1建筑供配电的负荷计算

供配电系统的负荷 供配电系统的负荷：供配电系统的配电功率

建筑供配电系统中配电设备和导线选择应以负荷为依据

负荷包括有功功率、无功功率、视在功率、电流等

用电设备功率

供配电系统负荷＝

？

用电设备功率

供配电系统负荷≠

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供配电系统的负荷 供配电系统的负荷特征：

实际的用电设备使用具有随机性

各种用电设备的重要性不同

在选择配电设备和导线时应考虑这些特征 负荷计算

确定考虑上述因素后的合理的负荷 负荷计算的意义

负荷计算直接影响建筑供配电系统的安全性、可靠性和经济性

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负荷计算 负荷计算概念

建筑供配电系统的目的是为建筑中的用电设备提供相应的电能，要满足供配电系统安全、可靠、经济的基本要求，必须确定供配电系统的负荷大小，并以此作为建筑供配电系统设计的依据用电设备的产品手册或产品铭牌提供了设备的额定负荷等基本参数，但并不能简单地将所有用电设备的额定负荷相加作为选择配电系统中的导线、变压器、断路器等设备的依据，还需要考虑用电设备的特点等因素不同功能的建筑、不同用途的用电设备在配电系统中的重要性并不一样，对供电的要求也不一样

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负荷分级及其对供电的要求 负荷分级概念

供配电系统是建筑中最重要的系统之一，一旦供配电系统故障，必然会给供配电系统中的用户带来损失和影响不同的用户或同一用户的不同用电设备在因供配电系统停电时所产生的损失和影响是不一样的，或者说供配电系统中的用户或用电设备的重要程度是不一样的为考虑这种影响，按一定的原则对供配电系统的负荷加以区别，即进行负荷分级

负荷分级的目的不同级的负荷，对供电的要求不同，在进行供配电系统设计时，按负荷的级别采用相应的供配电方案以降低意外中断供电时造成的影响和损失

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负荷分级及其对供电的要求 负荷分级概念

供配电系统是建筑中最重要的系统之一，供配电系统发生故障，会给供配电系统中的用户带来损失和影响不同的用户或同一用户的不同用电设备在因供配电系统发生故障停电时所产生的损失和影响是不一样的供配电系统设计需要需要按一定的原则对供配电系统的负荷的重要性加以区别以考虑这种影响

负荷分级的基本依据我国国家标准 GB50052—95 《供配电系统设计规范》中要求：电力负荷应根据对供电可靠性的要求和及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度进行分级《供配电系统设计规范》将用户负荷分为一级、二级、三级三个级别

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负荷分级及其对供电的要求 1 、一级负荷 符合下列情况之一时，应为一级负荷

中断供电将造成人身伤亡时中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作时。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷

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负荷分级及其对供电的要求 2 、二级负荷 符合下列情况之一时，应为二级负荷

中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。例如：主要设备损坏、大量产品 报废、连续生产过程被打乱需要较长时间才能恢复、重点企业大量减产等中断供电将影响重要用电单位的正常工作时。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的公共场所秩序混乱

3、三级负荷 不属于一级和二级负荷者应为三级负荷

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负荷分级及其对供电的要求 关于负荷分级

负荷分级是按负荷的功能，而不是按建筑功能分级的

同一建筑中，不同功能用途电力负荷，这些负荷的重要性和中断供电带来的损失和影响不同的，即负荷的级别是不同的

一般情况下，同一建筑中，既有一级负荷或二级负荷，也有三级负荷

合理地确定负荷等级，保证建筑配电系统的合理性和经济性，保证建筑消防用电设备的供电可靠性非常重要

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负荷分级及其对供电的要求 关于负荷分级

负荷分级并非只是简单地确定供配电系统的负荷重要性负荷分级的目的在于不同级的负荷，对供电的要求不同负荷分级的意义在于明确负荷对供电可靠性要求的界限建筑供配电设计的首要任务便是根据上述原则确定负荷级别，然后按负荷的级别采用相应的供配电方案，尽量降低意外中断供电时造成的影响和损失负荷分级对供配电系统的可靠性和经济性有较大的影响在《民用建筑电气设计规范》等规范中，对常用建筑中的电力负荷分级有较具体的描述，设计时可作为分级参考

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负荷分级及其对供电的要求 供配电设计的首要任务是确定负荷级别，不同级的负荷对

供电的要求不同， GB50052—95 《供配电系统设计规范》中规定

一级负荷对供电的要求

一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另外的一个电源不应同时受到损坏。

一级负荷中特别重要的负荷，除由两个独立的电源供电外，还应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统

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负荷分级及其对供电的要求 二级负荷对供电的要求

二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电

在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回６ KV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线路时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受 100%的二级负荷

三级负荷对供电的要求《供配电系统设计规范》中对一级负荷、二级负荷的供电提出了要求，未提及三级负荷，通常认为三级负荷没特殊的供电要求

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负荷分级及其对供电的要求 关于供电电源

负荷级别对供电的要求体现在对电源的要求

一级负荷的供电电源

一级负荷应要求供电系统无论正常运行还是发生事故时，

都能保证供电的连续性。因此要求一级负荷应由一级负

荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个

电源不应同时受到损坏

由同一电源供电的两台变压器并不能作为独立电源

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负荷分级及其对供电的要求 一级负荷中的特别重要负荷的供电要求

