【文章內容簡介】 了當前經濟發(fā)展情況下各類建筑物的負荷密度。 若已知建筑面積 A(m178。)，并查表 2 得到同類建筑的負荷密度指標 ? （ W/m178。），可根據下式估算出計算負荷的大?。? APC ?? （ 1） 各類建筑物用電指標如表 2所示。 表 2 各類建筑物的用電指標 建筑類別 用電指標（ W/m178。） 建筑類別 用電指標（ W/m178。） 公寓 30～ 50 醫(yī)院 40～ 70 旅館 40～ 70 高等學校 20～ 40 辦公 30～ 70 中小學 12～ 20 商業(yè) 一般： 40～ 80 展覽館 50～ 80 大中型 60～ 120 體育 40～ 70 演播室 250～ 500 劇場 50～ 80 汽車庫 8～ 15 （ 2） 需要系數法 需要系數 標志著用電設備組投入運行時，從供電網絡實際取用的功率與用電設備組設備功率之比。需要 系數的值總小于 1，它不僅與設備的負荷率、效率、臺數、工作情 某小區(qū)供配電系統(tǒng)設計 6 況及線路損耗有關，而且與維護管理水平等因素也有關系。 ? 單臺用電設備的計算負荷 考慮到設備可能在額定工況下運行，單臺用電設備的計算負荷就取設備的安裝容量。 NC PP? （ 2） ?tanCC PQ ? （ 3） 22 CCC QPS ?? （ 4） NCC USI 3? （ 5） PN—— 用電設備的安裝容量 (KW)； UN—— 設備的額定電壓 (KV)； tan?—— 用電設備銘牌給出的功率因數角的正切值； Pc—— 有功計算負荷 (KW)； Qc—— 無功計算負荷 (Kvar)； Sc—— 視在計算負荷 (kVA)； Ic—— 計算電流 (A)。 ? 用電設備組的計算負荷 當計算配電干線（例如，第 j 條）上的計算負荷時，首先將用電設備分組，求出各組用電設備的總安裝容 量 ，然后查表得到各組用電設備的需要系數 及對應的功率因數 cos?i 和功率因數正切值 tan?i，則： ? ??? ?? iii PKPP . .j （ 6） ? ??? ?? iii P ?t a .j （ 7） QPS ?? （ 8） ? 建筑物總計算負荷 建筑物總的負荷計算以建筑內用電設備組或配電干線的計算負荷為基礎，從負荷端逐級向電源端計 算，而且需要在各級配電點乘以同時系數 KΣ p，即： ??? ? PKP （ 9） ??? ? QKQ （ 10） 某小區(qū)供配電系統(tǒng)設計 7 2c2cc ??? ?? QPS （ 11） 需要系數和功率因數可根據表 表 4 來進行選擇，但并不能局限于此表。 電器設備在不斷地更新?lián)Q代，其性能也不斷改善，還與它的使用場合有關。所以，需要系數不是 一成不變的，不能隨便拿起一本書就套用系數 ， 需要研究設備樣本里提供的相關數據，結合工程的供電特點和當地的生活條件等因素， 從而確定比較合適的需要系數。 需要系數選擇表如表 表 4 所示。 表 3 住宅用電負荷需要系數選擇表 按單相配電計算時所連接的基本戶數 按三相配電計算時所連接的基本戶數 需要系數 3 9 1 4 12 6 18 8 24 10 30 12 36 14 42 16 48 18 54 21 63 24 72 25～ 100 75～ 300 125～ 200 375～ 600 260～ 300 780～ 900 表 4 需要系數及自然功率因數表 負荷名稱 規(guī)模（臺數） 需要系數（ Kd） 功率因數（ cos?） 照明 面積 500m178。 1～ 1～ 500～ 3000m178。 ～ 3000～ 15000m178。 ～ ＞ 15000m178。 ～ 商場照明 ～ 冷凍機房鍋爐房 1～ 3臺 ～ ～ ＞ 3臺 ～ 某小區(qū)供配電系統(tǒng)設計 8 熱力站、水泵房、通風機 1～ 5臺 ～ ～ ＞ 5臺 ～ 電梯 ～ ～ （交流電） （直流電） 洗衣機房、廚房 ≤ 100KW ～ ～ ＞ 100KW ～ 窗式空調 4～ 10臺 ～ 10～ 50臺 ～ 50臺以上 ～ 舞臺照明 ＜ 200KW 1～ ～ 1 ＞ 200KW ～ 本工程負荷計算 本工程采用需要系數法進行計算，計算過程如下。 （ 1）住宅用電部分 根據實際負荷估算，規(guī)定面積在 100㎡以下的每戶按 4KW 計算， 120 ㎡ 150㎡的每戶按 5KW 計算， 150 ㎡以上的每戶按 6KW 計算。由此可知，戶型 1 為 4KW/戶的共 4戶、戶型 2 為 5KW/戶的共 9 戶、戶型 3 為 6KW/戶的共 2 戶。使用需要系數法計算負荷，每層一個電表箱。用 6 條配電干線從地下室二層變電所引來 ,每條配電干線連接 5 個樓層電表箱，其中一條干線連接 4個樓層。本次設計以住宅負荷計算為主，以 其中一條配電干線為例，其余負荷按相同方法計算，結果如表 5所示。 用戶配電箱部分，由公式 2可得安裝容量： KWPnPKWPnPKWPnPNCNCNC122645951644332211??????????????? 樓層電表箱 ,查表 4 得 Kd=， cos?=， tan?=，由公式 6 和公式 7 可得樓層電表箱的計算負荷： va a n )124516()( 321 KPQ KWPPPKP CC CCCdC ????? ????????? ? 配電干線 ,查表 4得 Kd=， cos?=， tan?=，由公式 6和公式 7可得配電干線的計算負荷： 某小區(qū)供配電系統(tǒng)設計 9 AUSIk V AQPSKPQKWKWPKnPNCjCjCjCjCjCjCjCdCj 8 433 8 0 2 13 2 0 9v a 0 9t a n 0 2222?????????????????????? 住宅負荷計算如表 5所示。 表 5 住宅負荷計算 用電設備 安裝容量（ KW） 有功 (KW) 無功 (Kvar) 1住宅干線 292 2住宅干線 365 3住宅干線 365 4住宅干線 365 5住宅干線 365 6住宅干線 365 合計 2117 在計算負荷的過程中還會涉 及到同時系數。同時系數主要用在計算小區(qū)總負荷或計算變電所容量，由于用電設備組的全部設備并不同時運行，存在同時運行系數，所以需要乘以同時系數來折算負荷。同時系數取值需要根據當地的用電水平具體分析，本次設計同時系數取 KΣ p=， KΣ q=。由表 5中的數據和公式 9和公式 10可計算得： v KQKQKWPKPCjqCCjPC?????????????? 因此住宅部分總的計算負荷為 （ 2）公共用電部分 本工程公共用電部分包括：多層辦公樓用電、電梯用電、消防用電、園林及建筑景觀用用電、生活水泵用電、路燈和公共照明用電、排污設備用電等照明負荷以及動力負荷。本次計算以商業(yè)區(qū)和寫字樓的計算負荷為主， 其余負荷可根據表 4 查找需要系數，并根據 中所介紹的公式對各個用電設備進行負荷計算，具體計算結果 見附錄表。 由所給資料可知商業(yè)區(qū)和寫字樓的安裝容量分別為 261KW 和 208KW，根據需要系數法計算出其計算負荷。 商業(yè)區(qū)需要系數查表 4 得： Kd=， cos?=， tan?=。 某小區(qū)供配電系統(tǒng)設計 10 由公式 6 和公式 7 可得： v a a n KPQ KWKPP cj dC ????? ????? ? 寫字樓需要系數查表 4 得： Kd=， cos?=， tan?=。 由公式 6 和公式 7 可得： v a 4 5t a n 4 0 8cjcj KPQ KWKPP C dC ????? ????? ? 一般情況下，備用設備與消防設備都不考慮在計算負荷之內，只有當消防用電的計算有功功率大于火災時可能同時切除的一般電力、照明負荷的計算有有功功率時，按未切除的一般電力、照明負荷加上消防負荷計算低壓總設備功率。 無功補償 無功補償的目的 由于現在的用電設備大都屬于阻性負載和阻 感性負載，所以整個 供電系統(tǒng)通常是阻感性的，因此供電系統(tǒng)中會消耗大量的無功功率，從而導致功率因數的降低。