第二章 负荷计算

27
【例2-3（电气）】七层住宅中的一个单元，一梯两户， 每户容量按6kw计，每相供电负荷分配如下：L1供1，2， 3层；L2供4，5层，L3供6，7层，照明系统如图2-4所示。 求其单元的计算负荷。
28
29
解：本单元的设备总容量 Pe=层数x每层户数x每户容量=7x2x6kw=84kw
每相容量：Pel1=供电层数x每层户数x每户容量 = 3x2x6kw=36kw
（一）用电设备组的计算负荷
“用电设备组”，是由工艺性质相同、需要系数相近的一些设备合并 成组的用电设备。其计算公式：
Pc ( P js )= K x • Pe （ kw ）
Q c
(
Q
js
)
=
PC •
tg
（ kvar）
Q c
Sc ( S js )=
+ P2 c
Q2 C
（ KVA）
Ic ( I js )= Sc ( 3 U N ) （ KA ）
Pel2= Pel3=2x2x6kw=24kw 最大相与最小相负荷之差： Pel1-Pel2=36-24=12kw 最大相与最小相负荷之差与总负荷之比：
（12/84）x100%=14.29%>10% 故本单元的设备等效总容量：
Pe=3Pel1=3x36kw=108kw 查表2-5可知： Kx 0.8 cos 0.9 tan 0.48
（3） 求平均负荷。 用来计算供配电系统中电能需要量、 电能损耗和选择无功补偿装置等。
1
第二节 用电设备的主要特征
用电设备分交流与直流；分高压与低压设备（1kv 为界）；分低频（50Hz以下）、工频（50Hz）、中 频（50~1000Hz）和高频（1000Hz以上）。绝大 部分用电设备为工频。
按工作制分： （1） 连续运行工作制：工作时间长，连续运行的用电设备， 用电设备绝大多属此类。如通风机、压缩机、各种泵类、各 种电炉、机床、电解电镀设备、照明等。
di ei
i= 1
(kw)
i = 1,2,...,m
Qc =
K

∑m (
K
di
tg i
Pei
)
i= 1
(k var)
= + Sc
P Q 2
2
e
c
(KVA)
Ic =
Sc
(
3 UN)
(A)
21
22
二 、 二项式法确定计算负荷（适用于工厂配电负荷计算）
三、计算负荷的估算方法 （一） 单位产品耗电量法
当已知企业年生产量为n，每生产单位产品电能消耗量为
年电能需要量 Wa = n (kw• h)
最大有功功率 Pm = Wa / Tm
(kw)
式中： Tm--- 最大有功负荷年利用小时（h）；参见表2-2。
23
（二） 负荷密度法 当知道建筑面积负荷密度 建筑的平均负荷： = Pav • A 式中： - - 负荷密度（kw / m2） A - -建筑面积（m2）。
30
有功功率 PC K x Pe 0.8108 kw 86.40kw
无功功率
Q c