除按一级负荷供电要求外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统

为了保证对一级负荷中特别重要负荷的供电可靠性，需严格界定负荷等级，并严禁将其它负荷接入应急电源系统。工程设计中，对于其它专业提出的特别重要负荷，应仔细研究

一级负荷中供电要求讨论

近年来供电系统的运行实践经验证明，从电力网引接两回路电源进线加备用自投 (BZT)的供电方式，不能满足一级负荷中特别重要负荷对供电可靠性及连续性的要求

地区大电力网在主网电压上部是并网的，用电部门无论从电网取几路电源进线，也无法得到严格意义上的两个独立电源。电力网的各种故障，可能引起全部电源进线同时失去电源，造成停电事故

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负荷分级及其对供电的要求 应急电源讨论

正常与电网并列运行的自备电站，一般不宜作为应急电源使用，对一级负荷中特别重要的负荷要由与电网不并列的、独立的应急电源供电

当电网设有自备发电站时，由于内部故障或继电保护的误动作交织在一起，可能造成自备电站电源和电网均不能向负荷供电的事故

禁止应急电源与工作电源并列运行，目的在于防止工作电源故障时可能拖垮应急电源

多年来实际运行经验表明，电气故障是无法限制在某个范围内部的，电力企业难以确保供电不中断，因此应急电源应是与电网在电气上独立的各种电源，例如蓄电池、柴油发电机等

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负荷分级及其对供电的要求 应急电源形式

独立于正常电源的发电机组

供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路

蓄电池、干电池 应急电源基本要求

严禁将其他负荷接入应急电源供电系统

如果其他负荷接入应急电源，将加重应急电源的负荷，既不经济，也不可靠，在负荷分级时，需要仔细分析负荷的重要性，尽可能减少一级负荷中特别重要的负荷

严禁与正常工作电源同时并列运行

应急电源采用自动切换方式投入运行，在设计时要采取相应措施，防止并列运行

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负荷分级及其对供电的要求 应急电源切换时间

从正常供电电源断电到应急电源投入运行的时间称切换时间我国目前规定切换时间小于 30秒，国外一些国家则规定切换时间小于 15秒不同性质的用电负荷，允许中断供电的时间要求不一样例如例如计算中心的计算机等信息处理设备的供电和备用照明同属特别重要的负荷，但对切换时间要求不同，信息处理设备要求不间断运行，而备用照明则允许有“秒”级的中断供电时间，在选择应急电源的类型时，要考虑特别重要的负荷对切换时间的要求

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负荷分级及其对供电的要求 应急电源切换时间与形式

要根据特别重要的负荷的要求选择合适的应急电源形式

对允许中断供电时间为 15s以上的负荷，可选择快速自启动的发电机组

对允许中断供电时间为 1.5s以上的应急电源可选择带有自投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路

对允许中断供电时间为ms级的负荷，应选择不间断供电电源，例如可选择蓄电池静止型不间断供电电源（ UPC、 EPS）、蓄电池机械储能电机型不间断供电电源或柴油机不间断供电电源等

应急电源装置（EPS），适用于允许中断供电时间为毫秒级的应急照明供电

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负荷分级及其对供电的要求 应急电源容量

考虑应急电源的容量和应急电源的供电时间应急状态又不是正常工作状态，并不需要按长期工作要求来选择容量对负荷容量不大、可以采用直流供电、不允许中断供电的信息设备，可选择蓄电池静止型不间断供电电源对有冲击电流、负荷较大、允许中断供电时间在ms级的特别重要的负荷，可选择蓄电池机械储能电机型不间断供电电源或柴油机不间断供电电源对较大的动力负荷、允许中断供电时间为 15s以上特别重要的负荷，可选择快速自启动的发电机组或带有自投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路为应急电源。

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负荷分级及其对供电的要求 二级负荷的供电电源

二级负荷的供电要求比一级稍低，规范中对一级负荷的要求是“应”由两个电源供电，对二级负荷的要求是“宜”由两回线路供电，“应”表示严格，在正常情况下要这样做，“宜” 表示允许稍有选择，在条件许可时首先要这样做。二级负荷的供电要求一般应由两回线路供电，供电变压器也应有两台，在特殊情况下，允许采用一回６KV及以上专用的架空线路或电缆供电应做到在发生电力变压器或线路常见故障时不至于中断供电（或中断后能立即恢复供电）

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负荷分级及其对供电的要求 二级负荷的供电说明

宜由两回线路供电，供电变压器也宜选两台（两台变压器可不在同一变电所）。只有当负荷较小或地区供电条件困难时，才允许由一回 6kV及以上的专用架空线或电缆供电当线路自上一级配电所用电缆引出时必须采用两根电缆组成的电缆线路，其每根电缆应能承受二级负荷的 100%，且互为热备用

