学习情境 1 住宅建筑电气照明系统安装
1.1 施工技术准备
1,识图
1)设计说明
(1)设计依据
① 图纸:建筑专业提供的平面图,立面图,剖面图.
② 规范:《低压配电设计规范》GB50054-95.
《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-2008.
《供配电系统设计规范》GB50052-95.
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版).
《建筑照明设计规范》GB50034-2004.
(2)设计范围
① 电气照明设计
②弱电设计(埋管线)
防雷设计.
(3)配电系统
① 负荷:设计负荷每户 10kW.
② 配线:本工程所有配线均为穿管暗配线,室内在板,墙,梁内敷设,各部位管型管径见图中标注和主材表备注栏.
③ 线型线径:管内导线按规定分色.当采用多相供电时,同一建筑物,构筑物的电线绝缘层颜色选择应一致,即保护地线(PE线)应是黄绿相间色,零线用淡蓝色;相线用:A相-黄色,B相-绿色,C相-红色.
④ 电器安装:配电箱,开关箱铁制暗设,底边距地高度 1.8米.
⑤ 开关:暗设距地高度 1.3米.
⑥ 插座:暗设,卫,洗间防溅插座距地高度 1.3米.
⑦ 电视,电话只埋线管,距地高度0.3米.
(4)电气安全:卫,洗间作局部等电位联接,等电位做法见 02D501-2.
(5)防雷:凡被利用作防雷用的钢筋均应焊接成电气通路.焊接应采用搭接焊,搭接长度应符合下列规定:
① 扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2倍,不少于三面施焊;
② 圆钢与圆钢搭接为圆钢直径的6倍,双面施焊;
③ 圆钢与扁钢搭接为圆钢直径的6倍,双面施焊;
④ 扁钢与钢管,扁钢与角钢焊接,紧贴角钢外侧两面,或紧贴3/4钢管表面,上下两侧施焊;
⑤ 除埋设在混凝土中的焊接接头外,应有防腐措施.
(6)其它
① 图中未尽事宜由建设单位,施工单位,设计单位协商解决.
② 本工程所用配电箱的生产厂家应具有证认.
2)图例
3)选用标准图集
(1)《室内管线安装》03D301-1～3(2004合计本)
(2)《常用低压配电设备及灯具安装》D702-1～3(2004年合订本)
(3)《防雷与接地安装》D501-1～4(2003年合定本)
(4)《等电位联接安装》02D501-2
(5)《建筑物防雷设施安装》99(03)D501—1
(6)《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》03D501-3
4)配电箱系统图
由此配电系统图可以看出,电源进线"BV-(3*10).PC32"为3根10mm2的聚氯乙烯绝缘铜芯线穿直径为32mm塑料管敷设,进线总开关"63A/4"为63A的4极空气断路器.
电源进入配电箱后分为10个支路出来.其中N1,N2支路的断路器"16/1P"为16A的单极开关,出线"BV-(2*2.5).PC16"为2根2.5mm2的聚氯乙烯绝缘铜芯线穿直径为16mm的塑料管敷设.N3,N4,N5,N6支路的断路器"20/2P"为20A的双极带漏电功能的开关,出线
"BV-(3*4).PC20"为3根4mm2的聚氯乙烯绝缘铜芯线穿直径为20mm的塑料管敷
设.N7,N8,N9,N10支路的断路器"20/2P"为20A的双极开关,出线"BV-(3*4).PC20"为3根
4mm2的聚氯乙烯绝缘铜芯线穿直径为20mm的塑料管敷设.
另外,由此图还可看出,此配电箱分别装有零排和保护线端子排,此配电箱为3号配电箱"P3".
5)电气平面图
一层电气平面图
二层电气平面图
由平面图可以看出,N1,N2为照明支路,其中N1支路为一层照明支路,向6盏灯供电;N2支路为二层照明支路,也是向6盏灯供电.在看照明支路图时,注意导线上的短斜线表示该导线的根数,如3根短斜线表示该导线的根数为3,如4根短斜线表示该导线的根数为4.
N3,N4,N5,N6,N7,N8,N9,N10为插座支路,其中N3,N4,N5,N6为普通插座,N7,N8,N9,N10为空调插座,所有插座线均为3根.N3为4个厨房的插座供电;N4向8个插座供电,一层,二层各4个,注意表示上引线,即在此有一根竖直向上的管子,导线穿在管中;N5向一层客厅和餐厅
的插座供电,共7个;N 6通过上引线向二层的6个插座供电.N7向2个空调插座供电,一层,二层各1个;N8也是向2个空调插座供电,一层,二层各1个;N9向一层的空调插座供电;N10向二层的空调插座供电.
另外,分别在一层,二层各安装有一个电话,电视插座.
6)防雷,接地平面图
由此防雷,接地平面图可以看出,外圈的虚线表示接地体的敷设,此图表示用Ф10圆钢作接
地体在外墙基础垫层外边缘内敷设,具体作法见《建筑物防雷设施安装》99(03)D501—1,《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》03D501-3.其中" "表示引下线,此工程共有7根引下线,是利用建筑物柱内主钢筋兼作的引下线,其上端与屋檐内避雷带钢筋焊接,下端与基础垫层内接地体和地梁主钢筋焊接.
内圈上有"3"符号的线条表示避雷带,由图上可以看出,Ф10圆钢避雷带在屋脊,屋檐内暗
敷设,具体作法见《建筑物防雷设施安装》99(03)D501—1,《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》03D501-3.同时要求屋面所有金属管道均应与避雷带焊接成电气通路,具体焊接要求见设计说明.
另外,在离地0.5m处,在兼作引下线的建筑物柱内主钢筋上暗设测试端子,用于测量接地电阻,具体作法见《防雷与接地安装》D501-1～4(2003年合定本).此工程共设2处测试端子. 思考:根据以上所述的识图原则,我们大致掌握了建筑电气施工图的组成以及图纸读识的基
本规律和原则.在掌握建筑电气相关专业知识的基础上,还应该对国家现行的标准规范和施
工流程有一定的了解.请思考以下题目,并读识配套的电气施工图.
1)该建筑属于哪种类型进行电气施工图设计时参考并引用了哪些规范和图集
2)本建筑电气设计的范围和包含的内容有哪些
3)本建筑电源从哪里引来电力系统的构成方式采用哪一种
4)电气设计说明中包含了哪些内容
5)对照平面图和主要材料表,该建筑内用到了哪些电气设备
6)读识系统图,每个配电箱中包含有哪些电气元件,其作用及相互关系是什么
7)仔细对照平面图和系统图,平面图上的元件,回路以及配电箱是否跟系统图一一对应
8)从每一个配电箱为开始读识平面图,找到其进线的位置和出线的数量;验证导线的根数是否正确.
9)读识防雷平面和接地平面图,判断其系统构成和做法是否与电气设计说明中的要求相一致.图面上的各种标注,其含义是什么
通过对以上问题的思考,我们可以初步掌握这套电气施工图的一个概况,但只知其然而不知其所以然是远远不够的,图纸上表示的许多数值和做法,为什么要这样做呢,数据得来的依据是什么呢通过以下几个部分内容的学习,就可以帮助我们解决这些问题.
2,用需要系数法和单位用电量指标法进行负荷计算
1)负荷计算的目的及相关物理量
(1)负荷曲线
负荷曲线按纵坐标所表示的功率可分为有功负荷曲线和无功负荷曲线.按横坐标所表示的时间范围可分为日负荷曲线和年负荷曲线.
a) 日负荷曲线
(a) 日负荷曲线的绘制日负荷曲线是以一昼夜24h为时间范围绘制的,日负荷曲线的绘制方法有:
①根据某一监测点24h内各个时刻的功率表中显示的数据,逐点绘制而成的平滑曲线,如图
1.1-1所示,这样得到的负荷曲线最为准确.
②工程上,为了表达和计算简单起见,往往将负荷曲线用等效的阶梯形曲线来代替,与精确的负荷曲线之间会有一定的误差,但这种误差是可以允许的.最为常见的负荷曲线是以半小时为时间间隔所绘制的曲线,如图1.1-2所示.
图1.1-1 有功日负荷的平滑曲线图1.1-2 有功日负荷的阶梯形曲线
(b)日负荷曲线的特征参数
①日电能耗量
②最大功率:表示负荷曲线上功率最大的一点的功率值.
③平均功率:表示日负荷曲线上日电能耗量与时间(24h)的比值,即:
④有功负荷系数(为: 通常 ( = 0.7～0.75.
⑤无功负荷系数(为: 通常 ( = 0.76～0.82.
b)年负荷曲线
(a)年负荷曲线的绘制
①运行年负荷曲线,即根据每天最大负荷变动情况,按一年12个月365天逐天绘制,绘制方法与日负荷曲线相同.
②电力负荷全年持续曲线,它的绘制方法是不分日月的时间界限,而是以全年8760h为直角坐标系的横轴,以负荷为纵轴按大小依次排列绘成.
绘制方法如下:选择典型的夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线各一条;一般认为在南方地区,冬季为165天,夏季为200天,在北方地区,冬季为200天,夏季为165天;从两条典型日负荷曲线的功率最大值开始,依功率的递减顺序依次绘制.如图1.1-3a),b)所示在北方地区,功
率P1在年负荷曲线上所持续的时间T1是:
以此类推,绘制出整个年负荷曲线,如图1.1-3所示.
图1.1-3 电力负荷全年持续曲线
a)典型冬季日负荷曲线 b)典型夏季日负荷曲线 c)电力负荷全年持续曲线
(b)年负荷曲线的特征参数
①年电能耗量:
②最大负荷:表示年负荷曲线上出现的最大的负荷值.也即典型日负荷曲线上的最大负荷.
③年平均负荷:即全年消耗电能与全年时间8760h的比值:
④年最大负荷利用小时数:若用户以年最大负荷持续运行小时即可消耗掉全年实际消耗的电能,则称为年最大负荷利用小时数.
2)计算负荷的概念
计算负荷是一个假想的持续负荷,其热效应与同时间内实际变动负荷所产生的热效应相等.在供配电系统中,以30min的最大计算负荷作为选择电气设备的依据,并认为只要电气设备能承受该负荷的长期作用即可在正常情况下长期运行.一般将这个最大计算负荷简称为计算负荷.
反映在30min阶梯形负荷曲线上,就是最大负荷.即计算负荷
为什么要以30min作为确定计算负荷的依据呢当通过载流导体的电流过大时由于发热,导体温度会持续上升,直至被损坏.当正常工作电流通过载流导体时,导体发热达到某一热平衡状态,此时导体温度也相应升高到某一可以允许的较高的温度值.分析表明,载流导体一般经过(3～4)(为发热时间常数),即能达到稳定温度,而导体的一般为10～30min左右,因此达到稳定温度需30～120min时间.为了保证当载流导体上长期通过计算电流时的最高稳定温度不超过其允许温度,因此取负荷曲线上的30min最大负荷作为计算负荷其实是一种较为保守的取法,它是以发热时间常数较短的导体达到热平衡的时间为取值依据.在负荷曲线上,时间值取得越短,最大的等效负荷(即计算负荷)就越大.
3)负荷的工作制
a)连续运行工作制(长期工作制) 即电气设备投入工作的持续时间较长,负荷稳定,在工作时间内,电气设备截流导体可以达到稳定的工作温度.
连续运行工作制的负荷是指其持续工作时间超过导体达到热平衡所需的时间,即:
若导体在此时能安全工作,则该导体即可在同等条件下一直安全持续工作下去.连续运行工作制设备很多,如:照明设备,电动扶梯,空调风机,电炉等.
b)短时运行工作制(短时工作制) 即电气设备的工作时间短而停歇时间长.在工作时间内,电气设备来不及达到稳定温度就停止运行并开始冷却,其发热所产生的温升可以在停歇时间内冷却到周围的介质温度.
因此,同样的电气设备,在短时运行工作制下将比在连续运行工作制下可以承受更大的负荷. 短时运行工作制设备很少,如:金属切削用的辅助机械(龙门刨横梁升降电动机,刀架快速移动装置),水闸用电动机等.
c)断续运行工作制(反复短时工作制) 即电气设备以断续方式反复工作,其工作和停歇相互交替.在工作时间内,电气设备来不及达到稳定温升就停止运行并开始冷却,但其发热产生的温升不足以在停歇时间内冷却到周围的介质温度.
这种电气设备运行时的可承受功率与其工作时间和停歇时间的相对长度有关,一般用负荷持续率(%来表示,即:
断续工作制的电气设备较多,如起重机,电焊机,电梯等.断续工作制电气设备的额定容量是与其额定负荷持续率相对应的,当负荷持续率不同时, 电气设备可承受的功率也将发生变化.下面推导其换算公式.
