1、第二章負(fù)荷計(jì)算第一節(jié)負(fù)荷分類(lèi)和供電要求一、負(fù)載1.負(fù)荷負(fù)荷，也稱(chēng)為負(fù)荷，是指發(fā)電機(jī)或變電站向用戶提供的電力。測(cè)量的是通過(guò)電氣設(shè)備(發(fā)電機(jī)、變壓器和線路)的功率或電流，而不是它們的阻抗。2.滿載滿載也稱(chēng)為滿載，這意味著負(fù)載剛剛達(dá)到電氣設(shè)備銘牌上規(guī)定的值。3.最大負(fù)載最大負(fù)荷，有時(shí)稱(chēng)為峰值負(fù)荷，是指一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)或設(shè)備的最大負(fù)荷值。4.最低負(fù)載又稱(chēng)低谷負(fù)荷，是指一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)或設(shè)備功耗的最小負(fù)荷值。二、負(fù)荷的分類(lèi)1.根據(jù)負(fù)載特性進(jìn)行分類(lèi)(1)連續(xù)工作負(fù)荷。(2)短期工作負(fù)荷。(3)重復(fù)的短期工作負(fù)荷。2.根據(jù)電源對(duì)象分類(lèi)(1)照明負(fù)荷。(2)民用建筑照明。(3)通信和數(shù)據(jù)處理設(shè)備的負(fù)載。三、負(fù)荷分

2、類(lèi)電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)供電的可靠性和政治、經(jīng)濟(jì)方面供電中斷造成的損失或影響程度分為一次負(fù)荷、二次負(fù)荷和三次負(fù)荷。1.主荷載以下情況都是主要負(fù)載：(1)電源中斷會(huì)造成人身傷害或死亡。(2)電力供應(yīng)中斷將產(chǎn)生重大的政治影響。(3)供電中斷會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。(4)供電中斷會(huì)造成公共場(chǎng)所的嚴(yán)重混亂。對(duì)于一些特殊的建筑，如重要的交通樞紐、重要的交通樞紐、國(guó)賓館、人口集中的國(guó)家級(jí)公共場(chǎng)所等。主要負(fù)荷尤為重要。供電中斷會(huì)影響實(shí)時(shí)處理計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，或者供電中斷后會(huì)發(fā)生爆炸、火災(zāi)和嚴(yán)重中毒的一次負(fù)荷也是一個(gè)特別重要的負(fù)荷。2.二次負(fù)荷以下情況都是二次負(fù)載：(1)電力供應(yīng)的中斷會(huì)造成巨大的政治影響。

3、(2)供電中斷會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。(3)供電中斷會(huì)造成公共場(chǎng)所的混亂。3.三級(jí)負(fù)荷不屬于一類(lèi)和二類(lèi)的電力負(fù)荷。四.電源要求1.一次負(fù)荷的供電要求(1)電源應(yīng)使用兩個(gè)獨(dú)立的電源。當(dāng)一個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)損壞。當(dāng)一次負(fù)荷容量較大或有高壓電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)采用兩個(gè)高壓電源。如果一次負(fù)荷容量不大，應(yīng)優(yōu)先選擇從電力系統(tǒng)或附近機(jī)組獲得的二次低壓電源，也可使用應(yīng)急發(fā)電機(jī)組。如果主要負(fù)載僅為照明或電話站負(fù)載，則應(yīng)使用牲畜電池組作為備用電源。一次負(fù)載的兩個(gè)電源應(yīng)在末級(jí)配電盤(pán)(箱)處切換。(2)除上述兩種電源外，一次負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷必須增加應(yīng)急電源。為了保證特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入

4、應(yīng)急供電系統(tǒng)。(3)常用應(yīng)急電源如下：1)獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組。2)供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常供電的特殊饋線。3)牲畜電池。(4)根據(jù)允許的中斷時(shí)間，可選擇以下應(yīng)急電源：1)靜態(tài)交流不間斷電源裝置適用于允許電源中斷幾毫秒的電源。2)具有獨(dú)立于正常電源的自動(dòng)投入裝置的特殊饋電電路適用于中斷時(shí)間超過(guò)1.5s的電源3)快速自啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組適用于可中斷15秒以上的供電。2.二次負(fù)載的電源要求電力變壓器故障或公共線路故障時(shí)，電源不應(yīng)中斷(或中斷后可迅速恢復(fù))。二次負(fù)載應(yīng)使用兩個(gè)電源，或者使用兩個(gè)電路將其發(fā)送到適當(dāng)?shù)呐潆婞c(diǎn)。當(dāng)配電系統(tǒng)低壓側(cè)為單母線段，母聯(lián)斷路器采用自動(dòng)投切方式時(shí)，單回路供電可靠、可靠3.