三级负荷的供电电源对三级负荷的供电无特殊的要求，用正常电源供电即可容量小于 40A的分散住宅用户可采用单相供电，但应尽量使供电干线上的负荷三相平衡

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负荷分级及其对供电的要求 变电所供电应用说明

现代建筑的功能越来越多，通常包含一、二、三级负荷以及特别重要的负荷，即应急电源也成为建筑供配电系统的重要组成部分

合理进行负荷分级、确定应急电源供电的负荷、选择供配电方案对建筑与人身安全和建筑供配电系统的经济性能有重要意义

下图是变电所供电接线示例图，图中同时采用了蓄电池、不间断供电电源UPS、柴油发电机等应急电源为不同的负荷供电，可对照应急电源和负荷理解供电要求

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负荷分级及其对供电的要求

信息设备等负荷

直流供电负荷

G

联络断路器

变压器 1 变压器 2

发电机组断路器

电源 210kV母线

220/380V母线

一般负荷

母线1

母线2

特别重要负荷母线联络断路器

一般负荷

整流

UPS

应急照明等负荷

电源 1

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建筑用电负荷 建筑中的主要负荷 照明负荷

照明负荷是建筑中最基本的用电负荷照明负荷的级别主要根据照明在建筑中的用途而定建筑内的照明负荷一般同时包括一级、二级和三级负荷例如一般建筑的住宅或办公室照明负荷可按三级负荷考虑；高层建筑的应急照明、通道照明，高级宾馆的客房照明等则应按一级或二级负荷考虑，更具体的分级可查阅有关规范或设计手册照明负荷是建筑耗能较大的负荷，设计时需要考虑照明负荷节能的要求

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建筑用电负荷 暖通空调设备负荷

暖通空调设备是建筑中用电量最大的负荷暖通空调主要的功能是满足舒适性要求，中断供电对用户造成的损失和危害不大，一般可按三级负荷考虑当主体建筑中有一级负荷中特别重要负荷时，直接影响其运行的空调用电为一级负荷；当主体建筑中有大量一级负荷时，直接影响其运行的空调用电为二级负荷暖通空调设备用电占建筑能耗比例大，考虑节能运行是发展方向，从配电设计的角度，应考虑暖通空调负荷的季节性运行特点，在配电设计时，宜采用单独的回路供电；例如在条件许可时，采用独立的电力变压器对暖通空调设备供电，在非运行季节将变压器退出运行，以降低变压器损耗

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建筑用电负荷 给、排水设备负荷

给水、排水系统是建筑基本的生活保障系统给水系统包括生活给水系统和消防给水系统，生活给水、排水系统对建筑内住户有较大影响，而消防给水系统则是建筑消防的基本保障，必须保证消防水泵在发生火灾时的可靠运行，因而建筑给、排水负荷应按一级或二级负荷考虑

电梯负荷电梯是现代建筑普遍使用的设备，电梯有客梯、货梯、自动扶梯等，一般的电梯等可按三级负荷考虑根据有关规范要求，高层建筑中必须要设置消防电梯，在火灾等紧急状态下，要保证消防电梯的运行。因而建筑中的消防电梯应按一级或二级负荷考虑

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建筑用电负荷 通风、防排烟设备负荷

通风、防排烟系统是高层建筑的基本系统在火灾等紧急状态下，通风、防排烟设备的运行与建筑安全、人员安全逃生有关。因而建筑中的通风、防排烟负荷应按一级或二级负荷考虑

通风设备建筑中的地下室空间需要设置通风、排烟设备，在正常情况下，需要通风设备向地下空间送风，保证地下室的空气质量

防排烟设备在发生火灾时，需要排烟设备将火灾烟气排出地下室。高层建筑的消防楼梯间、电梯前室等部位需要设置正压送风系统，阻止火灾烟气在楼梯间、电梯前室蔓延高层建筑的电梯前室等部位还要设置防火卷帘的设备，阻止和隔断火灾

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建筑用电负荷 弱电系统负荷

现代建筑功能和结构越复杂，对建筑安全的要求越高，火灾自动报警系统、安全防范系统、建筑设备自动化系统、办公自动化系统，信息通信系统、系统集成系统等等都已成为建筑中常见的系统，这些系统主要传输语音、数字、多媒体、控制等信息，通常将这些系统称为弱电系统弱电系统大部分采用低压直流电源供电，用电负荷不大，中断供电往往造成较大的影响和损失，因而弱电系统负荷应按一级负荷或二级负荷考虑，重要电信机房的交流电源，其负荷级别应与该建筑工程中最高等级的用电负荷相同弱电系统负荷对中断供电的时间要求高，通常要配置不间断供电电源作为应急电源

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建筑中的消防负荷 消防负荷

建筑中，与消防有关的用电设备或设施称为消防负荷在火灾等紧急状态下，建筑消防系统对保证人身安全、降低火灾损失起着重要的作用，现代高层建筑对建筑消防系统的要求越来越高，消防系统的设备和功能也越来越丰富，对消防系统的供电是供配电系统的重要组成部分国家对建筑消防十分重视，有许多相关的标准和规范，而且许多内容是强制性条文建筑电气设计人员除应具备供配电系统知识外，还应具备建筑消防的相关知识，必要时，还要通过国家消防部门的专业考试才能具备从业资格

