5建筑电气基础计算

LOGO建筑电气工程设计与实践第五章建筑电气基础计算姓名：黄文权联系方式：13225036685QQ：1186822849E-mail：[e-mail]华侨大学信息学院://eee.hqu.edu.cn通过前面的强弱电基础知识，我们对建筑电气的工程识图和各个子系统有了一定的了解。在整个建筑电气的设计过程中，常常要进行很多计算，以供设备选型、电缆选择等系统设计之用。在这一章我们讲这些计算归为九类：◆供电负荷计算◆供电系统设备选型相关计算◆导线选型计算◆低压供电系统保护计算◆短路电流计算◆防雷保护计算◆照明设计技术◆CATV分配网络计算◆扬声器配接计算华侨大学信息学院，几种负荷计算方法、系统功率和电能损耗的计算方法、无功补偿的计算等，要求掌握：1、负荷计算方法的基本原则2、学会结合配电工程图进行逐点负荷计算为了保证电气系统能够满足设备正常工作下长期运行的要求，必须在设计前对系统的负荷进行预测计算。首先我们要注意到，同一地区的系统在不同时间是不同的，负荷曲线就是以功率为纵坐标，时间为横坐标的曲线()pft=华侨大学信息学院://eee.hqu.edu.cn日负荷曲线的特征参数日能耗量：即一天所消耗的电能平均功率：有功负荷系数：无功负荷系数：负荷系数的大小标志着负荷曲线的陡缓程度，越接近于1，说明曲线的峰谷差异越小()240dWptdt=∫24davWp=maxavPaP=maxavQQb=华侨大学信息学院：根据每天最大负荷变动的情况，按十二个月365天逐天绘制，与日负荷曲线类似v电力负荷全年持续曲线：以典型的夏日负荷曲线和冬日负荷曲线为参考，按照南方地区冬季165天夏季200天，从日曲线的最大功率开始，依功率递减顺序绘制()123200165Tttt=+×+×华侨大学信息学院://eee.hqu.edu.cnv年耗电量Wav最大负荷Pmaxv平均负荷Pavv年最大负荷利用小时数Tmax年负荷曲线反映了用户负荷的平稳程度和变配电设备利用率的大小，对于同类型的用户，尽管最大功率可能相差很大，但Tmax却很接近，不同类型的用户，Tmax可能相差很大maxmaxaWTP=华侨大学信息学院：计算负荷时一个假想的持续负荷，其热效应与同时间内实际变动负荷产生的热效应相等。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够承受该负荷长期作用，即可在实际环境中正常的长期运行。v尖峰负荷：主要由电动机的启动、冲击性负荷的投入造成的，尖峰负荷主要用于保护电器的整定计算和校验用电设备的启动条件华侨大学信息学院://eee.hqu.edu.cnv负荷的工作制①长期工作制在其工作时，电气设备投入运行时间长，负荷稳定，如照明设备、空调风机和电炉等②短时工作制在其工作时，电气设备工作时间短而间歇时间长，在间歇期内冷却到周围介质温度。此种设备较少③反复短时工作制在间歇期电气设备不足以冷却到周围介质温度，可用负荷持续率来表示，如电梯、电焊机等华侨大学信息学院，其负荷曲线是未知的，但是可以根据已有的同类型用户的用电规律来计算其中Pi为供电范围内所有电气设备的容量；K是一个小于1的数；v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；v若电气设备和容量都不清楚的情况下，可采用各种用电指标进行负荷计算，这时的方法有：负荷密度法、单位指标法、住宅用电量指标法1nciiPKP==∑华侨大学信息学院，计算负荷与电气设备总容量的关系实际应用中，需要系数是以电气设备的性质为分类原则得到的，因此要先对设备进行归类，计算归类设备的容量，然后根据具体情况查表获得确定系数Kd，最后计算负荷Pc1ncdiiPKP==∑华侨大学信息学院：v并非供电范围内的所有用电设备都会同时投入使用；v并非投入使用的电气设备任何时候都会满载运行；v电气设备额定功率与输入功率不一定相等；v考虑直接向电气设备配电的配电线路的功率损耗后，电气设备输入功率与系统向设备提供的功率不一定相等；Kd的取值一般小于1的一个范围内，使用时根据设备的数量决定取值的大小，设备越多，需要系数取值越小1niiP=∑华侨大学信息学院（1）首先确定用电设备的设备容量Pe。设备容量在计算时不包括备用设备在内，设备容量是指用电设备组的设备容量Pe。所谓用电设备组是指将同类型的用电设备归为一组，即用电设备组。（2）对不同工作制用电设备的额定功率PN或额定容量SN进行换算。设用电设备铭牌上标示的容量为额定容量PN。在进行负荷计算前，必须先把它们换算为同工作制下的额定容量，才进行相加。华侨大学信息学院，其设备容量可按如下方法确定：①长期工作制的设备容量设备容量等于铭牌标明的“额定容量”。计算的设备容量不打折扣，即设备容量Pe与设备额定容量PN相等。对于照明：白炽灯的设备容量是指灯泡上标出的额定容量；荧光灯及高压汞灯必须考虑其镇流器的损耗，一般荧光灯的设备容量为灯管额定容量的1.1～1.2倍，高压汞灯为灯泡额定容量的1.1倍。