額定功率加上鎮(zhèn)流器的功耗。(4)單相負(fù)荷應(yīng)均衡的分配到三相上,可按單相最大負(fù)荷的3倍計(jì)算。2.動(dòng)力負(fù)荷計(jì)算(1)動(dòng)力設(shè)備的設(shè)備容量不包括備用設(shè)備，消防用電設(shè)備容量不列入總設(shè)備容量。(2)季節(jié)性用電設(shè)備(如制冷設(shè)備和采暖設(shè)備)應(yīng)擇其大者計(jì)入總設(shè)備容量。（四）高層旅游賓館、飯店動(dòng)力負(fù)荷計(jì)算1.負(fù)荷特點(diǎn)除一般的動(dòng)力、照明和空調(diào)外，增加了許多現(xiàn)代化服務(wù)設(shè)施。如炊事機(jī)械用電。2.負(fù)荷計(jì)算方法(1)基本采用負(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法和需用系數(shù)法(2)負(fù)荷密度法可參考以下數(shù)據(jù)1)凡是帶有空調(diào)設(shè)備的旅游賓館，負(fù)荷密度平均約為100VA/m2，豪華級(jí)的約為150VA/m2。其中冷凍設(shè)備約為54~65W/m2，照明及其他約為32~43W/m2。2)不設(shè)空調(diào)的賓館，負(fù)荷密度平均約為30VA/m2。折合單位指標(biāo)約為1.7VA/床。對(duì)不設(shè)空調(diào)的賓館，為設(shè)有空調(diào)的賓館負(fù)荷密度的1/2~1/3左右。

以上負(fù)荷計(jì)算是針對(duì)平衡的三相用電設(shè)備進(jìn)行的，如果接入系統(tǒng)的是單相用電設(shè)備，如何計(jì)算？對(duì)于平衡不了的單相用電設(shè)備，如果其容量小于三相設(shè)備容量的15%，則可不作處理，直接當(dāng)作三相設(shè)備；若超過(guò)三相設(shè)備容量15%時(shí)，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相負(fù)荷，再與三相負(fù)荷相加，得出三相線路總的計(jì)算負(fù)荷。五、單相負(fù)荷計(jì)算為什么在分配單相負(fù)荷時(shí)，應(yīng)盡量做到三相平衡？

三相四線制中，如三相相負(fù)荷分布不均，將產(chǎn)生零序電壓，使零點(diǎn)移位，某相電壓降低，其它相電壓升高，增大了電壓偏差。（一）單相用電設(shè)備僅接于相電壓負(fù)荷計(jì)算的目的是選擇合適的電氣設(shè)備和線路，為保證三相平衡，系統(tǒng)的電氣設(shè)備必須做到三相一致。當(dāng)有單相設(shè)備時(shí)，以容量最大相為確定系統(tǒng)電氣設(shè)備參數(shù)的依據(jù)。Peq－等效三相用電設(shè)備有功功率（kW)Qeq－等效三相用電設(shè)備無(wú)功功率（kvar)Pm－最大相的單相用電設(shè)備功率之和（kW)[解]

A相4臺(tái)1kW，Pe=4kWB相3臺(tái)1.5kW，Pe=4.5kWC相2臺(tái)2kW，Pe=4kW

等效三相負(fù)荷按B相負(fù)荷的3倍計(jì)算

Kd=0.7，cosφ=1，tanφ=0

Pc=0.7×4.5×3=9.45kW

Qc=0

Sc=9.45kVA

[例6]在三相系統(tǒng)中如何分配單相設(shè)備

現(xiàn)有9臺(tái)220V單相電阻爐，其中4臺(tái)1kW，3臺(tái)1.5kW，2臺(tái)2kW。試合理分配上列各電爐于220/380V的TN-C線路上，并計(jì)算其計(jì)算負(fù)荷。Peq－等效三相用電設(shè)備有功功率(kW)Pab、Pbc

、Pca

－分別接于ab、bc、ca線的負(fù)荷(kW)（二）單相用電設(shè)備僅接于線電壓先將各線間負(fù)荷相加，選取其中負(fù)荷較大兩項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算。如當(dāng)Pab≥Pbc≥Pca

時(shí)，取Pab和Pbc

1.