设工作周期内为绝热过程,即发热不向四周散失.
(a)当负荷持续率为:
对应的电气设备功率为:
(b)当负荷持续率为;
对应的电气设备功率为:
设上述两种情况下的工作周期时间T相同,要使电气设备在不同负荷持续率下,工作温度不变,需使其工作周期内发热相等,即:
即:
可得:
上式即为不同负荷持续率下,功率的换算公式.
4)负荷计算的方法
对于一个尚未建立和运行的供配电系统,其负荷曲线是未知的,我们无法直接得到计算负荷,而要根据已有的同类型的用户的用电规律来进行计算.
若已知一个供电范围内的所有电气设备的容量之和为,当这些设备正常使用的时候,由于各种原因,该供电范围的负荷曲线中的计算负荷总会比电气设备的总容量小,即:
式中K——是一个小于1的数.
确定这个K值常用的方法有需要系数法,二项式法和利用系数法等.这些方法都要大量使用到经验数据.
若在电气设备数量和容量都不清楚的情况下,要想得到某种使用功能场所的计算负荷,可采用各种用电指标进行负荷计算,其方法有:负荷密度法,单位指标法,住宅用电量指标法等.
a)需要系数法
(a)需要系数的确定
因为
所以,需要系数为:
影响需要系数的因素有:
①并非供电范围内的所有用电设备都会同时投入使用.以同时系数表示.
②并非投入使用的所有电气设备任何时候都会满载运行.以负荷系数表示.
③电气设备额定功率与输入功率不一定相等.以电气设备的平均效率表示.
④考虑直接向电气设备配电的配电线路上的功率损耗后.电气设备输入功率与系统向设备提供的功率不一定相同.以线路的平均效率表示.
即:
上式中,,,均为小于1的系数.
工程实际中,很难通过求上述四个系数来得到需要系数,而是根据已运行的实际系统的统计数据,得到需要系数的经验值.
需要系数是以电气设备的性质为分类原则分类得到的,因此使用时应首先对所要计算的设备进行归类.给出的需要系数常常是一个范围,使用时应根据实际设备的数量决定取值的大小,设备数量越多,需要系数取值应越小,反之则大.
(b)负荷计算的需要系数法
在计算某供电范围内的计算负荷时,先根据负荷类别进行分组,然后按照下列步骤进行计算.
①设备功率每组中只有一台(套)电气设备时,应将设备实际向供配电系统吸取的电功率作为计算负荷,又常把单台设备的计算负荷称作设备功率以表示.对于
连续工作制负荷:
式中——为设备额定输入功率,单位为kW.
断续运行工作制电动机类负荷:应将其额定功率换算成负荷持续率为25%时的等效功率以便于计算.即:
式中——为设备额定输入功率,单位为kW.
——额定负荷持续率.
断续运行工作制电焊机类负荷:应将其额定功率换算成负荷持续率为100%时的等效功率,以便于计算.即:
成组用电设备的设备功率是指除备用设备以外的所有单个用电设备额定输入功率的总和.
(e)
照明设备的设备功率应考虑辅助其正常工作的镇流器等元件上的功率损耗.
白炽灯光源的照明设备:
荧光灯光源的照明设备:(考虑电感型镇流器)
高强气体放电灯光源的照明设备:(考虑电感型镇流器)
②单组设备计算负荷当分组后同一组中设备台数>3台时,计算负荷应考虑其需要系数,以第j组为例,即
式中 n——第j组设备数量;
——第j组设备总功率,单位为kW;
——第j组需要系数;
——第j组设备计算有功功率,单位为 kW;
—一第j组设备计算无功功率,单位为kVar;
——第j组设备计算视在功率,单位为kVA;
——第j组设备功率因数角的正切值;
——电气设备额定电压,单位为kV;
——第j组设备计算电流,单位为A.
当每组电气设备台(套)数≤3台时,考虑其同时使用率非常高,将需要系数取为1,其余计算与上述公式相同.
③多组设备的计算负荷当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时.先将每一组都按上述l)～2)所述步骤计算后,再考虑各个设备组的计算负荷在各自的负荷曲线上不可能同时出现,以一个同时系数来表达这种不同时率,因此其计算负荷为:
式中 m——设备组数
——有功功率同时系数.对于配电干线所供范围的计算负荷,取值范围一般在0.8～0.9;对于变电站总计算负荷,取值范围一般在0.85～1.
——无功功率同时系数,对于配电干线计算负荷,取值范围一般在0.93～0.97;对于变电站总计算负荷,取值范围一般在0.95～1.
——总计算有功功率,单位为 kW;
—一总计算无功功率,单位为kVar;
——总计算视在功率,单位为kVA;
——总计算电流,单位为A.
例1.1-1 某旅游宾馆变电站负荷情况如下列设备清单所示,用需要系数法计算变电站总计算有功功率,无功功率,视在功率和计算电流.
设备清单:
大堂,走道,餐厅,多功能厅等处照明设备容量:150kW(带电容补偿,cos(=0.9)荧光灯;180kW 白炽灯
客房照明设备容量:70kW白炽灯
冷水机组容量:120kW34台
冷冻水泵容量:30kW35台(其中一台备用)
冷却水泵容量:22kW35台(其中一台备用)
冷却塔容量:7.5kW34台
送,排风机容量:11kW35台;22kW33台;17.5kW35台
电梯容量:30kw33台()
厨房设备容量:15kW32台;5kW35台;2.2kW36台
洗衣设备容量:30kW32台;6kW33台;4kW34台
解:1)分组计算
① 大堂,走道,餐厅,多功能厅等处荧光灯照明设备()
考虑电感型镇流器:
② 大堂,走道,餐厅,多功能厅等处白炽灯照明设备()
③ 客房白炽灯照明设备()
④ 冷水机组,冷冻水泵,冷却水泵,冷却塔设备()
⑤ 送,排风机()
⑥ 电梯()
⑦ 厨房设备()
⑧ 洗衣设备()
2)计算总计算负荷
因为,对于变电站总计算负荷,取值范围一般在0.85～1;取值范围一般在0.95～1.所以取,.则:
3,利用各种用电指标的负荷计算方法
当用电设备台数及容量尚未确定,但需作初步的负荷计算时,如:供配电系统处于规划阶段时,具体设备尚未明确;处于初步设计阶段时,部分主要的,大容量的用电设备已经清楚,但某些分散的,小容量用电设备(如:照明设备等)并未确定.这时,均需借助用电指标进行负荷计算.有的电能用户,如住宅,对其设计供配申系统时,始终无法得知每个住户的实际用电设备台数及容量,只能借助用电指标进行负荷计算.常见的方法有:负荷密度法,单位指标法和住宅用电量指标法.
上述方法中所涉及到的负荷密度指标,单位用电量指标或住宅用电量指标也都是由经统计和处理的经验数据得到的.
1)负荷密度法
式中 S——计算范围的使用面积,单位为 m2;
——负荷密度指标,单位为 kW/m2.
表1.1-1中所示数据为一些常见的工业与民用电能用户的负荷密度指标.
常见的工业与民用电能用户的负密度指标表1.1-1
用途
负荷密度指标
/ (kW/m2)
用途
负荷密度指标
/ (kW/m2)
铸钢车间①
0.06
旅游宾馆②
0.07～0.08
焊接车间
0.04
商场②
0.12～0.15
铸铁车间
科研实验楼②
0.08～0.10
金工车间
0.10
办公楼②
0.07～0.08
木工车间
0.66
中,小学(有空调)
0.07～0.08
煤气站
0.09～0.13
中,小学(无空调)
0.03～0.04
锅炉房
0.15～0.20
医院②
0.08～0.1
压缩空气站
0.15～0.20
博展馆
0.06～0.07
① 不含电弧炉,
② 有中央空调.
2)单位指标法
式中——单位用电指标,单位为 kW/人,kW/床,kW/产品等;
——单位数量,单位为人数,床数,产品数量等.
3)住宅用电量指标法
式中——住宅用电量指标,单位为kW/户;
——供电范围内的住宅户数;
——住宅用电同时系数.
住宅用电量指标相当于一户住宅的计算负荷,其值的大小与住宅的建筑面积,档次,所处地区有很大的关系,并随着经济的发展,住宅用电量指标增长相当迅速;住宅用电同时系数表示不同住户的计算负荷的出现在时间上的不一致性,因此随着供电范围的增加(住户数量的增加),住宅用电同时系数应呈减小的趋势.
表1.1-2为中国大陆和香港,美国的住宅用电量标准比较,按照住宅设计规范GB50096-1999,我国住宅用电负荷标准如表1.1-3所示.
中国大陆和香港,美国的住宅用电量标准比较表1.1-2
中国大陆
香港
美国(基本配置)
美国(标准配置)
住宅用电量指标/kW
13.2
18.6
25
住宅用电负荷标准表1.1-3
套型
居住空间个数(个)
不包括阳台的使用面积/㎡
用电负荷标准/kW
一类
2
34
2.5
二类
3
45
2.5
三类
3
56
4
四类
4
68
4
按照国家建筑标准设计图集04DX101-1建筑电气常用数据,表1.1-4中为住宅用电同时系数推荐值.
住宅用电同时系数推荐值表1.1-4
按单相配电计算时所连接的基本户数
按单相配电计算时所连接的基本户数
同时系数
通用值
推荐值
3
9
1
1
4
12
0.95
0.95
6
18
0.75
8
24
0.66
0.70
10
30
0.58
0.65
12
36
0.50
0.60
14
42
0.48
0.55
16
48
0.47
0.55
18
54
0.45
0.50
21
63
0.43
0.50
24
72
0.41
0.45 25～100 75～300 0.40
0.45 125～200 375～600 0.33
0.35 260～300 780～900 0.26
在对大型住宅小区进行规划时可使用表1.1-5推荐的供电指标.
规划供电指标推荐值表1.1-5
普通住宅
全电气化住宅
户均人口 /人
2.9
2.9
近期户均指标 /kW
1.3
2.3
远期户均指标 /kW
1.8
2.8
思考:这一部分我们主要学习了负荷计算的相关知识.负荷计算可以说是整个建筑电气设计到施工的基础,通过负荷计算,我们可以很准确地确定每一条回路上的计算电流的大小,以此为依据,就可以选择合适的导线和开关设备.例如说,我们都知道空调回路一般要比照明回路的功率大很多,在电压相等的情况下,功率越大,意味着通过这些设备的电流就越大,在这种情况下,我们有必要为这些大功率的设备选择较大截面的导线和允许通过电流值较大的开关设备.上面讲到了几种不同的负荷计算的方法,我们仍然以图集中的配电箱为例来计算,验证配电箱系统图中所标示的计算负荷是否准确.在计算之前,有两个问题需要强调:首先,对于住宅建筑我们一般选用需要系数法和用电量指标法相结合的方式;其次,由于需要系数表中给出的需要系数一般是一个范围,所以在计算过程中由于需要系数选取的不同有可能影响最后的计算结果.思考以下问题并进行计算验证:
1)图中AW1配电箱中,标示的设备容量为98KW,当需要系数和功率因数分别取0.7和0.9时,最后计算电流为115.8A.
2)图中AL1配电箱中,标示的设备容量为8KW,当需要系数和功率因数分别取1和0.9时,最后计算电流为40A.
通过计算电流选择导线和电缆以及开关设备的方法在后面详述.供配电系统能否正常稳定地工作,除了与自身系统构成有关之外,还跟其配套的安全保护部分息息相关.雷电流是导致建筑供电系统故障的一个原因,通过下面内容的介绍,我们应该大致了解雷电流的形成特点以及防护办法等内容.
4,过电压与防雷
1)概述
电力系统的过电流和过电压是一对对偶的故障或不正常运行状态.本书第六章主要讲述了系统过电流的危害,特征以及预防和保护的方法.本章将针对过电压的危害和防护问题进行讨论.
(1)过电压的危害
过电压的危害主要表现在两个方面:
①危及系统,设备安全过电压使绝缘遭到破坏而导致系统电气元件,用电设备损坏.对于供配电系统来说,过电压除了击穿绝缘造成短路以外,还可能因工频电压升高使照明或电热设备发热功率增大而烧坏设备,或使电动机,变压器等设备铁心磁通密度增大,导致铁损增大而烧坏设备,也可能因短时脉冲过电压而使电子元器件及设备损坏.
②危及人身安全过电压对设备或建筑物均可能产生严重的破坏,并由此带来电台,火灾等十
分严重的后果.这种后果危害人身安全,且大量发生在非电气专业场所,事故造成的损失往往远大于在专业场所发生的同类故障.因此,对于这种状况更应作好防范.
