*第1頁(yè)

內(nèi)容提要：建筑供配電系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償是建筑電氣設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是選擇電氣設(shè)備的依據(jù)之一。本章主要講授建筑用電負(fù)荷的特征、計(jì)算負(fù)荷和無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕纠碚摚约斑@些基本理論在典型建筑負(fù)荷計(jì)算中的具體應(yīng)用。第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)?章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償*第2頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)?章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償2.1計(jì)算負(fù)荷的意義與計(jì)算目的

2.2用電設(shè)備的主要特征

2.3負(fù)荷計(jì)算的方法

2.4建筑用電負(fù)荷的特征

2.5建筑供配電系統(tǒng)無(wú)功功率的補(bǔ)償

2.6典型建筑工程的負(fù)荷計(jì)算

2.7供配電系統(tǒng)中的能量損耗*第3頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

在進(jìn)行建筑供配電設(shè)計(jì)時(shí)，電氣設(shè)計(jì)人員是根據(jù)一個(gè)假想負(fù)荷----計(jì)算負(fù)荷，按照允許發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)的導(dǎo)線截面、確定變壓器容量，制訂提高功率因數(shù)的措施，選擇及整定保護(hù)設(shè)備。設(shè)計(jì)人員根據(jù)用電設(shè)備原始資料及設(shè)備的工作特性，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法，通過(guò)一系列的計(jì)算將設(shè)計(jì)中的設(shè)備安裝容量變成計(jì)算負(fù)荷。2.1計(jì)算負(fù)荷的意義與計(jì)算目的

實(shí)際上，負(fù)荷不可能一成不變，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)，因此負(fù)荷計(jì)算也只能力求接近實(shí)際。1.計(jì)算負(fù)荷的意義為什么不用設(shè)備額定容量作為計(jì)算負(fù)荷呢？計(jì)算負(fù)荷如何而來(lái)？*第4頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償負(fù)荷曲線是反映電力負(fù)荷隨時(shí)間變化情況的曲線。它直觀地反映了用戶用電的特點(diǎn)和規(guī)律。同類型的工廠（或）車間的負(fù)荷曲線大致相同。表示方法：負(fù)荷曲線制在直角坐標(biāo)內(nèi)，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示電力負(fù)荷。曲線種類：有功負(fù)荷曲線、無(wú)功負(fù)荷曲線；日負(fù)荷曲線、年負(fù)荷曲線。2.負(fù)荷曲線*第5頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償冬季213天，夏季152天，全年365天，8760h一年內(nèi)各負(fù)荷水平的負(fù)荷有功功率及其持續(xù)時(shí)間，按功率大→小順序排列而繪制的曲線。特點(diǎn)：t——不代表時(shí)刻順序，而是某一P

的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間。*第6頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償負(fù)荷曲線中的幾個(gè)物理量：（1）年最大負(fù)荷——Pmax（Qmax、Smax）（2）最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)——Tmax

如果用戶以年最大負(fù)荷（如Pmax）持續(xù)運(yùn)行Tmax小時(shí)所消耗的電能恰好等于全年實(shí)際消耗的電能，那么Tmax即為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。

年最大負(fù)荷是負(fù)荷曲線上的最高點(diǎn)，指全年中最大工作班內(nèi)半小時(shí)平均功率的最大值，并用符號(hào)Pmax、Qmax和Smax分別表示年有功、無(wú)功和視在最大負(fù)荷。所謂最大工作班，是指一年中最大負(fù)荷月份內(nèi)最少出現(xiàn)2～3次的最大負(fù)荷工作班，而不是偶然出現(xiàn)的某一個(gè)工作班。*第7頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

Tmax=Wp/Pmax(h)

Tmax(無(wú)功)=Wq/Qmax(h)

WP—有功電量，(kWh)；Wq—無(wú)功電量，(kVarh)。（3）平均負(fù)荷——Pav（Qav、Sav）

t——0~t小時(shí)數(shù)，Wp—0~t消耗的有功電能（kWh）。Pav=Wp/t(kW)

平均負(fù)荷是指電力用戶在一段時(shí)間內(nèi)消費(fèi)功率的平均值，記作Pav、Qav、Sav。（2）最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)——Tmax

t——全年小時(shí)數(shù)取8760h，Wp—是全年消費(fèi)的總電能。*第8頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償（4）負(fù)荷系數(shù)——α、?