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建筑中的消防负荷 建筑中的消防负荷

按我国国家标准《高层民用建筑设计防火规范》中的规定，高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等用电设备都应作为消防负荷

消防电梯

消防控制室

防排烟风机

自动灭火装置

消防水泵

防火卷帘

消防负荷 应急

照明

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建筑中的消防负荷 消防用电设备

消防负荷用电的设计问题，涉及到其他许多学科，而且规模越大，功能越多，控制内容越广泛，设计内容也就越复杂，在实际中，将消防用电设备按功能可分为如下几个方面

报警系统主要功能是提供火灾报信息包括火灾自动报警系统、火灾紧急广播、警铃、井笛、火警电话，火警报警按钮等

灭火系统主要功能是在发生火灾后，提供有效的灭火措施包括自动喷水灭火系统、干粉灭火系统、气体灭火系统、室内消火栓系统（自动或手动）等

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建筑中的消防负荷 防、排烟系统

“防烟”是指在发生火灾时，阻止火灾烟气在疏散通道蔓延“排烟” 是指在发生火灾时，将火灾烟气排除室外防、排烟系统包括正压送风系统，负压排烟系统，排烟口的排烟阀，正压送风口的排烟阀，切断空调器电源的防火调节阀系统等在建筑火灾造成人员伤亡的事故中，大多数人是因火灾烟气窒息而丧失逃生能力导致伤亡，防、排烟系统是降低建筑火灾人员伤亡的有效措施

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建筑中的消防负荷 疏散系统

主要功能是在发生火灾时，让建筑内的人员迅速逃离火灾区域包括疏散指示照明、疏散指示标志、楼梯间等出入口指示标志、消防电梯、防火卷帘等

消防报警控制中心是火灾监控和消防指挥枢纽可以在消防报警控制中心发出指令，控制现场消防设备的运行现场消防设备的状态和故障信息也反馈到消防报警控制中心，监视消防设备的运行

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建筑中的消防负荷 火灾自动报警与消防联动控制系统

现代高层建筑的火灾自动报警与消防联动控制系统，包括火灾探测器、火灾报警控制器、消防中心和消防联动控制等四个部分，目的是实现报警灭火自动化

火灾自动报警与灭火系统的动作过程火灾探测器将探测到火灾信号后转换成电信号，送给火灾报警控制器或消防中心，确认发生火灾后，发出声光报警信号，并由消防联动控制器启动消防灭火设备自动进入消防运行状态

现代高层建筑功能多，结构复杂，火灾扑救困难，因此对现代高层建筑消防的要求高，消防配电是重要的部分

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建筑中的消防负荷 民用建筑中消防用电的负荷等级，应符合下列规定

一类高层民用建筑的消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电为一级负荷，二类高层民用建筑内的上述消防用电为二级负荷特、甲等剧场，上述所列的消防用电为一级负荷，乙、丙等剧场为二级负荷特级体育场 (馆 )及游泳馆的应急照明为一级负荷中的特别重要负荷；甲级体育场 (馆 )及游泳馆的应急照明为一级负荷

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建筑中的消防负荷 消防负荷的供电

消防负荷应按一级或二级负荷考虑，除应满足对应级别负荷的供电要求外，按《高层民用建筑设计防火规范》要求，消防设备的供电应在最末一级配电相处设置自动切换装置

右图是电源末端切换的配电示意图通常称为“双电源末端自动切换”

母线1

正常电源

备用电源

母线2

消防设备末端配电箱

消防设备

重要负荷

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建筑供配电的负荷计算 计算负荷概念

设备和导线选择主要原则：安全可靠、经济 安全可靠原则

需要确保设备和导线在正常运行和可以预见的故障状态下不会损坏，影响设备和导线安全的基本因素是电压和电流电压超过设备和导线允许的范围将导致绝缘损坏，造成短路和触电事故电流则以“热”和“力”的效应对设备和导线造成危害

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建筑供配电的负荷计算 电流的“热”效应

“ ”电流的 热 效应是电流通过设备和导线时，在设备和导线的电阻而产生的累积热效应，使设备和导线的温度升高，如果设备和导线的温升超出允许的范围，则会导致绝缘损坏，引发事故

“ ”电流的 热 效应主要考虑长期运行状态下设备和导线的温升

“ ”电流的 力 效应短路电流产生的电磁效应，短路电流由短路计算确定短路电流远远超过正常运行电流，需要考虑设备和导线能否承受短路电流引起的电磁力，如果电磁力超出允许的范围，会使设备发生机械破坏，导致其它电气事故

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建筑供配电的负荷计算 非正常运行条件下的安全性能

绝缘校验：考虑过电压的影响短路动稳定校验：考虑短路电流的“力”效应非正常运行的影响可通过短路状态分析、过电压分析确定

长期运行条件下的安全性能电流的“热”效应：长期运行条件下，电流在设备和导线的电阻而产生的累积热效应导致的温升温升与供配电系统的负荷电流有密切关系，在选择设备和导线时，要保证长期运行条件下的安全。温升与设备和导线的材料有关，与流过设备和导线的电流有关；在选择设备和导线时，需要知道流过设备和导线的电流大小，才能合理选择设备和导线。