(2)过电压的分类
电动机,变压器,输配电线路和开关设备等的对地绝缘,在正常工作时只承受相电压.当由于某些原因,电网的电磁能量发生突变,就会造成设备对地或匝间电压的异常升高,产生过电压.过电压分为雷电过电压和内部过电压.
a)雷电过电压由于大气中雷云与雷云,雷云与地面物体间会出现效电现象,雷云直接对地面某物体(电气设备或建筑物)放电或雷电感应而引起的过电压统称为雷电过电压或大气过电压或外部过电压.
这种过电压在供电系统中占的比重极大,它不仅对系统中的电气设备,而且对建筑物造成危害.雷电过电压具有脉冲特性,持续时间一般只有几十微秒,其幅值取决于雷电参数和防雷措施,与系统的额定电压参数无直接关系.
雷电过电压又分为直未雷过电压,感应雷过电压,侵入波过电压和雷击电磁脉冲.
①直击雷过电压是指雷电对电气设备或建筑物直接放电而产生的过电压,放电时雷电流可达几万甚至几十万安培.
②感应雷过电压是指当雷云出现在架空线路上方时,由于静电感应,在架空线路上积聚大量异号电荷,在雷云对其他地方放电后,线路上原来被约束的电荷被释放形成自由电荷以电磁波速度向线路两侧流动,形成感应过电压,其电压可达几十万伏.
③雷电侵入波(行进波)过电压是指由于线路,金属管道等遭受直接雷击或感应雷而产生的雷电波,沿线路,金属管道等侵入变电站或建筑物而造成危害.据统计,这种雷电侵入波占系统雷害事故的50%以上.因此,对其防护问题,应予相当重视.
④雷击电磁脉冲是指雷电直接去在建筑物防雷装置和建筑物附近所弓l起的效应.它是一种干扰源,绝大多数是通过连接导体的干扰,如雷电流或部分雷电流,被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰.
这种干扰脉冲是～种能量脉冲,它既可以以过电压形式出现,也可以以过电流或电磁辐射形式出现,因此,雷击电磁脉冲并不完全是过电压问题,而是一种能量冲击,因此又将其称为"电涌"(surge)或"浪涌",它对供配电系统中电气设备的绝缘威胁不大,但对用电设备中的信息系统设备的正常工作影响甚大.
b)内部过电压由于系统的操作,故障和某些不正常运行状态,使供配电系统电磁能量发生转换而产生的过电压称为内部过电压.
内部过电压的持续时间与过电压的类别有关,短的如操作过电压,其持续时间一般为毫秒级,长的如谐振过电压可持续存在.
常见的内部过电压有:
(a)操作过电压是指由于开关分合闸操作或事故状态而引起的过电压.在开关操作或事故过程中,系统的运行状态发生改变将引起系统中电容和电感间电磁场能量互相转换的暂态过程.在阻尼不足的电路中,这种过程常常是振荡性的.这时,就有可能在某些设备上,局部或全部电网中出现过电压.
常见的操作过电压有:
①切断小电感电流时的过电压,例如切除空载变压器,切除电抗器等.
②切断电容性负载时的过电压,例如切除空载长线,电容器等.
③中性点不接地系统的弧光接地过电压.
(b)谐振过电压产生于系统中电感与电容组合构成的振荡回路.其固有自振频率与外加电源频率相等或接近时,出现的一种周期性或准周期性的运行状态,叫谐振.由谐振导致的过电压称为谐振过电压.
供配电系统中,谐振过电压主要有线性谐振过电压(发生在由恒定电感,电容和电阻组成的回路中)和非线性(铁磁)(由于变压器,电压互感器等的磁路饱和造成)谐振过电压.
(c)工频电压升高,是指因为系统发生故障,不正常运行状态或参数失配造成的异常电压上升. 常见的工频电压升高有长线路电容效应造成的末端电压升高,不对称接地带来的健全相对地电压升高,突然甩负荷造成的电压升高,低压中性点接地系统中性点位移造成的电压升高,共用接地体的高压接地电压窜入低压系统造成的过电压等.
内部过电压的幅值与电网的额定电压呈正相关,一般为额定电压的2.5～4倍,因此在高压和超高压系统中显得特别严重,在以中压和低压为主要电压等级的供配电系统中,内部过电压
对系统自身的运行安全危害相对较轻.但其对环境安全,人身安全或用电设备安全却有较大
危害.
本书以下分析仅涉及雷电过电压的防护问题.
(3)雷电过电压的防护方法
雷电过电压的防护应从两个方面入手,一是尽量减少雷电过电压发生的可能;二是一旦产生
了雷电过电压,应采取措施尽量限制过电压的危害程度.
雷电过电压的防护措施主要有:
①雷电直击的防护采用直未雷防护装置来保护供配电设施或建筑物免受直接雷击.这类措施的目的是避免直击雷过电压.
②雷电过电压的防护采用避雷器,并联电容器等来限制和降低由于直击雷过电压和感应雷过电压造成的雷电侵入波过电压的幅值和陡度.这类措施的目的是避免过电压对被保护物的危害或减轻其危害程度.
(4)雷云放由过程及雷电特性
要对雷电过电压进行防护,首先应对导致雷电过电压的雷电以及雷电的特性参数有所了解. a)雷云放电过程
雷电放电是由带电的雷云引起的.雷云中电荷的形成,有各种学说,目前尚未获得比较满意的一致性认识.一般认为,雷云是在有利的大气和大地条件下,由强大的潮湿的热气流不断上升进入稀薄的大气层冷凝,形成冰晶;在高空中冰晶和过冷的水滴相混合时,形成冰雾;冰晶带
正电而冰雾带负电;冰晶被气流带到云顶的上部,形成带正电的雷云,而冰雾则形成带负电的雷云.雷云与雷云或雷云与大地之间构成一个巨大的电容器,当雷云中的电荷聚积到足够数
量时,雷云对地之间或不同电荷的雷云间就会发生强烈的放电现象.
在放电初始阶段,由于空气产生强烈的游离,形成指向大地的一段导电通路,叫做雷电先导.
雷电先导脉冲式地向地面发展,到达地面时,与地面异性电荷发生剧烈地中和,出现极大的电流并有雷鸣和闪电伴随出现,这就是主放电阶段.主放电存在的时间极短,约为50～100,其
温度可达2000,并给周围空气急剧加热,骤然膨胀而发生雷鸣,主放电电流可达数百千安,是
全部雷电流中的主要部分.主放电阶段结束后,雷云中的残余电荷经放电通道入地,称为放电的余辉阶段,持续时间较长约为0.03～0.05s,余辉电流不大于数百安.雷电流对地面波及物
体有极大危害性,它能伤害人畜,击毁建筑物,造成火灾,并使电气设备绝缘受到破坏,影响供电系统的安全运行.
b)雷电的特性参数
雷云放电具有很高的电压幅值和电流幅值.通常可能测量的是雷电流幅值及其增长变化速度(也称为雷电流陡度)这两个参数.掌握了这两个参数就能够计算雷电过电压并采取相应的防雷保护措施.但雷电活动是大自然的气象变化形成的,各次雷云的放电条件不同,随机性很强,其参数只能通过多次观测所得的统计数字来表示.描述雷电的特性参数主要有雷电流幅值,
雷电流波形,雷暴日,地面落雷密度等.
(a)雷电流幅值雷电流的波形呈脉冲形式,雷电流幅值是指该脉冲电流所达到的最高值.
雷电流幅值与气象,自然条件等有关,是一个随机变量,其变化范围很大.在相同的雷电情况下,被击物的接地电阻值不同,其雷电流也各异.为了便于互相比较,将接地电阻小于30的物体,遭到直击雷作用时产生的电流最大值,叫雷电流幅值.我国雷电流幅值概率曲线如图
1.1-4所示.这是根据大量实测数据得出的.
图中横坐标上的P表示雷电流幅值超过纵坐标上所示值的概率.该曲线也可用下式表示: 式中 I——雷电流幅值,单位为kA.
P——雷电流超过I的概率.
从曲线中可知,幅值超过20kA的雷电流出现的概率为65%,而超过120kA的概率只有7%. (b)雷电流波形根据测量,雷电流波党是一种非周期性脉冲波,其幅值和陡度随各次放电条件而异.通常幅值大时陡度也大,幅值和最大陡度都出现在波头部分,如图1.1-5所示.
①据统计,雷电流的波头长度在 l～5的范围内,雷电流的波长在20～50的范围内,在防雷保护中,建议采用的雷电流波形为226/50us(波头长度/波长).
②雷电流陡度是指雷电流幅值与雷电流波头长度的比值.由于雷电流的波头长度变化不大,所以雷电流的陡度和福值必然密切相关.当采用 2.6波头时,雷电流的.平均陡度a与幅值I 线性相关,即:
式中a——雷电流陡度,单位为kA/.
(c)雷暴日雷暴日是指每年中有雷电放电的天数,在一天内只要听到雷声就算一个雷暴日. 因各地区气候特征不同,雷电活动在不同地区的频繁程度也不同.对雷电的活动状况可用雷暴日来表示.雷暴日一般取其统计的平均值,即平均雷暴日.我国某些城市的年平均雷暴日如表8-1所示.
在我国把平均年雷暴日小于15的叫少雷区,大于40的叫多雷区,大于90的叫强雷区.在防雷设计上要根据雷暴日的多少因地制宜地采取防雷措施.
某些城市年平均雷暴日表1.1-6
(d)年地面落雷密度地面落雷密度是指每年,每平方公里的地面遭受雷击的次数.
雷暴日的统计,并没有区分雷云之间的放电和雷云与地的放电.实际上雷云间放电几率更大.对防雷保护的设计研究更有实际意义的,还是雷云对单位面积地面的年平均放电次数.
关于地面落雷密度与雷暴日数的关系,目前学术界尚有争议,一般可用下式计算:
式中——每年每平方公里地面落雷数,单位为次/
——年平均雷暴日;
——地面落雷密度,即每雷暴日每平方公里地面落雷数,单位为次/
(e)建筑物年预计雷击次数在进行建筑防雷设计时通常采用年预计雷击次数这一参数.
①建筑物年预计雷击次数按下式确定:
式中 N—一建筑物预计雷击次数,单位为次/a;
k——校正系数,在一般情况下取1;在下列情况下取相应数值:位于旷野孤立的建筑物取2;金属屋面的砖木结构建筑物取1.7;位于河边,湖边,山坡下或山地中土壤电阻率较小处,地下水路头处,土山顶部,山谷风口等处的建筑物以及特别潮湿的建筑物取1.5;
——建筑物所处地区雷击大地的平均密度,单位为次/a;
——与建筑物截收相同雷击次数的等效面积,单位为km^2.
②建筑物等面积向外扩大后的面积.如图1.1-6所示.
a)当建筑物的高 H 小于 100m时,其每边的扩大宽度和等效面积应按下式计算:
式中 D——建筑物每边的扩大宽度,单位为m;
L,M,H——分别为建筑物的长,宽,高,单位为m.
b)当建筑物的高H等于或大于100m时,其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高 H,由下式计算:
'
3)当建筑物各部位的高不同时,应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度,其等效面积应按每点最大扩大宽度外墙的连接线所包围的面积计算.
(5)接地和接地装置
a)接地的概念电气设备的任何部分与土壤间作良好的电气连接,称为接地.直接与土壤接触的金属导体称为接地体或接地极.连接于电气设备接地部分与接地体间的金属导线称为接地线.接地体可分为人工接地体和自然接地体,人工接地体是指专门为接地而装设的接地体,自然接地体是指兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件,金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等.接地体和接地线组成的总体称为接地装置.
b)接地装置的散流场当由于某种原因有电流流入接地体时,电流就通过接地体向大地作半球形散开,这一电流称为接地电流,接地电流流散的范围称为散流场.接地装置的对地电压与接地电流之比为接地电阻.实验表明,离接地体越远,土壤导电面积越大,电阻就越小.在距25m长的单根接地体20m处,导电半球形面积可达2500m^2,土壤散流电阻已小到可以忽略,也就是这里的电位已趋近于零,可以认为远离接地体20m以外的地方电位为零,称为电气上的"地"或"大地",如图1.1-7所示.
①电气也备的绝缘股外时,在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差称为接触电压
②人在散侃场中分走肘,同脚间出现的电位差称为跨步电压队;
c)接地的分类接地按其作用可作如下分类:
①功能性接地,是指为了保证系统或设备的正常运行,或为了实现电气装置的固有功能,提高县则靠性向进行的接地.如:变压器中性点接地.