功率因數的降低會使電能的傳輸產生大量的損耗，并且無功功率會影響電壓的損耗，同時也會使電力設備的利用率相應降低，造成較多的經濟和能源的浪費。所以，根據供電部門的有關規(guī)定，需要對功率因數進行一定限制，在某些供電場所需要達到一定的數值，低于這一數值是就必須進行無功功率的補償，以免產生不必要的損失。 根據實際情況，一般居民小區(qū)的自然功率因數范圍在 — 之間。但是，根據有關規(guī)定，居民用電的功率因數應當保持在 以上，以滿足 供電要求 [4]。當功率因數不滿足要求時，首先應當想辦法提高自然功率因數。要想提高自然功率因數，可以選擇合適的電動機型號規(guī)格，防止電動機長時間空載運行或者合理選擇變壓器的容量等方法都可達到目的。若提高自然功率因數仍達不到要求，則需要對小區(qū)內的供電系統(tǒng)進行無功補償。 無功補償的方法 一般來說，要想補償無功功率的方法有：改變發(fā)電機的端電壓，就地補償無功功率等。由于改變發(fā)電機端電壓這種補償方式補償距離較遠，損耗比較大，投資高，因此這種方法對于小區(qū)供電這種遠距離，補償地點分散的場合并不適用。所以，小區(qū)供配 電系統(tǒng)的無功功率補償一般采用就地補償的方法。 本工程無功補償采用并聯(lián)電容器的方法。并聯(lián)電容器裝設位置共有高壓集中補償、低壓集中補償和單獨就地補償是三種方法。本次設計采用低壓集中補償的方法。 某小區(qū)供配電系統(tǒng)設計 11 低壓集中補償是指將低壓電容器裝設在 10KV 變電站 的低壓母線上。該方法能夠有效的補償低壓側用電設備所消耗的無功功率，雖然無法對低壓側配電系統(tǒng)起到無功補償的作用，但是能夠減少高壓側供電系統(tǒng)中的電能損耗。這種方法補償與其他方法比較，使用電容器設備較為便宜，投資較小。并且具有接線簡單，管理方便，電容器的利用率較高等優(yōu)點， 能夠使無功就地平衡。不僅如此，補償無功后會使 10KV 變壓器的視在功率變小，從而能夠將選擇變壓器的容量減小，減小了變壓器的投資。 并聯(lián)電容器采用自動調節(jié)的控制方式，俗稱無功自動補償裝置。電容器在低壓母線進行補償時均為自動補償方式，即實際補償電容器容量隨自然功率因數的變化而調整。低壓無功自動補償裝置示意圖，如圖 1所示。 功率因數自動補償控制器22 0V /3 80 VKM1 KM2 KM3 圖 1 低壓無功自動補償裝置的原理電路 無功補償容量 自然功率因數的計算方法如下： CCSP??cos （ 12） 采用分組自動投切的補償裝置的無功補償容量應按下式確定： )ta n( ta n 21CC ?? ?? PQ （ 13） tan?1—— 補償前功率因數 cos?1 對應的正切值； tan?2—— 補償后期望的功率因數 cos?2對應的正切值。 在這里以供住宅負荷的 T3變壓器進行無功補償為例。 根據 中計算出的數據 Pc∑ =， Qc∑ =，由公 式 11 可得出視在功 某小區(qū)供配電系統(tǒng)設計 12 率為： K V AQPSCCC 2222 ???????? 由公式 12 可算 出自然功率因數，即： cos?=Pc∑ /Sc∑ =部分負荷自然功率因數為 ，補償后期望達到 ，則由公式 13可 得： v a 4 8)] a n ( a r c c o s)( a r c c o st a n[ 7 1)t a n( t a n 21CC KPQ ?????? ?? 根據計算出來的結果，可選用 4 組額定容量為 15Kvar 的電容器和 3 組額定容量為30Kvar 的電容器。因此，實際補償容量為 150Kvar。 公共部分負荷 T T2變壓器無功補償可用此方法進行計算，結果見表 表 10。 3 短路電流的計算 短路計算的目的 （ 1）為了選擇和校驗電氣設備。如斷路器、隔離開關、熔斷器、互感器、母線、瓷瓶、電纜、架空線等等。其中包