電氣設計相關計算公式大全

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一、常用的需要係數負荷計算方法

1、用電設備組的計算負荷(三相):

有功計算負荷 Pjs=Kx·Pe(Kw);

無功計算負荷 Qjs=Pjs·tgψ(Kvar);

視在功率計算負荷Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2(KVA);

計算電流 Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ(A)。

式中:Pe---用電設備組額定容量(Kw);

Cosψ---電網或供電的功率因數餘弦值(見下表);

tgψ ---功率因數的正切值(見下表);

Ux---標稱線電壓(Kv)。

Kx---需要係數(見下表)

提示:有感抗負荷(電機動力)時的計算電流,即:

Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ·η(A)

η---感抗負荷效率係數,一般取值0.65~0.85。

民用建築(酒店)主要用電設備需要係數Kx及Cosψ、tgψ的取值表:

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注:照明負荷中有感抗負荷時,參見照明設計。

2、配電幹線或變電所的計算負荷:

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⑴、根據設備組的負荷計算確定後,來計算配電幹線的負荷,方法如下:

總有功計算負荷∑Pjs=K∑·∑(Kx·Pe);

總無功計算負荷∑Qjs= K∑·∑(Pjs·tg);

總視在功率計算負荷∑Sjs=√ ̄(∑Pjs)2+(∑Qjs)2。

配電幹線計算電流 ∑Ijs=∑Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ(A)。

式中:∑---總矢量之和代號;

K∑---同期係數(取值見下表1)。

⑵、變電所變壓器容量的計算,根據低壓配電幹線計算負荷彙總後進行

計算,參照上述方法進行。即:

∑Sjs變= K∑·∑Sjs幹線(K∑取值範圍見下表2)。

變壓器容量確定:S變=Sjs×1.26= (KVA)。

(載容率為80﹪計算,百分比係數取1.26,消防負荷可以不計在內)。

變壓器容量估算S變= Pjs×K×1.26= Pjs×1.063×1.26= (Kva)。

同期係數K∑值表:

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計算負荷表(參考格式):

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計算舉例(方法參照如上計算):

Pjs=Kx·Pe(Kw); Qjs=Pjs·tgψ(Kvar); Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2(KVA);

Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ(A)。

提示:按設備組計算,配電幹線逐項計算累加後,來計算變電所低壓母線和變壓器的容量。變電所低壓母線一般按計算電流的1.35—1.5倍的係數考慮。

3、推薦的配電幹線、配變綜合需要係數簡明方法

綜合係數(K綜)表:

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註明:建築電氣計算中變電所的綜合同期係數,可作為估算時使用,即:

住宅建築綜合係數K∑綜一般取0.45~0.55;

商業建築綜合係數K∑綜一般取0.6~0.8;

計算舉例:S變= Pe·K綜, 或S配電幹線= Pe·K綜。

二、單位面積功率的電力負荷計算方法

建築物單位面積功率Pe(負荷密度)乘以建築總面積S,即:

Pjs=Pe·AS/1000(Kw)。

式中:Pjs---有功計算負荷(Kw);

Pe---單位面積的功率指標(W/㎡);

AS----建築總面積(㎡)。

民用建築用電負荷估算指標(表)

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註明:1、此方法主要用於初步設計或方案設計階段,負荷的最終確定以實際為準。

2、配電變壓器的容量估算,一般按計算總負荷的70~80﹪初定,即:

S變= (Pe·S/1000)·(70~80﹪)(KVA)。

變壓器容量的最終確定,按實際計算結果來進行校正。

三、建築照明設計簡明方法

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1、照度lx與照度計算公式:

即:E=F/A;

式中 E---單位面積上接受的光通量,稱照度,計量單位lx(勒克斯);

F---光通量,lm(流明);

A---光照的面積(㎡);

流明與照度的關係:1勒克斯(lx)=1流明(lm)/1平米(㎡)。

光源換算舉例:直管熒光燈每瓦功率W是60~94lm取值80lm(見表5),

40W熒光燈管×80lm =3200lm(lx參照的近似值)。

2、常用的單位容量法照明計算:

W=∑P/A (W/㎡)。

式中 W----在某最低照度下的單位容量W/㎡;

∑P----房間內照明總安裝容量(含鎮流器功率在內)W;

A----房間的面積㎡。

∑P=W·A/Kmin;

式中 Kmin---最小照度值(查表)。

燈具盞數N=∑P/W’;

式中 N---在規定照度下所需燈具盞數;

W’----每盞燈具的功率(包括鎮流器功率在內)W;

3、照明負荷計算方法:

⑴、在初步設計方案設計階段時,可採用單位面積容量方法(見表)進行

估算。

⑵、在施工圖設計階段時,可採用下述方法計算:

①照明分支線路計算負荷,即:

Pjsc=∑(Pe+Pb);或Pjsc=∑Pe(1+Ka);

②照明幹線計算負荷,即:

Pjsc=Kx·∑(Pe+Pb);或Pjsc= K∑·∑Pe(1+Ka);

③照明負荷分佈不均勻時的計算負荷,即:

Pjsc=3·Kx·∑(Pm+Pb);或Pjsc= 3·Kx·∑Pm(1+Ka);

④照明變壓器低壓側及主幹線計算容量,即:

Sjsc= Kt·(Kx·∑Pe+ Pb/ Cosψ),

或Sjsc= Kt·(Kx·∑P·1+ Ka / Cosψ);

⑤照明配電線路計算電流Ijsc、有功電流Ijsw、無功電流Ijsr,

純電阻性光源計算公式:

Ijsc= Pjsc/220(單相), 或Ijsc= Pjsc/1.732·380(三相);

有感性光源計算公式:

Ijsw= Pjs/220·Cosψ(單相),

或Ijsw= Pjsc/1.732·380·Cosψ(三相);

Ijsr= Ijsc·tgψ。(注:Cosψ為感性負荷的功率因數)

有阻性、感性光源的混合線路計算電流:

Ijsh=√ ̄(Ijsc+Ijsw)2+ Ijsr2;

⑥三相線路功率因數Cos的計算:

Cosψ=∑Ijsc/ ∑Ijsh.

上式中 Pjsc---計算功率(KW);

Sjsc---變壓器低壓側及主幹線計算功率(KVA);

Pe---照明燈泡總安裝容量(KW);

Pb---燈具附件鎮流器損耗功率(KW);

Kx---需要係數(見下表);

Ka---鎮流器及其附件的損耗係數,

白熾燈和滷鎢燈為0;高壓汞燈為0.08;

熒光燈、氣體放電燈為0.02.

∑Pm---最大一相燈泡容量之和(KW);

Kt----照明負荷同期係數(見下表);

Cosψ---光源功率因數(見下表);

Ijsc---線路上各類光源的計算有功電流(A);

Ijsw---混合線路感性負荷的有功電流(A);

Ijsr---混合線路感性負荷的無功電流(A);

Ijsh---阻性、感性光源的混合線路計算電流(A)。

照明用電設備(光源)的Cosψ及tgψ取值表

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民用建築照度標準lx值與單位功率密度W/㎡表

(UGR為統一炫光值;Ra為平均顯色指數)

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註明:學校、圖書館、展覽館等建築的照明,宜採取混合光照明。

照明用電設備需要係數Kx值表

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照明負荷同時係數Kt

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提示:照明負荷同時係數Kt,主要是考慮照明變壓器、主幹線計算式參考。

住宅建築照度標準值推薦

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常用光源的電氣參數對照表 (可用於光源的流明與照度對照參考)

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4、照明燈具設計的安裝方式代號:

D---燈具的通用代號; YD—熒光燈通用代號;

CP---線吊式,自在器線吊式; HM—座裝;

CP1—固定線吊式; S---吸頂式或直附式;

CP2—防水線吊式; WR—牆壁內安裝;

CP3—吊線器式; R---嵌入式(不可進人的頂棚);

