電氣設計負荷計算

負荷計算的意義及其目的：
工廠進行電力設計的基本原始資料是工藝部門提供的用電設備安裝容量。這些用電設備品種多,數量大,工作情況復雜。如何根據這些資料正確估計工廠所需的電力和電量是一個非常重要的問題。
估算的準確程度 ,影響工廠電力設計的質量 ,如估算過高 ,將增加供電設備的容量 ,使工廠電網復雜 ,浪費有色金屬 ,增加初投資和運行管理工作量。特別是由于工廠企業是國家電力的主要用戶 ,以不合理的工廠電力需要量作為基礎的國家電力系統的建設 ,將給整個國民經濟建設帶來很大的危害。但如估算過低 ,又會使工廠投入生產后 ,供電系統的線路及電氣設備由于承擔不了實際負荷電流而過熱 ,加速其絕緣老化的速度, 降低使用壽命, 增大電能折耗 ,影響供電系統的正常可靠運行。
求計算負荷的這項工作稱作為負荷計算。顯然 ,計算負荷是根據以知的工廠的用電設備安裝容 量確定的、預期不變的最大假象負荷。這個負荷是設計時作為選擇工廠電力系統供電線路的導線截面、變壓器容量、開關電器及互感器等的額定參數的   依據 ,所以負荷計算十分重要。
負荷計算的主要目的有以下幾點: ①確定電力變壓器的容量; ②確定電力導線的線徑大小; ③確定電器及開關容量; ④確定互感器等的額定參數。
負荷計算的原則：
1) 　計算有功功率:  pc(個人電腦)  = Pn  ×Kd
計算無功功率: Qc  =  Pc  ×tanφ
計算視在功率: Sc  = Pc  / cosφ= ( Pc 2   + Qc 2 ) 1 /2
計算電流: Ic  = Sc  /  3Un
式中: Pc 為計算負荷 ,來源于 P30 的統計值; Pn
為設備組總的設備容量 (額定容量 ) ; Un 為設備額定
電壓。其中 Sc 的單位是 kVA , Un 的單位是 kV。 2) 　多組用電設備計算負荷的公式
計算有功功率:  Pc  =  K∑ ×∑Pc i
計算無功功率: Qc  =  K∑ ×∑Qc i
計算視在功率:  Sc  = ( Pc 2   + Qc 2 ) 1 /2
計算電流: Ic  =  Sc  /  3Un
式中: K∑為同期系數; Un  為電網額定電壓; 對于低壓母線 K∑ = 0. 8～0. 9。
電氣設計負荷計算：
1．設備組設備容量
采用需要系數法時，首先應將用電設備按類型分組，同一類型的用電設備歸為一組，并算出該組用電設備的設備容量。
對于長期工作制的用電負荷（如空調機組等），其設備容量就是設備銘牌上所標注的額定功率。
對于斷續周期制的用電設備，其設備容量是：
對于照明設備：白熾燈的設備容量按燈泡上標注的額定功率取值；帶自感式鎮流器的熒光燈和高壓汞燈等照明裝置，由于自感式鎮流器的影響，不僅功率因數很低，在計算設備容量時，還應考慮鎮流器上的功率消耗。因此，對采用自感式鎮流器的熒光燈裝置，其設備容量取燈管額定功率的1．2倍，高壓汞燈裝置的設備容量取燈泡額定功率的1．1倍。
2．用電設備組的計算負荷
根據用電設備組的設備容量，即可算得設備的計算負荷：
有功計算負荷
無功計算負荷
視在計算負荷
或計算電流
式中 ——設備組的需要系數； 
——設備組設備容量（KW）；
——用電設備功率因數角；
U——線電壓（V）；
——計算電流（A）。
    上述公式適用計算三相用電設備組的計算負荷，其中式（12-2）計算電流的確定尤為重要，因為計算電流是選擇導線截面積和開關容量的重要依據。
     對于單相用電設備，可分為兩種情況：
（1）相負荷    相負荷的額定工作電壓為相電壓，正常運行時，相負荷接在火線和中性線之間，民用建筑中的大多數單相用電設備和家用電器都屬于相負荷。在供配電設計中，應將相負荷盡量均勻地分配到三相之中，按照最大的單相設備乘以3，求得等效的三相設備容量，然后按上述公式求得計算電流（線電流）。
——最大負荷相的單相設備容量
（2）線間負荷    線間負荷是指額定工作電壓為線電壓的單相用電負荷，正常工作時，線間負荷換算為等效的相負荷，再按照相負荷求得計算電流。
    ——接于線電壓的單相設備容量
3．配電干線或變電所的計算負荷
用電設備按類型分組后的多個用電設備組均連接在配電干線或變電所的低壓母線上，考慮到各個用電設備組并不同時都以最大負荷運行，配電干線或變電所的計算負荷應等于各個用電設備組的計算負荷求和以后，再乘以一個同時系數，即配電干線或變電所低壓母線上的計算負荷為：
有功計算負荷
無功計算負荷
視在計算負荷
計算電流
式中——有功功率和無功功率的同時系數，一般取為0.8～0.9和0.93～0.97；
——各用電設備組有功計算負荷之和（kW）；
——各用電設備組無功計算負荷之和（kvar）；
——用電設備額定線電壓（V）。
應該注意，因為各用電設備組類型不同，其功率因數也不盡相同。所以，一般情況下，總的視在計算負荷不能按來計算，總的視在計算負荷或計算電流也不能取為各組用電設備的現在計算負荷之和或計算電流之和。
4需要系數的選取
需要系數是在一定的條件下，根據統計方法得出的，它與用電設備的工作性質、設備效率、設備數量、線路效率以及生產組織和工藝設計等諸多因素有關。將這些因素綜合為一個用于計算的系數，即需要系數，有時也稱為需用系數。顯然，在不同地區、不同類型的建筑物內，對于不同的用電設備組，用電負荷的需要系數也不相同。表12-l和表12-2分別列出了旅游賓館的主要用電設備和部分建筑物照明用電設備的需要系數的推薦值，可作為供配電設計中進行負荷計算的參考。
在實際工程中應根據具體情況從表中選取一個恰當的值進行負荷計算。一般而言，當用電設備組內的設備數量較多時，需要系數應取較小值；反之，則應取較大值。設備使用率較高時，需要系數應取較大值；反之，則應取較小值。