三江锅里面滴果果照片:电气设计培训之负荷计算与负荷分级 - 吾心微明的日志 - 网易博客

电气设计培训之负荷计算与负荷分级

1负荷计算

1.1  概述

①  目的

求得设计所需的各项负荷数据——计算负荷，用以选择和校验网络及其元件。

②  实际负荷

通常，电气负荷是随时变动的。

③  计算负荷

假想的持续性负荷，它在一定的时间间隔中产生的特定效应与变动的实际负荷相等。

④  按用途分类

各类不同的用途，应取不同的负荷效应和时间间隔，得出的计算负荷也不同，详见1.2。

例如：按发热条件选择网络元件用的计算负荷，其最大热效应（温升和/或绝缘热老化）应与实际负荷相同；所取的时间间隔应为元件达到稳定温升所需的时间，即其发热时间常数的3至4倍。

1.2  负荷计算的内容

①  需要负荷或最大负荷

a.用于: 按发热条件选择电器和导体；计算电压损失、电压偏差及电网损耗。

b.通常取“半小时最大负荷”（τ＝10min, 3τ＝30min)。

       适用于选择中小截面导线；对干线尤其是变压器，则不合理。

②  平均负荷

年平均负荷用于计算电能年消耗量；

最大负荷班平均负荷用于计算最大负荷（见利用系数法）。

③  尖峰电流

a.用于计算电压波动；选择和整定保护器件；校验电动机起动条件。

b.通常取持续1s左右的最大负荷电流，即起动电流的周期分量。在校验瞬动元件时，还应考虑其非周期分量。

注：“计算负荷”的广义是上述各项的统称，狭义是指需要负荷/最大负荷。

1.3  负荷计算的方法

要求：可信的理论基础；可靠的实用数据；可接受的计算误差；计算简便。

1.3.1  需要系数法

①  简介

a.基础：负荷曲线。 b. 特点：逐级打系数。 c.步骤：设备功率乘需要系数，再逐级乘同时系数。

②  评价

计算过程较简便。计算精度一般；用电设备台数少时，误差较大。

③  适用范围

适用于各类项目，尤其是变电所负荷计算。

1.3.2  利用系数法

①  简介

a.基础：概率论与数理统计。

b.特点：先求平均负荷，再求最大负荷；不逐级打系数。

c.步骤：设备功率乘利用系数，求平均利用系数和用电设备有效台数，乘最大系数得结果。

②  评价

计算精度高，设备台数不多亦然。计算过程较繁，特别是有效台数之演算，但可简化、改进。

③  适用范围

适用于设备功率已知的各类项目，尤其是工业企业负荷计算。

1.3.3  单位指标法

包括单位面积功率法、综合单位指标法、单位产品耗电量法等。

①  简介

a.基础：实用数据的归纳。 b.特点：用相应的指标直接求出结果。

②  评价

计算过程简便。计算精度低。

③  适用范围

适用于设备功率不明确的各类项目，如民用建筑中的分布负荷；尤其适用于设计前期的负荷框算和对计算结果的校核。

1.4  设备功率的计取

1.4.1  单台设备

a.电力：应把额定值换算为负载持续率ε＝100 ﹪下的有功功率，但对需要系数法中的周期工作制电动机ε取25﹪。

b.照明：气体放电灯应计入镇流器的功率损耗。

1.4.2  用电设备组

不含备用设备。

1.4.3  变电所或建筑物

不含消防负荷；不同时出现者不叠加（如季节性负荷取较大者）。

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当前存在的主要问题和基本对策

主要倾向是计算负荷偏大。基本对策如下：

a.深入分析负荷特性，了解相关专业知识；

b.选用合适的负荷计算方法，对其理念有正确认知。

c.掌握计算要点和难点。

1.5  需要系数法的常见问题

①  相关专业的负荷数据有误

---我们要核对。

②  设备功率未换算

---谨记莫忘。

③  需要系数偏大

---深入了解，深刻分析，才能心中有数。

④  设备台数少时不敢取系数

---按其理念，与其他负荷相加时也应该先取需要系数。

注意：4台及以下设备均应按实际负荷率打系数。