負(fù)荷系數(shù)愈大，則負(fù)荷曲線愈平坦，負(fù)荷波動(dòng)愈小。根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)數(shù)字，一般工廠負(fù)荷系數(shù)平均值為

負(fù)荷系數(shù)也稱負(fù)荷率，又叫負(fù)荷曲線填充系數(shù)。它是表征負(fù)荷變化規(guī)律的一個(gè)參數(shù)。（5）需要系數(shù)——KX

Pmax(=PC)—用電設(shè)備組負(fù)荷曲線上最大有功負(fù)荷（kW）

Pe—用電設(shè)備組的設(shè)備功率（kW）常用需要系數(shù)KX：見(jiàn)書P17~20：表2-2~表2-7*第9頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償用電設(shè)備組在最大負(fù)荷班內(nèi)的平均負(fù)荷。（6）利用系數(shù)——K1Pav—用電設(shè)備組在最大負(fù)荷工作班內(nèi)消耗的平均功負(fù)荷（kＷ）；Pe

―用電設(shè)備組的設(shè)備功率（kＷ）K1

―用電設(shè)備組在最大負(fù)荷工作班內(nèi)的利用系數(shù)見(jiàn)表2-8tgφ―用電設(shè)備組功率因數(shù)的正切值見(jiàn)表2-7，表2-8有功功率無(wú)功功率(kW)(kVar)*第10頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償3.負(fù)荷計(jì)算的主要內(nèi)容（1）設(shè)備容量——Pe

設(shè)備容量也稱安裝容量，它是用戶安裝的所有用電設(shè)備的額定容量或額定功率（設(shè)備銘牌上的數(shù)據(jù)）之和，是配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)資料和依據(jù)。

計(jì)算容量也稱為計(jì)算負(fù)荷、需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。它標(biāo)志用戶的最大用電功率。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性負(fù)荷。其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。是配電設(shè)計(jì)時(shí)選擇變壓器、確定備用電源容量、無(wú)功補(bǔ)償容量和季節(jié)性負(fù)荷的依據(jù)，也是計(jì)算配電系統(tǒng)各回路中電流的依據(jù)。（2）計(jì)算容量——Pc*第11頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償（3）計(jì)算電流——Ic

計(jì)算電流是計(jì)算負(fù)荷在額定電壓下的電流。它是配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，是選擇配電變壓器、導(dǎo)體、電器、計(jì)算電壓偏差、功率損耗的依據(jù)。也可以作為電能損耗及無(wú)功功率的估算依據(jù)。（4）尖峰電流——Ijf

尖峰電流是負(fù)荷短時(shí)（如電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)）最大負(fù)荷電流。它是計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和選擇導(dǎo)體、電器及保護(hù)元件的依據(jù)。*第12頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償2.2用電設(shè)備的主要特征（1）長(zhǎng)期連續(xù)工作制

指工作時(shí)間較長(zhǎng)，連續(xù)運(yùn)行的用電設(shè)備。這類設(shè)備長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，負(fù)荷比較穩(wěn)定。1.用電設(shè)備的工作制

長(zhǎng)期連續(xù)工作制的用電設(shè)備在工作時(shí)間內(nèi)，電器載流導(dǎo)體能達(dá)到穩(wěn)定的溫升。

絕大多數(shù)用電設(shè)備屬于此類工作制。如：通風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、機(jī)床電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)扶梯、照明燈等。*第13頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

（2）短時(shí)工作制

指工作時(shí)間很短而停歇時(shí)間很長(zhǎng)的用電設(shè)備。短時(shí)工作制的用電設(shè)備，在工作時(shí)間內(nèi)，來(lái)不及發(fā)熱到穩(wěn)定溫升就開(kāi)始冷卻，發(fā)熱足以在停歇時(shí)間內(nèi)冷卻到周圍介質(zhì)的溫度。這類設(shè)備較少，如金屬切削機(jī)床用的輔助機(jī)械。求計(jì)算負(fù)荷是可以不考慮短時(shí)工作制的用電設(shè)備。

周期性地時(shí)而工作、時(shí)而停歇、如此反復(fù)運(yùn)行的用電設(shè)備，如起重設(shè)備、吊車用電動(dòng)機(jī)、電焊用變壓器等。這類設(shè)備在工作時(shí)間內(nèi)達(dá)不到穩(wěn)定溫升，而且在停歇時(shí)間內(nèi)設(shè)備溫度也恢復(fù)不到周圍介質(zhì)溫度。（3）斷續(xù)周期工作制*第14頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償常用暫載率（負(fù)荷持續(xù)率）ε來(lái)表示該工作制用電設(shè)備的工作繁重程度。

