住宅建筑的電力負(fù)荷分析畢業(yè)論文_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  畢 業(yè) (設(shè) 計(jì)) 論 文</p><p>  題目:住宅建筑的電力負(fù)荷分析</p><p>  系部:電氣工程與自動(dòng)化</p><p><b>  專(zhuān)業(yè):電氣自動(dòng)化</b></p><p><b>  目錄</b></p><p><b> 

2、 摘 要1</b></p><p><b>  1.緒論2</b></p><p>  1.1研究的目的及意義2</p><p>  1.2 本文主要工作2</p><p>  2.電力負(fù)荷的理論計(jì)算基礎(chǔ)3</p><p>  2.1建筑電力負(fù)荷的分類(lèi)3</p>

3、<p>  2.2 電力負(fù)荷的分級(jí)3</p><p>  2.3各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求3</p><p>  2.4電力用戶(hù)的負(fù)荷計(jì)算4</p><p>  2.4.1 按逐級(jí)計(jì)算法確定用戶(hù)負(fù)荷4</p><p>  2.4.2 按需要系數(shù)法確定用戶(hù)負(fù)荷4</p><p>  2.4.3 按年

4、產(chǎn)量估算用戶(hù)負(fù)荷4</p><p>  2.5 國(guó)家規(guī)范的民用建筑電氣負(fù)荷計(jì)算設(shè)計(jì)4</p><p>  2.5.1 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容4</p><p>  2.5.2進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)算時(shí),應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算設(shè)備功率4</p><p>  3.各種經(jīng)典電力負(fù)荷計(jì)算方法6</p><p>  3.1計(jì)算負(fù)荷及計(jì)算方法6

5、</p><p>  3.1.1 計(jì)算負(fù)荷6</p><p>  3.1.2 負(fù)荷計(jì)算方法6</p><p>  3.2 各種計(jì)算方法的適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)7</p><p>  3.2.1需要系數(shù)法使用前提及存在的問(wèn)題7</p><p>  3.2.2 二項(xiàng)式系數(shù)法使用前提及存在的問(wèn)題8</p>

6、<p>  3.2.3 利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品耗電法使用前提及存在的問(wèn)題8</p><p>  3.3 國(guó)內(nèi)住宅建筑用電負(fù)荷及計(jì)算的現(xiàn)狀8</p><p>  3.3.1住宅建筑的供電方案8</p><p>  3.4 問(wèn)題的提出9</p><p>  4.住宅電力負(fù)荷需要系數(shù)的分析與研究10</p><

7、p>  4.1 需要系數(shù)的分析10</p><p>  4.1.1 需要系數(shù)的定義10</p><p>  4.1.2 需要系數(shù)的模擬公式推導(dǎo)11</p><p>  4.1.3 影響需要系數(shù)的因數(shù)11</p><p>  4.1.4 需要系數(shù)的研究11</p><p><b>  結(jié)束語(yǔ)1

8、3</b></p><p><b>  附錄14</b></p><p><b>  參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>  摘 要</b></p><p>  電力負(fù)荷的正確計(jì)算是選擇供電系統(tǒng)的導(dǎo)線(xiàn),開(kāi)關(guān)電器以及變壓器等設(shè)備的基礎(chǔ)參數(shù),也是保障供電系

9、統(tǒng)安全、節(jié)能運(yùn)行必不可少的重要一環(huán)。電力負(fù)荷計(jì)算過(guò)小,就會(huì)引起供電線(xiàn)路過(guò)熱,加速其絕緣老化,還會(huì)多耗能,引起起火或者重大事故;電力負(fù)荷計(jì)算過(guò)大,會(huì)造成變壓器容量過(guò)剩以及供電截面過(guò)大,相應(yīng)保護(hù)整定值就會(huì)定的過(guò)大,降低了電器設(shè)備保護(hù)的靈敏度,同時(shí)還增加了投資,降低了工程的經(jīng)濟(jì)性。</p><p>  通常電力負(fù)荷增大10%時(shí),變壓器容量要增加11%到12%,電線(xiàn)電纜等有色金屬消耗量應(yīng)增加15%到20%,同時(shí)還會(huì)增加變

10、壓器無(wú)功功率造成的有功電力損耗。因此電力負(fù)荷及其特征參數(shù)分析與計(jì)算在供電設(shè)計(jì)中,特別是在確定變壓器容量中占據(jù)重要位置。</p><p>  電力負(fù)荷的計(jì)算準(zhǔn)確性在于負(fù)荷量與需要量的合理選取,本文選擇住宅建筑的電氣負(fù)荷為研究對(duì)象,根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范,在理論基礎(chǔ)計(jì)算的基礎(chǔ)上,附加經(jīng)典案例研究,從實(shí)際上分析住宅建筑用電負(fù)荷的相關(guān)計(jì)算方案,提高負(fù)荷計(jì)算的精確性,使理理論更貼近工程實(shí)際。</p><p&g

