电气系统负荷计算

3) 当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对
称负荷总容量的15%时，全部按三相对称负荷 计算，不必换算；当单相负荷不对称容量超过 15%时，应将单相负荷换算为等效三相负荷， 等效三相负荷为单相最大功率的3倍。
【例2.3】某新建办公楼照明设备采用白炽灯A相3.６kＷ， Ｂ相4kＷ，C相5kＷ,求设备容量是多少? 如果改为Ａ相 3.8kＷ，Ｂ相4kＷ，C相4.8kW,求设备容量是多少? 【解】三相平均容量为：（3.6＋4＋5）/3=4.2kW 三相负载不平衡容量占三相平均容量的百分比为： （5-4.2）/4.2=0.8÷4.2=19%，大于15%，所以白炽 灯的设备容量为3×5=15kW； 改善后：（4.8-4.2）÷4.2=14.29%，小于15%，所以 白炽灯的设备容量为3.6+4+5=12.6kW。
② 只有线间负荷Pab时，其等效三相负荷Pd 为： Pd 3Pab ③ 只有线间负荷Pab、Pbc时，如果Pab=Pbc， 其等效三相负荷Pd为 Pd=3Pab ④ 有线间负荷Pab、Pbc、Pca时，选取较大两 相数据计算。现以Pab≥Pbc≥Pca为例：
P 3P (3 3) P 1.73P 1.27P d ab bc ab bc
314.7 3 14.7 69.56kW
3.4.2 用需要系数法确定计算负荷
（1） 用电设备组分组计算时应注意以下几点： ① 成组用电设备的设备容量，指不包括备用 设备在内的所有单个用电设备的设备容量之和。 ② 设备数量小于或等于3台时，计算负荷等 于其设备容量的总和；设备数量大于3台以上 时，计算负荷应通过计算确定。 ③ 类型相同的用电设备，其设备总容量可以 用算术加法求得。 ④ 类型不同的用电设备，其设备总容量应按 有功和无功负荷分别相加确定。
③利用系数法
采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再 考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数 有关的最大系数求得计算负荷。 在工业企业中，上述三种方法都是常用的。 民用建筑常用需要系数法。
（3） 设备容量PS的确定 采用需要系数法时,应首先确定用电设备的 设备容量. 用电设备的额定功率PN和额定容量SN是指 铭牌上的数据。负荷计算中的所谓设备容量PS 不能简单地理解为用电设备的铭牌功率，它是 根据用电设备的工作性质和铭牌功率或铭牌容 量经换算后得到的换算功率。 进行负荷计算时，需将用电设备按其性质 分为不同的用电设备组，然后确定设备容量。
Q JS =K Q (K x QS )
2 2 S JS PJS QJS
PJS =K p (K x PS )
I JS
S JS 3U N
KP 、 KQ -有功、无功同时系数，分别取0.8~1.0及 0.93~1.0。
需要系数是在一定的条件下，根据统计方法得出 的，它与用电设备的工作性质、设备效率、设备这些因素综合为一个用于计算的系数，即需要系数， 有时也称为需用系数。显然，在不同地区、不同类型 的建筑物内，对于不同的用电设备组，用电负荷的需 要系数也不相同。 在实际工程中应根据具体情况从表中选取一个恰当 的值进行负荷计算。一般而言，当用电设备组内的设 备数量较多时，需要系数应取较小值；反之，则应取 较大值。设备使用率较高时，需要系数应取较大值； 反之，则应取较小值。
③ 白炽灯的设备容量为灯泡的额定功率。 ④ 气体放电灯的设备容量为灯管额定功率 加上镇流器的功率损耗（荧光灯加20% 额定功率，荧光高压汞灯及镝灯加 8%）。
（4） 单相负荷的设备容量的计算
1) 计算原则
① 单相负荷与三相负荷同时存在时，应将单相负荷 换算为等效三相负荷,再与三相负荷相加。 ② 在进行单相负荷计算时，一般采用计算功率。当 单相负荷均为同类用电设备时，直接用设备容量进行 计算。 2) 单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法 ① 只有相负荷时，等效三相负荷Pd为最大相负荷的 3倍。
2. 多台用电设备的尖峰电流的计算
（3-22）
I NF K I N ,i I Q ,max
i 1 N 1
式中 IQ,max-用电设备中启动电流与额定电流之差为最大
的那台设备的启动电流；
I -将用电设备中启动电流与额定电流之差为最
i 1 N ,i
N 1
大的那台设备外的n-1台设备的额定电流之和； 用的概率)，其值按台数多少而定，一般为
【例2.4】某施工现场有两台单相电焊机，其型号为 SN=21kV· A，UN=380V，JC=65%，cosφ=0.87,分 别接于AB相、BC相上，该低压供电系统的线电压为 380V，求这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量。 【解】一台电焊机的设备容量为：
P SN JC cos 21 0.65 0.87 14.7kW 这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为： S PS=3×14.7=44.1kW
【例2.5】假如例2.4中的两台单相电焊机，都 接在AB相上，求这两台电焊机的等效三相 负荷的设备容量。 【解】 这两台电焊机的等效三相负荷的设备容 量为：
P 3 2 14.7 50.9kW S
【例2.6】假如该施工现场有四台电焊机，型号
与例2.5相同，求这四台电焊机的等效三相负 荷的设备容量。 【解】 这四台电焊机应尽量均衡地分配到三相上， 两台电焊机接于AB相，其它两台电焊机分别 接于BC相、AC相。 这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：
我们根据计算负荷来选择变压器的容量、导 线的截面积及开关电器的型号等,同时也为能合理 地进行无功功率补偿提供依据。 在进行负荷计算时,要考虑环境及社会因素的 影响,并应为将来的发展留有适当余量.