5、三級(jí)負(fù)載的電源要求對(duì)電源沒(méi)有特殊要求。當(dāng)三級(jí)負(fù)荷為主負(fù)荷，但有少量一級(jí)負(fù)荷供電時(shí)，二級(jí)電源可采用自備應(yīng)急發(fā)電機(jī)組或逆變器作為一級(jí)負(fù)荷的備用電源。第二節(jié)負(fù)荷計(jì)算一、負(fù)荷曲線在一定時(shí)間內(nèi)代表平均功率隨時(shí)間變化的圖形稱(chēng)為負(fù)載曲線。(1)分類(lèi)1)根據(jù)縱坐標(biāo)指示的不同功率，分為有功負(fù)荷曲線和無(wú)功負(fù)荷曲線；2)根據(jù)橫坐標(biāo)時(shí)間不同分為日負(fù)荷曲線、月負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線。(2)意義負(fù)載曲線的物理含義是由階躍曲線包圍的區(qū)域代表負(fù)載的每日電力需求(電力消耗)。負(fù)載曲線越穩(wěn)定，負(fù)載變化越??；負(fù)載曲線波動(dòng)越大，負(fù)載變化越大。(3)功能圖2-1階梯形日有功功率曲線負(fù)荷曲線不僅反映了設(shè)備或用戶的用電規(guī)律，也可作為變電站設(shè)

6、計(jì)的參考。設(shè)計(jì)時(shí)，用戶不投入運(yùn)行，不能根據(jù)實(shí)際情況得到負(fù)荷曲線。一般情況下，負(fù)荷曲線是參照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷曲線或現(xiàn)有的具有類(lèi)似性質(zhì)的企業(yè)的典型負(fù)荷曲線繪制的。二、需求系數(shù)1.定義由于電氣設(shè)備的額定工作條件不同，所有電氣設(shè)備不會(huì)同時(shí)一起工作；一起工作的設(shè)備不會(huì)全部滿負(fù)荷運(yùn)行；同時(shí)，設(shè)備和線路有功率損耗；所有這些因素結(jié)合在一起，決定了系統(tǒng)中的最大負(fù)載和整個(gè)系統(tǒng)中電氣設(shè)備的總?cè)萘恐g的差異。前者比后者小，二者之比就是需求系數(shù)。負(fù)載曲線的最大負(fù)載pmax(kw)需求系數(shù)=333543543354333100%這組電氣設(shè)備的設(shè)備容量總和(千瓦)需求系數(shù)表示配電系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備同時(shí)運(yùn)行(用電)的程度，或所

7、有電氣設(shè)備同時(shí)使用的程度。通常，它的值小于1，當(dāng)所有電氣設(shè)備同時(shí)連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，它只能是1。(2)構(gòu)成1)同時(shí)工作系數(shù)：同時(shí)工作系數(shù)kt反映運(yùn)行電氣設(shè)備的設(shè)備容量與最大負(fù)荷下所有電氣設(shè)備的總設(shè)備容量之比；2)負(fù)荷系數(shù)：運(yùn)行中的電氣設(shè)備的實(shí)際所需功率與運(yùn)行中的電氣設(shè)備的總設(shè)備容量之比，由最大負(fù)荷時(shí)的負(fù)荷系數(shù)kf來(lái)反映；3)平均效率：每臺(tái)電氣設(shè)備在工作時(shí)都有一定的功率損耗，計(jì)算負(fù)荷時(shí)應(yīng)考慮一個(gè)電氣設(shè)備組的平均效率hd；4)線路效率：當(dāng)電力傳輸?shù)较蛎總€(gè)電氣設(shè)備組供電的線路時(shí)，會(huì)發(fā)生線路的功率損耗，因此在計(jì)算負(fù)荷時(shí)應(yīng)考慮線路效率hl；5)工作系數(shù)：加工條件和工人的操作水平也會(huì)影響電氣設(shè)備的實(shí)際功率，