11、t;  關(guān)鍵詞:住宅負(fù)荷計(jì)算,需要量,負(fù)荷量</p><p><b>  緒論</b></p><p>  1.1研究的目的及意義</p><p>  住宅建筑的電氣負(fù)荷計(jì)算,影響著住宅各種配電設(shè)施的合理選擇,關(guān)系著千家萬(wàn)戶(hù)的用電安全與電氣設(shè)備可靠運(yùn)行。為了使電能合理,規(guī)范的應(yīng)用到實(shí)際生活生產(chǎn)之中,利用各種分析方法解決電力供應(yīng)與負(fù)荷合理應(yīng)用便成

12、為了重中之重的問(wèn)題,它不僅從理論上全面闡述了負(fù)荷用電的合適得當(dāng)性,而且對(duì)實(shí)際用電設(shè)備的選擇有了指導(dǎo)性意義。</p><p>  1.2 本文主要工作</p><p>  本文主要對(duì)負(fù)荷系統(tǒng)的現(xiàn)行主要經(jīng)典的計(jì)算方法進(jìn)行研究,從中找出與實(shí)際過(guò)程中出現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn),基于此提出自己認(rèn)為的改進(jìn)方法和意見(jiàn),為今后負(fù)荷的有效分析提供參考。</p><p><b>  本

13、文主要研究?jī)?nèi)容:</b></p><p> ?。?)分析國(guó)內(nèi)常用的電力負(fù)荷計(jì)算方法;</p><p> ?。?)基于這些經(jīng)典方法,研究它們?cè)谑褂眠^(guò)程中的優(yōu)缺點(diǎn)和適用狀況;</p><p>  (3)提出了電力負(fù)荷規(guī)劃分析和需要系數(shù)等諸多問(wèn)題,為規(guī)劃建筑電氣方案做出較全面的闡述。</p><p> ?。?)分析了需要系數(shù)法本身在電力

14、負(fù)荷應(yīng)用中的特點(diǎn)和影響,為正確計(jì)算電力負(fù)荷奠定基礎(chǔ)。</p><p>  電力負(fù)荷的理論計(jì)算基礎(chǔ)</p><p>  2.1建筑電力負(fù)荷的分類(lèi)</p><p>  電力負(fù)荷按用途分,有照明負(fù)荷和動(dòng)力負(fù)荷,前者為單相負(fù)荷,在三相系統(tǒng)中很難達(dá)到平衡;后者一般可視為平衡負(fù)荷。按行業(yè)分,有工業(yè)負(fù)荷,非工業(yè)負(fù)荷和居民生活負(fù)荷等。</p><p>  2

15、.2 電力負(fù)荷的分級(jí)</p><p>  根據(jù)GB 50052—1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成損失或影響的程度分為3級(jí){1}: </p><p>  一、符合下列情況之一時(shí),應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷: </p><p>  1.中斷供電將造成人身傷亡時(shí)。 </p><p>  2.中斷供

16、電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)。例如:重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。 </p><p>  3.中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作。例如:重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場(chǎng)館、經(jīng)常用于國(guó)際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等用電單位中的重要電力負(fù)荷。在一級(jí)負(fù)荷中,當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等

17、情況的負(fù)荷,以及特別重要場(chǎng)所的不允許中斷供電的負(fù)荷,應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。 </p><p>  二、符合下列情況之一時(shí),應(yīng)為二級(jí)負(fù)荷: </p><p>  1.中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時(shí)。例如:主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。 </p><p>  2.中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如:

18、交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負(fù)荷,以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場(chǎng)等較多人員集中的重要的公共場(chǎng)所秩序混亂。 </p><p>  三、不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者應(yīng)為三級(jí)負(fù)荷。</p><p>  2.3各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求</p><p>  一級(jí)負(fù)荷對(duì)電源供電的要求:</p><p>  1.一級(jí)負(fù)荷重普通一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩路

19、電源供電,當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時(shí),另一路電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。</p><p>  2.一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷,除上述兩路電源外,還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證其對(duì)特別重要負(fù)荷的供電,嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。</p><p>  二級(jí)負(fù)荷對(duì)電源供電的要求:對(duì)于二級(jí)負(fù)荷一般應(yīng)有兩回線(xiàn)路供電,當(dāng)電源來(lái)自同一區(qū)域變電站的不同變壓器時(shí),即可認(rèn)為滿(mǎn)足要求。</p><p&

20、gt;  三級(jí)負(fù)荷對(duì)電源供電的要求:由于三級(jí)負(fù)荷為不重要的一般負(fù)荷,因此它對(duì)供電電源無(wú)特殊要求。</p><p>  2.4電力用戶(hù)的負(fù)荷計(jì)算 </p><p>  確定用戶(hù)的計(jì)算負(fù)荷是選擇電源進(jìn)線(xiàn)和一、二次設(shè)備的基本依據(jù),是供配電設(shè)計(jì)的重要組成部分,也是與電力部門(mén)簽訂用電協(xié)議的基本依據(jù)。</p><p>  確定等效三相設(shè)備容量用戶(hù)計(jì)算負(fù)荷的方法很多,可根據(jù)不