②保护性接地,是指为了保证人身安全而进行的接地.如:电气装置外露导电部分和装置外导电部分的接地;为防止雷电过电压对设备或人身安全的危害而进行的防雷接地;为消除静电对电气装置和人身安全危害而进行的接地.
③功能性和保护性合一的接地,是将功能性和保护性接地结合在一起的接地.如:屏蔽接地.
d)接地电阻指构成接地装置的各部分的电阻之和.
①工频(50HZ)接地电流流经接地装置所呈现出来的接地电阻称为工频接地电阻.
②冲击电流(如雷电流)流经接地装置所呈现出来的接地电阻称为冲击接地电阻.
2)直击雷的防护
(1)直击雷防护装置的组成
对直击雷的防护措施是让雷电在人为设置的直走雷防护装置上放电,使雷电流沿防护装置泻入地中,以免被保护的设备或建筑物受到损坏.
如图1.1-8所示,直击雷防护装置由三个主要的部分组成.
①接闪器直接截受雷击的避雷针,避雷蒂(线),避雷网,以及作接闪的金属屋面和金属构件等.避雷针,避雷带(线),避雷网一般以钢管,钢筋或扁钢等制成.
②引下线连接接闪器和接地装置的金属导体.一般以钢筋或扁钢等制成,也可以利用建筑物结构柱内的钢筋兼作.
③接地装置接地体与接地线的总和.可以以钢筋,扁钢和各种型钢制成,也可以利用建筑物基础内的钢筋兼作.
其防护原理是:在雷电先导的初始阶段2因先导高地面较高,故先导发展的方向不受地面物体的影响,但当其向下至某一高度时,地面上的接闪器将会影响先导的发展方向,使先导向接闪器定向发展,这是由于接闪器较高并具有良好的接地,在其上因静电感应而积聚了与先导
相反极性的电荷使其附近的电场强度显著增强的缘故,此时先导放电电场即开始被接闪器所歪曲,将先导放电的途径引向接闪器本身,从而达到保护被保护物的目的.
(2)接闪器的保护范围
接闪器的保护范围目前尚无精确的理论计算方法,都是用根据模拟试验和运行经验数据总结的经验算法,由于雷击路径的偶然性,因此要保证被保护物绝对不受直接雷击是不现实的,一般,保护范围是指具有0.L%左右雷击概率的空间范围.
接闪器保护范围的求取方法常用的有两种,即折线法和滚球法.其中折线法中,只有避雷针(线)保护范围的计算方法.
通常,在对建筑物的保护范围计算时使用滚球法;而在对供配电设施的保护范围计算时使用折线法.
a)滚球法
滚球法是以人为半径的球体,沿需要防直击雷的部位滚动,当球体只触及接闪器(包括被利用作为接问器的金属物),或只触及接闪器和地面(包括与大地接触并能承受雷击的金属物),而不触及需要保护的部位时,则该部分就得到接闪器的保护.
滚球法中所用的滚球半径与被保护物的重要性和危险性有关,即与孩保护物的防雹等级有关.对于建筑物来说,一,二,三类防雷建筑所需的滚球半径分别为30m,45m,60m.建筑物的重要
性或危险性越大,滚球半径要求越小,即越趋于保守.
(a)避雷针的保护范围可以采用独立的单支避雷针保护,也可以采用多支避雷针进行联合保护.
(1)单支避雷什的保护范围如图1.1-9所示,单支避雷针的保护范围应按下列方式确定
1)当避雷针高度h小于或等于此时:
①距地面处作一平行于地面的平行线.
②以针尖为圆心,为半径,作弧线交于平行线的A, B两点.
③以A,B为圆心,为半径作弧线,该弧线与针尖相交并与地面相切.此弧线起到地面止就是保护范围.保范围是一个对称的锥体.
④避雷针在高度的x和在地面上的保护半径,按下列计算式确定:
式中——避雷针在太高度的 x平面上的保护半径,单位为 m;
——滚球半径,单位为m;
—一被保护物的高度,单位为m;
——避雷针在地面上的保护半径,单位为m.
2)当避雷外高度h大于时,在避雷针上取高度的一点代替单支避雷针针尖作为圆心,其余做法与上面完全相同.
(2)双支等高避雷针的保护范围如图8-7所示,在避雷针高度h小于或等于的情况下,当两支避雷针的距离D大于或等于2时,应各按单支避雷针的方法确定;当D小于2时,按下述方法确定:
1)AEBC外侧的保护范围,按照单支避雷针的方法确定.
2) C, E点位于两针间的垂直平分线上.在地面每侧的最小保护宽度按下式计算:
在AOB轴线上,距中心线任一距离X处,其在保护范围上边线上的保护高度按下式确定:
该保护范围上边线是以中心线距地面的一点O'为圆心,以为半径所作的圆弧AB.
3)两针间AEBC内的保护范围, ACO部分的保护范围按以下方法确定:在任一保护高度和C点所处的垂直平面上,以作为假想避雷针,按单支避雷针的方法逐点计算确定,见图8-7中l-1剖面.确定BCO,AEO,BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同.
4)确定x平面上保护范围截面的方法.以单支避雷针的保护半径为半径,以 A,B为圆心作弧
线与四边形AEBC相交;以单支避雷针的为半径,以E,C为圆心作弧线与上述弧线相交,见图1.1-10中粗虚线.
(3)双支不等高避雷针的保护范围如图1.1-11上所示,在h1小于或等于和小于或等于的情况下,当D大于或等于时,应按各单支避雷针所规定的方法确定,当D小于时,应按下列方法确定. L) AEBC外侧的保护范围,按照单支避雷针的方法确定.
2)CE线或线的位置接下式计算:
3)在地面上每侧的最小保护宽度b.按下式计算:
在AOB轴线上,A,B间保护范围上边线按下式确定:
式中 x——距CE线或线的距离.
该保护范围上边线是以线上距地面的一点为圆心,以为半径所作的圆弧AB.
4)两针间AEBC内的保护范围,ACO与AEO是对称的,BCO与BEO是对称的,ACO部分的保护范
围按以下方法确定:在和C点所处的垂直平面上,以作为假想避雷针,按单支避雷针的方法确定,见图1.1-11中l-l剖面.确定BCO,AEO,BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同. 5)确定平面上保护范围截面的方法与双支等高避雷针相同.
(4)矩形布置的四支等高避雷针的保护范围.如图8-9所示,在h小于或等于的情况下,当大于或等于2时,应各按双支等高避雷针的方法确定;当小于2时,应按下列方法确定:
1)四支避雷针的外侧各按双支避雷针的方法确定.
2) B,E避雷针连线上的保护范围见图1.1-12的1-1剖面,外侧部分按单支避雷针的方法确定.两针间的保护范围按以下方法确定:以B,E两针针尖为圆心,为半径作弧相交于O点,以O 点为圆心,为半径作圆弧,与针尖相连的这段圆弧即为针间保护范围.保护范围最低点的高度h.按下式计算:
3)图1.1-12中剖面2-2的保护范围,以P点的垂直线上的O点为圆心,为半径作圆弧与B,C
和A,E双支避雷针所作出在该剖面的外侧保护范围延长圆弧相交于F,H点.F(H)点的位置及高度按下式计算确定:
4)确定图1.1-12中剖面3-3的保护范围的方法同双支不等高避雷针的方法.
5)确定四支等高避雷针中间在至h之间于高度的平面上保护范围截面的方法:以P点为圆心,为半径作圆或圆弧,与各双支避雷针在外侧所作的保护范围截面组成该保护范围截面,如图
1.1-12中虚线所示.
2.避雷线的保护范围单根和多根避雷线的保护范围的具体计算方法参见相关的资料.
思考:通过上面内容,我们可以结合图纸了解防雷接地系统的作用及做法,读识图集并思考以下问题:
该建筑所处地理位置属于多雷区还是少雷区
该建筑的防雷分级如何图中采用哪种接闪器
该建筑中引下线有什么要求其间距应满足什么要求
根据规范要求验证图集中的防雷装置能否保护本建筑.
1.2 主要材料准备
1,列主要材料表
2,常见开关电器及其选择
开关电器是构成供配电系统的重要元件.供配电系统中开关电器按所在电压等级可分为高压开关和低压开关.
1)高压断路器
断路器不仅可以分合负荷电流,还能分断短路电流,即断路器应具有很好的灭弧能力,因此需要专用的灭弧装置.触头置于灭弧装置的外壳即灭弧室中,不能直接看到触头的开闭状态.另外由于触头要求分,合力大,动作速度快,因此,高压断路器一般应具备一套操作系统和与之配套的操作电源才能实现分,合操作.
a)高压断路器的分类
高压断路器可以按安装地点分为户内式和户外式,但高压断路器一般都安装在成套配电装置内,所以大多做成户内式.高压断路器通常按灭弧室中的灭弧介质进行分类,主要有少油式断路器,真空断路器和六氟化硫断路器.下面简单介绍这三种常用高压断路器的结构和性能. (a)少油式断路器少油式断路器是相对于以前常用的多油式断路器而言,多油式断路器的油量很大,既作灭弧介质,也作绝缘介质.这种断路器目前较少使用,而少油式断路器油量较少,仅几公斤,只作灭弧介质.
少油断路器的优点是价格便宜,在供配电高压系统中得到广泛应用.但由于其灭弧介质为油,因此不能用于有较高防火,防爆要求的场合,如高层建筑内的配电系统中就不能使用少油断路器;另外油灭弧介质多次在电弧作用下受热分解后,其介质强度会受到影响,因此不能用于频繁操作的场合.
(b)真空断路器真空断路器是以真空作为灭弧介质的断路器.真空断路器由真空灭弧室,绝缘体传动件和机架组成.
这里所指真空,是气体压力在0.0133Pa以下的空间,真空间隙的气体稀薄,分子的自由行程大,发生碰撞的几率小,因此,碰撞游离已不是真空间隙击穿产生电弧的主要因素.真空中电弧是在触头电极蒸发出的金属蒸汽中形成的.
真空断路器的特点是:
① 触头开距短.10kV级真空断路器的触头开距只有10mm左右.因为开距短,可使真空灭弧室做得小巧,所需操作机构做功小,动作快.
② 燃弧时间短,触头间隙介质恢复速度快,且与分断电流大小无关,一般只有半个周波.但由于其灭弧不一定是在电流过零时自然熄弧,可能引起回路中的过电压,因此用真空断路器分断电路时可能会给系统造成不利影响.
③ 由于触头在开断电流时烧损量很少,所以触头寿命长,能较频繁操作.
④ 体积小,重量轻,防火防爆性能好.
(c)SF6断路器六氟化硫(SF6)断路器是利用SF6气体做灭弧介质的一种断路器,SF6是一种化学性能非常稳定的惰性气体,具有优良的电绝缘性能,绝缘强度高,电弧熄灭后,恢复绝缘快.但在电弧的高温作用下SF6会分解出F2,有较强的腐蚀性和毒性.
SF6断路器的特点是:断流能力强,灭弧速度快,不易燃,电寿命长,可频繁操作,机械可靠性
高以及不维修周期长.但要求加工精度高,密封性能要求非常严格,价格较高.
b)高压断路器的操作机构
断路器进行分闸,合闸操作以及保持合闸状态,这些任务全由操作机构来完成.
操作机构的操作过程,实际上就是使操作元件(如合闸元件或分闸元件)获得动能,再通过拐臂和连杆机构将动能传到触头去实现合闸或分闸的过程.
当断路器合闸时,操作机构必须克服断路器分闸的阻力和断路器运动部分的重量以及摩擦阻力等,所以合闸操作所需做功很大,而分闸时,只需使保持断路器合闸位置的操作机构闭锁装置脱扣即可,因此,分闸时所需做功较小.
根据产生合闸操作所需能量的方式,操作机构主要可分为下列几种类型.
(a)手动操作机构靠人力直接作为合闸动力的机构称为手动机构,这种机构的结构比较简单,缺点是操作作功受人力限制,合闸时间长,且随操作人员的体力不同而不同,此种机构只能用
在小容量断路器上.
(b)电磁操作机构用电磁铁将电能变成机械能作为合闸动力的机构,称为电磁机构.这种机构也较简单,运行可靠.但这种机构需要配备蓄电池设备或整流设备作电源,所以价格较贵.目前这种机构已逐渐被弹簧操作机构取代.
(c)弹簧操作机构利用弹簧储存的能量进行合闸的机构,称为弹簧操作机构.有手力储能和电动机储能两种.此种机构成套性强,不需配附加设备,目前应用最为广泛.可作为少油断路器,真空断路器和SF6断路器的操作机构.
