新建筑电工 第三章 第三节电力负荷的计算.docx

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1、新建筑电工 第三章 第三节 电力负荷的计算第三节 电力负荷的计算 一、教学目标 1、掌握电力负荷的分类 2、掌握各级负荷对电力供电的要求 3、掌握建筑施工现场负荷的计算 二、过程与方法 1、通过观察生活中的用电，结合书本知识理解电力负荷的分类 2、通过对建筑工地的实际配电线路的学习，掌握施工现场电力负荷的计算。 三、情感态度与价值观 1、通过对建筑工地施工现场用电平面图的学习，激发学生用所学知识解决建筑施工现场用电的能力。 2、通过电力负荷的类别的学习，增强学生的节约能源的意识。 四、教学重点及难点 1、电力负荷的分类与供电要求 2、建筑施工现场用电负荷的计算 五、教学方法 使用多媒体展示建筑

2、施工现场的用电、实物讲解相结合 教学内容： 一、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、电力负荷的分类 负荷是电力负荷的简称。所谓负荷，是指发电机或变电所供给用户的电力，其衡量标准是电气设备中的功率或电流。根据其对供电可

3、靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度，分为以下三级： 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。 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。 所有不属于一级和二级负荷者为三级负荷。 建筑类别建筑物名称用电设备及部位电梯、照明负荷级别住宅建筑高层普通建筑二级旅馆建筑高级旅馆宴会厅、新闻摄影、高级客房、电梯等主要

4、照明一级普通旅馆二级办公建筑省、市、部级办公楼会议厅、总值班室、电梯、档案室、主要照明主要业务用计算机及外部电源、防盗信号电源一级银行一级2、各级负荷对供电电源的要求 一级负荷：应有两个独立的电源供电，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，还可增设应急电源。应急电源包括：独立于正常电源的发电机组；供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路；蓄电池；干电池。 二级负荷应采用双回路供电，供电变压器应有两台，或采用一回专用线路供电。 三级负荷对供电无特殊要求。 二、电力负荷的类别 按用途分为：照明负荷和动力负荷 按行业分为：工业负荷

5、、非工业负荷和居民生活负荷 按工作制分为： 1、长期连续工作制：设备长期连续工作，负荷稳定 2、短时工作制：工作时间较短，停歇时间相对较长 3、断续周期工作制：周期性地工作停歇工作，工作周期不超过10分钟 三、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、负荷计算中的相关概念 负荷：用电设备所消耗的电功率或线路中通过的电流。 用电设备的额定容量：是指用电设备在额定电压下，在规定的使用寿命内能连续输出或耗用的最大功率。 负荷持续率：一个工作周期内的工作时间t

6、与工作周期T的百分比 e=tT100%用电设备的负荷系数：设备在最大负荷时输出或耗用的功率P与设备额定容量之比。表征设备容量的利用程度。 计算负荷：通过统计计算求出的、用来按发热条件选择供配电系统中各元件的负荷值。是供电设计计算的基本依据。 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、三线电力负荷计算的方法 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。 二项式法

7、 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。 设备组设备容量PS的确定 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PN。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。 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。 PS=PN 短时或周期工作制电动

8、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。 PS=PNJCJC25=2PNJC例：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：由上式可得：PS=2PNJC=2200.4=25.30KW 白炽灯的设备容量为灯泡的额定功率。 对于照明设备：白炽灯的设备容量按灯泡上标

9、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12倍，高压汞灯装置的设备容量取灯泡额定功率的11倍。 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。 PS=SNJCJC100cosj=SNJCcosj SN是电焊机的额定容量。 例：一台单相电焊机380V，SN=80kVA，JC=50%，cos=0.5，求换算到JC=100%时的设备容量。 解：由公式有：PS=SNJCcosj=800

10、.50.5=28.3KW 单相负荷的设备容量的计算 1) 计算原则 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。 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 只有相负荷时，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。等效三相负荷Pd为最大相负荷的3倍。 只有线间负荷Pab时，线间负荷是

11、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。其等效三相负荷Pd为：Pd=3Pab 只有线间负荷Pab、Pbc时，如果Pab=Pbc，其等效三相负荷Pd为 Pd=3Pab 有线间负荷Pab、Pbc、Pca时，选取较大两相数据计算。现以PabPbcPca为例： Pd=3Pab+(3-3)Pbc=1.73Pab+1.27Pbc 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：某新建办公楼照明设备采用白炽灯A相3.6k，相4k，

12、C相5k,求设备容量是多少? 如果改为相4.8k，相5k，C相5.8kW,求设备容量是多少? 解：三相平均容量为：/3=4.2kW 三相负载不平衡容量占三相平均容量的百分比为： /4.2=0.84.2=19%，大于15%，所以白炽灯的设备容量为35=15kW；改善后：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：某施工现场有两台单相电焊机，其型号为SN=21kVA，UN=380V，JC=65%，cos=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：该题为只有相负荷，所以等效三相负