21、同情況和要求采用不同的方法。在制定規(guī)劃、初步設(shè)計(jì),特別是方案可以粗略的方法。在供電設(shè)計(jì)中進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí),則應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算。</p><p>  2.4.1 按逐級(jí)計(jì)算法確定用戶(hù)負(fù)荷</p><p>  根據(jù)用戶(hù)的配電系統(tǒng)圖,從用電設(shè)備開(kāi)始,朝電流的方向逐級(jí)計(jì)算,最后求出用戶(hù)總的計(jì)算負(fù)荷的方法。</p><p>  2.4.2 按需要系數(shù)法確定用戶(hù)負(fù)荷</

22、p><p>  將用戶(hù)用電設(shè)備的總?cè)萘縋(不包括備用設(shè)備)乘上一企業(yè)需要系數(shù)K,就可以得到企業(yè)的有功計(jì)算負(fù)荷。</p><p>  2.4.3 按年產(chǎn)量估算用戶(hù)負(fù)荷</p><p>  將用戶(hù)年產(chǎn)量乘以單位設(shè)備耗電量就可以得到企業(yè)全年的耗電量,再除以用戶(hù)最大負(fù)荷利用小時(shí),就可以得到用戶(hù)的有功計(jì)算負(fù)荷。</p><p>  2.5 國(guó)家規(guī)范的民用建

23、筑電氣負(fù)荷計(jì)算設(shè)計(jì)</p><p>  2.5.1 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容</p><p>  計(jì)算負(fù)荷{2},作為按發(fā)熱條件選擇配電變壓器、導(dǎo)體及電器的依據(jù),并用來(lái)計(jì)算電壓損失和功率損耗。在工程上位方便記,亦可作為電能消耗量及無(wú)功補(bǔ)償量的計(jì)算依據(jù)。</p><p>  尖峰電流,用以檢驗(yàn)電壓波動(dòng)和選擇保護(hù)電路。</p><p>  一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷,

24、用以確定備用電源或者應(yīng)急電源。</p><p>  季節(jié)性負(fù)荷,從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件出發(fā),用以考慮變壓器的容量和臺(tái)數(shù)。</p><p>  2.5.2進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)算時(shí),應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算設(shè)備功率</p><p>  1)對(duì)于不同工作制的用電設(shè)備的額定功率應(yīng)換算為統(tǒng)一的設(shè)備功率。</p><p>  連續(xù)工作制的電動(dòng)機(jī)上的設(shè)備功率等于額定功率;</

25、p><p>  斷續(xù)或者短期工作制的電動(dòng)機(jī)的設(shè)備功率,當(dāng)采用系數(shù)法或者二項(xiàng)式計(jì)算時(shí),將其額定功率統(tǒng)一換算到負(fù)載持續(xù)率為25%時(shí)的有功功率;</p><p>  電焊機(jī)的設(shè)備功率是將額定功率換算到負(fù)載持續(xù)率為100%時(shí)的有功功率。</p><p>  2)照明用電設(shè)備的功率為:</p><p>  白熾燈、高壓鹵鎢燈是指燈泡標(biāo)準(zhǔn)的額定功率,低壓鹵鎢

26、燈除燈泡功率外,還考慮變壓器的功率損耗,氣體放電燈、金屬鹵化物燈除燈泡的功率外,還考慮鎮(zhèn)流器的功率損耗;</p><p>  3)用電的計(jì)算有功功率大于火災(zāi)時(shí)可能同時(shí)切除的一般電力、照明負(fù)荷的計(jì)算有功功率時(shí),應(yīng)按未切除的一般電力、照明負(fù)荷加上消防負(fù)荷計(jì)算低壓總的設(shè)備功率計(jì)算負(fù)荷。</p><p>  4)單相負(fù)荷應(yīng)均衡分布到三相上,當(dāng)單相負(fù)荷的總?cè)萘啃∮谌嘭?fù)荷總?cè)萘康?5%時(shí),全部按三相

27、對(duì)稱(chēng)負(fù)荷計(jì)算;、當(dāng)超過(guò)15%時(shí),應(yīng)將單相負(fù)荷換算為等效三相負(fù)荷,再與三相負(fù)荷相加,等效三相負(fù)荷可按下列方法計(jì)算:</p><p>  只有相負(fù)荷時(shí),等效三相負(fù)荷取最大負(fù)荷的3倍;</p><p>  只有線(xiàn)間負(fù)荷時(shí),等效三相負(fù)荷為:?jiǎn)闻_(tái)時(shí)取線(xiàn)間負(fù)荷的倍 ;多臺(tái)時(shí)取最大線(xiàn)間負(fù)荷的倍加上次大線(xiàn)間負(fù)荷的(3-)倍。</p><p>  既有線(xiàn)間負(fù)荷又有相負(fù)荷時(shí),

28、應(yīng)先將線(xiàn)間負(fù)荷換算為相負(fù)荷,然后各相負(fù)荷分別相加,選取最大相負(fù)荷乘3倍作為等效三相負(fù)荷。</p><p>  5)對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行分組計(jì)算時(shí),應(yīng)按下列條件考慮:</p><p>  三臺(tái)及以下,計(jì)算負(fù)荷等于其設(shè)備功率總和;三臺(tái)以上的,其計(jì)算負(fù)荷應(yīng)通過(guò)計(jì)算來(lái)確定。</p><p>  類(lèi)型相同的用電設(shè)備,其總?cè)萘靠梢杂盟阈g(shù)加法來(lái)求得;</p><p&