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建筑供配电的负荷计算 负荷计算

确定供配电系统正常运行状态下配电线路电流大小的过程称为负荷计算负荷计算的目的便是根据计算的结果，选择供配电系统的配电设备和导线，使其能承受长期运行条件下的“热”效应负荷计算的实质就是确定供配电系统正常运行状态下的负荷（电流），并以该电流作为选择设备和导线承受“热”效应的依据

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建筑供配电的负荷计算 经济原则

如果配电设备和导线为多个设备供电，不能简单地将所有用电设备的额定负荷相加作为选择配电设备和导线的依据按理论分析，以直接相加的结果可以满足电流的“热”效应要求实际运行过程中，还有其它因素影响负荷，例如设备的运行方式可能不同、多个设备并不一定同时使用、多个设备并不一定同时在其额定负荷下运行等等，因而将多个设备的额定负荷直接相加的结果通常比实际运行的负荷大，造成供配电系统中设备和导线的浪费，造成电力变压器负荷过大，既增加投资，还影响供配电系统的经济运行，降低了系统经济性指标

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建筑供配电的负荷计算 计算负荷

负荷计算并非只是简单地将多个设备的额定负荷直接相加，还要考虑用电设备的运行方式等多种因素，在此基础上计算出一个既满足正常运行状态下的电流的“热”效应要求，又具有较好的经济性指标、满足安全、可靠、经济的基本原则的负荷，然后以此负荷作为选择供配电系统中配电设备和导线的依据按上述原则、考虑实际运行的影响得出的负荷称为“计算负荷”负荷计算的过程便是根据具体的设备负荷和使用性质，求出满足上述要求的“ ”计算负荷

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建筑供配电的负荷计算 用电设备的运行工作制与设备负荷 运行工作制

用电设备在使用过程中，并非都是连续运行的，例如电焊机、升降机等设备的运行是断续方式，按计算负荷的概念，运行方式影响计算负荷供配电系统中将设备按运行特征分为三类在进行建筑供配电负荷计算时，要考虑用电设备的运行特征、即设备的运行工作制设备运行工作制分类的实质是考虑设备运行的“热”效应。不同运行工作制的设备运行过程中产生的“热”效应不同

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建筑供配电的负荷计算 额定功率 PN与设备负荷 Pe

额定功率 PN ：设备产品手册或产品铭牌提供的额定功率参数

设备负荷 Pe ：将考虑了设备运行工作制影响后得出的负荷称为“设备负荷 Pe”引入设备运行工作制的概念就是为了求取设备负荷不同运行特征的用电设备，确定用电设备的负荷时有所不同，不能将用电设备的额定功率 PN直接相加

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建筑供配电的负荷计算 设备运行工作制与设备负荷

运行特征的物理实质是根据用电设备在运行过程中的温升分类

连续运行工作制指工作时间长、连续运行的设备，或者说连续运行工作制的设备在连续运行过程中能达到稳定的温升大多数设备属于此类工作制，如照明设备、暖通设备等一般将连续运行工作制作为统一规定的运行工作制

连续运行工作制的设备负荷对连续运行工作制的设备，其标称功率即是设备的设备负荷，即：“设备负荷 Pe ＝额定功率 PN”

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建筑供配电的负荷计算 短时运行工作制

指工作时间短，间歇时间长的设备，或者说短时运行工作制的设备在运行过程中达不到稳定的温升，而在停止过程中能冷却恢复到环境温度，如启动水闸的电动机等 短时运行工作制设备数量少、消耗功率少

短时运行工作制的设备负荷对短时运行工作制的设备，一般不考虑其负荷。

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建筑供配电的负荷计算 断续周期（反复短时）运行工作制

指有规律的周期性（通常一个周期在 10 分钟左右）频繁启动和停止的设备，或者说断续周期运行工作制设备在反复运行过程中能达到稳定的温升。如吊车电动机、电焊机等设备

断续周期运行工作制的设备负荷对断续周期运行工作制的设备，求设备负荷时，要进行工作制换算对于断续周期运行工作制的用电设备，引入暂载率 JC

（或接电率 ε）来描述运行特征

建筑供配电的负荷计算 47

断续周期运行工作制下设备负荷的计算1 、暂载率 JC（或接电率 ε） 暂载率 JC定义：

用电设备工作时间与整个工作周期之比的百分值

2 、额定暂载率 JCN 额定暂载率 JCN

断续周期运行工作制的设备提供的暂载率断续周期运行工作制的设备，其设备的标称功率是对应于其额定暂载率的同一设备在不同的暂载率时，其设备负荷 Pe是不同的

建筑供配电的负荷计算

%100,

tt

t

T

tJC

T

t,t

建筑供配电的负荷计算 48

建筑供配电的负荷计算 断续周期运行工作制下设备负荷计算

为了用一个统一的标准衡量设备负荷，应将设备的额定功率由对应的额定暂载率 JCN换算到一个统一规定的暂载率 JCe 下，以此作为设备负荷的基准即对于断续周期运行工作制的设备，其设备负荷应根据额定暂载率 JCN 和统一规定的暂载率 JCe 进行折算