T—工作周期；t—為一個(gè)工作周期內(nèi)工作的時(shí)間t0—一個(gè)工作周期內(nèi)的停歇時(shí)間我國(guó)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，額定工作周期為10min。吊車用電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有15%、25%、40%、60%四種電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有50%、65%、70%、100%四種（3）斷續(xù)周期工作制*第15頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

一.負(fù)荷計(jì)算的方法及設(shè)備功率的確定2.3計(jì)算負(fù)荷的方法

二.需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷1.負(fù)荷計(jì)算的方法及用途2.設(shè)備功率的確定1.用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷及計(jì)算電流2.多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷3.單相負(fù)荷計(jì)算4.尖峰電流*第16頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

一.負(fù)荷計(jì)算的方法及設(shè)備功率的確定1.負(fù)荷計(jì)算的方法及用途（1）需要系數(shù)法:

用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)（一般K∑=0.9），直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法比較簡(jiǎn)便。應(yīng)用廣泛，尤其適用于配、變電所的負(fù)荷計(jì)算。（2）利用系數(shù)法:

采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出計(jì)算負(fù)荷。結(jié)果比較接近實(shí)際，適用于各種范圍的負(fù)荷計(jì)算，但計(jì)算進(jìn)程稍繁。（3）二項(xiàng)式法:

將負(fù)荷分為基本部分和附加部分，后者考慮一定數(shù)量大容量設(shè)備影響，適用于機(jī)修類用電設(shè)備計(jì)算，其他各類車間和車間變電所施工設(shè)計(jì)亦常采用，二項(xiàng)式法計(jì)算結(jié)果一般偏大。（4）單位面積功率法/單位指標(biāo)法/單位產(chǎn)品耗電量法前兩者多用于民用建筑。后者適用于某些工業(yè)，用于可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段電力負(fù)荷估算。（5）對(duì)于臺(tái)數(shù)較少（4臺(tái)及以下）的用電設(shè)備

3臺(tái)及2臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，取各設(shè)備功率之和；4臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，取設(shè)備功率之和乘以0.9的系數(shù)。

需要系數(shù)法利用系數(shù)法二項(xiàng)式法單位面積功率法等*第17頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償負(fù)荷計(jì)算方法選取原則是：需要系數(shù)法:

用于方案設(shè)計(jì)階段進(jìn)行電力負(fù)荷估算。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。單位面積功率法和單位指標(biāo)法:用于初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)階段的負(fù)荷計(jì)算。*第18頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償2.設(shè)備功率的確定

進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，需將用電設(shè)備按其性質(zhì)分為不同的用電設(shè)備組，然后確定設(shè)備功率。（2）短時(shí)工作制：（1）連續(xù)工作制：

用電設(shè)備的額定功率Pr或額定容量Sr是指銘牌上的數(shù)據(jù)。對(duì)于不同負(fù)載持續(xù)率下的額定功率或額定容量，應(yīng)換算為統(tǒng)一負(fù)載持續(xù)率下的有功功率，即設(shè)備功率Pe。Pr-----用電設(shè)備的額定功率(kW)Pr-----用電設(shè)備的額定功率(kW)設(shè)備功率等于設(shè)備額定功率*第19頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償（3）斷續(xù)工作制：（如起重機(jī)用電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)等）的設(shè)備功率是指將額定功率換算為統(tǒng)一負(fù)載持續(xù)率下的有功功率。Pr——負(fù)載持續(xù)率為εr時(shí)的電動(dòng)機(jī)的額定功率(kW)εr——電動(dòng)機(jī)的額定負(fù)載持續(xù)率1）當(dāng)采用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法計(jì)算負(fù)荷時(shí)，起重機(jī)用電動(dòng)機(jī)類的設(shè)備功率為統(tǒng)一換算到負(fù)載持續(xù)率ε=25%下的有功功率(kW)*第20頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償2)當(dāng)采用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法計(jì)算負(fù)荷時(shí)，斷續(xù)工作制電焊機(jī)的設(shè)備功率是指將額定容量換算到負(fù)載持續(xù)率ε=100%時(shí)的有功功率(kW)。S

r——負(fù)載持續(xù)率為εr時(shí)的電焊機(jī)的額定容量(kVA)εr——電焊機(jī)的額定負(fù)載持續(xù)率cosφ——電焊機(jī)的功率因數(shù)*第21頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

二.需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷1.用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷及計(jì)算電流有功功率視在功率無(wú)功功率計(jì)算電流