8、因此負(fù)荷計(jì)算中應(yīng)考慮工作系數(shù)kg。綜合考慮上述因素后，用需求系數(shù)kx表示ktkfkgkx=hd.hl表2-1和2-2給出了每個(gè)電氣設(shè)備組的需求系數(shù)和功率因數(shù)。表2-1施工現(xiàn)場(chǎng)常用電氣設(shè)備組的需求系數(shù)和功率因數(shù)用電設(shè)備組名稱(chēng)需求系數(shù)kx功率因數(shù)cosjtgj通風(fēng)機(jī)和泵傳送帶，傳送帶混凝土和砂漿攪拌機(jī)破碎機(jī)、篩子、泥漿泵、礫石清洗機(jī)起重機(jī)、挖掘機(jī)、電梯電焊機(jī)建筑內(nèi)部照明現(xiàn)場(chǎng)住宅和辦公室照明變電所室外照明0.750.850.520.600.650.700.700.250.450.800.400.700.500.701.00.800.750.650.700.700.451.01.01.01.00.75

9、0.881.771.021.021.980000表2-2民用建筑常用電氣設(shè)備組的需求系數(shù)和功率因數(shù)電氣設(shè)備組的名稱(chēng)需要系數(shù)kx功率因數(shù)cosj評(píng)論照明設(shè)備0.70.80.90.95(當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償后)冷凍機(jī)房0.650.750.8鍋爐房、熱力站0.650.750.75水泵房0.60.70.8迷0.60.70.8電梯0.180.220.8交流梯子廚房0.350.450.85洗衣間0.30.350.85窗戶空調(diào)0.350.450.8舞臺(tái)照明100 200千瓦超過(guò)200千瓦0.610.512.計(jì)算負(fù)荷的概念(1)定義：根據(jù)加熱條件選擇電氣設(shè)備的假定負(fù)荷，其熱效應(yīng)應(yīng)等于實(shí)際可變負(fù)荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)。根據(jù)計(jì)算

10、負(fù)荷，運(yùn)行中的導(dǎo)體或電器的最高溫升不得超過(guò)導(dǎo)體或電器的允許溫升值。(2)物理意義：電阻為r的導(dǎo)體在一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)可變負(fù)載，其最大溫升達(dá)到t值。如果該導(dǎo)體同時(shí)通過(guò)恒定負(fù)載，其最大溫升也達(dá)到t值，則該恒定負(fù)載稱(chēng)為可變負(fù)載的“計(jì)算負(fù)載”，即“計(jì)算負(fù)載”相當(dāng)于實(shí)際可變負(fù)載的最大溫升。一般來(lái)說(shuō)，由半小時(shí)平均負(fù)荷繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱(chēng)為計(jì)算負(fù)荷。根據(jù)加熱條件選擇電氣設(shè)備的基礎(chǔ)是pj(qj、sj或ij)。第三，用“需求系數(shù)法”計(jì)算負(fù)荷需求系數(shù)法一般適用于電氣設(shè)備組計(jì)算中設(shè)備容量相差不大的情況，其特點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單。1.設(shè)備能力的概念供電系統(tǒng)中電氣設(shè)備的銘牌上標(biāo)有額定功率，但當(dāng)設(shè)備的額定工作條件不同時(shí)，

11、設(shè)備的實(shí)際輸出功率不等于銘牌上的額定功率。額定功率是電氣設(shè)備銘牌上標(biāo)明的功率。它是制造商根據(jù)電壓等級(jí)要求允許輸出的機(jī)械功率，即在該功率下電氣設(shè)備的溫升不會(huì)超過(guò)允許的溫升。設(shè)備容量，又稱(chēng)設(shè)備功率，是指轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一工作制的“額定功率”，用pe表示，即當(dāng)電氣設(shè)備上指示的臨時(shí)負(fù)荷率不等于標(biāo)準(zhǔn)臨時(shí)負(fù)荷率時(shí)，額定功率應(yīng)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)臨時(shí)負(fù)荷率。2.電氣設(shè)備工作系統(tǒng)的劃分電氣設(shè)備根據(jù)工作系統(tǒng)分為三種類(lèi)型：(1)長(zhǎng)期工作制(s1):即連續(xù)運(yùn)行工作制，即設(shè)備在規(guī)定的環(huán)境溫度下連續(xù)運(yùn)行，設(shè)備任何部分的溫升不超過(guò)允許值；(2)短時(shí)工作制(s2):即短時(shí)運(yùn)行工作制，即設(shè)備運(yùn)行時(shí)間短，休息時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備在工作時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量不足