Ne

Ne P

JC

JCP 设备的额定功率

规定的暂载率

设备的额定暂载率

换算后的设备负荷

建筑供配电的负荷计算 49

建筑供配电的负荷计算 断续周期运行工作制下设备负荷 断续或短时工作制电动机的设备功率

将其额定功率换算为 JCe ＝ 25% 时的功率

一般情况下，吊车电动机的额定暂载率 JCN 为：15% 、 25% 、 40% 、 60%；

电焊机的设备功率将其额定功率换算为 JCe ＝ 100% 时的功率

一般情况下，电焊机变压器的暂载率 JCN 为： 5

0% 、 60% 、 75% 、 100%

建筑供配电的负荷计算 50

建筑供配电的负荷计算 照明设备负荷的设备功率

对照明设备，除了考虑设备的运行特征外，还要考虑设备的组件的功率损耗白炽灯等无附加组件的设备负荷 Pe = PN对荧光灯及高压水银灯等照明设备，设备负荷要考虑镇流器的功率损耗•有镇流器的荧光灯： Pe = 1.2 PN•高压水银灯： Pe = 1.1 PN

目前 , 使用电子镇流器的荧光灯越来越多，电子镇流器的功率损耗低，可以考虑降低设备负荷的功率损耗，取小的系数

建筑供配电的负荷计算 51

其它设备的设备负荷

对备用设备和非正常状态才使用的设备，在计算设备负荷时不列入总设备负荷之内

对建筑中专用消防电梯以及在消防状态下才使用的送风机、排烟机以及其它在非正常状态才使用的设备，在求设备负荷时，一般情况下也不列入总设备负荷之内。但在选择为其供电的线路和设备时，要按设备的额定功率考虑

如果非正常状态才使用的设备的负荷大于其他设备负荷时，则应以非正常状态使用的设备负荷为总设备负荷

建筑供配电的负荷计算

建筑供配电的负荷计算 52

建筑供配电的负荷计算 不同设备工作制的设备负荷计算

设备工作制或性质 设备负荷和设备额定功率的关系

连续运行工作制 设备负荷 Pe ＝额定功率 PN

短时运行工作制 设备的额定功率 PN 不计入设备负荷 Pe

断续周期运行工作制 折算到统一规定的暂载率 Jce

照明设备 考虑设备附加组件的功率损耗： Pe ＝（ 1.0～ 1.2） PN

备用设备 设备的额定功率 PN 不计入设备负荷 Pe

非正常状态才使用的设备 通常设备的额定功率 PN 不计入总设备负荷特殊情况下应以设备的额定功率为总负荷

Ne

Ne P

JC

JCP

建筑供配电的负荷计算 53

计算负荷 以设备负荷选择设备和导线存在的问题

设备负荷考虑了设备的运行特征，在实际运行过程中，用电设备在配电系统中的使用具有随机性，例如各个用电设备并不一定同时使用，各个用电设备不一定同时在其额定负荷下运行等，设备负荷并未反映这些特点，因此还不能以设备负荷作为选择配电设备和导线的依据用电设备在配电系统中的使用具有随机性，不可能完全考虑设备的这些特点，而如果按设备负荷选择配电设备，则结果偏大，造成浪费

建筑供配电的负荷计算 54

计算负荷 计算负荷基本概念

用电设备的使用具有随机性，要准确考虑设备这些特点并不现实，更不可能准确预测设备未来的实际使用情况既要考虑用电负荷的随机性特征，又不能准确确定实际使用负荷，这是一个有矛盾的要求为解决这一矛盾，将使用性质相同的用电设备或用户归类，观测同类用电设备或用户在长期使用条件下的功率消耗情况，利用统计规律，按“热效应等效”的原则，引入一个称为“计算负荷”的特定物理量，用“计算负荷”来综合考虑用电设备的实际运行情况，从而回避用电设备使用随机性的问题，并以“计算负荷”作为选择配电设备和导线的依据

建筑供配电的负荷计算 55

建筑供配电的负荷计算 计算负荷

寻找一个能够反应实际的、随机变化的负荷在长期运行条件产生的最大热效应的等效负荷，或者说，该等效负荷与实际的、随机变化的负荷在长期运行条件产生热效应相同假设有一个配电回路，为一个实际的、随机变化的用电负荷供电，在该负荷连续运行作用下，负荷电流使配电回路导体的温度在时间 t内上升到了稳定的温度 T

如果在同一个配电回路中，接入另一个稳定不变的用电负荷，让该稳定的负荷连续运行相同的时间 t ，负荷电流使配电回路导体的温度也上升到稳定的温度 T ，则该稳定不变的负荷与实际的、随机变化的用电负荷具有相同的热效应该稳定不变的负荷也就是“计算负荷”

