電工用電負(fù)荷計(jì)算題與實(shí)例在電氣工程的實(shí)際應(yīng)用中，準(zhǔn)確計(jì)算用電負(fù)荷是確保供配電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、合理運(yùn)行的基礎(chǔ)。無(wú)論是新建項(xiàng)目的電氣設(shè)計(jì)，還是既有系統(tǒng)的改造升級(jí)，亦或是日常的維護(hù)與管理，負(fù)荷計(jì)算都扮演著至關(guān)重要的角色。它直接關(guān)系到電氣設(shè)備的選型、導(dǎo)線(xiàn)截面的選擇、保護(hù)裝置的整定以及變壓器容量的確定等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于一線(xiàn)電工而言，掌握負(fù)荷計(jì)算的方法，能夠快速而準(zhǔn)確地進(jìn)行負(fù)荷估算與核算，是提升工作效率和保障用電安全的必備技能。一、負(fù)荷計(jì)算的基本概念與意義用電負(fù)荷，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是指在一定時(shí)間內(nèi)，用電設(shè)備所消耗的電功率總和。但在工程計(jì)算中，我們通常所指的“計(jì)算負(fù)荷”，是一個(gè)假想的持續(xù)負(fù)荷，它在一定的時(shí)間間隔內(nèi)產(chǎn)生的熱效應(yīng)與實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。這個(gè)概念的確立，是為了使電氣設(shè)備和導(dǎo)線(xiàn)在正常運(yùn)行時(shí)，其溫升不超過(guò)允許值。準(zhǔn)確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，其意義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，它是選擇變壓器容量、開(kāi)關(guān)設(shè)備、導(dǎo)線(xiàn)電纜以及保護(hù)裝置的直接依據(jù)。如果負(fù)荷計(jì)算過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備選型偏大，造成投資浪費(fèi)；反之，若計(jì)算偏小，則可能使設(shè)備長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，加速絕緣老化，甚至引發(fā)安全事故。其次，合理的負(fù)荷計(jì)算有助于優(yōu)化供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低電能損耗，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。二、常用負(fù)荷計(jì)算方法簡(jiǎn)介在電氣工程中，常用的負(fù)荷計(jì)算方法有多種，每種方法都有其適用范圍和特點(diǎn)。一線(xiàn)電工在實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的計(jì)算方法。（一）需要系數(shù)法需要系數(shù)法是目前工程上應(yīng)用最為廣泛的負(fù)荷計(jì)算方法之一。它的基本思路是：將用電設(shè)備按其性質(zhì)分組，然后根據(jù)每組用電設(shè)備的額定容量乘以一個(gè)“需要系數(shù)”，得到該組設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，最后將各組的計(jì)算負(fù)荷進(jìn)行匯總（必要時(shí)考慮同時(shí)系數(shù)），從而得到總的計(jì)算負(fù)荷。需要系數(shù)（Kx）是一個(gè)綜合系數(shù)，它考慮了用電設(shè)備的同時(shí)使用系數(shù)、負(fù)荷系數(shù)以及設(shè)備效率等因素。不同類(lèi)型的用電設(shè)備，其需要系數(shù)值差異較大，具體數(shù)值可參考相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊(cè)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其基本計(jì)算公式為：某組設(shè)備的有功計(jì)算負(fù)荷Pjs=Kx×Pe式中：Pjs——計(jì)算有功功率；Kx——需要系數(shù)；Pe——該組設(shè)備的額定有功功率之和。