第4讲第二章负荷计算建筑供配电与照明王晓丽主编建筑工业出版社

第二章 负荷计算
第四节 按二项式法确定计算负荷
需要系数法进行负荷计算比较简便，应用广泛，但是对于 企业中用电设备数量少，容量相差悬殊的配电线路进行负荷计 算，应用需要系数法计算出的结果往往偏小，与实际相差较大， 因此，在这种情况下，采用二项式法进行负荷计算比较接近实 际，其指导思想是考虑大容量负荷的影响，因此计算负荷由平 均最大负荷和几台大容量用电设备的附加负荷组成。其方法如 下：
ΣPC1、ΣQC1 ——分别为各用电设备组的有功、 无功计算负荷的总和； KΣ—— 同时系数； IC2 ——配电干线或车间变电所低压母线上的计算电流（A）； UN ——配电干线或车间变电所低压母线上的额定电压（kV）。
•一机修车间的380V线路上，接有金属切削机床 电动机20台共50kW；另接通风机3台共5kW；吊 车电动机1个3kW（JCN =15%）试求计算负荷。
PC2、QC2 ——车间变电所低压侧有功、无功计算负荷； IC3 —— 车间变电所高压侧母线上计算电流（A）； UN —— 车间变电所高压侧额定电压（kV）； ΔPT、ΔQT —— 变压器的有功、无功损耗。（kW、kvar）。
第二章 负荷计算
在负荷估算中，变压器的损耗可近似计算，对于低损耗变压 器通常为：
KΣ——用电设备组的同时系数，即用电设备组在最大负荷时，工作着的 用电设备容量与该组用电设备总容量之比；
ηe—— 用电设备组的平均效率，即用电设备组输出与输入功率之比； ηWL—— 供电线路的平均效率，即供电线路末端与线路首端功率之比。
因此，由上面分析可知，需要系数Kd是一个综合指标，其 值一般小于1。
ΣPe——该用电设备组的设备容量总和（kW），不包括备用设备容量； Kd——该用电设备组的需要系数；设备台数小于等于3台时，Kd取1； IC1 ——该用电设备组的计算电流（A）；
tanφ—— 与运行功率因数角相对应的正切值； UN——该用电设备组的额定电压（kV）。
一机修车间的380V线路上，接有通风机组20台共 5kW，试求计算负荷。
Tm ax

WP Pm ax
式中：Tmax——最大负荷年利用小时（h）； WP ——全年消耗的有功电（kWh）。
查表法：表2-1
4．平均负荷
用Pav、Qav 和Sav 表示，平均负荷是指电能用户在一段 时间内消耗功率的平均值。如图2-3所示。
第二章 负荷计算
5．负荷系数
用 和 分别表示有功负荷系数和无功负荷系数，负荷系
2）起重机（吊车电动机） 要求统一换算到JC=25%时的功率，即：
Pe
JCN JC25
PN

2PN
JCN
3）电炉变压器组 设备容量是指额定功率下的有功功率， 即： Pe=SNcosφ N
第二章 负荷计算
（3）照明灯具的设备容量
（4）单相负荷应均匀分配到三相上
（5）所有备用设备的容量不计入总用电设备容量之中
第二章 负荷计算
3．负荷计算的常用方法 负荷计算的方法比较多，每种方法都具有不同的适用范
围。常用的方法有：
（1）需要系数法。 （2）二项式法。 （3）利用系数法。 （4）单位指标法。 （5）负荷密度法。
第二章 负荷计算
第二节 负荷曲线与负荷计算的基本概念
一、负荷曲线 负荷曲线是电力负荷随时间变化的图形。负荷曲线可直观 地反映出电能用户的用电特点和规律，即最大负荷Pmax、平均 负荷Pav和负荷波动程度。 负荷曲线又分为有功负荷曲线、无功负荷曲线；日负荷曲 线、年负荷曲线。 （1）日负荷曲线 代表电能用户24小时内用电负荷变化的情 况。通常，为了使用方便，负荷曲线绘制成阶梯形。如图2-1a、 b所示。 （2）年负荷曲线 代表电能用户全年用电负荷变化情况。
选择电气设备、导线和电缆；进行变压器损耗、线路能量损 耗、电压损失和年用电量的计算。 2．负荷计算的内容 （1）求计算负荷 是按发热条件选择导线、电缆、电气设备的依据。 （2）求尖峰电流 是计算线路的电压损失、电压波动和选择熔断器 以及确定保护装置整定值的重要依据。 （3）季节性负荷计算 用于确定变压器台数，容量以及计算变压器 经济运行的依据。 （4）一级、二级负荷的计算 用于确定变压器台数、备用电源和应 急电源。（三级负荷的概念学生要掌握）
Kd

Pc Pe
或 （Kd ≤1）
第二章 负荷计算
来源：用电设备组的设备容量Pe，是指用电设备组所有设 备的额定容量之和，即Pe = ΣPN。而设备实际运行中，诸多因 素影响，就获得了需要系数的公式：
Kd