29、gt;  類(lèi)型不同的用電設(shè)備,其總?cè)萘繎?yīng)按有功和無(wú)功負(fù)荷分別相加確定。</p><p>  6)當(dāng)采用需要系數(shù)計(jì)算負(fù)荷時(shí),應(yīng)將配電干線(xiàn)范圍內(nèi)的用電設(shè)備按類(lèi)型統(tǒng)一劃組。配電干線(xiàn)的計(jì)算負(fù)荷為各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷之和再乘以同時(shí)系數(shù)。變電所或配電所的計(jì)算負(fù)荷,為各配電干線(xiàn)計(jì)算負(fù)荷之和再乘以同時(shí)系數(shù)。計(jì)算變電所高壓側(cè)負(fù)荷時(shí),應(yīng)加上變壓器的功率損耗。</p><p>  7)采用二項(xiàng)式法計(jì)算負(fù)荷時(shí),

30、應(yīng)注意以下幾點(diǎn):        1. 應(yīng)將計(jì)算范圍內(nèi)的所有設(shè)備統(tǒng)一劃組,不應(yīng)逐級(jí)計(jì)算;       不考慮同時(shí)系數(shù);        2.當(dāng)用電設(shè)備等于或少于4臺(tái)時(shí),該用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷按設(shè)備功率乘以計(jì)算系

31、數(shù)求得;        3.計(jì)算多個(gè)用電設(shè)備組的負(fù)荷時(shí),如果每組中的用電設(shè)備臺(tái)數(shù)小于最大用電設(shè)備臺(tái)數(shù)N時(shí),則取小于N的兩組或更多組中最大用電設(shè)備的附加功率之和作為總的附加功率。</p><p>  3.各種經(jīng)典電力負(fù)荷計(jì)算方法</p><p>  3.1計(jì)算負(fù)荷及計(jì)算方法</p><p>  

32、3.1.1 計(jì)算負(fù)荷</p><p>  供電系統(tǒng)要能夠在正常情況下可靠地運(yùn)行,則各個(gè)供電設(shè)施必須選擇得當(dāng),因此有必要對(duì)供電系統(tǒng)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算,通過(guò)計(jì)算求出的各元件的負(fù)荷值,稱(chēng)為計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假象的持久負(fù)荷,在供配電系統(tǒng)中以30MIN的最大計(jì)算負(fù)荷作為電氣設(shè)備選擇的依據(jù)。本文將計(jì)算負(fù)荷記為P30。</p><p>  3.1.2 負(fù)荷計(jì)算方法</p><

33、;p>  負(fù)荷計(jì)算方法有很多種,主要有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、利用系數(shù)法、單位面積法、單位指標(biāo)法以及單位產(chǎn)品耗電量法等。</p><p>  需要系數(shù)法:計(jì)算公式為P30=K*∑PN,K為需要系數(shù),∑PN為用電設(shè)備組所有設(shè)備的額定容量之和。這種方法比較簡(jiǎn)便,目前在民用建筑中應(yīng)用很廣泛。</p><p>  利用系數(shù)法:采用利用系數(shù)求出最大系數(shù)求出最大負(fù)荷的平均值,在考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)和功率差

34、異的影響,乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出計(jì)算負(fù)荷。這種方法計(jì)算進(jìn)程稍繁,目前利用系數(shù)法的有關(guān)資料均為工業(yè)方面,故在民用建筑方面很少。</p><p>  二項(xiàng)式法:計(jì)算公式為P30=b*PN+cPx,b,c為二項(xiàng)式系數(shù),PN為用電設(shè)備組所有設(shè)備的額定容量之和,Px為x臺(tái)最大容量的設(shè)備總?cè)萘?。主要用于工業(yè)上用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少、各臺(tái)設(shè)備容量相差懸殊時(shí)使用。</p><p>  單位面積功率法、

35、單位指標(biāo)法、單位產(chǎn)品耗電法等,前兩者多用于民用建筑,后者用于某些企業(yè)方面。</p><p>  目前國(guó)內(nèi)住宅電氣負(fù)荷計(jì)算基本上都采用需要系數(shù)法和單位指標(biāo)法。單位指標(biāo)法確定每戶(hù)住宅用電負(fù)荷指標(biāo),需要系數(shù)法是選取相應(yīng)的需要系數(shù)來(lái)計(jì)算住宅計(jì)算負(fù)荷。國(guó)家行業(yè)規(guī)范《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.5.1條與《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》都有對(duì)住宅負(fù)荷用電指標(biāo)及需要系數(shù)的規(guī)定,如表1.1、1.2。但因地理位置、經(jīng)濟(jì)條件、氣候環(huán)境等差異,各地區(qū)

36、及主要城市要根據(jù)自己的特點(diǎn)又制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn),表1.3、1.4列舉了國(guó)內(nèi)部分城市的住宅用電指標(biāo)值和參考的需要系數(shù)。</p><p>  表1.1《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50096-1999 普通住宅用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn){3}</p><p>  表1.2《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JCJ/16-92住宅負(fù)荷需要系數(shù)</p><p>  1.3 太原地區(qū)住宅單位用戶(hù)指標(biāo)</p&