2)高压负荷开关
高压负荷开关具有简单的灭弧装置,常用来分合负荷电流和较小的过负荷电流,但不能分断短路电流.负荷开关常与熔断器一起使用,利用熔断器切除故障电流,这种形式广泛用于城网改造和农村电网.目前,高压负荷开关主要有产气式,压气式,真空式和SF6等类型,主要用于10kV电网.负荷开关也可分为户内式和户外式两大类.
高压负荷开关适用于无油化,不检修,要求频繁操作的场所.
3)高压隔离开关
高压隔离开关的主要功能是隔离电源,以保证需隔离设备和线路的检修安全及人身安全,隔离开关分断后具有明显的可见断开间隙,绝缘可靠,但隔离开关没有灭弧装置,不能带负荷分,合闸,不过可用来分合一定的小电流,如励磁电流不超过2A的空载变压器,电容电流不超过
5A的空载线路以及电压互感器和避雷器等.
高压隔离开关按安装地点分户内式和户外式两大类.按有无接地开关可分为不接地,单接地,双接地三类.
4)高压熔断器
高压熔断器通常与高压负荷开关配合使用,这种组合方式在城市环网系统和用户变电站的高压侧得到广应用.
(1)高压熔断器的结构如图1.2-1所示为高压熔断器的结构示意图.
(2)高压熔断器的灭弧高压熔断器的灭弧作用可用以下两种方法来实现:
a)用固体灭弧物质制成灭弧室,当其中出现电弧时,在电弧的热作用下能产生气体,使电弧被纵向气流熄灭.
b)在熔断器中充满石英砂填料,利用石英砂的冷却作用来灭弧,这种熔断器具有限流作用,而且在灭弧时不会有强大气流冲出灭弧室外.
图1.2-1 高压熔断器的结构示意图
1—瓷熔官 2—金属管帽 3—弹性触座 4—熔断指示器 5—接线端子 6—瓷绝缘子 7—底座5)低压断路器
低压断路器又叫低压自动空气开关,是低压系统中既能分合负荷电流也能分断短路电流开关电器.
低压断路器除了具有一般开关通断电路的功能外;同时还具有反映系统的故障状态,判断是否需要分断电路,并执行分断动作的功能,即具有对系统的保护功能.
低压断路器通常是按其结构型式分类的,可分为框架式,塑壳式和小型模块式.其操作方;有人力操作,电动操作和储能操作.主触头极数有单极,2极,3极和4极.
(1)低压断路器的结构和工作原理
图1.2-2所示为低压断路器的工作原理示意图.低压断路器由三个基本部分组成.
a)主触头和灭弧系统这一部分是执行电路通断的主要部件.
低压断路器的主触头一般由耐弧合金(如银钨合金)制成,采用灭弧栅片灭弧.主触头是由操作机构和脱扣器操纵其通断的,操作机构可用操作手柄操作,也可用电动机构操作.在正常情况下,触头可接通,分断工作电流,当出现故时,能依靠自由脱扣机构快速及时地切断高达数
十倍额定电流的故障电流,从而保护系统中的电气设备和线路.
低压断路器还可配置一些辅助触头以扩展使用功能.如:一系列的动合触头,动断触头的组合可完成开关间的电气连锁功能.
b)具有不同保护功能的各种脱扣器是实施保护功能的主要元件,由不同功能的脱扣器可以组合成不同性能的低压断路器.
图1.2-2 低压断路器的工作原理示意图
1—主触头 2—自由脱扣机构 3—过流脱扣机构 4—分励脱扣器
5—热脱扣器 6—欠电压脱扣器 7—起动按钮
(a)按照脱扣器的工作原理可分为电磁型脱扣器,热脱扣器和电子式脱扣器.
常规脱扣器是利用热,磁效应工作的.利用电磁原理工作的脱扣器称为电磁脱扣器,利用双金属片发热原理工作的脱扣器称为热脱扣器.图1.2-2中,脱扣器3,4,6都是电磁脱扣器,脱扣器5是热脱扣器.
电子式脱扣器除具有热,磁型脱扣器的所有功能外,还具有一些扩展功能,只是其实现手段是采用的电子器件.
(b)按照脱扣器的作用可分为过电流脱扣器,欠电压脱扣器和分励脱扣器.
脱扣器3的线圈和脱扣器5的热元件与主电路串联.当回路发生短路或严重过载时,脱扣器3的衔铁吸合,使自由脱扣机构动作,从而带动主触头断开主电路,具有瞬时动作或定时(但延时较短)动作的特性,即脱扣器3是一种反映电流过量的脱扣器,称为过电流脱扣器.当系统过负荷,但过负荷量不多,脱扣器3尚无反应时,脱扣器5的热元件发热使双金属片向上弯曲,推动自由脱扣机构动作,具有电流过负荷越多,动作时间越短的反时限特性,显然脱扣器5也是一种过电流脱扣器,只是其主要作用是反映系统较小的过电流量.
从保护动作时间来看,过电流电磁脱扣器有瞬时动作过电流脱扣器和短延时动作过电流脱扣器之分;过电流热脱扣器因为动作时间与通过电流有关,通常称为长延时脱扣器.
当低压断路器由于较小的过电流而断开后,一般应等待2～3min才能重新合闸,以使热脱扣器恢复原位,这也是低压断路器不能连续频繁地进行通断操作的原因之一.脱扣器3和脱扣器5互相配合,脱扣器5承担主电路的一般的过负荷保护功能,过电流脱扣器承担短路和严重过负荷故障保护功能.
脱扣器6的线圈和电源并联,当系统欠电压(电压过低)时,欠电压脱扣器的衔铁释放,使自由脱扣机构动作,这种脱扣器称为欠电压脱扣器.
欠电压脱扣器用来监视工作电压波动,完成电气连锁和进行远距离分断.
欠电压脱扣器也有瞬时和延时两种.当要求电网电压降至70%～35%UN或出现电网故障停电时断路器能立即分断时,使用瞬时动作型欠电压脱扣器;有时为防止电网因短时电压降低造成脱扣器误动作使断路器不恰当地跳闸,使用延时动作型欠电压脱扣器,延时时间一般为
1s,3s和5s三档.
脱扣器4用于远距离控制,实现远方控制断路器切断电路.正常情况下,其线圈是断电的,当需要远距离控制时,按下起动按钮,使线圈通电,衔铁带动自由脱如机构动作,主触头断开,这种脱扣器称为分励脱扣器.
分励脱扣器的工作电压范围按标准规定为70%～110%UN,有些产品可达50%～110%UN.还有一种作电网保护用的特殊分励脱扣器,其工作电压范围为10%～110%UN,它由一个普通脱扣器和一个电容器延时单元组成.电容器的电容量应保证延时单元能储备足够的能量,使这种脱扣器能在电源出现故障后仍能动作.电容器充足电以后,在无电源条件下约可维持4～5min.欠电压和分励脱扣器的特性,主要是额定电压,额定电流和额定频率,有时有延时指标,除延时外,其他参数都是固定的.
b)自由脱扣机构和操作机构这一部分是联系以上(1),(2)两部分的中间传递部件.
临时用电负荷计算实例 一、用电负荷运算： 现场用电设备： 1、卷扬机3台（7.5KW）22.5 KW 2、砂浆机3台（3KW）9KW 3、加压泵1台（5.5KW） 5.5K W 4、介木机4台（3KW）12K W 5、振动器3台（1.1KW） 3.3K W 6、电焊机1台（25.5KW）25.5 KW 7、镝灯4支（3.5KW）14K W 8、碘钨灯10支（1KW）10K W 9、其他用电10（KW）10K W 10、生活用电10（KW）10K W 施工现场用电设备的kx、cos、tg 1、卷扬机kx=0.3 cosφ=0.7 tgφ=1.02 2、砂浆机kx=0.7 cosφ=0.68 tgφ=0.62 3、加压泵kx=0.5 cosφ=0.8 tgφ=0.75 4、介木机kx=0.7 cosφ=0.75 tgφ=0.88
5、振动器kx=0.65 cosφ=0.65 tgφ=1.17 6、电焊机kx=0.45 cosφ=0.87 tgφ=0.57 7、镝灯kx=1 8、碘钨灯kx=1 9、其他用电kx=1 10、生活用电kx=1 有功荷载运算： 1、卷扬机Pj1=Pj×kx=22.5kw×0.3=6.75kw 2、砂浆机Pj2=Pj×kx=9kw×0.7=6.3kw 3、加压泵Pj3=Pj×kx=5.5kw×0.5=2.75kw 4、介木机Pj4=Pj×kx=12kw×0.7=8.4kw 5、振动器Pj5=Pj×kx=3.3kw×0.65=2.15kw 6、电焊机Pj6=Pj×kx=25.5kw×0.45=11.48kw 7、镝灯Pj7=Pj×kx=14kw×1=14kw 8、碘钨灯Pj8=Pj×kx=10kw×1=10kw 9、其他用电Pj9=Pj×kx=10kw×1=10kw 10、生活用电Pj10=Pj×kx=10kw×1=10kw 无功荷载运算： 1、卷扬机Qj1=Pj1×tgφ=6.75kw×1.02=6.89 KV AR 2、砂浆机Qj2=Pj2×tgφ=6.3kw×0.62=3.91 KV AR 3、加压泵Qj3=Pj3×tgφ=2.75kw×0.75=2.06 KV AR
学习情境 1 住宅建筑电气照明系统安装 1.1 施工技术准备 1,识图 1)设计说明 (1)设计依据 ① 图纸:建筑专业提供的平面图,立面图,剖面图. ② 规范:《低压配电设计规范》GB50054-95. 《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-2008. 《供配电系统设计规范》GB50052-95. 《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版). 《建筑照明设计规范》GB50034-2004. (2)设计范围 ① 电气照明设计 ②弱电设计(埋管线) 防雷设计. (3)配电系统 ① 负荷:设计负荷每户 10kW. ② 配线:本工程所有配线均为穿管暗配线,室内在板,墙,梁内敷设,各部位管型管径见图中标注和主材表备注栏. ③ 线型线径:管内导线按规定分色.当采用多相供电时,同一建筑物,构筑物的电线绝缘层颜色选择应一致,即保护地线(PE线)应是黄绿相间色,零线用淡蓝色;相线用:A相-黄色,B相-绿色,C相-红色. ④ 电器安装:配电箱,开关箱铁制暗设,底边距地高度 1.8米. ⑤ 开关:暗设距地高度 1.3米. ⑥ 插座:暗设,卫,洗间防溅插座距地高度 1.3米. ⑦ 电视,电话只埋线管,距地高度0.3米. (4)电气安全:卫,洗间作局部等电位联接,等电位做法见 02D501-2. (5)防雷:凡被利用作防雷用的钢筋均应焊接成电气通路.焊接应采用搭接焊,搭接长度应符合下列规定: ① 扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2倍,不少于三面施焊; ② 圆钢与圆钢搭接为圆钢直径的6倍,双面施焊; ③ 圆钢与扁钢搭接为圆钢直径的6倍,双面施焊; ④ 扁钢与钢管,扁钢与角钢焊接,紧贴角钢外侧两面,或紧贴3/4钢管表面,上下两侧施焊; ⑤ 除埋设在混凝土中的焊接接头外,应有防腐措施. (6)其它 ① 图中未尽事宜由建设单位,施工单位,设计单位协商解决. ② 本工程所用配电箱的生产厂家应具有证认. 2)图例 3)选用标准图集 (1)《室内管线安装》03D301-1～3(2004合计本) (2)《常用低压配电设备及灯具安装》D702-1～3(2004年合订本) (3)《防雷与接地安装》D501-1～4(2003年合定本) (4)《等电位联接安装》02D501-2 (5)《建筑物防雷设施安装》99(03)D501—1
一、常用的需要系数负荷计算方法 1、用电设备组的计算负荷（三相）： 有功计算负荷 Pjs=Kx·Pe(Kw)； 无功计算负荷 Qjs=Pjs·tgψ（Kvar）； 视在功率计算负荷Sjs=√￣Pjs2+ Qjs2（KVA）； 计算电流 Ijs=Sjs/√￣3·Ux·Cosψ（A）。 式中：Pe---用电设备组额定容量（Kw）； Cosψ---电网或供电的功率因数余弦值（见下表）； tgψ ---功率因数的正切值（见下表）； Ux---标称线电压（Kv）。 Kx---需要系数（见下表） 提示：有感抗负荷（电机动力）时的计算电流，即： Ijs=Sjs/√￣3·Ux·Cosψ·η（A） η---感抗负荷效率系数，一般取值0.65～0.85。 民用建筑（酒店）主要用电设备需要系数Kx及Cosψ、tgψ的取值表： 注：照明负荷中有感抗负荷时，参见照明设计。
2、配电干线或变电所的计算负荷： ⑴、根据设备组的负荷计算确定后，来计算配电干线的负荷，方法如下：总有功计算负荷∑Pjs=K∑·∑(Kx·Pe)； 总无功计算负荷∑Qjs= K∑·∑（Pjs·tg）； 总视在功率计算负荷∑Sjs=√￣（∑Pjs）2+（∑Qjs）2。 配电干线计算电流∑Ijs=∑Sjs/√￣3·Ux·Cosψ（A）。 式中：∑---总矢量之和代号； K∑---同期系数（取值见下表1）。 ⑵、变电所变压器容量的计算，根据低压配电干线计算负荷汇总后进行计算，参照上述方法进行。即： ∑Sjs变= K∑·∑Sjs干线（K∑取值范围见下表2）。 变压器容量确定：S变=Sjs×1.26= （KVA）。 （载容率为80﹪计算，百分比系数取1.26，消防负荷可以不计在内）。变压器容量估算S变= Pjs×K×1.26= Pjs×1.063×1.26= （Kva）。 同期系数K∑值表： 计算负荷表（参考格式）：