13、荷Pd为最大相负荷的3倍。 则一台电焊机的设备容量为： PS=SNJCcosj=210.650.87=14.7kW 这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为： PS=314.7=44.1kW 例：假如上例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：此时只有线间负荷Pab时，其等效三相负荷Pd为：Pd=3Pab 这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为： PS=3214.7=50.9kW例：假如该施工现场有四台电焊机，型号与上例相同，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B

14、C相、AC相。 这两台电焊机的等效三相负荷的设备容量为： 314.7+314.7=69.56kW四、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： 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。 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。 类型相同的用电设备，其设备总容量可以用算术加法求得。 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。 2、用电设备组的计算负荷及计算电流 根据用电设备组的设备容量Pe，即可算得设备的计算负荷： 有功计算负荷 Pjs无功计算负荷

15、QJs视在计算负荷 SJs=或 S=KxPs =PJstanjPJs+QJs 22PJscosj3计算电流 IJs=SJs103UN式中 Kx设备组的需要系数，可查阅有关设计手册； Ps设备组设备容量；j用电设备功率因数角； UN线电压；IJs计算电流。 上述公式适用计算三相用电设备组的计算负荷，其中式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。 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 PJs=Kp.(KxPs)无功计算负荷 QJs=KQ.(KxQs) 视在计算负荷 SJs=P2Js+QJs 32计算电流

16、 IJs=SJs103UN式中 Kp,KQ 有功功率和无功功率的同时系数，一般取为0.80.9和0.930.97； (KxPs) 各用电设备组有功计算负荷之和； (KxQs) 各用电设备组无功计算负荷之和； UN 用电设备额定线电压。 应该注意，因为各用电设备组类型不同，其功率因数也不尽相同。所以，一般情况下，总的视在计算负荷或计算电流不能取为各组用电设备的现在计算负荷之和或计算电流之和。 4、需要系数的选取 需要系数是在一定的条件下，根据统计方法得出的，它与用电设备的工作性质、设备效率、设备数量、线路效率以及生产组织和工艺设计等诸多因素有关。将这些因素综合为一个用于计算的系数，即需要系数，有

17、时也称为需用系数。显然，在不同地区、不同类型的建筑物内，对于不同的用电设备组，用电负荷的需要系数也不相同。表12-l和表12-2分别列出了旅游宾馆的主要用电设备和部分建筑物照明用电设备的需要系数的推荐值，可作为供配电设计中进行负荷计算的参考。 在实际工程中应根据具体情况从表中选取一个恰当的值进行负荷计算。一般而言，当用电设备组内的设备数量较多时，需要系数应取较小值；反之，则应取较大值。设备使用率较高时，需要系数应取较大值；反之，则应取较小值。 5、临时用电施工组织设计的内容和步骤 现场勘探 内容：单位工程名称、工程所处位置、工程结构形式、地质图情况，考虑是走明线还是暗线以及施工现场大小，确定如

18、何布置设备及走线。 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； 首先根据现场设备布置确定总、分配电箱及开关箱地布置位置，总配电箱的位置原则是靠近供电电源，分配电箱的设置原则是设置在机械设备比较集中的地方，开关箱地设置原则是设置在离机械设备3m以内。其次是确定采用哪一种保护系统，如果与建设单位或其他单位共用一总配电箱，若建设单位采用的接地保护方式则施工单位也采用接地保护方式。如施工现场单独使用一路供电电源，则采用具有接零保护系统的临时用电系统。最后根据现场机械设备布置位置会出现场施工用电布置平面图，确定走线法案向。 进行负荷计算； 列出施工现场用电设备及照明统计表。内容

19、包括：设备编号、用电设备名称、型号及铭牌技术数据，换算后设备容量安装地点等内容。 选择变压器容量、导线截面和电器的类型和规格； 根据计算的总的视在功率与甲方提供变压器功率比较，选择变压器。总配电室至分配采用电缆供电，选择导线的程序是：先按允许温升初选截面，使Ij小于电缆允许载流量。因现场距离短，故不考虑电压降损失。总配电箱及分配电箱内开关电器的选择： 绘制施工现场用电平面布置图； 临时供电施工图是临电施工组织设计的具体表现，也是临电设计的重要内容。进行计算后的导线截面及各种电气设备的选择都要体现在施工图中，施工人员依照施工图布置配电箱、开关箱，按照图纸进行线路敷设。它主要分供电系统图和施工现场平面图。临时供电平面图设计、临时供电系统图。 制定安全用电技术措施和电器防火措施。 安全用电技术措施包括两个方面的内容：一是安全用电在技术上所采取的措施；二是为了保证安全用电和供电的可靠性在组织上所采取的各种措施，它包括各种制度的建立、组织管理等一系列内容。安全用电措施应包括下列内容。安全用电技术措施、安全用电组织措施、施工现场预防发生电气火灾的措施。 下图为某工地施工现场用电平面布置图。 施工现场用电平面布置图