建筑供配电的负荷计算 56

计算负荷

计算负荷 Pc （ Qc、 Sc、 Ic ） ：

“计算负荷”是供配电系统中重要的概念，是选择导线和电气设备的重要物理量

求取计算负荷是供配电系统的基本内容

计算负荷包括有功功率 Pc、无功功率 Qc、视

在功率 Sc 、计算电流 Ic四个基本参数

四个基本参数之间满足电工学基本定律约束

建筑供配电的负荷计算 57

建筑供配电的负荷计算 建筑供配电系统的三个负荷

额定负荷（功率）•用电设备的铭牌负荷一般用 PN表示

设备负荷• 考虑用电设备运行特征后的负荷，一般用 Pe

表示 计算负荷• 在用电设备热等效基础上得出的等效负荷，

一般用 Pc 、 Qc 、 Sc表示或 Ic表示

建筑供配电的负荷计算 58

建筑供配电的负荷计算

需要系数（ Kd ）

Kd 定义：

Kd 定义为配电范围内设备的计算负荷 Pc与设备负荷 Pe

之比， Kd 是一个小于 1 的数

e

cd P

PK 计算负荷 Pc

设备负荷 Pe

建筑供配电的负荷计算 59

计算负荷 需要系数意义：

需要系数相当于在于将实际的设备负荷 Pe 打一个折扣，不再具体分析和考虑用电负荷在实际运行中的种种随机变化的因素，而是将这些随机变化对计算负荷的影响全部归结到需要系数这样一个参数中工程实践中，在对各类工厂、各类建筑、各类用电设备、各种用电设备组的实际运行数据进行统计分析的基础上，将对应负荷的需要系数、功率因数制作成相应的表格，供负荷计算时查阅需要系数是对同类用电负荷的实际运行数据进行统计而得出的经验系数

建筑供配电的负荷计算 60

求取计算负荷的方法 一、需要系数 Kd法 利用需要系数求取计算负荷的方法称需要系数法 依据

按统计规律，相同类型的用电负荷具有相似的运行特征，因此，在进行负荷计算时，可以根据实际设备负荷的类别，查表得出对应负荷类别的需要系数 Kd 和功率因数，再根据设备负荷 Pe求得所需的计算负荷 Pc用需要系数定义公式式求得计算负荷。

用需要系数法求计算负荷的流程

Kd法求取的是设备组的负荷 !

暂载率 JC 需要系数 Kd设备负荷 P

e设备的额定功率 PN

计算负荷 Pc

建筑供配电的负荷计算 61

求取计算负荷的方法 需要系数 Kd法计算要点

由计算负荷的概念，其考虑的是多个用电设备不一定同时使用、各个用电设备不一定同时在其额定负荷下运行的情况，对于只有一台设备时，便无所谓同时使用、不同时在额定负荷下运行的情况，此时，设备负荷便是计算负荷，即在配电线路具有多个设备的情况下，才考虑需要系数在用需要系数法求计算负荷时，应先将计算范围内的设备按负荷性质相同的、需要系数相近的原则分类合并为若干用电设备组，按设备负荷的概念，根据各设备的额定值和设备的用电特征求得设备负荷 Pe ，查表选择相应的需要系数 Kd 和功率因数

建筑供配电的负荷计算 62

求取计算负荷的方法基本计算公式：

edc PKP

tan cc PQ

22cc QPSc

N

cc

U

SI

3

cos3

N

cc

U

PI

设备组：

)( eidic PKKP

)tan( ieidic PKKQ

22cc QPSc

N

cc

U

SI

3

多个设备组

：同时系数取值范围为 0.8～ 1 ， 计算负荷小者取大的值 加工车间，一般取 0.8～ 0.9 。低压母线

Pc 小于 5000 kW时，一般取 0.9～ 1；

Pc 大于 5000～ 10000 kW时，取 0.85～ 0.9；

Pc 大于 10000 kW时，一般取 0.8

K

建筑供配电的负荷计算 63

求取计算负荷的方法 对用电设备进行分组计算的条件

三台及以下设备，计算负荷等于其设备功率总和三台以上设备，计算负荷通过计算确定

容量计算类型 (功率因数 )相同的设备，总容量可以用算术和求取类型 (功率因数 )不同的设备，总容量应用几何和求取

Kd法计算

应将配电干线范围的用电设备按类型统一划组配电干线计算负荷为各用电设备组计算负荷乘同时系数变配电所计算负荷为各配电干线计算负荷再乘同时系数

变配电所高压侧负荷应加上变压器损耗

建筑供配电的负荷计算 64

求取计算负荷的方法 关于需要系数 Kd法

需要系数是对同类用电负荷的实际运行数据进行统计而得出的经验系数，需要系数的取值也有一定范围，在负荷计算时，通常在配电范围内的设备多、设备负荷大时，在需要系数的范围内取较小值，设备少、设备负荷小时，在需要系数的范围内取较大值计算负荷是供配电系统中按发热条件选择设备和导线所需要的负荷，求计算负荷是求一定配电范围内多个用电设备在热效应相等条件下的等效负荷，因此，需要系数法也只有在求多个用电设备计算负荷时才适用，对于单台用电设备，应采用其设备负荷作为选择设备和导线的依据