空调工程负荷计算实例 七十年代末空调工程负荷用瞬变传热计算代替了稳定传热计算七十年代末空调工程负荷用瞬变传热计算代替了稳定传热计算，，并且区分了得热和负荷的概念了得热和负荷的概念。。八十年代出版的所有空调书籍八十年代出版的所有空调书籍，，如空气调节工程如空气调节工程、、空气调节设计手册调节设计手册、、暖通空调常用数据手册暖通空调常用数据手册、、高层建筑空调与节能等皆引用了动态负荷计算负荷计算。。动态负荷在围护结构方面的计算显得比较繁琐动态负荷在围护结构方面的计算显得比较繁琐，，即便是各种手册采用了一些简化手段用了一些简化手段，，计算工作量也较大计算工作量也较大。。计算软件的产生似乎解决了这一问题计算软件的产生似乎解决了这一问题，，但是应用上也不普遍但是应用上也不普遍，，只有估算最简便只有估算最简便，，捷径行路捷径行路，，人之通性人之通性，，慢慢地被它取而代之了而代之了。。但是估算的根基并不坚实但是估算的根基并不坚实，，偏于保守是不可避免的偏于保守是不可避免的，，总是顾虑怕估算的小了算的小了，，这也是可以理解的这也是可以理解的。。 1、空调工程第一个实例 图1是位于苏州地区旅馆建筑客房的标准层平面简图是位于苏州地区旅馆建筑客房的标准层平面简图，，层高3米，共十层共十层，，24墙两面抹灰墙两面抹灰，，客房为单层塑钢玻璃窗客房为单层塑钢玻璃窗，，面积6m 2，挂浅色窗帘挂浅色窗帘，，屋顶的传热系数为1.19W/m 2℃。客房要求设计干球温度25℃，2人间人间，，新鲜空气量为30m 3/人时人时，，室内平均用电量150W 。走道与楼梯间走道与楼梯间、、电梯间等公用部分电梯间等公用部分，，送冷风保持27℃，客房与走道的温差为2～3℃，可以忽略传热计算可以忽略传热计算，，因而客房的围护结构负荷只有外墙构负荷只有外墙、、外窗外窗、、屋顶等部分屋顶等部分。。从图1可看出可看出，，客房的围护结构的大小和朝向共有6种型式种型式，，并编号如下并编号如下：：1.南向南向，，2.北向北向，，3.西南向西南向，，4.西北向西北向，，5.东南向东南向，，6.东北向东北向。。对于顶层多了一个屋面对于顶层多了一个屋面，，编号为1-顶～6-顶。 应用动态传热计算应用动态传热计算，，其最大冷负荷与发生时刻列于表1。
电气设计负荷计算 1．设备组设备容量 采用需要系数法时，首先应将用电设备按类型分组，同一类型的用电设备归为一组，并算出该组用电设备的设备容量e P 。 对于长期工作制的用电负荷（如空调机组等），其设备容量就是设备铭牌上所标注的额定功率。 对于断续周期制的用电设备，其设备容量是： 对于照明设备：白炽灯的设备容量按灯泡上标注的额定功率取值；带自感式镇流器的荧光灯和高压汞灯等照明装置，由于自感式镇流器的影响，不仅功率因数很低，在计算设备容量时，还应考虑镇流器上的功率消耗。因此，对采用自感式镇流器的荧光灯装置，其设备容量取灯管额定功率的1．2倍，高压汞灯装置的设备容量取灯泡额定功率的1．1倍。 2．用电设备组的计算负荷 根据用电设备组的设备容量e P ，即可算得设备的计算负荷： 有功计算负荷 e x c P K P = (12-1) 无功计算负荷 ?tg P Q c c = 视在计算负荷 22c c c Q P S +=
或 ?cos c P S = 计算电流 U S I c c 3103 ?= (12-2) 式中 x K ——设备组的需要系数； e P ——设备组设备容量（KW ）； ?——用电设备功率因数角； U ——线电压（V ）； c I ——计算电流（A ）。 上述公式适用计算三相用电设备组的计算负荷，其中式（12-2）计算电流的确定尤为重要，因为计算电流是选择导线截面积和开关容量的重要依据。 对于单相用电设备，可分为两种情况： （1）相负荷 相负荷的额定工作电压为相电压，正常运行时，相负荷接在火线和中性线之间，民用建筑中的大多数单相用电设备和家用电器都属于相负荷。在供配电设计中，应将相负荷尽量均匀地分配到三相之中，按照最大的单相设备乘以3，求得等效的三相设备容量，然后按上述公式求得计算电流（线电流）。 ?m e P P 3= ?m P ——最大负荷相的单相设备容量 （2）线间负荷 线间负荷是指额定工作电压为线电压的单相
电气设计的负荷计算方法及其应用范围 电气负荷计算方法有:需要系数法,利用系数法,二项式系数法,单位面积功率计算法,单位产品功率计算法等. (1),需要系数法:用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷; (2),利用系数法:采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再考虑设备台娄和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数求得计算负荷; (3),二项式系数法:将负荷分为基本负荷和附加负荷,后者考虑一定数量大容量设备影响; (4),单位面积功率法,单位指标法,单位产品耗电量法等,可用于初步设计用电量指标的估算,对于住宅建筑,在设计各阶段均可使用单位面积功率法. 它们的应用范围各不一样,按《民用建筑电气设计规范》3.4.2.1."在方案设计阶段可采用单位指标法;在初步设计阶段,宜采用需要系数法."可见:民用建筑电气计算负荷推荐采用需要系数法;这是因为民用建筑中电气设备很少有特别突出的大功率设备,而按照需要系数法简单易行;而在工业建筑中,由于各设备的用电量存的很大差异,用需要系数法进行计算与实际就存在很大出入. 例如:某车间用电设备如下: 电焊机25台,功率分别 为:3.0KVA*8;8KVA*6;16KVA*5;30KVA*2;180KVA*2;200KVA*2;ε=50% 风机:50台,功率均为:2.2KW 机床:66台,功率分别为:7.5Kw*30;15KW*30;30KW*2;45KW*2;90KW*2 吊车:2台,分别为15KW,22KW. 本车间的总配电计算负荷用上述(1),(2),(3)分别如下: (一),采用需要系数法: 电焊机,Kx=0.35, Pjs=Kx*Pe =0.35*972**cosΦ =0.35*972**0.7=168.39Kw Qjs=Pjs*tgΦ=1.02*168.39=171.76Kvar 风机:Kx=0.75 Pjs=Kx*Pe=0.75*50*2.2=82.5KW Qjs=Pjs*tgΦ=0.75*82.5=61.9Kvar 机床:Kx=0.12 Pjs=Kx*Pe=0.12*1005=120.6KW Qjs=Pjs*tgΦ=1.73*120.65=208.6Kvar 吊车:Kx=0.1 Pjs=Kx*Pe=0.1*37=3.7KW Qjs=Pjs*tgΦ=1.73*3.7=6.4Kvar P∑=K∑p*∑Pjs=0.9*374.8=375.19KW Q∑=K∑q*∑Qjs=0.95*374.8=448.66KW S∑==584.86KVA cosΦ∑=0.505
某工厂电力负荷计算示例 2、1 负荷计算 2、1、1负荷计算得目得 计算负荷就是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面与仪表量程得依据,也就是整定继电保护得重要数据。计算负荷确定得就是否正确合理,直接影响到电器与导线得选择就是否合理。如计算负荷确定过大,将使电器与导线截面选择过大,造成投资与有色金属得浪费;如计算负荷确定过小,又将使电器与导线运行时增加电能损耗,并产生过热,引起绝缘过早老化,甚至烧毁,以至发生事故。为此,正确进行负荷计算就是供电设计得前提,也就是实现供电系统安全、经济运行得必要手段。 2、1、2负荷计算得方法 目前负荷计算常用需要系数法、二项式法与利用系数法、利用各种用电指标得负荷计算方法。前两种方法在国内各电气设计单位得使用最为普遍。 1、需要系数法 适用范围:当用电设备台数较多、各台设备容量相差不太悬殊时,特别在确定车间与工厂得计算负荷时,宜于采用。组成需要系数得同时系数与负荷系数都就是平均得概念,若一个用电设备组中设备容量相差过于悬殊,大容量设备得投入对计算负荷投入时得实际情况不符,出现不理想得结果。 2、二项式法 当用电设备台数较少、有得设备容量相差悬殊时,特别在确定干线与分支线得计算负荷时,宜于采用。 3、利用系数法 通过平均负荷来求计算负荷,计算依据就是概率论与数理统计,但计算过程较为复杂。 4、利用各种用电指标得负荷计算方法 适用于在工厂得初步设计中估算符合、在各类建筑得初步设计中估算照明负荷用。 根据计算法得特点与适用范围我们选取需要系数法来计算负荷。 2、1、3计算负荷得公式
按需要系数法确定计算负荷得公式 有功(kW) P c = K d ·P e (2-1) 无功(kvar) Q c = P c ·tanφ(2-2) 视在(kVA) S c = (2-3) 电流 (A) I c = (2-4) 式中 K d ——该用电设备组得需用系数; P e ——该用电设备组得设备容量总与,但不包括备用设备容量(kW); P c Q c S c ——该用电设备组得有功、无功与视在计算负荷(kW kvar kVA); U——额定电压(kW); tanφ——与运行功率因数角相对应得正切值; I c ——该用电设备组得计算电流(A); 2、1、4负荷计算 1、染车间动力(AP103B) P c = K d ·P e = 67、5×0、75= 50、6kW Q c = P c ·tan(arccosφ) = 50、6×tan(arccos0、8) = 38、0 kvar S c = = 63、3 kVA 2、预缩力烘干机(AP104E) P c = K d ·P e = 50×0、7= 35、0kW Q c = P c ·tan(arccosφ) = 35、0×tan(arccos0、8) = 26、3 kvar S c = = 43、8 kVA 3、树脂定型机(AP104J) P c = K d ·P e = 150×0、7= 105、0kW Q c = P c ·tan(arccosφ) = 105、0×tan(arccos0、8) = 78、8 kvar S c = = 131、3 kVA 4、车间照明(AL105C1) P c = K d ·P e = 7、77×0、9= 7、0kW Q c = P c ·tan(arccosφ) = 7、0×tan(arccos0、6) = 9、3 kvar S c = = 11、7 kVA
【08-2-A-8】已知一车间计算负荷S 1=5000kVA ，cos ?1=0.85；二车间计算负荷S 2=4000kVA ，cos ?2=0.95.计算两车间总计算负荷应为下列哪项数值？（不考虑同时系数） （A ）9000kVA （B ）8941kVA （C ）9184kVA （D ）10817kVA 答案：【B 】解答过程： 依据《工业与民用供配电设计手册》（第四版）P10，式1.4-5，列表计算如下： 负荷名称计算负荷（kVA ）cos?tg?P （kW ）Q （kvar ）S （kVA ） 一车间50000.850.6242502635二车间40000.950.32938001250总计805038858938解析： 1、考点归属：总视在功率计算。 2、考点分析：1.视在功率S 不能叠加，先转换成有功功P 、无功Q ，相应的有功求和，相应的无功求和，然后在求视在，一定要注意。2.厂区各车间的负荷计算，要再乘一次系数。而各车间变压器的功率损耗是否考虑要看题目情况而定。些种题仅本年度出现过，且计算量小，未来仍有可能出大的计算案例。【题6-10】某车间工段的用电设备的额定参数及使用情况如下： 请回答下列问题，并列出解答过程：（计算时取小数点后两位） 【 11-2-A-9】假设本工段计算负荷105kVA ，供电电压为220/380V 时，本工段计算电流应为下列哪项数值？ （A ）142.76A （B ）145.06A （C ）159.72A （D ）193.92A 答案：【C 】解答过程： 依据《工业与民用供配电设计手册》（第四版）P10，式1.4-6，I c = = =159.72A 解析： 1、考点归属：线路计算电流。 2、考点分析：线路的计算电流用计算负荷来求，电压用系统标称电压。各个回路的计算电流如何计算见配四的P315表5.2-3。 设备名称额定功率（kW ） 需要系数cosφ备注 金属冷加工机床400.20.5起重机用电动机300.30.5负荷持续率为40％电加热器 20 1.00.98单台，单相380V 冷水机组、空调设备送风机 400.850.8高强气体放电灯 80.900.6含镇流器的功率损耗荧光灯 4 0.90 0.9 含电感镇流器的功率损耗，有补偿 考点4：求解视在功率和计算电流 【题6-10】已知某企业总计算负荷P js =18MW ，Q js =8.8Mvar ，年平均有功负荷系数0.7，年平均无功负荷 系数0.8，年实际工作小时数5000h ，年最大负荷利用小时数3500h 。