視在計(jì)算負(fù)荷Sjs=Pjs/cosφ（單相負(fù)荷時(shí)需注意相位平衡）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷Qjs=√(Sjs2-Pjs2)或Qjs=Pjs×tanφ電流計(jì)算負(fù)荷Ijs=Sjs/(√3×Ue)（三相電路，Ue為額定線(xiàn)電壓）或Ijs=Pjs/(Ue×cosφ)（單相電路，Ue為額定相電壓）（二）二項(xiàng)式系數(shù)法二項(xiàng)式系數(shù)法考慮了用電設(shè)備組中少數(shù)大容量設(shè)備對(duì)總負(fù)荷的影響，其計(jì)算公式為：Pjs=b×Pe+c×Px式中：b——二項(xiàng)式系數(shù)中的第一項(xiàng)系數(shù)，代表平均負(fù)荷；c——二項(xiàng)式系數(shù)中的第二項(xiàng)系數(shù)，代表附加負(fù)荷；Pe——該組設(shè)備的總額定功率；Px——該組中x臺(tái)容量最大的設(shè)備的額定功率之和。這種方法在確定含有大容量設(shè)備的用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，往往比需要系數(shù)法更接近實(shí)際情況，但計(jì)算過(guò)程相對(duì)復(fù)雜一些。（三）單位指標(biāo)法與類(lèi)比法在初步設(shè)計(jì)階段，或者對(duì)于一些用電設(shè)備種類(lèi)繁多、難以詳細(xì)統(tǒng)計(jì)的場(chǎng)合，可以采用單位指標(biāo)法，如單位面積功率法（W/m2）、單位產(chǎn)品耗電量法等。此外，對(duì)于類(lèi)似的已運(yùn)行項(xiàng)目，也可以通過(guò)類(lèi)比分析來(lái)估算負(fù)荷，這種方法簡(jiǎn)單快捷，但精度相對(duì)較低。三、負(fù)荷計(jì)算實(shí)例分析實(shí)例一：某小型辦公室負(fù)荷計(jì)算（采用需要系數(shù)法）已知條件：某小型辦公室，用電設(shè)備如下：1.熒光燈：30盞，每盞額定功率40W，cosφ=0.5；2.臺(tái)式計(jì)算機(jī)及顯示器：15臺(tái)，每臺(tái)額定功率約200W，cosφ=0.7；3.空調(diào)：2臺(tái)，每臺(tái)額定制冷功率1500W（假設(shè)空調(diào)為單相220V，cosφ=0.85）；4.飲水機(jī)：1臺(tái)，額定功率500W，cosφ=0.95；5.其他小型辦公設(shè)備：總功率約300W，cosφ=0.8。計(jì)算要求：計(jì)算該辦公室的總計(jì)算負(fù)荷及總電流。計(jì)算步驟：1.分組統(tǒng)計(jì)設(shè)備功率Pe，并確定需要系數(shù)Kx：*熒光燈組：Pe1=30盞×40W=1200W=1.2kW查相關(guān)手冊(cè)，辦公室照明Kx取0.8，cosφ=0.5（已知），tanφ=1.732。*計(jì)算機(jī)組：Pe2=15臺(tái)×200W=3000W=3.0kW辦公室計(jì)算機(jī)Kx取0.7，cosφ=0.7（已知），tanφ≈1.02。*空調(diào)組（單相）：Pe3=2臺(tái)×1500W=3000W=3.0kW（注意：?jiǎn)蜗嘭?fù)荷需盡量平衡分配在三相上）空調(diào)Kx取0.75，cosφ=0.85（已知），tanφ≈0.62。*飲水機(jī)：Pe4=500W=0.5kW飲水機(jī)Kx取0.5（間歇運(yùn)行），cosφ=0.95（已知），tanφ≈0.33。*其他小型辦公設(shè)備：Pe5=300W=0.3kWKx取0.5，cosφ=0.8（已知），tanφ=0.75。2.各組計(jì)算負(fù)荷：*熒光燈組：Pjs1=Kx1×Pe1=0.8×1.2kW=0.96kWQjs1=Pjs1×tanφ1=0.96kW×1.732≈1.663kvar*計(jì)算機(jī)組：Pjs2=0.7×3.0kW=2.1kWQjs2=2.1kW×1.02≈2.142kvar*空調(diào)組：Pjs3=0.75×3.0kW=2.25kWQjs3=2.25kW×0.62≈1.395kvar*飲水機(jī)：Pjs4=0.5×0.5kW=0.25kWQjs4=0.25kW×0.33≈0.0825kvar*其他小型辦公設(shè)備：Pjs5=0.5×0.3kW=0.15kWQjs5=0.15kW×0.75≈0.1125kvar3.總計(jì)算負(fù)荷（考慮同時(shí)系數(shù)Kt）：一般辦公場(chǎng)所，總同時(shí)系數(shù)Kt（有功）取0.9~0.95，這里取0.9?？侾js=(0.96+2.1+2.25+0.25+0.15)kW×0.9=(5.71kW)×0.9≈5.139kW總Qjs=(1.663+2.142+1.395+0.0825+0.1125)kvar×0.9≈(5.395kvar)×0.9≈4.855kvar總Sjs=√(Pjs2+Qjs2)=√(5.1392+4.8552)≈√(26.41+23.57)≈√49.98≈7.07kVA4.