建筑供配电的负荷计算 65

求取计算负荷的方法 二、二项式法 需要系数法的局限

需要系数法未考虑用电设备组中少数容量特别大的设备的影响，因此在确定用电设备较少但设备容量差别大的干线的计算负荷时，用需要系数法计算的结果偏小

解决方法将用电设备的负荷分为“两项”，其中一项是用电设备组的基本负荷，另一项是考虑容量特别大的设备的影响计入的附加功率，故称为二项式法

建筑供配电的负荷计算 66

求取计算负荷的方法

cPxbPP ec 其中：

b、 c— 二项式系数，查表得出

Pe — 用电设备组的设备负荷

Px — 用电设备组中大容量

设备负荷之和

bPe 为基本负荷， cPx为附加负荷。

tan cc PQ

22cc QPSc

N

cc

U

SI

3

计算方法单个用电设备组的计算负荷

建筑供配电的负荷计算 67

求取计算负荷的方法 多个用电设备组的计算负荷：

22cc QPSc

N

cc

U

SI

3

max)( xeiiC cPPbP

maxmax tan)()tan( eieiiC cPPbQ

其中：

( cPx)max — 用电设备组的基本负荷（ cPx）项中的最大值 —与对应的功率因数角的正切值。 maxtan

建筑供配电的负荷计算 68

求取计算负荷的方法 二项式法应用条件

一般在用电设备较少但设备容量差别大（ 5倍以上）时，考虑使用二项式法，而且二项式只用于确定干线的计算负荷，二项式法的计算结果一般偏大

二项式法应用注意点应将计算范围内的所有设备统一划组，不应逐级计算不考虑同时系数在用电设备等于或少于 4 台时，该用电设备组的计算负荷按设备功率乘以计算系数 b求取计算多个用电设备组计算负荷时，如果每组中的设备台数小于最大用电设备台数 n时，取小于 n的两组或更多组中的最大用电设备的附加功率之和作为总附加功率

建筑供配电的负荷计算 69

求取计算负荷的方法 四、单位负荷法 根据特定对象的耗电量，根据以往的统计资料进行估算，得出用电对象的单位负荷的计算方法

常用的单位负荷法单位指标法、单位面积功率法（负荷密度法）、单位产品能耗法等单位指标法、单位面积功率法是建筑供配电系统常用的方法

在不完全清楚对象的具体设备情况时采用单位负荷法，单位负荷法的结果较前两种方法更粗略

单位负荷法通常在初步设计时采用

建筑供配电的负荷计算 70

求取计算负荷的方法 负荷密度法

根据同类建筑用电负荷的统计资料等，确定对象的单位面积负荷密度 ρ，估算计算负荷即： Pc = ρ× A ρ— 负荷密度（kW／㎡） A — 对象的建筑面积（㎡）

单位指标法对住宅用电负荷，根据统计资料、相关规范、建筑投资和用户的功能要求，和建筑投资等因素，确定每户的用电负荷

单位产品能耗法一般用于生产企业的用电负荷估算根据同类企业用电负荷的统计资料等，确定每单位产品的用电负荷

建筑供配电的负荷计算 71

求取计算负荷的方法 关于负荷计算

负荷计算的目的和计算负荷的物理实质是“热等效”计算负荷是供配电系统中按发热条件选择设备和导线所需要的负荷

各种求计算负荷的方法都基于经验和统计规律，都是近似计算，因而在用电设备组包含的用电设备超过一定数量时，负荷计算的结果才接近实际情况，一般规定：

在用电设备组的用电设备台数小于或等于 3台时，用电设备组的计算负荷就是用电设备负荷在用电设备组的用电设备台数等于 4台时，取用电设备负荷的 90% 作为用电设备组的计算负荷在用电设备组的用电设备台数大于等于 5 时才考虑采用上述负荷计算方法

建筑供配电的负荷计算 72

消防设备的计算负荷

在消防设备的计算负荷大于火灾时切除的非消防设备的计算负荷时，应按消防设备的计算负荷加上火灾时未切除的非消防设备的计算负荷进行计算

在消防设备的计算负荷小于火灾时切除的非消防设备的计算负荷时，可不计入消防负荷

实际工程设计中，常遇到消防负荷中含有平时兼作它用的负荷，如消防排烟风机除火灾时排烟外，平时还用于通风（有些情况下排烟和通风状态下的用电容量尚有不同），因此应特别注意除了在计算消防负荷时应计入其消防部分的电量以外，在计算正常情况下的用电负荷时还应计入其平时使用的用电容量

用于消防设备的供电设备，应首先满足消防负荷的要求，紧急情况下应可切除非重要负荷

求取计算负荷的方法

建筑供配电的负荷计算 73

应急发电机的计算负荷

当应急发电机仅为一级负荷中特别重要负荷供电时，应以一级负荷中特别重要负荷的计算容量，作为选用应急发电机容量的依据

当应急发电机为消防用电设备及一级负荷供电时，应将两者计算负荷之和作为选用应急发电机容量的依据

当自备发电机作为第二电源，且尚有第三电源为一级负荷中特别重要负荷供电时，当向消防负荷、非消防一级负荷及一级负荷中特别重要负荷供电时，应以三者的计算负荷之和作为选用自备发电机容量的依据

求取计算负荷的方法