Ch---吊鏈式; CR—頂棚內安裝(可進人的頂棚);

P---吊管式; CL—柱上安裝;

W---壁裝式; SP—支架上安裝。

應用舉例:D-100W/S- BV3×2.5/FPC20/ CC

四、建築電氣設計常備的參考數據及工程代號

1、旅遊酒店的負荷密度和單位指標值表:

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註明:旅遊酒店各功能區用電設備組負荷的估算,可推算配電幹線截面或配變容量。

2、旅遊酒店主要用電設備的Kx及Cosψ、tgψ的取值表

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3、變壓器裝置容量指標表(按建築面積):作為估算變壓器容量參考

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4、《小康住宅設計導則》推薦的住宅需要係數Kx

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5、《小康住宅設計導則》推薦的每套住宅用電負荷及電能表規格

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6、民用建築照明負荷的需要係數Kx表

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7、銅鋁母排、匯流排過流量設計參考值

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8、照明燈具設計的安裝方式代號:

D---燈具的通用代號; YD—熒光燈通用代號;

CP---線吊式,自在器線吊式; HM—座裝;

CP1—固定線吊式; S---吸頂式或直附式;

CP2—防水線吊式; WR—牆壁內安裝;

CP3—吊線器式; R---嵌入式(不可進人的頂棚);

Ch---吊鏈式; CR—頂棚內安裝(可進人的頂棚);

P---吊管式; CL—柱上安裝;

W---壁裝式; SP—支架上安裝。

應用舉例:D-100W/S- BV3×2.5/FPC20/ CC

9、電力線纜敷設方式的設計代號:

PR---塑制線槽敷設;MR---金屬線槽敷設;

PC---聚乙烯硬質管敷設; FPC--聚乙烯半硬質管敷設;

TC---薄壁鋼質電線管敷設; SC---厚壁鋼質電線管敷設;

RC---水煤氣鋼管敷設; C----直埋地敷設;

KPC—塑制波紋電線管敷設。 CT---電纜橋架敷設。

PL---塑料夾配線敷設; FR---金屬軟管配線。

提示:當線路或電纜採用穿管、槽板或橋架敷設時,其佔載率規定在

45%以內。

10、電力線纜敷設部位的設計代號:

SR---沿鋼索敷設; BE---沿屋架或屋架下弦明敷;

CLE--沿柱明敷設; WE---沿牆明敷設;

CCE---沿天棚或頂棚板面敷設; ACE—在能進入的吊頂內敷設;

BC---暗設在梁內; CLC---暗設在柱內;

WC---暗設在牆內; CC----暗設在屋面或頂板內;

FC---暗設在地面或地板內; ACC---暗設在不能進人的吊頂內。

應用舉例:PG--YJV-4×25+1×16/ PC50/ FC.

11、線路敷設工程的功能代號表示方法

PG---配電幹線; PFG---配電分幹線;

LG---電力幹線; LFG---電力分幹線;

MG---照明幹線;MFG---照明分幹線;

KZ---控制線纜。

12、線路標註設計的一般方法

a—d(e×f)—g—h;

式中 a---線路功能、編號;d---導線型號;e---導線根數;

f---導線截面(m㎡);g---導線敷設方式;h---導線敷設部位。

舉例:PG—YJV4×185+1×95/ CT/ CC.

五、配電設備、變壓器與電纜敷設

1、變壓器的種類與用途:


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SCB10-10/0.4(D,yn11)系列乾式絕緣變壓器,為建築變電所中常用。

