电力负荷的计算
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电力负荷的计算
负荷的分类与供电要求
低压配电的方式有放射式、树干式和混合式三种。
低压配电线路有架空线路和电缆线路两种。
架空线路的特点是设备材料简单，成本低，但容易发生故障。架空线路由电杆、横担、绝缘子和导线组成。
电缆供电的特点是不受外界环境的影响，供电可靠性较高；电缆埋在地下，不影响环境，比较美观；电缆的电容较大，减少了电感对输电线路的影响，使输电线路上的电压损耗较小；但是电缆线路的成本较高，造价约为架空线路的10倍。
（1） 负荷的分类
负荷是电力负荷的简称。所谓负荷，从广义上说是泛指电气设备（发电机、变压器、配电装置、配电线路、用电设备等）中的电流或功率。
① 符合下列情况之一时，应为一级负荷：中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将造成重大政治影响者；中断供电将造成重大经济损失者；中断供电将造成公共场所秩序严重混乱者。
② 符合下列情况之一时，应为二级负荷：中断供电将在政治、经济上造成较大损失者；中断供电将影响重要用电单位的正常工作——主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。
③ 不属于一级和二级负荷者为三级负荷。
（2） 供电要求
一级负荷应由两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏，并能及时向一级负荷提供电源。特别重要负荷除由两个电源供电外，还要增设应急电源。
二级负荷应采用双回路供电，或采用一回专用线路供电。三级负荷对供电无特殊要求。
负荷计算
所谓负荷计算，就是计算用电设备、配电线路、配电装置，以及发电机、变压器中的电流或功率。这些按照一定方法计算出来的电流或功率称为计算电流或计算功率，我们也把它称为计算负荷。
（1） 计算负荷的概念及作用
计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
我们根据计算负荷来选择变压器的容量、导线的截面积及开关电器的型号。
（2） 负荷计算的方法
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。这种方法比较简单，应用广泛，适用于变配电所以及施工现场的负荷计算。 ② 二项式法
在设备组容量之和的基础上，考虑若干容量最大的设备的影响，采用经验系数用加权求和法进行计算负荷。
（3） 设备容量PS的确定
用电设备的额定功率PN和额定容量SN是指铭牌上的数据。
负荷计算中的所谓设备容量PS不能简单地理解为用电设备的铭牌功率，它是根据用电设备的工作性质和铭牌功率或铭牌容量经换算后得到的换算功率。
进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备容量。
① 连续工作制电动机的设备容量
该电气设备的设备容量等于其额定功率（即铭牌上规定的额定功率）。
PS=PN
② 短时或周期工作制电动机的设备容量
该电气设备的设备容量等于将其额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率，及换算到负载持续率JC=25%时的有功功率。
用电设备在一个周期内的工作时间与周期时间的比值称为负载持续率，用JC(%)表示，负载持续率也称为暂载率。
起重机的设备容量在进行负荷计算时，要统一换算到负载持续率JC=25%时的功率。
【例3.7】某施工现场有一吊车，其额定功率为20kW，铭牌负载持续率JC=40%，求换算到JC=25%时的设备容量。
【解】
③ 白炽灯的设备容量为灯泡的额定功率。
气体放电灯的设备容量为灯管额定功率加上镇流器的功率损耗（荧光灯加20%，荧光高压汞灯及镝灯加8%）。
④ 电焊机的设备容量
电焊机的设备容量是将其铭牌额定容量换算到负载持续率为100%时的有功功率。
252SNNJCPPPJCJC22200.425.30SNPPJCkWcoscos100SNNJCPSSJCJC【例3.8】一台单相电焊机380V，SN=80kV·A，JC=50%，cosφ=0.5，求换算到JC=100%时的设备容量。
【解】
（4） 单相负荷的设备容量的计算
1) 计算原则
① 单相负荷与三相负荷同时存在时，应将单相负荷换算为等效三相负荷,再与三相负荷相加。
② 在进行单相负荷计算时，一般采用计算功率。当单相负荷均为同类用电设备时，直接用设备容量进行计算。
2) 单相负荷换算为等效三相负荷的简化方法
① 只有相负荷时，等效三相负荷Pd为最大相负荷的3倍。
② 只有线间负荷Pab时，其等效三相负荷Pd为：
③ 只有线间负荷Pab、Pbc时，如果Pab=Pbc，其等效三相负荷Pd为
Pd=3Pab
④ 有线间负荷Pab、Pbc、Pca时，选取较大两相数据计算。现以Pab≥Pbc≥Pca为例：
3) 当单相负荷的总容量小于计算范围内三相对称负荷总容量的15%时，全部按三相对称负荷计算，不必换算；当超过15%时，应将单相负荷换算为等效三相负荷，等效三相负荷为单相最大功率的3倍
【例3.9】某新建办公楼照明设备采用白炽灯A相3.６kＷ，Ｂ相4kＷ，C相5kＷ,求设备容量是多少? 如果改为Ａ相4.8kＷ，Ｂ相4kＷ，C相4.8kW,求设备容量是多少?
【解】三相平均容量为：（3.6＋4＋5）/3=4.2kW
三相负载不平衡容量占三相平均容量的百分比为：
（5-4.2）/4.2=0.8÷4.2=19%，大于15%，所以白炽灯的设备容量为3×5=15kWcos800.50.528.3SNPSJCkW3dabPP3(33)1.731.27dabbcabbcPPPPP；
改善后：（4.8-4.2）÷4.2=14.29%，小于15%，所以白炽灯的设备容量为3.6+4+5=12.6kW。
【例3.10】某施工现场有两台单相电焊机，其型号为SN=21kV·A，UN=380V，JC=65%，cosφ=0.87,分别接于AB相、BC相上，该低压供电系统的线电压为380V，求这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量。
【解】一台电焊机的设备容量为：
这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：
PS=3×14.7=44.1kW
【例3.11】假如例3.10中的两台单相电焊机，都接在AB相上，求这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量。
【解】
这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为：
【例3.12】假如该施工现场有四台电焊机，型号与例3.10相同，求这四台电焊机的等效三相负荷的设备容量。
【解】
这四台电焊机应尽量均衡地分配到三相上，两台电焊机接于AB相，其它两台电焊机分别接于BC相、AC相。
用需要系数法确定计算负荷
（1） 用电设备组分组计算时应注意以下几点：
① 成组用电设备的设备容量，指不包括备用设备在内的所有单个用电设备的设备容量之和。
② 设备数量小于或等于3台时，计算负荷等于其设备容量的总和；设备数量大于3台以上时，计算负荷应通过计算确定。
③ 类型相同的用电设备，其设备总容量可以用算术加法求得。
④ 类型不同的用电设备，其设备总容量应按有功和无功负荷分别相加确定。
cos210.650.8714.7SNPSJCkW3214.750.9SPkW314.7314.769.56kW（2） 用电设备组的计算负荷及计算电流
（3） 总计算负荷的确定
总计算负荷是由不同类型的多组用电设备的设备容量组成。
总有功功率的计算负荷为
（4） 临时用电施工组织设计的内容和步骤
① 现场勘探；
② 确定电源进线，变电所、配电室、总配电箱、分配电箱等的位置及线路走向；
③ 进行负荷计算；
④ 选择变压器容量、导线截面和电器的类型和规格；
⑤ 绘制施工现场用电平面布置图；
⑥ 制定安全用电技术措施和电器防火措施。
图3.1为某工地施工现场用电平面布置图。
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