（2） 负荷计算的方法 ① 需要系数法 用电设备功率乘以需要系数和同时系数， 直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用 广泛，适用于变配电所以及施工现场的负荷计 算。 ② 二项式法 在设备组容量之和的基础上，考虑若干容 量最大的设备的影响，采用经验系数用加权求 和法进行计算负荷。
① 连续工作制和短时工作制用电设备的设 备容量
该电气设备的设备容量等于其额定功率（即 铭牌上规定的额定功率）。 PS=PN ② 非连续工作制电气设备的设备容量 该电气设备的设备容量等于将其额定功率换 算为统一（标准）负载持续率下的有功功率， 或换算到负载持续率JC=25%时的有功功率。
用电设备在一个周期内的工作时间与周期 时间的比值称为负载持续率，用JC(%)表示， 负载持续率也称为暂载率。 起重机的设备容量在进行负荷计算时，要 统一换算到负载持续率JC=25%时的功率。
K∑- n-1台设备的同时系数(同时系数指设备同时间使
0.7~1。
或 INF=IC+(IQ-IN)max (3-23) 式中(IQ-IN)max-用电设备中启动电流与额定电流之差为最 大的那台设备的启动电流与额定电流之差； IC-全部设备接入时线路的计算电流。 参见参考教材P100中例3-3。
习题
（2） 用电设备组的计算负荷及计算电流
PJS =K x PS QJS =PJS tan
2 2 S JS PJS QJS
S JS I JS 3U N
式中，PX-用电设备组的设备功率； KX-需用系数； cosφ、tanφ -用电设备组的功率因数及功率角的正切；
（3） 总计算负荷的确定 总计算负荷是由不同类型的多组用电设备的设备 容量组成。 总有功功率的计算负荷为
PS PN JC 2 PN JC JC25
【例2.1】某施工现场有一吊车，其额定功率为
20kW，铭牌负载持续率JC=40%，求换算到 JC=25%时的设备容量。
【解】
PS 2 PN JC 2 20 0.4 25.30kW
电焊机的设备容量 电焊机的设备容量是将其铭牌额定容 量换算到负载持续率为100%时的有功 功率。
4. 什么叫“计算负荷”？为什么应确定计算负荷？ 5. 在确定多组用电设备的总的视在计算负荷时，是 否可以直接将各组的视在计算负荷相加而得？为 什么？ 6. 什么叫“尖峰负荷”？确定尖峰负荷的目地是什 么？如何计算多台设备的尖峰负荷？ 7. 某实验室有220V的单相加热器5台，其中3台各 1KW，2台各3KW.试合理分配各单相加热器在 380V∕220V的线路上，并求其计算负荷Pc、Qc、Sc 和Ic.
8.某大楼采用三相四线制380/220V供电，楼内装有单
相用电设备:电阻炉4台各2kW,干燥器5台各3kW, 照明
用电共5kW.试将各类单相用电设备合理分配在三相四 线制线路上,并确定大楼的计算负荷是多少?
9. 有一条线路供电给5台电动机，负荷资料见下表。试
计算线路上的计算电流和尖峰电流（提示：计算电流 在此可近似地用下式计算IC=K∑∑IN, K∑可根据台数多 少选取，这里可假定为0.9）。
PS S N JC cos S N JC cos JC100
【例2.2】一台单相电焊机380V， S N =80kV· A， JC=50%，cosφ=0.5，求换算到JC=100%时的设备 容量。 【解】
PS S N JC cos 80 0.5 0.5 28.3kW
部分用电设备的需用系数和功率因数参 见教材中P24~26表2-2和2-5或参考教材P98~ 99 中表3-9和3-10。 住宅用电负荷需用系数参见教材中P26 表2-6 。
2.4.3 尖峰电流的计算
尖峰电流是持续1~2s的短时最大负荷电流.为了计 算电压波动、选择熔断器和断路器整定继电保护装置 以及检验电动机自启动条件等,必须计算尖峰电流. 1．单台用电设备 单台用电设备的尖峰电流就是启动电流,按下式计算 INF=KQIN (参考教材式3-21)
2.4 三相负荷的计算
所谓负荷计算，就是计算用电设备、配电 线路、配电装置，以及发电机、变压器中的电 流或功率。这些按照一定方法计算出来的电流 或功率称为计算电流或计算功率，我们也把它 称为计算负荷。 （1） 计算负荷的概念及作用 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负 荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一 时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。