37、gt;<p>  1.4太原地區(qū)住宅負(fù)荷需要系數(shù)</p><p>  3.2 各種計(jì)算方法的適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>  3.2.1需要系數(shù)法使用前提及存在的問(wèn)題</p><p>  需要系數(shù)法,不考慮大容量設(shè)備最大負(fù)荷造成的負(fù)荷波動(dòng)及用電設(shè)備的容量和臺(tái)數(shù),適用于全廠計(jì)算負(fù)荷、車(chē)間變電所所計(jì)算負(fù)荷較穩(wěn)定的干線(xiàn)計(jì)算負(fù)荷。需要系數(shù)法比較簡(jiǎn)便,因而廣

38、泛使用,但當(dāng)各種設(shè)備臺(tái)數(shù)少而且功率相差懸殊時(shí),需要系數(shù)法計(jì)算往往偏小,故不適用于低壓線(xiàn)路計(jì)算,而適用于變、配電所的負(fù)荷。</p><p>  3.2.2 二項(xiàng)式系數(shù)法使用前提及存在的問(wèn)題</p><p>  其中考慮兩種因數(shù):1平均負(fù)荷;2 X臺(tái)最大設(shè)備的最大負(fù)荷重疊造成的附加負(fù)荷,以彌補(bǔ)需要系數(shù)法在計(jì)算結(jié)果上偏小的不足。</p><p>  二項(xiàng)式系數(shù)法比較適用于

39、確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而容量差別較大的低壓干線(xiàn)和分支線(xiàn)的負(fù)荷計(jì)算。但是二項(xiàng)式計(jì)算系數(shù)的值,缺乏充分的理論依據(jù),而且這些系數(shù)也只適用于機(jī)械加工工業(yè),其他行業(yè)都缺乏這方面的系數(shù),從而使其引用受到限制。因此,對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)系數(shù)大的干線(xiàn)或支線(xiàn)采用二項(xiàng)式計(jì)算法較為準(zhǔn)確。在確定車(chē)間變電所和全廠總負(fù)荷計(jì)算時(shí),則通常不采用,還是采用需要系數(shù)法比較準(zhǔn)確。</p><p>  3.2.3 利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品耗電法使用前提及存在的問(wèn)題<

40、;/p><p>  利用系數(shù)法是以平均負(fù)荷為基準(zhǔn),利用概率分析出最大負(fù)荷與平均負(fù)荷的關(guān)系。利用系數(shù)法雖然有一定的依據(jù),,但要確定的系數(shù)較多,計(jì)算步驟復(fù)雜,公式中的“最大系數(shù)”與“利用系數(shù)”的數(shù)據(jù)目前也比較缺乏經(jīng)驗(yàn),因此,通常不采用這種計(jì)算方法。</p><p>  單位產(chǎn)品耗電法是在初步設(shè)計(jì)階段對(duì)供電方案作比較時(shí),可根據(jù)車(chē)間的單位產(chǎn)品耗電額,產(chǎn)品的年耗電量和年工作小時(shí)數(shù)來(lái)估算的一種方法。單位產(chǎn)

41、品耗電法求出的數(shù)值可能與實(shí)際中的相差很大,所以缺乏正式的用電設(shè)備容量時(shí),還是按需要系數(shù)法重新進(jìn)行計(jì)算,以便盡可能與實(shí)際達(dá)到一致,作為選擇配電設(shè)備和導(dǎo)線(xiàn)的依據(jù)。</p><p>  3.3 國(guó)內(nèi)住宅建筑用電負(fù)荷及計(jì)算的現(xiàn)狀</p><p>  3.3.1住宅建筑的供電方案</p><p>  住宅建筑內(nèi)住戶(hù)的負(fù)荷等級(jí)按《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50052-95)第

42、2.0.1條一般是屬于三級(jí)負(fù)荷,配電方式是基本上多層住宅采用放射式供電,高層住宅采用混合式(樹(shù)干式和放射式)供電。因此其供電方案基本上是按小區(qū)變電所10KV一棟(層)樓電表箱各一戶(hù)配電箱這種模式設(shè)計(jì)。小區(qū)內(nèi)單臺(tái)變壓器容量規(guī)范一般要求不大于630KVA,對(duì)于建筑面積大、戶(hù)數(shù)較多的住宅要求一般設(shè)兩臺(tái)或以上變壓器,以便避免日后檢修時(shí)造成長(zhǎng)時(shí)間停電。</p><p>  國(guó)內(nèi)計(jì)算負(fù)荷最常用的是需要系數(shù)法,其有很大的經(jīng)驗(yàn)成

43、分,甚至隨意性很大。比如圖1.5列出了某小區(qū)兩棟戶(hù)數(shù)為36戶(hù)、用電負(fù)荷指標(biāo)為6KW的負(fù)荷情況,因需要系數(shù)的值設(shè)的不同,造成了計(jì)算負(fù)荷、計(jì)算電流、所選擇的配電設(shè)施以及初期投資上有很大不同。</p><p><b>  圖1.5</b></p><p>  可以看出,1#增加了用戶(hù)投資,而且也降低了變壓器的負(fù)荷率,增加了今后變壓器運(yùn)行的有功損耗和無(wú)功損耗。造成這些問(wèn)題的原