Pe----用電設(shè)備組的設(shè)備功率kW

KX-----需要系數(shù)，見(jiàn)表2-2~2-5

tgφ--用電設(shè)備組的功率因數(shù)角的正切值

Ur----用電設(shè)備額定電壓（線電壓）kV*第22頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償例題2-1：已知小型冷加工機(jī)床車間0.38kV系統(tǒng)，擁有設(shè)備如下：（1）機(jī)床35臺(tái)，總計(jì)98.00KW；（Kx1=0.20cosφ1=0.50tgφ1=1.73）（2）通風(fēng)機(jī)4臺(tái)，總計(jì)5.00KW；（Kx2=0.80cosφ2=0.80tgφ2=0.75）（3）電爐4臺(tái)，總計(jì)10.00KW；（Kx3=0.80cosφ3=1.00tgφ3=0.00）（4）行車2臺(tái)，總計(jì)5.60KW；（Kx4=0.80cosφ4=0.80tgφ4=0.75ε4=15%）（5）電焊機(jī)3臺(tái)，總計(jì)17.50KVA；（Kx5=0.35cosφ5=0.60tgφ5=1.33ε5=65%）試求：每組負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷（Pc、Qc、Sc、Ic）？*第23頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償解：（1）機(jī)床組為連續(xù)工作制設(shè)備，故

（2）通風(fēng)機(jī)組為連續(xù)工作制設(shè)備，故*第24頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償（3）電爐組為連續(xù)工作制設(shè)備，故（4）行車組的設(shè)備功率為統(tǒng)一換算到負(fù)載持續(xù)率ε=25%時(shí)的有功功率：*第25頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償（5）電焊機(jī)組的設(shè)備功率為統(tǒng)一換算到負(fù)載持續(xù)率ε=100%時(shí)的有功功率

*第26頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償2.多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷有功功率(kW)視在功率(kVA)無(wú)功功率(kVar)計(jì)算電流(A)

在配電干線上或在變電所低壓母線上，常有多個(gè)用電設(shè)備組同時(shí)工作，但各個(gè)用電設(shè)備組的最大負(fù)荷并非同時(shí)出現(xiàn)，因此在求配電干線或變電所低壓母線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)再計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)（或叫同期系數(shù)）K∑

具體計(jì)算如下：-----n組用電設(shè)備的計(jì)算有功功率之和；

-----n組用電設(shè)備的計(jì)算無(wú)功功率之和；K∑p、K∑q-----有功功率、無(wú)功功率同時(shí)系數(shù)，分別取0.8～1.0和0.93～1.0。*第27頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償例題2-2：已知條件同例題2-1。當(dāng)有功功率同時(shí)系數(shù)K∑p=0.90；無(wú)功功率同時(shí)系數(shù)K∑q=0.95時(shí)。試求：車間總的計(jì)算負(fù)荷Pc、Qc、Sc、Ic。解：通過(guò)上題的計(jì)算，已求出

(1)機(jī)床組：Pc1=19.60kWQc1=33.91kvar(2)通風(fēng)機(jī)組：Pc2=4.00kWQc2=3.00kvar(3)電爐組：Pc3=8.00kWQc3=0.00kvar(4)行車組：Pc4=3.47kWQc4=2.60kvar(5)電焊機(jī)組：Pc5=2.96kWQc5=3.94kvar

*第28頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

在計(jì)算多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷時(shí)應(yīng)當(dāng)注意的是：當(dāng)其中有一組短時(shí)工作的設(shè)備且容量相對(duì)較小時(shí)，短時(shí)工作的用電設(shè)備組的容量不計(jì)入總?cè)萘俊?0.95（33.91+3+0+2.60+3.94）=41.23kvar=0.90（19.6+4+8+3.47+2.96）=34.23kW=51.64kVA=78.46A*第29頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償3.單相負(fù)荷計(jì)算

在計(jì)算過(guò)程中，當(dāng)單相用電設(shè)備的總?cè)萘坎怀^(guò)三相用電設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)，其設(shè)備容量可直接按三相平衡負(fù)荷考慮；當(dāng)超過(guò)15%，且三相明顯不對(duì)稱時(shí)，則應(yīng)將其換算為等效的三相設(shè)備容量，再同三相用電設(shè)備一起進(jìn)行三相負(fù)荷計(jì)算。