电力负荷及计算 (electrical load and load calculation) 用电设备在运行时消耗的功率及其计算。电力负荷包括基本负荷和冲击负荷。基本负荷是生产过程中比较平稳、幅值变化不大的电力负荷，冲击负荷是在较短的时间内幅值变化大的突加、突减负荷。冲击负荷的负荷曲线有较规则的，如带钢连轧机的负荷曲线，也有不规则的，如炼钢电弧炉的负荷曲线。在开展设计时，根据用电设备容量(或耗电量)和工作制度进行负荷计算。 冶金工厂电力负荷特点主要为：(1)生产规模大，单体设备容量和总用电量都比较大。在中国，一个年产量为300万t的钢铁联合企业，用电最大负荷在250Mw左右，一个年产量为10万t的铝厂，用电最大负荷在230Mw左右。吨钢耗电量在450～650kw．h 之间，吨铝耗电量在15000～17000kw?h之间。150t超高功率炼钢电弧炉变压器容量为90MVA，大型电解整流变压器容量为58MVA。(2)冶金工厂是连续生产部门，供电不能间断，一般采用多电源供电。(3)大功率炼钢电弧炉、大型轧钢机主传动晶闸管变流装置，电diarl在生产过程中产生有功和无功冲击负荷，引起电网周波变化、电压波动、电压闪变及波形畸变，均须采取抑制措施。 电力负荷分级及供电要求冶金工厂电力负荷按用电设备对供电可靠性的不同要求，可划分为三个等级： (1)一级负荷。突然停电将造成人身伤亡或重大设备损坏，且难以修复者，或在经济上造成重大损失者。如炼铁高炉的泥炮机、开口机、热风炉助燃风机、鼓风机站、水泵站；炼钢转炉吹氧管升降机构、烟罩升降机构、炉体倾动机构；大型连续轧钢机；铝电解装置；焦炉推焦车、消火车、拦焦车、煤气加压站和氧气站等的电力负荷。 (2)二级负荷。突然停电将产生大量废品、引起大量减产、企业内运输停顿等，在经济上造成较大损失者。如高炉上料系统、转炉上料系统、电炉电极升降机构、倾动机构、电磁搅拌机、连铸机、轧钢机和金属制品生产系统等的电力负荷。 (3)三级负荷。所有不属于一级和二级的电力负荷。如机械修理设施、电气修理设施等的电力负荷。 各级电力负荷的供电要求，一般不低于以下所列：1)一级负荷由两个独立电源供电，对特殊重要的一级负荷应由两个独立电源点供电(见供电电源)2)二级负荷由两回线路供电，该两回线路应尽可能引自不同的变压器和母线段。3)三级负荷按实际需要容量供电。 负荷计算冶金工厂电力负荷分为最大负荷、尖峰负荷和最大负荷班的平均负荷。最大负荷是30min的最大平均负荷。最大负荷分别乘以适当系数，便可求得尖峰负荷和最大负荷班的平均负荷。它们又分别作为选择供配电设备、计算电压降、选择保护装置、计算电能消耗和选择补偿装置的依据。
民用建筑电气设计手册 ——学习笔记 一、民用建筑电气工程设计的内容 1、变配电所设计 （1）根据变配电所供电的负荷性质及其对供电可靠性的要求，进行负荷分级，从而确定所需的独立供电电源个数与供电电压等级，并确定是否设置应急备用发电机组。 （2）进行变配电所负荷计算与无功功率补偿计算，确定无功补偿容量。 （3）确定变压器形式、台数、容量。进行主接线方案选择。 （4）变配电所选址。为了节约电能与减少有色金属耗量，通常应尽可能使高压深入负荷中心。但在建筑高度甚高和大容量负荷相当分散的情况下，也可分散设置多处变电所，其布置方案应经过技术经济进行比较确定。 （5）短路电流计算与开关设备选择。 （6）二次回路方案的确定，继电保护的选择和整定计。操作电源的选择。计量与测量。（7）防雷保护与接地装置设计。 （8）变配电所电气照明设计。 高压与低压配电所的设计、除不需进行变压器选择之外，其余部分的设计内容与变电所设计基本相同。 2、高低压供配电系统设计 （1）输电线路设计 包括：线路路径及线路结构型式（架空线路还是电缆线路）的确定，导线截面选择，架空线路杆位确定及标准电杆绝缘子、金具的选择，弧垂的确定与荷载的校验，电缆敷设方式的确定，线路的导线或电缆及配电设备和保护设备选择，架空线路的防雷保护及接地装置的设计等。 （2）高压配电系统设计 高压配电多采用放射式系统，以增强其供电可靠性与控制的灵活性。对于有多处变压器分散设置的高层建筑，高压配电网络也可以采用环网结构。 主要任务：确定配电电压与网络结构；进行配电线负荷计算；选择开关设备并进行短路校验；拟定二次回路方案并进行继电保护整定计算；选择高压电缆截面、形式，确定配电干线路径与敷设方式。 还应做好防雷击与电气防火设计，以确保安全。 （3）、低压配电系统设计 主要任务：确定低压配电方式与配电网络的结构，其主要内是竖直配电干线与水平配电干线的个数，位置与走向。进行分干线与干线的负荷计算，选择开关设备及导线、电缆、封闭式母线的截面与形式。选择保护装置，进行保护整定计算并保证其级间的选择性配合，以防止穿越性跳闸。确定线路敷设方式，进行电气竖井与配电小间的设计。低压无功补偿容量计算，补偿方式与调节方式的选择。按需配置电气测量与电能计量装置。保护接地、重复接地系统的设计。 3、电力设计 电力设计通常指动力负荷的供电设计。 主要内容：在建筑平面图上确认各动力负荷的位置、容量；按各动力负荷的性质及其对供电可靠性的要求，进行负荷分级，并采取相应的供电保证措施（如双电源互投的供电方式）；确定动力负荷的配电网络形式，通常多采用放射式供电。确定配电装置的位置、选择
全厂用电负荷计算示例 某厂设有三个车间，其中1#车间：工艺设备容量250 kW、空调及通风设备容量78 kW 、车间照明40kW、其他用电设备50 kW，共计设备容量418 kW。2#车间：共计设备容量736kW。3#车间：共计设备容量434kW。（采用需要系数法）。 全厂用电负荷计算、无功功率补偿与变压器损耗计算及变压器台数、容量和型号的选择示例,计算结果列表如下，详见表4-4 全厂用电负荷计算 表表4-4
注：①2#、3#车间的负荷计算与1#车间的负荷计算类似，从略。 ②本负荷计算中未计入各车间至变电所的线路功率损耗。（只有线路功率损耗很小时，对于变压器容量的选择影响不大时，才可以从略）。
表4-4计算过程如下：按公式（4-6）~（4-14）进行计算 1． 1#车间：车间工艺设备设备Pca= K d·Pe=250 x0.7=175（kW）, Qca= Pca·tgφ=175x0.88=154（kvar）, 2．空调、通风设备P ca= K d·Pe=78x0.8=62.4（kW）, Qca= Pca·tgφ=62.4x0.75=46. 8（kvar）, 3．车间照明设 备Pca= K d·Pe=40x0.85=34（kW）, Qca= Pca·tgφ=34x0.62=21.1（kvar）, 4．其他设备 Pca= K d·Pe=50x0.6=30（kW）,
Qca= Pca·tgφ=30x1.02=30.6（kvar）, 5． 1#车间合 计ΣPca= 175+ 62.4+34+30+=301.4（kW）, ΣQca=154+46.8+21.1+30.6=252. 5（kvar）, 6．有功同时系数KΣp=0.9 Pca=ΣP ca·KΣp=301.4x0.9=271.3（kW）, 无功同时系数KΣq =0.95 Qca=ΣQc a·KΣq= 252.5x0.95=239.9（kvar）, 视在功 率Sca= （kVA） 7．全厂合 计ΣPe=418+ 736+434=1588（kW）
电气设计中负荷计算方法选择 电力负荷计算方法包括:利用系数法、单位产品耗电量法、需要系数法、二项式系数法。我国一般使用需要系数法和二项式系数法，前者适用于确定全厂计算负荷、车间变电所计算负荷及负荷较稳定的干线计算负荷;后者用于负荷波动较大的干线或支线。在实际设计和实践中.电力负荷计算的有关计算系数和特征参数的选择都会影响电负荷计算结果，使其偏大、偏高。 电力负荷的正确计算非常重要，它是正确选择供电系统中导线、开关电器及变压器等的基础，也是保障供电系统安全可靠运行必不可少的重要一环。在方案设计与初步设计时，其电力负荷计算过小或过大，都会引起严重的后果。如果电力负荷计算过小，就会引起供电线路过热，加速其绝缘的老化;同时，还会过多损耗能量，引起电气线路走火，引发重大事故。而电力负荷计算过大，将会引起变压器容量过剩，以及供电线路截面过大，相应的保护整定值就会定得过高，从而降低了电气设备保护的灵敏度;与此同时，电力负荷计算过大还增加了投资，降低了工程的经济性。 一般说来，当电力负荷值大于实际使用负荷的10%时，变压器容量要增加11%一12%，电线电缆等有色金属的消耗量也要增加巧%一20%，同时还会增加变压器无功功率所造成的有功电力损耗。由此可见，电力负荷计算在供电设计中，特别是在确定变压器容量时所占据的重要位置。故正确地选择计算负荷方法与特征参数，对电气设计具有特别重要的意义。 电力负荷计算方法概述 电力负荷的变化是受多种因素制约的，难以用简单的计算公式来表示。在实际的工程计算工作中，通常采用的方法有需要系数法、利用系数法、二项式系数法、单位产品耗电量法等进行工业企业供电设计中的电力负荷计算。 1.利用系数法 以平均负荷为基础，利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。 2.单位产品耗电量法 在初步设计阶段对供电方案作比较时，可根据车间的单位产品耗电定额，产品的年产量和年工作小时数来估算。 3.二项系数法 考虑用电设备数量和大容量设备对计算负荷的影响的经验公式。 由于在一条干线上或一个车间里，当有多组性质不同的用电设备时，应根据其工作性质
电气设计负荷计算 1．设备组设备容量 采用需要系数法时，首先应将用电设备按类型分组，同一类型的用电设备归为一组，并算出该组用电设备的设备容量e P 。 对于长期工作制的用电负荷（如空调机组等），其设备容量就是设备铭牌上所标注的额定功率。 对于断续周期制的用电设备，其设备容量是： 对于照明设备：白炽灯的设备容量按灯泡上标注的额定功率取值；带自感式镇流器的荧光灯和高压汞灯等照明装置，由于自感式镇流器的影响，不仅功率因数很低，在计算设备容量时，还应考虑镇流器上的功率消耗。因此，对采用自感式镇流器的荧光灯装置，其设备容量取灯管额定功率的1．2倍，高压汞灯装置的设备容量取灯泡额定功率的1．1倍。 2．用电设备组的计算负荷 根据用电设备组的设备容量e P ，即可算得设备的计算负荷： 有功计算负荷 e x c P K P = (12-1) 无功计算负荷 ?tg P Q c c = 视在计算负荷 22c c c Q P S += 或 ?cos c P S = 计算电流 U S I c c 3103 ?= (12-2)
式中 x K ——设备组的需要系数； e P ——设备组设备容量（KW ）； ?——用电设备功率因数角； U ——线电压（V ）； c I ——计算电流（A ）。 上述公式适用计算三相用电设备组的计算负荷，其中式（12-2）计算电流的确定尤为重要，因为计算电流是选择导线截面积和开关容量的重要依据。 对于单相用电设备，可分为两种情况： （1）相负荷 相负荷的额定工作电压为相电压，正常运行时，相负荷接在火线和中性线之间，民用建筑中的大多数单相用电设备和家用电器都属于相负荷。在供配电设计中，应将相负荷尽量均匀地分配到三相之中，按照最大的单相设备乘以3，求得等效的三相设备容量，然后按上述公式求得计算电流（线电流）。 ?m P ——最大负荷相的单相设备容量 （2）线间负荷 线间负荷是指额定工作电压为线电压的单相用电负荷，正常工作时，线间负荷换算为等效的相负荷，再按照相负荷求得计算电流。 ?P ——接于线电压的单相设备容量 3．配电干线或变电所的计算负荷 用电设备按类型分组后的多个用电设备组均连接在配电干线或