44、因不僅在于電氣設(shè)計(jì)人員主觀因素,而且在于設(shè)計(jì)的規(guī)范中存在的缺陷。因此,如何根據(jù)每個(gè)住宅建筑自身特點(diǎn),選擇一個(gè)合理的科學(xué)的能反映實(shí)際情況的住宅用電負(fù)荷指標(biāo)和需要系數(shù),對(duì)于當(dāng)前建筑電氣設(shè)計(jì)是有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程價(jià)值。</p><p><b>  3.4 問(wèn)題的提出</b></p><p>  根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范,目前住宅各單元樓總負(fù)荷計(jì)算公式如下:</p>

45、<p>  當(dāng)每戶(hù)用電指標(biāo)負(fù)荷都一樣時(shí),則總有功功率ΣPn=3*N*Pn*Kn,式中ΣPn為單元樓總負(fù)荷,N為同一相上戶(hù)數(shù),Pn為每戶(hù)用電負(fù)荷指標(biāo),Kn為需要系數(shù)。</p><p>  當(dāng)每戶(hù)用電指標(biāo)負(fù)荷不相同時(shí),則總有功功率ΣPn=3*Kn*(Pn1*N1+Pn2*N2+Pn3*N3+......),式中Pn1,Pn2,Pn3.....為不同的用戶(hù)用電指標(biāo)負(fù)荷,N1,N2,N3.....為相應(yīng)的同

46、一相上的戶(hù)數(shù)。</p><p>  因此不難看出,其計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確與否,取決于每戶(hù)用電負(fù)荷和需要系數(shù)是否合理。</p><p>  目前每戶(hù)用電負(fù)荷和需要系數(shù)如圖3.2,3.3所示。</p><p><b>  分析其不合理之處:</b></p><p>  首先,用電指標(biāo)劃分的單一性。表3.2中每戶(hù)用電指標(biāo)單純的以住宅

47、面積的大小來(lái)劃分,這是不合理的。因?yàn)榫用裼秒娭笜?biāo)還與用戶(hù)經(jīng)濟(jì)水平、環(huán)境等因數(shù)有關(guān)。</p><p>  其次,需要系數(shù)的不確定性。當(dāng)用戶(hù)同一相戶(hù)數(shù)值不同時(shí),其需要系數(shù)沒(méi)明確化;從表中可以看出,當(dāng)戶(hù)數(shù)為99戶(hù)時(shí),設(shè)每戶(hù)用電為6KW,那么99戶(hù)的總用電功率為P=3*99*6*0.38=677.1KW,相應(yīng)的當(dāng)戶(hù)數(shù)為102戶(hù)時(shí),其總負(fù)荷功率為P=3*102*6*0.35=642.6KW,根據(jù)電工理論,這顯然是不成立的。

48、</p><p>  表3.2住宅建筑設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)</p><p>  表3.3住宅建筑需要系數(shù)推薦值</p><p>  因此在住宅建筑電氣規(guī)劃設(shè)計(jì)中采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí),選擇一個(gè)科學(xué)的,真實(shí)的,能夠基本反映居民經(jīng)濟(jì)水平住宅用電指標(biāo)以及合理的需要系數(shù),對(duì)于指導(dǎo)配電設(shè)施的合理選擇具有很強(qiáng)的緊迫性和是十分重要的意義。</p><p>

49、;  4.住宅電力負(fù)荷需要系數(shù)的分析與研究</p><p>  4.1 需要系數(shù)的分析</p><p>  需要系數(shù)是一個(gè)至關(guān)重要的數(shù)據(jù),直接影響到負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果,關(guān)系到變壓器容量的選擇,特別對(duì)于一些大面積的住宅小區(qū),需要系數(shù)的選擇不同,變壓器容量可能相差一個(gè)等級(jí),甚至更大。而需要系數(shù)的確定又是極為繁瑣、經(jīng)驗(yàn)的事,雖然在現(xiàn)行的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)上都有數(shù)據(jù)可查,但表述比較籠統(tǒng)、模糊,有一些不盡合理

50、的地方。如有的手冊(cè)規(guī)定50戶(hù)~(yú)100戶(hù),需要系數(shù)取0.4~0.5,100戶(hù)以上取0.4以下,先假定每戶(hù)安裝容量為6KW,95戶(hù)取需要系數(shù)0.43,100戶(hù)時(shí)取為0.4,則95戶(hù)的Pjs=95*6*0.43= 245.1KW,而100戶(hù)的Pjs=100*6*0.4=240KW,這很明顯不合理。</p><p>  4.1.1 需要系數(shù)的定義</p><p>  需要系數(shù)是用電設(shè)備實(shí)際所需要的

51、功率與額定負(fù)載時(shí)所需的功率的比值,用公式表示為 </p><p>  Kc=Psb/Psn </p><p>  式中: Psb——用電設(shè)備實(shí)際所需功率。 </p><p>  Psn——用電設(shè)備額定功率。 </p><p>  需要系數(shù)的大小要綜合考慮用電設(shè)備的負(fù)荷狀態(tài)、工作制(連續(xù)、短時(shí)、重復(fù)短時(shí)工作)和該類(lèi)設(shè)備的同時(shí)工作幾率等方面的因素