單相負(fù)荷應(yīng)均衡的分配到三相上。當(dāng)無(wú)法使三相完全平衡時(shí)，且最大相與最小相負(fù)荷之差大于三相總負(fù)荷的10%時(shí)，應(yīng)取最大相負(fù)荷的三倍作為等效三相負(fù)荷計(jì)算。*第30頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償單相負(fù)荷的設(shè)備容量計(jì)算1）單相設(shè)備接于相電壓時(shí)——最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量（kW）2）單相設(shè)備接于同一線電壓上——接于同一線電壓的單相設(shè)備容量（kW）3）一般情況：既有接在相電壓上又有接在線電壓上

首先將接在線電壓上的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量。

然后分相計(jì)算各相的設(shè)備容量，找出最大負(fù)荷相的單項(xiàng)設(shè)備容量，取其3倍即為總的等效三相設(shè)備容量。*第31頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償換算公式——分別接于AB、BC、CA相間的單相用電設(shè)備容量A相B相C相——換算為A、B、C相上的有功設(shè)備容量（kW）——有功、無(wú)功功率換算系數(shù)相間負(fù)荷換算為相負(fù)荷的功率換算系數(shù)表*第32頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償例題2-3：七層住宅中的一個(gè)單元，一梯二戶，每戶容量按6kW計(jì)，每相供電負(fù)荷分配如下：L1供一、二、三層；L2供四、五層；L3供六、七層，照明系統(tǒng)圖如下(P26圖2-4)。求此單元的計(jì)算負(fù)荷？*第33頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償解：本單元的設(shè)備總?cè)萘浚簩訑?shù)×每層戶數(shù)×每戶容量每相容量：供電層數(shù)×每層戶數(shù)×每戶容量最大相與最小相負(fù)荷之差：最大相與最小相負(fù)荷之差與總負(fù)荷之比：*第34頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償故本單元的設(shè)備等效總?cè)萘浚?/p>

查表2-5（P18）可知：KX=0.8cosφ=0.9tgφ=0.48有功功率無(wú)功功率視在功率計(jì)算電流*第35頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償4.尖峰電流

尖峰電流是指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1～2s的短時(shí)最大負(fù)荷電流，尖峰電流一般出現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中。（1）單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的尖峰電流Ijf——尖峰電流（A）；K——啟動(dòng)電流倍數(shù)，在電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本中可以查取；IrM——電動(dòng)機(jī)的額定電流（A）。*第36頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償4.尖峰電流（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)的起動(dòng)電流與其余電動(dòng)機(jī)的計(jì)算電流之和。Ijf——尖峰電流（A）；(KIrM)max——最大容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流（A）；∑Ic——除最大容量電動(dòng)機(jī)之外的其余電動(dòng)機(jī)計(jì)算電流之和（A）。*第37頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償4.尖峰電流（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)的起動(dòng)電流之和。n——參與自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；Ijf——尖峰電流（A）；Ijfi——第i臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流（A）。*第38頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償例2-4：有一臺(tái)0.38kV配電支線，給電動(dòng)機(jī)供電，已知，K1=5，IrM1=4A；K2=4，IrM2=4A；K3=3，IrM3=10A；K4=2.8，IrM4=5A。求該配電線路的尖峰電流。解：由已知條件，第三臺(tái)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流最大，故配電線路尖峰電流應(yīng)為：*第39頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償5.進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，應(yīng)先對(duì)用電設(shè)備容量進(jìn)行處理（1）單臺(tái)設(shè)備的功率一般取銘牌上的額定功率。（2）連續(xù)工作的電動(dòng)機(jī)的設(shè)備容量即銘牌上的額定功率，是軸輸出功率，未計(jì)入電動(dòng)機(jī)本身的損耗。（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應(yīng)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）低壓鹵鎢燈為燈泡的額定功率加上變壓器的功率。（5）用電設(shè)備組的設(shè)備容量不應(yīng)包括備用設(shè)備。非火災(zāi)時(shí)使用的消防設(shè)備容量應(yīng)列入總設(shè)備容量。（6）消防時(shí)的最大負(fù)荷與非火災(zāi)時(shí)使用的最大負(fù)荷應(yīng)擇其大者計(jì)入總?cè)萘?。?）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。（8）住宅的設(shè)備容量采用每戶的用電指標(biāo)之和。（P28，表2-9）*第40頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償6.單位面積功率法和負(fù)荷密度法確定計(jì)算負(fù)荷P’e——單位面積功率（負(fù)荷密度）W/m2

S——建筑面積（m2）*第41頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償2.4建筑用電負(fù)荷的特征1.給排水動(dòng)力負(fù)荷