②短时工作制的设备容量不计入运行负荷华侨大学信息学院③反复短时工作制的设备容量反复短时工作制的用电设备是指运转时为反复周期地工作，每周期内通电时间不超过10min的用电设备，如电焊机和某些电动机。在这种工作制下设备的工作时间较短，按规定应该把设备容量统一换算到某一暂载率下。电动机换算到25%的暂载率下，电焊机换算到100%暂载率下。如电动机：式中Pe—换算到ε25=25%时电动机的设备容量（kW）；ε—铭牌暂载率；PN—电动机铭牌额定功率。252eNNPPPeee==华侨大学信息学院：式中Pe——换算到ε100=100%后电焊机的设备容量；PN——铭牌额定功率（直流电焊机）（kW）；SN——铭牌额定视在功率（交流电焊机）（kVA）；cosφ——铭牌额定功率因数；ε——是同SN或PN相对应的铭牌暂载率。注意：以上计算是在三相负载的情况下计算得到的，若是单相负载则应该尽可能均分到三相，下面详述feeeCOSSPPNNe==100华侨大学信息学院（3）单相负荷应均衡分配到三相上，当单相负荷小于三相对称负荷的15％时，可全部按三相负荷进行计算；若大于15％时，单相负荷应换算成等效三相负荷，才能与三相负荷相加。单相负荷换算为等效三相负荷方法如下：①当单相负荷全部为相间负荷（接在相电压上）时，Pe=3Pemax式中Pe——等效三相设备容量（kＷ）；Pemax——最大相单相设备容量（kＷ）。华侨大学信息学院②当单相负荷全部为线间负荷（接在线电压上）时式中Pe1——最大相单相设备容量（kＷ）；Pe2——次最大相单相设备容量（kＷ）；Pe——等效三相设备容量（kＷ）；③当单相负荷既有相间负荷，又有线间负荷时先将接在线电压上的单相负荷换算成对应相的相电压下的单相负荷，再按方法①进行换算。ee1e2P3P33P=-＋（）华侨大学信息学院：a相b相Pb=Pabp(ab)b+Pbcp(bc)bQb=Qabq(ab)b+Qbcq(bc)bc相Pc=Pbcp(bc)c+Pcap(ca)cQc=Qbcq(bc)c+Qcaq(ca)c式中Pab、Pbc、Pca——接于ab、bc、ca线间负荷，kW；Pa、Pb、Pc——换算为a、b、c相有功负荷，kW；Qa、Qb、Qc——换算为a、b、c相无功负荷，kvar；p(ab)a、q(ab)a、···——接于ab、···线间负荷换算为a、···相间负荷的有功及无功换算系数()()aabcaabacaaPPpPp=•+•()()aabcaabacaqQqa=•+•ＱＱ华侨大学信息学院,参见课本P1720.50.5-0.290.290.640.36-0.050.350.720.280.090.670.80.20.220.80.840.160.30.880.890.110.380.961.00.00.581.161.17-0.170.861.441.27-0.271.051.63p(ab)a，p(bc)b，p(ca)cp(ab)b，p(bc)c，p(ca)aq(ab)a，q(bc)b，q(ca)cq(ab)b，q(bc)c，q(ca)a1.00.90.80.70.650.60.50.40.35负荷功率因数换算系数华侨大学信息学院【例5.1.1】某建筑工程工地有两台电焊机，铭牌容量为20kVA，cosφ为0.7，铭牌ε为25%，接于380V线路上，求三相等效负荷？解：每台电焊机的设备容量假设两台设备分别接在ab、bc线电压上，则三相等效负荷1000.25200.77eNNPPSCOSkweeje===××=ee1e2P3P33P3733721kw=-=×-×=＋（）＋（）华侨大学信息学院、设备的功率因数有关，具体表格请参考附录表5-2、表5-3和表5-4。【例5.1.2】课本P173页的某化工厂蒸发干燥车间的负荷计算（此为工业场合示例）122P3ncdeicccccccrKPSPQQPtgSIUf===+==∑华侨大学信息学院【例5.1.3】设某宾馆变电站的负荷情况如下，用需要系数法计算有功功率、无功功率、视在功率和计算电流设备如下：大堂、走道、餐厅、多功能厅的照明设备容量：150kW（功率因数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：120kW×4冷冻水泵：30kW×5冷却水泵：22kW×5冷却塔容量：7.5kW×4假设前期已经完成设备归类、等效三相负荷变换和工作制等效负荷变换等工作华侨大学信息学院：11kW×5、22kW×3、17.5kW×2电梯容量：30kW×3厨房设备容量：15kW×2、5kW×5、2.2kW×6洗衣设备：30kW×2、6kW×3、4kW×4负荷计算表格如下华侨大学信息学院…432180白炽灯3892561112310.480.90.7150荧光灯1IcScQcPctgφ功率因数需要系数设备容量设备名称设备分组华侨大学信息学院