Pc

tan

86.40 0.48

41.47k
var
S P Q 视在功率

2
2

86.402 41.472 95.84KVA
c
c
c
计算电流： I c
Sc 3U r
95.84 145.61A 3 0.38
空调外，还有厨房电力负荷、弱电电源、电动窗帘、 电子游戏机、桑那的干蒸、湿蒸设备、水疗加压水 泵等设备。
负荷计算有多种方法，如负荷密度法、单位指 标耗电法、二项式法，常用需要系数法。
需要用电项目的供电内容，如表2-13所示。炊事机械 用电量参见表2-14所示。
33
现代高层建筑的动力负荷计算，在方案设计时，常采
JC = tw • 100% tw+ t0
式中：tw – 工作时间 t0 – 停歇时间
4
1）对于电动机的设备容量，统一换算到暂载率JC25=25%时的 功率。即
Pe =
JC N • PN = 2 PN • JC N
JC 25
2) 对电焊机及电焊装置的设备容量，统一换算到JC=100%时的 额定功率：
■ 计算负荷是按发热条件选择导线和电器设备的依据，
有以下关系：
Pc = = P30 Pm
Q=Q =Q
c
30
m
Sc = = S30 Sm
■ 课后自学【例题2-1】【例题2-2】
18
第四节 求计算负荷的方法
一、按需要系数法确定计算负荷
需要系数法，是将用电设备容量Pe乘以需要系数和同时系数， 直接求出计算负荷的一种简便方法。
Ic =
Sc
(
= 48.8 /( 3UN )
3 × 0.38 )= 74.5 A
20
（二）多个用电设备组的计算负荷 在配电干线或变电所低压母线上，常有多个用电设备组 同时工作，但各个用电设备组的最大负荷非同时出现，
故再考虑多一个同时系数（或叫同期系数，混合系数）K ∑
= ( ) Pc
K ∑ K P m
线路供电效率。一般为0.95～0.98；
rl －－ 用电设备在实际运行功率时的效率，＜1。
需要系数是一个综合系数，由于各方面原因，只能靠测量统计计 算，参阅相关设计手册，详见课本表2－3～表2～8。
11
12
13
14
15
（四） 利用系数 Ku
定义为： K u = Pav
Pe
式中： Pav －－ 用电设备组在最大负荷工作班消耗的平均功率（kw）
查表2-3 可得 Kd = 0.17 ~ 0.2,取 Kd = 0.2;又 cos = 0.5, tg = 1.73 因此由式（2-15）求得：
Pc = K d • Pe = 0.2× 122= 24.4kw
Q c
=
Pe•
tg =
24.4 × 1.73=
42.2k var
Sc = 24.42 + 42.22 = 48.8 KVA
（1）对长期连续工作制：Pe=PN （铭牌额定功率）
（2）对于短时工作制的用电设备，可不一暂载率下的铭牌
额定功率统一换算到一个标准暂载率下的功率。
暂载率（JC%）又称负荷持续率（FC%），或接电率
（ ％），是指用电设备工作时间与整个工作周期时间之
比，用JC表示。
年最大负荷利用小时Tm: T m = W p Pm (h)
Tm =
Wq Q
(h)
m
式中： W--- 为全年消耗的电量 （Kw·h） Wp--- 有功电量（Kw·h） Wq--- 无功电量（Kar·h）
8
Tm是标志工厂负荷是否均匀的一个重要指标。
9
（二）平均负荷和负荷系数 平均负荷是指电力用户在一段时间内消耗功率的平均值，记作Pav、Qav、Sav。
31
（2）动力负荷计算 一般情况下，电梯、生活水泵按全部运行，消
防设备负荷不运行（消防电梯平时作客梯除外）。 消防状态下，消防设施按全部运行计算，但普
通客梯、一般照明断电。
一般动力设备，风机的负荷率取0.7～0.85， 水泵负荷率取0.7～0.8。 消防设备的负荷率取1。
32
（三）高层旅游宾馆、饭店动力负荷计算 高层旅游宾馆、饭店动力负荷除一般水泵、风机、
26
2.高层住宅的负荷计算 （1）照明计算 1）普通插座每个按100W计算，储热式电热水器插 座按1.5KW计算。 2）功率因数在0.6～0.9范围内选用。 3）干线需要系数可由接在同一相电源上的户数范围选取： 20户以下取0.6以上；20～50户取0.5～0.6；50～100户 取0.4～0.5；100户以上取0.4以下。
P e －－ 该用电设备组的总设备容量（kw）
16
17
三、计算负荷定义 “计算负荷”是按照发热条件选择导体和电器设备时使用的一个假
想 负荷。其物理意义：按这个“计算负荷”持续运行所产生的热效应， 与通按常实规际定变取动30负分荷钟长平期均运最行大所负产荷生P3的0、最Q大30热、效S3应0作相为等“。计算负荷”
2
（2） 短时工作制：工作时间短，停歇时间长的用电 设备。如金属切削机床用的辅助机械（横梁升降，刀 架快速移动装置等）、水闸用电机等，这类设备数量 较少。
（3） 反复短时工作制：有规律性、时而工作、时 而停歇、反复运行的用电设备，如吊车用电动机、 电焊用变压器等。
3
设备容量 ：将各种工作制的用电设备的额定功率换算到统 一工作制下的功率，称为设备容量（设备功率），用Pe表 示各。工作制下设备容量Pe的确定：
用负荷密度法来估算总容量，通常高层建筑的负荷密度在
50～100VA。 同期系数在0.6～0.7之间。 （据有关资料统计，我国的高层民用建筑，负荷密度 在70～80VA） 在施工图设计阶段，根据各工种工艺情况，设备的布置 及容量，采用需要系数法进行负荷计算，确定供配电系统。
Sc

Pc
19
【例2-3】已知一小批的冷加工机床组，拥有电压380V的三相交流电 动机7kw的3台，4.5kw的8台，2.8kw的17台，1.7kw的10台。试求 其计算负荷。
【解】 由于该组用电设备为连续工作制，所以其设备容量为
Pe = ∑P N = 7 × 3+ 4.5× 8+ 2.8× 17 + 1.7 × 10 = 122kw
25
（二）、高层住宅、办公及科研建筑负荷计算
1.多层住宅的负荷计算 （1）当层间或组合单元间的单相负荷不平衡，层间 三相总负荷按最大相负荷的3倍计算。