消防負(fù)荷：消防泵、噴淋泵。供電等級(jí)為本建筑物的最高負(fù)荷等級(jí)，正常情況下不使用；生活水泵：供電等級(jí)為本建筑物的最高負(fù)荷等級(jí)。2.冷凍機(jī)組動(dòng)力負(fù)荷3.電梯負(fù)荷

一般為三級(jí)。鍋爐等設(shè)備為二級(jí)或三級(jí)。

非消防電梯：一般為二、三級(jí)負(fù)荷；消防電梯：為本建筑物的最高負(fù)荷等級(jí)。*第42頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償4.照明負(fù)荷5.風(fēng)機(jī)負(fù)荷6.弱電設(shè)備負(fù)荷

一般按建筑物的最高負(fù)荷等級(jí)供電。

應(yīng)急照明及消防設(shè)備用房照明：一般為本建筑物的最高負(fù)荷等級(jí)；普通照明：可分為一、二、三級(jí)，火災(zāi)時(shí)切除電源。

非消防風(fēng)機(jī)：新風(fēng)風(fēng)機(jī)消防風(fēng)機(jī)：分為一或二級(jí)負(fù)荷，且與消防中心實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制。*第43頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償2.5建筑供配電系統(tǒng)無(wú)功功率的補(bǔ)償1.功率因數(shù)要求值

應(yīng)滿足當(dāng)?shù)毓╇姴块T的要求，當(dāng)無(wú)明確要求時(shí)，應(yīng)滿足如下值：（1）高壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)為0.9以上。（2）低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)為0.85以上。2.無(wú)功補(bǔ)償措施（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)，可切除季節(jié)性負(fù)荷用變壓器。

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)。*第44頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償（2）采用電力電容器補(bǔ)償并聯(lián)電容器（移相電容器），提高功率因數(shù)。

1）低壓側(cè)集中補(bǔ)償方式。

2）設(shè)備附近就地補(bǔ)償。3.補(bǔ)償?shù)娜萘縌C——補(bǔ)償容量（kvar）；PC——計(jì)算負(fù)荷（kW）；φ1、φ2——補(bǔ)償前后的功率因數(shù)角。（1）在供電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償容量可按變壓器容量的15%~25%估算。（2）在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行無(wú)功功率計(jì)算。電容器的補(bǔ)償容量為：△qC：補(bǔ)償率，可查表得，P32表2-10*第45頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償qC——單個(gè)電容器的容量確定電容器個(gè)數(shù)：（3）采用自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償方式時(shí)，補(bǔ)償電容器的安裝容量宜留有適當(dāng)余量。

對(duì)于單相電容器，應(yīng)取3的倍數(shù)，以便三相均衡分配。部分常用并聯(lián)電容器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)可查表（P33表2-11）。*第46頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償例題2-5：某用戶為兩班制生產(chǎn)，最大負(fù)荷月的有用用電能為25000kWh，無(wú)功用電能為18540kvarh。問(wèn)：（1）該用戶的月平均功率因數(shù)是多少？（2）將功率因數(shù)提高到0.9，須裝電容器的總?cè)萘?？解：?）根據(jù)月無(wú)功和月有功用電能求出功率因數(shù)（2）根據(jù)，查表2-10，得因用戶為兩班制生產(chǎn)：有功功率：用戶無(wú)功補(bǔ)償容量應(yīng)為：查表2-11，可選并聯(lián)電容器BCMJ0.4-15-3個(gè)數(shù)：1個(gè)*第47頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償例題2-6：某高層商業(yè)建筑，每層建筑面積6000m2共6層。其中一般照明（光源為熒光燈）容量640kW；應(yīng)急照明（兼做一般照明光源為白熾燈）容量56kW；垂直消防電梯（交流兼做普通客梯）8臺(tái)，每臺(tái)15kW；扶梯（交流）30臺(tái)，每臺(tái)7.5kW；冷凍機(jī)3臺(tái)，每臺(tái)248kW；防排煙風(fēng)機(jī)10臺(tái)，每臺(tái)15kW；通風(fēng)機(jī)12臺(tái)，每臺(tái)11kW；消防水泵2臺(tái)（一用一備），每臺(tái)37kW；噴淋泵2臺(tái)（一用一備），每臺(tái)22kW；生活水泵2臺(tái)（一用一備），每臺(tái)22kW。若欲將整個(gè)建筑低壓0.38kV系統(tǒng)的功率因數(shù)提高到0.92以上，試問(wèn)該采取何種措施。2.6典型建筑工程的負(fù)荷計(jì)算*第48頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償解決問(wèn)題的思路：1、提高功率因數(shù)的方法?提高自身功率因數(shù)(自然功率因數(shù))進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償2、如何得出電容器的補(bǔ)償容量和確定電容器的數(shù)量?3、如何進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算?進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意用電設(shè)備容量的計(jì)算方法計(jì)算負(fù)荷選擇要考慮的問(wèn)題并聯(lián)電容器查表?PC?cosφ1cosφ2?查表*第49頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償解：根據(jù)用電負(fù)荷的使用性質(zhì)和功能進(jìn)行分組1、消防負(fù)荷：（1）消防電梯（2）通風(fēng)機(jī)組（3）消防水泵(一用一備)，計(jì)算負(fù)荷時(shí)不計(jì)備用容量，故1臺(tái)。（4）噴淋泵(同上)