52、。一般是根據(jù)實(shí)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)后取平均值。</p><p>  4.1.2 需要系數(shù)的模擬公式推導(dǎo)</p><p>  模擬公式的推導(dǎo)基于以下三條規(guī)律:①:戶(hù)數(shù)(N)較少時(shí),需要系數(shù)(K)為1;②需要系數(shù)(K)隨戶(hù)數(shù)(N)增大而減小,即KN≤KN-1 (KN是N所對(duì)應(yīng)K值),且減少速率先急后緩;③每戶(hù)安裝功率相同時(shí),小戶(hù)數(shù)的計(jì)算功率恒大于大戶(hù)數(shù)的,即(N-1)*KN-1*P< N*KN*P。

53、基于以上三條規(guī)律:可以假定N≤6時(shí),K0=1,其后,每增加3戶(hù),K值做一次調(diào)整,調(diào)整后的K值等于調(diào)整前的K值乘以調(diào)整系數(shù)。下面介紹怎樣確定調(diào)整系數(shù)。假設(shè)N為3的倍數(shù)且N≥9,因KN>KN-1*[(N-1)/N],故KN-2>KN-3*[(N-3)/(N-2)],根據(jù)前面假定可知:KN-2=KN-1=KN,所以KN>KN-3*[(N-3)/(N-2)],因(N-1)/N恒大于(N-3)/(N-2),故不妨令KN=KN-3

54、*[(N-1)/N],即調(diào)整系數(shù)等于(N-1)/N。</p><p>  4.1.3 影響需要系數(shù)的因數(shù)</p><p>  第一、并非供電范圍內(nèi)的所有用電設(shè)備都會(huì)同時(shí)投入使用,有同時(shí)系數(shù)KT;</p><p>  第二、并非投入使用的所有電氣設(shè)備任何時(shí)候都會(huì)滿(mǎn)載運(yùn)行,有負(fù)荷系數(shù)KN;</p><p>  第三、電氣設(shè)備額定功率與輸入功率不一

55、定相等,有電氣設(shè)備平均效率ηE;</p><p>  第四、直接向電氣設(shè)備配電線(xiàn)路上的功率消耗后,電氣設(shè)備輸入功率與系統(tǒng)向設(shè)備提供的功率不一定都相同,有線(xiàn)路平均效率ηP;</p><p>  即需要系數(shù)Kr=KT*KN\ηE*ηP</p><p>  4.1.4 需要系數(shù)的研究</p><p>  在住宅建筑負(fù)荷中,需要系數(shù)可以通過(guò)已有的統(tǒng)計(jì)

56、數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù),采用數(shù)學(xué)方式來(lái)擬合住宅戶(hù)數(shù)與需要系數(shù)的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)聯(lián)來(lái)最終確定。</p><p>  其擬合指數(shù)關(guān)系為:Kx=0.312+0.655*0.659X。</p><p>  依據(jù)此關(guān)聯(lián)式對(duì)照已有的樣本數(shù)據(jù)和擬合數(shù)據(jù)可以得出下表:</p><p>  不難看出當(dāng)戶(hù)數(shù)為21戶(hù)時(shí),此時(shí)的誤差是最大的,但是這種誤差在住宅建筑負(fù)荷計(jì)算中是允許的,因?yàn)楫?dāng)每戶(hù)用戶(hù)計(jì)算

57、負(fù)荷為6KW時(shí),此時(shí)計(jì)算總負(fù)荷時(shí),若需要系數(shù)為0.4,則計(jì)算的總負(fù)荷為151.2KW,若需要系數(shù)按所擬合的數(shù)據(jù)則所計(jì)算的結(jié)果為138.4KW,兩者相差12.8KW,說(shuō)明擬合函數(shù)的數(shù)據(jù)還是較為準(zhǔn)確的。</p><p><b>  結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>  本文主要研究了住宅建筑的電力負(fù)荷分析,從理論計(jì)算方法開(kāi)始,將理論計(jì)算依據(jù)和國(guó)內(nèi)外研究狀況進(jìn)行對(duì)比,從而廣泛

58、地采用了從需要系數(shù)法和用電負(fù)荷指標(biāo)的劃分上解決問(wèn)題。</p><p>  提出了需要系數(shù)法的不確定性和不統(tǒng)一性,使用時(shí)采用一般標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算存在的問(wèn)題并且提出了問(wèn)題:如何理論計(jì)算分析需要系數(shù)。</p><p>  提出了用電負(fù)荷指標(biāo)劃分的不準(zhǔn)確和不全面性的問(wèn)題,使用各種計(jì)算方法計(jì)算時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題:如何理性建立計(jì)算方法和設(shè)計(jì)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>  在進(jìn)行住宅建筑負(fù)荷設(shè)