KL K
e WL
式中：KL—— 用电设备组的负荷系数，即用电设备组在最大负荷时，工作着的 用电设备实际所需的功率与这些用电设备总容量之比；
数又称负荷率，它表明负荷波动程度的一个参数，其值越大
负荷曲线越平坦，负荷波动越小。其关系式为： Pav
Pmax
Qav
一般企业负荷系数年平均值为：α=0.7~0.75 β=0.76~0.82
Qmax
图2-3 年平均负荷
阴影部分表示全年实际
消耗的电能WP，则： W Pav= P/8760
第二章 负荷计算
二、按需要系数法确定计算负荷
用需要系数法进行负荷计算，其方法简便适用，为工业企 业及民用建筑供配电系统负荷计算的主要方法，在计算过程中， 需要把用电设备按照工艺性质不同，需要系数不同分成不同若 干组，然后分组进行计算，最后再算出总的计算负荷，即逐级 计算的方法。
1．需要系数 需要系数定义为：
Kd

Pm ax Pe
JC t 100 % t t0
式中：
t——工作周期内的工作时间；
t0——工作周期内的停歇时间。 设备铭牌上暂载率为额定暂载率用JCN表示。
1）电焊机和电焊装置组
要求统一换算到JC=100%时的功率，即：
Pe
JCN JC100
PN
SNCOSN
JCN
第二章 负荷计算
式中，PN为电焊机额定有功功率；SN为额定视在功率；JCN 为额定负荷持续率； cosφ N为额定功率因数。
第二章 负荷计算
一、相同工作制的单组用电设备的计算负荷
PC bPe cPx
QC PC tan
SC I
C
PC2 QC2 S
C
3U N
式中：PC 、QC、SC、IC—— 该用电设备组的计算负荷 （kW）、（kVar）、（kVA）、（A）；
Pe —— 该用电设备组的设备容量总和（kW）； Px —— 该用电设备组中x台容量最大用电设备的设 备容量之和（kW）； X —— 该用电设备组取用大容量用电设备的台数； b、c —— 二项式系数，（参见表2-10），由长期实 践统计得出的； UN —— 额定电压（kV）； bPe —— 该用电设备组的平均负荷； cPx —— X台容量最大用电设备的附加负荷（考虑容 量最大用电负荷使计算负荷大于平均负荷的影响）。
某电气开关厂全厂计算负荷为3000kW，功率因 数为0.75，求： （1）该厂全年有功及无功电能量；
Tm ax

WP Pm ax
（2）求该厂的平均负荷。
Pav
Pmax
Qav
Qmax
第二章 负荷计算
第三节 按需要系数法确定计算负荷
一、设备容量的确定
1. 设备容量的定义 设备的銘牌额定功率PN经过换算至统一规定的工作制下的
PT 0.01SC2
QT 0.05SC2
式中： SC2——车间变电所低压母线上的视在计算负荷（kVA）。
5．确定总降压变电所的计算负荷 其方法同车间变电所的高、低压侧计算负荷的确定方法。
这里出现的KΣ与低压母线上的KΣ连乘建议不小于0.8。因为愈趋 向电源端负荷愈平稳，回路又少，所以对应的KΣ愈大。
3．确定多个用电设备组的计算负荷 引入一个系数称同期系数 K（ 又称同时系数），K 的取值为
0.8~1之间，其计算公式为： PC2 K PC1
QC 2 K QC1
SC2 PC22 QC22
IC2
SC 2 3U N
式中：PC2、QC2、SC2—— 配电干线或车间变电所低压母线上的有功、无功、视 在计算负荷（kW）、（kvar）、（kVA）；
（6）消防用电设备的容量一般不计入总用电设备容量之中 （7）夏季有系统空调的制冷
2-2 有一台吊车起重机，其名牌上的额定功率PN=11kW，额 定暂载率JCN=15%，求该起重机的设备容量。
Pe=2PN sqrt（JCN）=8.52kW
第二章 负荷计算
即：
PC= P30= Pmax QC= Q30= Qmax SC= S30= Smax IC= I30= Imax
第二章 负荷计算
3．最大负荷年利用小时数
用“Tmax”表示，是一个“假想时间”，如图2-2所示。 其物理意义是指电能用户按年最大负荷Pmax持续运行Tmax小时
所消耗的电能恰好等于全年实际消耗的电能。其表达式为：
解：
通风机组： 查 表 可 得 Kd=0.75-0.85 （ 取 0.8 ） ， cos=0.8 ， tan=0.75，因此
Pc1=Kd∑Pe=0.8×5 KW=4 kW Qc1= P c1tan=4KW×0.75=3kvar Sc1= P c1/cos=4KW/0.8=5 kV·A
第二章 负荷计算
“额定功率”称为设备容量，用Pe来表示。 2. 设备容量的确定
（1）长期连续工作制或短时连续工作制的用电设备，设备 容量即为额定功率，Pe = PN。
第二章 负荷计算
（2）反复短时工作制的用电设备，设备容量要换算到统一标 准暂载率下的功率。
由于反复短时工作制的用电设备。其工作时间与间歇时间相 互交替，我们把一个周期内的工作时间的百分数称作暂载率， 又称负载持续率，用JC表示，即：