（5）應(yīng)急照明消防總負(fù)荷：PC(消防)=（1）+（2）+（3）+（4）+（5）

=385.0kW

QC(消防)=（1）+（2）+（3）+（4）+（5）

=279.15kvar

SC(消防)=475.55kVAKX、cosΦ、

tgΦ可查P18表2-5獲得*第50頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償2、非消防負(fù)荷：（1）一般照明（2）扶梯（3）冷凍機(jī)（4）通風(fēng)機(jī)（5）生活水泵（不計(jì)備用）非消防總負(fù)荷：

PC(非消防)=（1）+（2）+（3）+（4）+（5）

=1378kW

QC(非消防)=（1）+（2）+（3）+（4）+（5）

=926.58kvar*第51頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

平時(shí)工作總負(fù)荷應(yīng)由非消防負(fù)荷和平時(shí)工作的消防負(fù)荷組成，即非消防負(fù)荷、垂直消防電梯負(fù)荷和應(yīng)急照明負(fù)荷。

PC(平時(shí))=PC(非消防)+PC(電梯)+PC(應(yīng)急照明)=(1378+120+56)kW=1554kW

QC(平時(shí))=1048.98kvarSC=1874.9kVA

因多數(shù)消防負(fù)荷平時(shí)不工作（兼做普通客梯的消防電梯除外），而火災(zāi)后啟動(dòng)工作，同時(shí)火災(zāi)后切斷大容量的非消防電源，此時(shí)應(yīng)選取消防負(fù)荷和平時(shí)工作負(fù)荷（包括非消防負(fù)荷和平時(shí)工作的消防負(fù)荷）中容量大者計(jì)為該建筑物的總負(fù)荷。平時(shí)不工作的消防負(fù)荷不計(jì)入總負(fù)荷。所以該建筑物的總負(fù)荷：

PC總=1554kW

QC(補(bǔ)前)=1048.98kvarSC=1874.9kVA*第52頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償補(bǔ)償前的功率因數(shù)：cosΦ1=Pc/Sc=0.82補(bǔ)償后的功率因數(shù)：cosΦ2=0.92查表得補(bǔ)償率?qc=0.27所以，用戶總的預(yù)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償容量為：

Qc=Pc.?

qc=1554×0.27kvar=419.58kvar

Sc=1874.9kVA

根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償容量，選擇電容器個(gè)數(shù)。選擇BCMJ0.4-30-3的三相電容器14個(gè)校驗(yàn)功率因數(shù)：

cosΦ實(shí)際=0.93*第53頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償2.7供配電系統(tǒng)中的能量損耗

一.變壓器的功率損耗

當(dāng)電流流過(guò)供配電線路和變壓器時(shí)，引起的功率和電能損耗也要由電力系統(tǒng)供給。1.有功功率損耗△PT

—變壓器的有功功率損耗（kW）；△P0

—變壓器的空載有功功率損耗（kW），可在產(chǎn)品手冊(cè)查出；△Pk—變壓器在滿載有功功率損耗（kW），可在產(chǎn)品手冊(cè)查出；SC——計(jì)算負(fù)荷的視在容量（kVA）；Sr——變壓器的額定容量（kVA）；?—變壓器負(fù)荷率。有功功率損耗△PT

和無(wú)功功率損耗△QT。

有功功率損耗由空載損耗（鐵損）和短路損耗（銅損）兩部分組成。*第54頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