12、以達(dá)到穩(wěn)定的溫升，但足以在休息時(shí)間內(nèi)冷卻至環(huán)境溫度；(3)間歇工作制(s3):即重復(fù)短時(shí)工作制，即設(shè)備以間歇方式重復(fù)工作，工作時(shí)間(tg)和休息時(shí)間(tr)交替，用臨時(shí)負(fù)荷率(jc%或e)表示(本書(shū)采用e)，定義為工作時(shí)間tge %=100%=100%工作周期根據(jù)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，占空比tg tr以10分鐘為基準(zhǔn)，起重專(zhuān)用電機(jī)(yz、yzr系列)的標(biāo)準(zhǔn)臨時(shí)負(fù)載率分別為15%、25%、40%和60%，并按40%占空比制標(biāo)注在銘牌上；電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)臨時(shí)負(fù)荷率分別為50%、65%、75%和100%。3.電力負(fù)荷計(jì)算程序圖2-2供電系統(tǒng)代表點(diǎn)電力負(fù)荷計(jì)算圖一般來(lái)說(shuō)，每一點(diǎn)的計(jì)算量是按照?qǐng)D中g(shù)、f、e、d、

13、c、b、a的順序逐步確定的。4.單臺(tái)設(shè)備供電的支線(圖2-2中的g點(diǎn))計(jì)算即電氣設(shè)備的設(shè)備容量(pe)的確定。對(duì)于不同工作系統(tǒng)的電氣設(shè)備，其設(shè)備容量應(yīng)按以下方法確定：(1)長(zhǎng)期工作電機(jī)的設(shè)備容量：等于其銘牌上的額定功率，千瓦。pe=pn(2)重復(fù)短時(shí)工作制電機(jī)的設(shè)備容量：指統(tǒng)一換算為臨時(shí)負(fù)荷率e%=25%時(shí)的額定功率(千瓦)，即pe=pn=2pnpe型轉(zhuǎn)換為e%=電機(jī)設(shè)備容量的25%，kw；e銘牌臨時(shí)負(fù)載(3)電焊機(jī)和焊接設(shè)備的設(shè)備容量：指臨時(shí)負(fù)荷率統(tǒng)一換算為e%=100%時(shí)的額定功率，即pe=pn=sncosjpe型轉(zhuǎn)換為e%=焊接設(shè)備容量的100%，kw；e銘牌臨時(shí)負(fù)載率，將百分比值代入公式；dc焊機(jī)銘牌額定功率，千瓦；交流電焊機(jī)銘牌額定視在功率，千伏安；cosj電焊機(jī)額定功率因數(shù)銘牌。(4)照明設(shè)備的設(shè)備容量1)白熾燈和碘鎢燈的容量等于燈泡上標(biāo)明的額定功率，千瓦。2)帶鎮(zhèn)流器熒光燈的設(shè)備容量為額定功率的1.2倍，千瓦，電子啟動(dòng)熒光燈的設(shè)備容量為熒光燈的額定功率。3)高壓汞燈和金屬鹵化物燈的設(shè)備容量為額定功率的1.1倍，千瓦。(5)不對(duì)稱(chēng)單相負(fù)荷的設(shè)備容量1)多臺(tái)單相設(shè)備應(yīng)均勻分布在三相上；2)在計(jì)算范圍內(nèi)，如果單相設(shè)備總?cè)萘啃∮谌嚯姎庠O(shè)備總?cè)萘康?5%，可根據(jù)三相平衡考慮負(fù)荷分配；3)如果單相電氣設(shè)備的不對(duì)稱(chēng)容量大于三相電氣設(shè)備總?cè)萘?/p>