当负荷率不知时，3台及以下设备取1，4台连续工作制设备取0.9 ，4台短时或周期工作制设备取0.75。

这种方法仅用于求一组设备的计算负荷。两组及以上负荷相加时，仍应按原定方法计算。

⑤  漏打同时系数---要逐级打。

1.6  利用系数法的难点突破

①  难点:  有效台数    n_yx= (∑P_e)² / ∑P_e²   设备台数很多时，计算繁琐。

a.用计算工具的统计功能，按精确式计算。

b.手工计算时，可用下列改进简化法：

* 略去最小一档设备（ ∑P_min≤ 5%∑P_e ）；

* 最大一档数台设备，直接进入计算；

* 其余设备按功率大小分为 m≤3 的几组，以每组功率平均值和实际台数进入计算。

②  引伸：最大系数 K_m 分为三档，充分发挥本方法的优势。

0.5 h 最大负荷（τ=10min）用于较小截面导线/电缆（≤35mm² ）;

1h 最大负荷（τ=20min）用于中等截面导线/电缆（50~150/120mm² ）

2h 最大负荷（τ=40min）用于大截面导线/电缆（≥185/150mm² ）和变压器。

③  澄清：有效台数小于4时，按实际负荷率打系数；负荷率不知时，3台及以下连续工作制设备取1，3台及以下短时或周期工作制设备取1.15，4台连续工作制设备取0.9，4台短时或周期工作制设备取1。

与其他组负荷相加时，仍应按原定方法计算。

④  照明负荷用需要系数法计算，与电力负荷的计算结果相加。（！）

n_yx^{= (}∑P_e^{)2 /} ∑P_e²⁼（1674）2/48980=57.2 ，K_lav ⁼ P_av ^/∑P_e ^{=445.4/1674=0.266} ，K_m ^为1h和2h的折中数。

1.7  单位指标法的运用要点

①  难点

有的指标含义不明（如住宅的“kW/户”是什么指标？）。

多数指标变化范围很大。（如住宅负荷密度 20~60W/m² ，上下限相差3倍！）

②  对策

a.指标数据要不断积累、深化、细化。（如旅馆的 40~70W/m² 是压缩式制冷者，吸收式制冷为25~40W/m²  ,其他公建可类推。又如高层建筑的地库、裙房、主体，可分列指标。）

b.分析各种因素的影响，如地理位置、气候条件、地区发展水平、居民生活习惯、建筑规模大小、建设标准高低、用电负荷特点、节能措施力度等。

c.多种指标互相印证。

1.8  单相负荷计算

1.8.1  计算原则

①  判断条件：  按设备功率，单相负荷∑P_e＞三相负荷1 5%∑P_e 。

②  换算数据：  取计算功率（需要功率或平均功率）；功率因数相近时可用设备功率。

1.8.2  简化换算法（首选）

①  只有线间负荷： P_d 〓    /3 P_最高＋（3﹣/3 ）P_次高

②  只有相负荷： P_d 〓 3 P_最高

1.8.3  精确换算法

详见算式3-1.25~30，表3-1-13。

2   负荷分级及供电要求

2.1  现行负荷分级原则

关键词：供电可靠性；中断供电后果。

2.1.1  一级负荷

①  人身伤亡。    ②  重大损失。   ③  重大意义单位；大量人员集中。

特别重要负荷：灾难性后果。（IEC称安全电源，NEC称应急电源。）

2.1.2  二级负荷

①  较大损失。    ②  重要单位；较多人员集中  。

2.1.3  三级负荷

不属于一级和二级的负荷。

2.2  各级负荷的供电要求

2.2.1  一级负荷

不能同时损坏的两个电源；必要时设自备电源。

2.2.2  特别重要负荷

两个电源，再加应急电源。

应急电源：独立的发电机组，独立的专用线路，蓄电池，干电池。

2.2.3  二级负荷

两回线路；条件困难时，可由一回6kV及以上专用架空线或电缆（两根组成）供电。

2.2.4  三级负荷

无特殊要求。

2.3  负荷分级的历史意义和存在问题

①  意义：协调关系；控制投资。

②  问题：不适应市场经济；与国际标准不接轨；缺乏可操作性。

③  前瞻： 规范正在修订。