由變壓器的空載無(wú)功損耗和額定負(fù)載下無(wú)功損耗兩部分組成。2.無(wú)功功率損耗△QT

—變壓器無(wú)功功率損耗（kvar）△Q0

—變壓器的空載無(wú)功功率損失（kvar）；△Qk

—變壓器滿載無(wú)功功率損失(kvar)I0%—變壓器空載電流占額定電流百分?jǐn)?shù)，可在產(chǎn)品手冊(cè)查出；△uk%—變壓器阻抗電壓占額定電壓百分?jǐn)?shù)，可在產(chǎn)品手冊(cè)查出。?—變壓器負(fù)荷率*第55頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

在負(fù)荷計(jì)算中，SL7、S7、S9、SC9型低損耗變壓器，負(fù)荷率不大于85%時(shí)，功率損耗也可近似計(jì)算：例2-7:

某S9-1000/10型電力變壓器額定容量為1000kVA，一次電壓為10kV，二次電壓0.4kV，低壓側(cè)有功計(jì)算負(fù)荷662kW，無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為450kvar。求變壓器的有功損耗和無(wú)功損耗。解:查資料得S9型變壓器規(guī)格：*第56頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償故變壓器有功損耗：變壓器的無(wú)功損耗：*第57頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

二.供電線路的功率損耗三相供電線路的有功功率損耗△PL：式中:l——線路每相計(jì)算長(zhǎng)度(km)；r0、x0——線路單位長(zhǎng)度的交流電阻和電抗見(jiàn)P38表2-12，表2-13，表2-14無(wú)功功率損耗△QL：*第58頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

則此三相線路的線間幾何均距：

線間幾何均距是指三相線路間距離的幾何平均值。假設(shè)A、B兩相的線間距離為a1，B、C兩相的線間距離為a2，C、A兩相的線間距離為a3。a0——為相鄰線間距離(km)。如三相線路為等邊三角形排列，則如三相線路為水平等距離排列，則*第59頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償例2-8：有10kV送電線路，線路長(zhǎng)30km，采用LJ-70型鋁鉸線，導(dǎo)線幾何均距為1.25m，輸送的計(jì)算功率為1000kVA，試求該線路的有功和無(wú)功功率損耗。解：查表2-13，可得LJ-70型鋁鉸線電阻r0=0.46Ω/km，當(dāng)aav=1.25m時(shí)，x0=0.358Ω/km，所以*第60頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

三.供配電系統(tǒng)年電能損耗

τ---最大負(fù)荷損失小時(shí)數(shù)。其物理意義為：當(dāng)線路和變壓器中以最大負(fù)荷電流IC流過(guò)τ小時(shí)后所產(chǎn)生的電能損耗，等于實(shí)際變化電流時(shí)的電能損耗。τ與年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tm和負(fù)荷功率因數(shù)cosφ有關(guān)。△PL—三相線路中有功功率損耗（kW）

供配電系統(tǒng)中通常用最大負(fù)荷損耗時(shí)間（τ

），近似計(jì)算線路和變壓器用功電能損耗。1.線路年電能損耗*第61頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償t—變壓器全年實(shí)際運(yùn)行小時(shí)數(shù)；?P0—變壓器空載有功功率損耗(kW)；?Pk—變壓器滿載有功功率損耗(kW)；

τ

—最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)；可按最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax及功率因數(shù)cosΦ，從P41(圖2-5)的關(guān)系曲線查得。SC

—變壓器計(jì)算負(fù)荷(kVA)；Sr

—變壓器額定容量(kVA)。2.變壓器年電能損耗*第62頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

四.線損率和年電能需要量計(jì)算

η——供電系統(tǒng)線損率；ΣΔWL——線路全年損失電量(kWh)；ΣΔWT——變壓器全年損失電量(kWh)；

W——供電系統(tǒng)全年總供電量(kWh)。1.線損率計(jì)算

通常采用一定時(shí)間（1個(gè)月或1年）內(nèi)損失的電能和所對(duì)應(yīng)的總的供電量之比。*第63頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償Pc、Qc——企業(yè)的計(jì)算有功功率、計(jì)算無(wú)功功率(kW;kvar)；Tn——年實(shí)際運(yùn)行小時(shí)數(shù)：一班制為1860h，二班制為3720h，三班制為5580h；αavβav——年平均有功、無(wú)功負(fù)荷系數(shù)。2.年電能需要量計(jì)算

工廠一年內(nèi)消耗的電能為年平均負(fù)荷與全年實(shí)際運(yùn)行小時(shí)數(shù)的乘積，即：*第64頁(yè)第2章建筑供配電的負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償

五.企業(yè)計(jì)算負(fù)荷的確定(補(bǔ)充內(nèi)容)

企業(yè)計(jì)