59、計(jì)前,應(yīng)該采集一些樣本數(shù)據(jù)以便做些預(yù)測(cè)模型,根據(jù)這些預(yù)測(cè)模型和樣本數(shù)據(jù)區(qū)確立數(shù)學(xué)函數(shù),選擇相應(yīng)的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。此外還應(yīng)該考慮不同環(huán)境氣候和地理?xiàng)l件。</p><p>  然后對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行分組,進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算,一般變電所或者配電室應(yīng)按相應(yīng)的電力負(fù)荷等級(jí)進(jìn)行電源、變壓器等的大概選取,然后采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算,在對(duì)用戶(hù)進(jìn)行負(fù)荷分析時(shí),一般采用單位指標(biāo)法,比如發(fā)熱指標(biāo),有功指標(biāo),無(wú)功指標(biāo)等進(jìn)行分析和歸類(lèi),然后計(jì)算負(fù)

60、荷。</p><p>  總而言之,本文在住宅建筑的電力分析方面做出了比較全面的理性基礎(chǔ),在比對(duì)實(shí)際用電還有些差距的情況下提出了諸多需要切實(shí)解決的問(wèn)題,為看此篇文章的人提供了些許基礎(chǔ)和需要解決的問(wèn)題,讓其能在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上,通過(guò)數(shù)學(xué)或者其他方法解決實(shí)際問(wèn)題。</p><p><b>  附錄</b></p><p>  住宅建筑電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)

61、方法從預(yù)測(cè)期限可分為期預(yù)測(cè),短期預(yù)測(cè),中期預(yù)測(cè)和長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)方法有時(shí)間順序法{4}、灰色預(yù)測(cè)法等。一般研究將家用電器總功率作為自變量,住宅計(jì)算負(fù)荷為基變量,進(jìn)行中期預(yù)測(cè),用線(xiàn)性回歸確定不同家用電器總功率所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷。</p><p>  通過(guò)對(duì)樣本數(shù)據(jù)的分析和回歸分析{5}的理論基礎(chǔ)建立回歸模型,從而進(jìn)行預(yù)測(cè)模型的誤差分析,確定建筑電力負(fù)荷的各基變量和自變量對(duì)電力系統(tǒng)的影響。</p><p&

62、gt;  回歸模型的建立中,自變量和基變量的曲線(xiàn)關(guān)系圖不明顯反應(yīng)某種結(jié)果時(shí),可以通過(guò)數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行擬合:直線(xiàn)函數(shù):Y=a+bx;對(duì)數(shù)函數(shù):Y=a+b㏑x。并將其轉(zhuǎn)化為一次線(xiàn)性函數(shù)進(jìn)行分析。</p><p>  評(píng)析一個(gè)回歸模型的質(zhì)量可以用概率論中的τ檢驗(yàn){6}對(duì)預(yù)測(cè)模型檢驗(yàn)。</p><p>  建立好的回歸模型可以對(duì)未來(lái)電氣工程設(shè)計(jì)和發(fā)展做出統(tǒng)計(jì),可以指導(dǎo)電力系統(tǒng)中電氣布局量,合理性的電氣

63、布局建設(shè)做出規(guī)劃。</p><p>  比如對(duì)家用電器總功率和住宅計(jì)算負(fù)荷回歸性模型的建立可以得出一個(gè)三居室的住宅的計(jì)算負(fù)荷為3.001KW,根據(jù)器發(fā)展前景考慮其實(shí)際計(jì)算負(fù)荷可以擴(kuò)大到3.5KW左右。</p><p>  需要系數(shù)影響因數(shù)大致有同時(shí)系數(shù)Kr,有負(fù)荷系數(shù)Km,電氣平均效率ηe,線(xiàn)路平均效率ηp,它們的關(guān)系是K=Kr*Km\ηe*ηp,可以通過(guò)歸納求和的數(shù)學(xué)方法來(lái)計(jì)算不同住宅建

64、筑的用電需要系數(shù)。需要系數(shù)還可以解決樣本數(shù)據(jù)和擬合數(shù)據(jù)的誤差分析。</p><p>  住宅建筑需要系數(shù)值永遠(yuǎn)不大于1,當(dāng)用戶(hù)數(shù)少時(shí)刻取1;隨著用戶(hù)數(shù)多而逐漸減小,而且減小速率先急后緩,并最終趨于某個(gè)值。比如表3.3所示。</p><p>  可以通過(guò)指數(shù)函數(shù)作為需要系數(shù)和戶(hù)數(shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系式,確定指數(shù)函數(shù)的a,b,c三個(gè)參數(shù)的值,可以通過(guò)三段歸納求和{7}來(lái)求解。</p>

65、<p><b>  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  {1}工玉華 趙志英編著 工廠供配電。北京:中國(guó)林業(yè)出版社,20056:17-39</p><p>  {2}劉介才編著,工廠供電(第2版),北京:機(jī)械出版社,1997:36-37.</p><p>  {3}中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部主編 供配電設(shè)計(jì)規(guī)范 北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,

66、2009:7-12</p><p>  {4}李偉 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)應(yīng)用 重慶大學(xué)學(xué)報(bào) 2004,22(1):36-39</p><p>  {5}何曉群等編著,應(yīng)用回歸分析,北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社,2001:32-50</p><p>  {6}盛驟等編著,概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)(第三版)。北京:高等教育出版社,2001:270-173</p><p&

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