當(dāng)Pbc

＞0.15Pab時(shí)，Peq=1.5(Pab+

Pbc)2.當(dāng)Pbc

≤0.15Pab時(shí)，3.當(dāng)只有Pab時(shí)，即Pbc

＝Pca＝0，（三）單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓1.將接于線電壓的單相負(fù)荷換算為接于相電壓的單相負(fù)荷，實(shí)際是Y-Δ變換。為計(jì)算方便可按表2-21查出。2.再將各相負(fù)荷相加，選出最大相負(fù)荷，取其3倍即為等效三相負(fù)荷，如Pa∑為最大相總負(fù)荷。第五節(jié)負(fù)荷計(jì)算方法的應(yīng)用范圍及評(píng)價(jià)

1.需用系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)單，是最為常用的一種計(jì)算方法，適用于用電設(shè)備數(shù)量較多，且容量相差不大的情況。

2.二項(xiàng)式法考慮問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)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)式法可得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。

3.指標(biāo)法中除了住宅用電量指標(biāo)法外，其他方法一般只用于供配電系統(tǒng)的前期負(fù)荷估算。

4.根據(jù)負(fù)荷計(jì)算方法得出的計(jì)算結(jié)果往往偏大。這是因?yàn)椋?/p>

1)負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)偏大。

在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般都是按最不利的負(fù)荷情況選擇，常常在此基礎(chǔ)上加保險(xiǎn)系數(shù)，使設(shè)備容量偏大。

2)負(fù)荷計(jì)算所用的計(jì)算系數(shù)偏大。

作負(fù)荷計(jì)算時(shí)，各種系數(shù)都是最大負(fù)荷工作班的30min最大平均負(fù)荷作基礎(chǔ)，這些系數(shù)對(duì)大截面導(dǎo)線、變壓器的發(fā)熱來(lái)說(shuō)，過(guò)于保守。學(xué)會(huì)用需要系數(shù)法計(jì)算多組、多相、多工作制設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，從而確定低壓母線計(jì)算負(fù)荷第六節(jié)供配電系統(tǒng)的功率損耗

與電能需要量計(jì)算

一、供電線路的功率損耗（一）供電線路的功率損耗有功損耗(kW)無(wú)功損耗(kvar)

線間幾何均距：指三相線路中各相導(dǎo)線之間距離a1、a2、a3的幾何平均值。

如三相線路為等邊三角形排列，aav=a

如三相線路為水平等距排列，

X=x0l

（Ω），l為線路長(zhǎng)度（km），x0為單位線路長(zhǎng)度電抗值（Ω/km）。與線間幾何均距a有關(guān)。

R=r0l（Ω），l為線路長(zhǎng)度（km），r0為單位線路長(zhǎng)度電阻值（Ω/km）

以上是可能出現(xiàn)的最大值，并不是任何時(shí)候線路上都有這么大的功率損耗。二、變壓器的的功率損耗

（一）有功功率損耗1.空載損耗，又稱鐵損是變壓器主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的有功損耗。由空載實(shí)驗(yàn)確定。2.短路損耗，又稱銅損是變壓器負(fù)荷電流在繞組的電阻中產(chǎn)生的有功損耗。由短路實(shí)驗(yàn)確定。ΔPO·T

－變壓器的空載有功功率損耗ΔPCu·N·T－變壓器在額定負(fù)載下的銅損（二）無(wú)功功率損耗1.空載損耗，又稱鐵損是變壓器主磁通的勵(lì)磁電流產(chǎn)生的無(wú)功損耗。2.短路損耗，又稱銅損是變壓器負(fù)荷電流在繞組電抗中產(chǎn)生的無(wú)功損耗ΔQO·T

－變壓器的空載無(wú)功功率損耗ΔQN·T－變壓器在額定負(fù)載下無(wú)功功率損失的增量IO·T%

－變壓器空載電流占額定電流百分?jǐn)?shù)ΔuK%－變壓器短路電壓占額定電壓百分?jǐn)?shù)SC

－計(jì)算負(fù)荷的視在容量（kVA）

在負(fù)荷估算中，變壓器的有功損耗和無(wú)功損耗可按下式近似計(jì)算：三、供配電系統(tǒng)年電能損耗利用最大負(fù)荷損耗時(shí)間τ，近似計(jì)算線路和變壓器有功電能損耗。τ的物理意義：當(dāng)線路或變壓器中以最大負(fù)荷電流IC流過(guò)τ時(shí)間后產(chǎn)生的電能損耗，恰與全年流過(guò)實(shí)際變化電流的電能損耗相等。

與年最大利用小時(shí)數(shù)Tm和負(fù)荷功率因數(shù)cosφ有關(guān)。（一）線路年電能損耗

ΔWl=

ΔPl﹒τ(kWh)ΔPl

－長(zhǎng)為l的三相線路中有功功率損耗（二）變壓器年電能損耗tW·T－變壓器全年實(shí)際運(yùn)行小時(shí)數(shù)，對(duì)一班制取2300h，兩班制4000h，三班制6000h－變壓器空載有功功率損耗（kW）四、線損率和年電能需要量計(jì)算（一）線損率計(jì)算

一定時(shí)間（一個(gè)月或一年）內(nèi)損失的電能和所對(duì)應(yīng)的總的供電量之比。線損率η＝(全年線損電量/全年總供電量)×100%

