供电系统所需要的电能,通常是经过总降压变电所从电力系统中获得。因此,合理地选用变电所中的变压器、主要电气设备以及配电导线等是保证供电系统安全可靠供电的重要前提。供电系统电力负荷计算的主要目的就是为合理地选择变压器容量、各种电气设备及配电导线等提供科学的依据。
(一)额定功率的换算 由于各种设备的运行情况不同,在负荷计算之前,需要把所计算设备的额定功率(Pe)折算成计算功率(Pj)。如果设备是连续运行的,我们称它的连续负载率(暂载率)为100%,这种设备的计算功率就是它的额定功率,即Pj=Pe 如果设备是不连续运行的,如起重机、电焊机,它们的连续运载率不是100%,这些设备功率要用下面的公式:起重机 Pj=2Pe(JC的开方 ) 电焊机 Pj=Se(JC的开方 ) 式中JC是设备连续负载率的百分值,起重机的连续负载率(按40%考虑)JC=0.4,电焊机JC=0.65.连续负载率标在设备名牌上。
(二)需要系数 所有的设备一般不会同时运行,也不会都是满载运行,也就是说实际的总用电量小于设备总容量,在计算负荷时,要把这个因素考虑进去,否则,设计出来的供电系统
容量过大,造成物资浪费。 需要系数是一个小于1的系数,用Kx表示。建筑施工用电设备的需要系数及功率因素见表。
表建筑施工用电设备的需要系数和功率因数
用电设备名称 | 需要系数Kx | 功率因数cos¢ |
混凝土搅拌机 | 0.4-0.6 | 0.5-0.6 |
砂浆搅拌机 | 0.4-0.6 | 0.5-0.6 |
塔式起重机及提升机 | 0.2 | 0.6 |
连续式运输机械 | 0.5-0.65 | 0.6-0.75 |
电焊机组 | ||
1弧焊变压器(交流弧焊机) | 0.35 | 0.4 |
2单头电焊机用电动发动机 | 0.35 | 0.6 |
3多头电焊机用变压器 | 0.7-0.9 | 0.65 |
4多头电焊机用电动发动机及铆钉加热器 | 0.7-0.9 | 0.75 |
5点焊机及焊缝机 | 0.35 | 0.6 |
6对缝电焊机 | 0.35 | 0.7 |
泵、通风机、电动发电机(电焊机用者除外) | 0.7 | 0.8 |
传动轴 | 0.6 | 0.7 |
金属冷加工车间 | 0.2 | 0.65 |
金属热加工车间 | 0.27 | 0.65 |
排锯 | 0.65 | 0.75 |
移动式机械 | 0.1 | 0.45 |
电气照明 | 0.9 | 1.0 |
(三)用需要系数法计算负荷 电力负荷的计算方法有多种,其中需要系数法是最简单、最实用的方法,像建筑施工用电这样的简单供电系统,多用此法进行计算。
1、同种用电设备的计算负荷:
有功功率 连续运行 Pj =KxPe
起重机Pj =2KxPe(JC的开方 ) 电焊机 Pj=KxSe(JC的开方 )cos¢
无功功率 Qj=Pjtg¢ 视在功率Sj=(Pj2+Qj2)开方
式中Pe是同种设备总功率。
2照明设备的计算负荷:
白炽灯 Pj=KxPe 荧光灯 Pj=1.2KxPe 高压汞灯 Pj=1.1KxPe
3配电干线或变配电所的计算负荷
有功功率 Pj =KΣPΣ(KxPe) 无功功率 Qj= KΣQΣ(KxPetg¢)
视在功率 Sj=(Pj2+Qj2)开方 式中KΣP和KΣQ是有功、无功功率的同时系数(考虑各组设备不同时运行),均取0.9。
4计算举例:
某建筑工地有如下用电设备,试计算用电总容量及线电流。
发动机功率计算公式(1) 混凝土搅拌机4台,每台额定功率10KW
(2) 砂浆搅拌机1台,每台额定功率4.5KW
(3) 电焊机3台,额定视在功率32KVA(JC=65%)
(4) 起重机1台,额定功率48KW(JC=40%)
(5) 照明器、白炽灯、碘钨灯4KW,高压汞灯4KW,单相220V
解:(1)混凝土搅拌机
查表取Kx=0.6,cos¢=0.6,则tg¢=1.33 Pj=4KxPe=4*0.6*10=24KW
Qj=Pjtg¢=24*1.33=32(Kar)
(2)砂浆搅拌机 取Kx=0.6,cos¢=0.6,则tg¢=1.33