负荷计算实例（需要系数法） P jx＝K x×Pe Qjx＝P jx×tanφ S jx＝jx 2+ P2 jx Q 补偿容量计算 企业、住宅小区或大商业总平均功率因数 1、补偿前的总平均功率因数 cosφ1＝2 β +Pjx a ? Qjx 1/1? ( ? /) ? 2、补偿后的总平均功率因数 cosφ2＝2 β +Pjx a Qjx ? Qc /) ( ? 1/1? - ? 计算时平均负荷因数a、β相近视，可以取0.7～0.8.通常取0.75 补偿容量的确定： Qc＝aхP jxх(tanφ1- tanφ2) 或Qc＝aхP jxхq c q c——比补偿功率（千乏/千瓦）（详见表） tanφ1——补偿前功率因数正切值 tanφ2——补偿后功率因数正切值 变压器有功及无功损耗为： △P b＝△P k＋△P e×(S jx/S e)2 △Q b＝△Q k＋△Q e×(S jx/S e)2 式中 Sjx——变压器低压侧的计算负荷 Se——变压器的额定负荷（变压器铭牌）容量（KVA）得 △Pk——变压器空载时的有功损耗（铁损）千瓦
△P e——变压器在额定负荷时的有功损耗（铜损） △Qk＝Ik%×Se/100 （其中：Ik%为变压器空载电流占额定电流的百分数）△Qe＝Ik%×Se/100 （其中：Uk%为变压器短路电压占额定电压的百分数）Se、△Pk、△P e、Ik%、Ik%由变压器资料中查得 比补偿功率qc（千乏/千瓦）（见表）
商业用电负荷计算举例 某超市建筑面积10000㎡，计算负荷详见下表： 负荷计算表 视在功率：S jx==+227.65686.91977.4312625.846142+=1130.22KVA 补偿前平局功率因数：cos φ1=286.91975.0/)7.65675.0(1/1????+≈0.662 要求功率因数cos φ2补偿到0.9，查表得出补偿电容器计算容量为： q c=919.86×0.66≈607千乏 故选两台标准电容补偿柜，每台柜装240千乏电容，合计480千乏
《电气时代》一一电气设计中负荷计算方法选择与探讨 作者：熊鹰杨林频道：电气发布时间：2008-05-28 电力负荷计算方法包括：利用系数法、单位产品耗电量法、需要系数法、二项式系数法。我国一般使用需要系数法和二项式系数法，前者适用于确定全厂计算负荷、车间变电所计算负荷及负荷较稳定的干线计算负荷；后者用于负荷波动较大的干线或支线。在实际设计和实践中?电力负荷计算的有关计算系数和特征参数的选择都会影响电负荷计算结果，使其偏大、偏高。 电力负荷的正确计算非常重要，它是正确选择供电系统中导线、开关电器及变压器等的基础，也是保障供电系统安全可靠运行必不可少的重要一环。在方案设计与初步设计时，其电力负荷计算过小或过大，都会引起严重的后果。如果电力负荷计算过小，就会引起供电线路过热，加速其绝缘的老化；同时，还会过多损耗能量，引起电气线路走火，引发重大事故。而电力负荷计算过大，将会引起变压器容量过剩，以及供电线路截面过大，相应的保护整定值就会定得过高，从而降低了电气设备保护的灵敏度；与此同时，电力负荷计算过大还增加了投资，降低了工程的经济性。 一般说来，当电力负荷值大于实际使用负荷的10%寸，变压器容量要增加11%厂12%电线电缆等有色金属的消耗量也要增加巧% 20%同时还会增加变压器无功功率所造成的有功电力损耗。由此可见，电力负荷计算在供电设计中，特别是在确定变压器容量时所占据的重要位置。故正确地选择计算负荷方法与特征参数，对电气设计具有特别重要的意义。 电力负荷计算方法概述 电力负荷的变化是受多种因素制约的，难以用简单的计算公式来表示。在实际的工程计算工作中，通常采用的方法有需要系数法、利用系数法、二项式系数法、单位产品耗电量法等进行工业企业供电设计中的电力负荷计算。 1.利用系数法 以平均负荷为基础，利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。 2.单位产品耗电量法 在初步设计阶段对供电方案作比较时，可根据车间的单位产品耗电定额，产品的年产量和年工作小时数来估算。 3.二项系数法 考虑用电设备数量和大容量设备对计算负荷的影响的经验公式。 由于在一条干线上或一个车间里，当有多组性质不同的用电设备时，应根据其工作性质划分成几个用电设备组(一个组的用电设备性质相同)。所以负荷计算应先分单组计算，再进行多组的总计算，计算公式分别如下： (1)单组用电设备的计算负荷 同一组用电设备的工作性质相同，而其中各机器名称和容量不一定相同。 (2)多组用电设备的计算负荷
第二章负荷计算 第一节负荷分级与供电要求 一、负荷 1．负荷 负荷又称负载，指发电机或变电所供给用户的电力。其衡量标准为电气设备（发电机、变压器和线路）中通过的功率或电流，而不是指它们的阻抗。 2．满负荷 满负荷又叫满载，指负荷恰好达到电气设备铭牌所规定的数值。 3．最大负荷 最大负荷有时又称尖峰负荷，指系统或设备在一段时间内用电最大负荷值。 4．最小负荷 又称低谷负荷，指系统或设备在一段时间内用电最小负荷值。 二、负荷的分类 1．按负荷特征分类 （1）连续工作制负荷。 （2）短时工作制负荷。 （3）重复短时工作制负荷。 2．按供电对象分类 （1）照明负荷。 （2）民用建筑照明。 （3）通讯及数据处理设备负荷。 三、负荷分级 电力负荷应根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。 1．一级负荷 属下列情况者均为一级负荷：
（1）中断供电将造成人身伤亡者。 （2）中断供电将造成重大政治影响者。 （3）中断供电将造成重大经济损失者。 （4）中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。 对于某些特等建筑，如重要的交通枢纽、重要的通讯枢纽、国宾馆、国家级及承担重大国事活动的大量人员集中的公共场所等的一级负荷为特别重要负荷。 中断供电将影响实时处理计算机及计算机网络正常工作或中断供电后将发生爆炸、火灾以及严重中毒的一级负荷亦为特别重要负荷。 2．二级负荷 属下列情况者均为二级负荷： （1）中断供电将造成较大政治影响者。 （2）中断供电将造成较大经济损失者。 （3）中断供电将造成公共场所秩序混乱者。 3．三级负荷 不属于一级和二级的电力负荷。 四、供电要求 1．一级负荷的供电要求 （1）应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。 一级负荷容量较大或有高压电气设备时，应采用两路高压电源。如一级负荷容量不大时，应优先采用从电力系统或临近单位取得第二低压电源，亦可采用应急发电机组，如一级负荷仅为照明或电话站负荷时，宜采用畜电池组作为备用电源。 供给一级负荷的两个电源应在最末一级配电盘（箱）处切换。 （2）一级负荷中的特别重要负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。为保证特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。 （3）常用的应急电源有下列几种： 1）独立于正常电源的发电机组。 2）供电网络中有效地独立于正常电源的专门馈电线路。 3）畜电池。 （4）根据允许的中断时间可分别选择下列应急电源：
计算负荷的需要系数法 ．设备组设备容量 1 同一类型的首先应将用电设备按类型分组，采用需要系数法时，P用电设备归为一组，并算出该组用电设备的设备容量。e，其设备容量就是对于长期工作制的用电负荷（如空调机组等）设备铭牌上所标注的额定功率。对于断续周期制的用电设备，其设备容量是 对于照明设备：白炽灯的设备容量按灯泡上标注的额定功率取 由于自感式镇带自感式镇流器的荧光灯和高压汞灯等照明装置，值；流器的影响，不仅功率因数很低，在计算设备容量时，还应考虑镇流器上的功率消耗。因此，对采用自感式镇流器的荧光灯装置，其设备倍，高压汞灯装置的设备容量取灯泡额1．2容量取灯管额定功率的．1倍。定功率的1 2．用电设备组的计算负荷根据用电设备组的设备容量，即可算得设备的计算负荷：P e PP?K(12-1) 有功计算负荷exc?tgQ?P 无功计算负荷cc22??QPS视在计算负荷 ccc P c?S或?cos310S?c I?计算电流(12-2) c U3． ——设备组的需要系数；式中K x；——设备组设备容量（KW）P e——用电设备功率因数角；?；——线电压（V）U 。A）——计算电流（I c）12-2 上述公式适用计算三相用电设备组的计算负荷，其中式（
因为计算电流是选择导线截面积和开关容计算电流的确定尤为重要，量的重要依据。对于单相用电设备，可分为两种情况： 正常运行时，相负荷的额定工作电压为相电压，（1）相负荷民用建筑中的大多数单相用电设备和相负荷接在火线和中性线之间，应将相负荷尽量均匀地分在供配电设计中，家用电器都属于相负荷。，求得等效的三相设备容3配到三相之中，按照最大的单相设备乘以。量，然后按上述公式求得计算电流（线电流）P?3P?me P?m 最大负荷相的单相设备容量——线间负荷是指额定工作电压为线电压的单相）线间负荷（2 用电负荷，正常工作时，线间负荷换算为等效的相负荷，再按照相负荷求得计算电流。P?3P?e P?——接于线电压的单相设备容量 ．配电干线或变电所的计算负荷3用电设备按类型分组后的多个用电设备组均连接在配电干线或 考虑到各个用电设备组并不同时都以最大负荷变电所的低压母线上，配电干线或变电所的计算负荷应等于各个用电设备组的计算负运行，即配电干线或变电所低压母线上再乘以一个同时系数，荷求和以后，的计算负荷为：?P?K.P??c有功计算负荷 PP?QK.Q???C(12-3) 无功计算负荷1qq22Q?S?P?P视在计算
工厂电力负荷计算示例标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
负荷计算 2.1.1负荷计算的目的 计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线的选择是否合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷确定过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁，以至发生事故。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。 2.1.2负荷计算的方法 目前负荷计算常用需要系数法、二项式法和利用系数法、利用各种用电指标的负荷计算方法。前两种方法在国内各电气设计单位的使用最为普遍。 1.需要系数法 适用范围：当用电设备台数较多、各台设备容量相差不太悬殊时，特别在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于采用。组成需要系数的同时系数和负荷系数都是平均的概念，若一个用电设备组中设备容量相差过于悬殊，大容量设备的投入对计算负荷投入时的实际情况不符，出现不理想的结果。 2.二项式法 当用电设备台数较少、有的设备容量相差悬殊时，特别在确定干线和分支线的计算负荷时，宜于采用。 3.利用系数法
通过平均负荷来求计算负荷，计算依据是概率论和数理统计，但就算过程较为复杂。 4.利用各种用电指标的负荷计算方法 适用于在工厂的初步设计中估算符合、在各类建筑的初步设计中估算照明负荷用。根据计算法的特点和适用范围我们选取需要系数法来计算负荷。 2.1.3计算负荷的公式 按需要系数法确定计算负荷的公式 有功（Kw） P= K·P（2-1） 无功（Kvar） Q= P·tanφ （2-2） 视在（KVA） S= （2-3） 电流（A） = （2-4） 式中 K——该用电设备组的需用系数； P——该用电设备组的设备容量总和，但不包括备用设备容量（kW）； PQS——该用电设备组的有功、无功和视在计算负荷（kW）； U——额定电压（kW）; tanφ ——与运行功率因数角相对应的正切值； ——该用电设备组的计算电流（A）;