＝(∑ΔWl+∑ΔWT)/W

×100%Pav、Qav－年平均有功、無(wú)功負(fù)荷Wp

、Wq

－全年有功、無(wú)功電能需要量α、β－有功、無(wú)功負(fù)荷系數(shù)

tW－全年實(shí)際運(yùn)行小時(shí)數(shù)（二）年電能需要量計(jì)算

Wp＝Pav﹒tw

＝αPc

﹒tw

(kWh)

Wq＝Qav﹒tw

＝βQc

﹒tw

(kvarh)全年電能需要量如下圖，變電所低壓母線的視在計(jì)算負(fù)荷為補(bǔ)充：五、供電系統(tǒng)的總計(jì)算負(fù)荷一般采用逐級(jí)計(jì)算法由用電設(shè)備處逐步向電源進(jìn)線側(cè)計(jì)算。各級(jí)計(jì)算點(diǎn)的選取，一般為各級(jí)配電箱（屏）的出線和進(jìn)線、變電所低壓出線、變壓器低壓母線、高壓進(jìn)線等處。變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為低壓母線的計(jì)算負(fù)荷加上變壓器的損耗，即Pc.1=Pc.2+ΔPT；Qc.1=Q’c.2+ΔQT[例6]

某工廠有一個(gè)35/10kV總降壓變電所，分別供電給1?！?＃車間變電所及4臺(tái)冷卻水泵用的高壓電動(dòng)機(jī)（PN＝4×300kW、Kd＝0.8、cosφ＝0.8），10kV母線上接有2700kvar無(wú)功補(bǔ)償電容器組。已知1?！?＃車間變電所10kV側(cè)計(jì)算負(fù)荷分別為：1＃為1430kW＋j1230kvar；2＃為1350kW＋j1200kvar；3＃為1260kW＋j1030kvar；4＃為960kW＋j750kvar。試計(jì)算該總降壓變電所35kV側(cè)計(jì)算負(fù)荷及功率因數(shù)大小（取K∑=0.9）。

[解]：（1）求10kV母線計(jì)算負(fù)荷1＃車間變電所Pc1＝1430kW，Qc1＝1230kvar2＃車間變電所Pc2＝1350kW，Qc2＝1200kvar3＃車間變電所Pc3＝1260kW，Qc3＝1030kvar4＃車間變電所Pc4＝960kW，Qc4＝750kvar高壓電動(dòng)機(jī)組Pc5＝Kd

Pe=0.8×4×300kW＝960kW

Qc5＝Pc5tanφ=960×0.75＝720kvar

10kV母線計(jì)算負(fù)荷

=0.9×（1430+1350+1260+960+960）＝5364kW（2）求35kV側(cè)計(jì)算負(fù)荷變壓器損耗ΔPT≈0.02Sc＝0.02×5638＝112.76kWΔQT≈0.08Sc＝0.08×5638＝451.04kvar＝0.9×(1230+1200+1030+750+720)－2700＝1737kvar35kV側(cè)計(jì)算負(fù)荷

Pc.1=Pc.2+ΔPT＝5364+112.76＝5476.76kW

Qc.1=Qc.2+ΔQT＝1737+451.04＝2188.04kvar

通過(guò)低壓側(cè)集中補(bǔ)償，來(lái)得到高壓側(cè)的功率因數(shù)滿足要求自測(cè)題

一、填空題

1．計(jì)算電流是指線路中持續(xù)時(shí)間

的最大負(fù)荷電流，而尖峰電流是指線路中持續(xù)時(shí)間

的最大負(fù)荷電流。按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)各元件應(yīng)采用

，而整定過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流則采用

。

2．并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式分為三種:

、

、和

。由于電力負(fù)荷的變動(dòng)性，低壓并聯(lián)電容器組的投切方式一般采用

方式。

3．計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)已知用電設(shè)備組

確定的，預(yù)期不變的

假想負(fù)荷。用來(lái)作為按

條件選擇供電系統(tǒng)元件的依據(jù)。

續(xù)上頁(yè)二、計(jì)算題

1．某用戶10/0.38kV變電所供電給5個(gè)回路：1?；芈稰N=230kW，Kd=0.2，cosφ＝0.6；2＃回路PN=800kW，Kd=0.4，cosφ＝0.7；3?；芈稰N=720kW，Kd=0.5，cosφ＝0.8；4?；芈稰N=540kW，Kd=0.5，cosφ＝0.7；5?；芈酚?jì)算負(fù)荷150kW+j120kvar。（1）試求低壓母線總計(jì)算負(fù)荷Pc、Qc、Sc、Ic（KΣ＝0.9）；（2）為使功率因數(shù)不小于0.9，則需在低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量是多少？

2．某用戶10/0.38kV變電所設(shè)有一臺(tái)變壓器，已知低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為