Pj= KxPe=0.6*4.5=2.7(KW) Qj=Pjtg¢=2.7*1.33=3.6(Kvar)
(3)电焊机 取Kx=0.35,cos¢=0.4,则tg¢=2.29
Pj=3KxSe(JC的开方 )cos¢=3*0.35*32*(0.65)的开方*0.4=10.84(KW)
Qj=Pjtg¢=10.84*2.29=24.8(Kvar)
(4)起重机 取Kx=0.2,cos¢=0.6,则tg¢=1.33
Pj=2KxPe(JC的开方 )=2*0.2*48*(0.4)的开方=12.14(KW)
Qj=Pjtg¢=12.14*1.33=16.15(Kvar)
(5)照明器 取Kx=0.9,cos¢=1 则tg¢=0
白炽灯 Pj= KxPe=0.9*4=3.6(KW)
高压汞灯 Pj=1.1 KxPe=1.1*0.9*4=4(KW) Qj=Pjtg¢=0
总有功计算负荷 Pj =KΣPΣ(KxPe)=0.9(24+2.7+10.84+12.14+3.6+4)
=51.55(KW)
总无功计算负荷 Qj= KΣQΣ(KxPetg¢)=0.9(32+3.6+24.8+16.15)
=68.9(Kvar)
总视在计算负荷 Sj=(Pj2+Qj2)开方=(51.562+68.92)的开方=86.06(KVA)
总计算线电流 Ij=(Sj*103)/3的开方*U=86060/3的开方*380=130(A)
注:还有钢筋切断机3KW、5.5KW、7.5KW ,钢筋弯曲机3KW,木匠多功能电锯3KW,振捣电机2.2KW,及其它。
(四)导线截面的选择
1、按安全载流量选择:查表
2、按机械强度条件选择 查表
3、按允许电压损失选择:S=(PL/C€)% S-导线截面mm2 P-线路输送的电功率(KW)
L-线路单程长度(M) C-系数(mm2/ckW·m)查表 €-允许电压损失(百分数,如5%)
总结:根据上述理论计算 计算出负荷功率、电流算出配置多粗导线线径,安装多大容量的变压器。
(五)供电系统:只介绍最常用的TN-C-S即三相四线制变三相五线制
(一) 简便估算导线载流量
十下五,百上二,二五三五四三界,七零九五两倍半,温度八九折,铜材升级算.
解释:10mm2以下的铝导线载流量按5A/平方毫米计算;100mm2以上的铝导线载流量按2A/平方毫米计算;25mm2的铝导线载流量按4A/平方毫
十下五,百上二,二五三五四三界,七零九五两倍半,温度八九折,铜材升级算.
解释:10mm2以下的铝导线载流量按5A/平方毫米计算;100mm2以上的铝导线载流量按2A/平方毫米计算;25mm2的铝导线载流量按4A/平方毫
米计算;35mm2的铝导线载流量按3A/平方毫米计算;70mm2、95mm2的铝导线载流量按2.5A/平方毫米计算;”铜材升级算”:例如计算120mm2
的铜导线载流量,可以选用150mm2的铝导线,求铝导线的载流量;受温度影响,最后还要乘以0.8或0.9(依地理位置).
(二)已知变压器容量,求其电压等级侧额定电流
口诀:容量除以电压值,其商乘六除以十。
说明:适用于任何电压等级。
例子:视在电流I=视在功率S/1.732*10KV=1000KVA/1.732*10KV=57.736A
估算I=1000KVA/10KV*6/10=60A
的铜导线载流量,可以选用150mm2的铝导线,求铝导线的载流量;受温度影响,最后还要乘以0.8或0.9(依地理位置).
(二)已知变压器容量,求其电压等级侧额定电流
口诀:容量除以电压值,其商乘六除以十。
说明:适用于任何电压等级。
例子:视在电流I=视在功率S/1.732*10KV=1000KVA/1.732*10KV=57.736A
估算I=1000KVA/10KV*6/10=60A
电流Ι=(Pe×KX×1000)/(√—3×380×cosφ)
电流Ι=(Pe×KX×1000)/3/220/cosφ
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