總計(jì)算電流（按三相380V/220V系統(tǒng)，假設(shè)單相負(fù)荷已平衡分配）：Ijs=Sjs/(√3×Ue)=7.07kVA/(1.732×0.38kV)≈7.07/0.658≈10.7A結(jié)論：該辦公室總計(jì)算負(fù)荷約為5.14kW，視在功率約7.07kVA，總計(jì)算電流約10.7A。在選擇進(jìn)線(xiàn)電纜和總開(kāi)關(guān)時(shí)，應(yīng)以此為依據(jù)，并留有一定余量。實(shí)例二：某居民家庭單相負(fù)荷計(jì)算已知條件：某三室一廳家庭，主要用電設(shè)備如下：1.照明：總功率約300W；2.冰箱：1臺(tái)，150W（24小時(shí)運(yùn)行，但Kx低）；3.彩電：1臺(tái)，200W；4.洗衣機(jī)：1臺(tái)，500W（洗滌時(shí)）；5.電熱水器：1臺(tái)，2000W；6.空調(diào)（掛壁式）：2臺(tái)，每臺(tái)1200W（制冷）；7.微波爐：1臺(tái)，1000W；8.其他小家電（電飯煲、電熨斗等）：總功率約1500W。計(jì)算要求：估算該家庭的總計(jì)算負(fù)荷及進(jìn)戶(hù)線(xiàn)電流（單相220V）。計(jì)算步驟（采用需要系數(shù)法，簡(jiǎn)化計(jì)算）：1.確定需要系數(shù)Kx：家庭用電設(shè)備種類(lèi)多，同時(shí)使用系數(shù)差異大。*照明：Kx=0.8*冰箱：Kx=0.3（長(zhǎng)期運(yùn)行，但功率?。?彩電：Kx=0.5*洗衣機(jī)：Kx=0.5*電熱水器：Kx=1.0（短時(shí)大功率）*空調(diào)：Kx=0.7（單臺(tái)），考慮同時(shí)使用系數(shù)，2臺(tái)取0.8×0.7=0.56*微波爐：Kx=0.5（短時(shí)使用）*其他小家電：Kx=0.3（不同時(shí)使用）2.計(jì)算各設(shè)備計(jì)算功率Pjs：*照明：300W×0.8=240W*冰箱：150W×0.3=45W*彩電：200W×0.5=100W*洗衣機(jī)：500W×0.5=250W*電熱水器：2000W×1.0=2000W*空調(diào)：2臺(tái)×1200W×0.56=1344W*微波爐：1000W×0.5=500W*其他小家電：1500W×0.3=450W3.總計(jì)算有功負(fù)荷Pjs：Pjs=240+45+100+250+2000+1344+500+450=4929W≈4.93kW4.總計(jì)算電流Ijs（單相220V，cosφ取0.85，tanφ≈0.62）：Ijs=Pjs/(Ue×cosφ)=4930W/(220V×0.85)≈4930/187≈26.4A結(jié)論：該家庭總計(jì)算負(fù)荷約4.93kW，計(jì)算電流約26.4A。考慮到家庭用電的峰谷特性及可能的增容，進(jìn)戶(hù)線(xiàn)應(yīng)選擇截面積合適的導(dǎo)線(xiàn)（如4mm2銅芯導(dǎo)線(xiàn)），總開(kāi)關(guān)額定電流宜選擇32A或40A。四、負(fù)荷計(jì)算注意事項(xiàng)1.設(shè)備功率的準(zhǔn)確性：額定功率應(yīng)按設(shè)備名牌參數(shù)選取，對(duì)于電動(dòng)機(jī)等設(shè)備，還需注意區(qū)分有功功率（kW）和視在功率（kVA）。2.需要系數(shù)的合理選?。哼@是負(fù)荷計(jì)算的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的類(lèi)型、數(shù)量、工作性質(zhì)以及使用情況，參考權(quán)威資料或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)合理確定。3.同時(shí)系數(shù)的考慮：在多組設(shè)備或多個(gè)用電單位匯總計(jì)算時(shí)，需考慮同時(shí)系數(shù)，以反映并非所有設(shè)備都同時(shí)達(dá)到最大負(fù)荷的實(shí)際情況。4.單相負(fù)荷的平衡：在三相系統(tǒng)中，單相負(fù)荷應(yīng)盡可能均衡地分配到三相上，以減少三相不平衡帶來(lái)的影響。當(dāng)單相負(fù)荷的總?cè)萘砍^(guò)三相負(fù)荷總?cè)萘康?5%時(shí)，應(yīng)將單相負(fù)荷換算為等效三相負(fù)荷。5.功率因數(shù)的影響：不同設(shè)備的功率因數(shù)不同，計(jì)算視在功率和電流時(shí)必須予以考慮。必要時(shí)，應(yīng)采取無(wú)功補(bǔ)償措施以提高系統(tǒng)功率因數(shù)。6.