负荷计算是电力系统规划、设计和运行的重要环节,其目的是确定系统在不同运行条件下的负荷需求,以便合理选择供配电系统的设备、导体和保护装置。以下是几种常用的负荷计算方法及其特点:
需要系数法
方法:用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。这种方法简单,应用广泛,尤其适用于配、变电所的负荷计算。
公式:
用电设备组的计算负荷:
有功功率 $P_c = K_x \cdot P_e$(kW)
无功功率 $Q_c = K_x \cdot Q_e$(kVar)
视在功率 $S_c = \sqrt{P_c^2 + Q_c^2}$(kVA)
计算电流 $I_c = \frac{S_c}{\sqrt{3} \cdot U_r}$(A)
配电干线或变电所的计算负荷:
有功功率 $P_c = K_t \cdot \sum (K_x \cdot P_e)$
无功功率 $Q_c = K_t \cdot \sum (K_x \cdot P_e \cdot \tan \varphi)$
视在功率 $S_c = \sqrt{P_c^2 + Q_c^2}$
计算电流 $I_c = \frac{S_c}{\sqrt{3} \cdot U_r}$
优点:计算简便,适用于初步设计和施工图设计。
缺点:计算结果可能偏大,精度相对较低。
利用系数法
方法:采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷,再考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法的理论根据是概率论和数理统计,计算结果比较接近实际。
公式(简化版):
平均负荷 $P_{av} = K_l \cdot P_e$
总有功功率 $P_{total} = \sum P_{av}$
总无功功率 $Q_{total} = \sum P_{av} \cdot \tan \varphi$
优点:计算结果接近实际,适用于各种范围的负荷计算。
缺点:利用系数的实测与统计较难,计算过程稍繁。
二项式法
方法:在设备组容量之和的基础上,考虑若干容量最大设备的影响,采用经验系数进行加权求和法计算负荷。
适用场合:用电设备台数较多,各台设备容量相差不悬殊时,宜采用需要系数法;用电设备台数较少,各台设备容量相差悬殊时,宜采用二项式法。
单位面积功率法、单位指标法
方法:在初步设计及施工图设计阶段,宜采用需要系数法;对于住宅,在设计的各个阶段均可采用单位指标法。
适用场合:适用于民用建筑,尤其是住宅设计。
其他方法
单位产品耗电量法:用于某些工业建筑。
abc法、变值需要系数法:近年国内出现的方法,实用数据不多,未能广泛推广。
建议
在实际应用中,应根据具体工程情况和设计阶段选择合适的负荷计算方法。
对于初步设计和施工图设计阶段,建议采用需要系数法。
对于工业企业电力负荷计算,可以考虑利用系数法。
在设备台数较多且容量相差悬殊的情况下,二项式法可能更为适用。
对于民用建筑,单位面积功率法和单位指标法是常用的选择。