SZ10系列有載調壓變壓器。

S9、S10系列油浸式變壓器。

BS9密封式變壓器,城市配電或為防止有害氣體及物質源的場所使用。

SZ防雷變壓器,多用於有雷害較嚴重的地方。

乾式變壓器允許過負荷倍數和時間

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油浸變壓器允許過負荷倍數和時間

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2、高壓開關設備

KYN-28-12系列,為抽屜型中置鎧裝封閉式,尺寸寬800×深1500×高2200。

XGN66-12系列,為固定型式,尺寸寬900×深950×高2300。

DXG-12系列,為小型固定式,尺寸寬900×深900×高2000,箱式變電站多采用,也稱環網櫃(配以負荷開關)。

FW-12系列,為戶外電纜分接箱。

GCSD-系列,為多功能計量櫃。

3、低壓開關設備

MNS—系列,為低壓抽屜型式開關櫃。

GCS-K系列,為低壓抽屜型式開關櫃。

GGD—系列,為低壓通用型開關櫃。

GGL---系列,為低壓通用型開關櫃。

DZFW-系列,為戶外低壓多功能櫃。

4、無功功率補償的估算

建築用電設備所消耗的無功功率中,動力(異步電動機)約佔70﹪,變壓器約佔20﹪,線路約佔10﹪。電動機平均負荷率應在45﹪以上,變壓器經濟運行負荷率為其額定功率50﹪左右。當前變壓器負荷率在70﹪~80﹪時,應選擇低損耗的變壓器。

民用建築變電所的無功電容補償,按選定變壓器額定容量的25~30﹪來考慮。如酒店建築的動力設備較多時,可考慮在30~35﹪選定無功電容補償容量。也可按動力負荷之和乘以係數來估算,如:Qjs=∑Pe×Kd, Kd取值0.4~0.6。

5、電纜的選擇及敷設

5-1、高壓電纜

主要有10KV及以上聚乙烯交聯、聚氯乙烯油浸式和乾式的帶鎧絕緣電纜。

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5-2、低壓電纜

主要的電纜型號有:聚乙烯交聯電纜YJV,聚氯乙烯電纜VV, 聚氯乙烯控制電纜KVV。電壓等級0.6—1.2KV。

鎧裝系列YJV22,ZR-YJV22,NH-YJV22(0.6/1.0)電纜的電氣與其它參數指標

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注:YJV22,YJV59鎧裝系列,其中YJV59為敷設在水中,能承受較大的拉力。

YJV,ZR-YJV,NH-YJV(0.6/1.0)電纜的電氣與其它參數指標

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6、關於線纜長度與電壓降的估算:

在工程設計中,配電幹線長度一般按以輻射半徑250米來考慮,當長度超過250米時,應考慮電纜感性阻抗係數和銅損產生的壓降問題,另詳見壓降計算。線纜負荷率在50--70%之間的壓降估算值為:

Ux末端 =Ux·K(V),(按300-800米內K取值0.98~0.92)。

六、工程設計應用

(1)工程設計應用舉例

某小區豪華家庭公寓總規劃建築75000平米,配電變壓器的容量估算參考。

豪華家庭公寓每平米單位面積功率的參考標值:48.4W/㎡, K∑綜取值0.45,

即:S變= Pe·K綜=(75000㎡×48.4W/㎡)×0.45=1633(KVA)。

說明:照明與動力的總負荷大於消防負荷時,按照明和動力的總負荷來考慮配電變壓器的容量。

(2)工程設計應用舉例

某35000平米中型旅遊酒店項目的配電變壓器容量計算參考。

變壓器容量計算:Sjs變=2133×1.25×K∑=2133(KVA);

即:變壓器容量應選擇為2250KVA。(1000KVA+1250KVA)

(註明:配變載容率為80﹪計算,係數取1.25,同時係數K∑取0.8。消防泵、風機負荷不計在內。1—17層含大廳、門廳、客房照明負荷,因風機盤管的負荷不大時,可以合併在照明負荷中計算)。

×××酒店負荷計算表

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(3)工程設計應用舉例

設備組配電幹線與匯流母排選擇的計算(供參考)

有一商業樓,⑴照明組負荷Pe=200KW(熒光燈),⑵暖通機組Pe=200KW,暖通風機組Pe=30KW,⑶水泵動力組Pe=30KW,⑷客梯動力組Pe=18KW。

依據計算公式:有功計算負荷 Pjs=Kx·Pe(Kw);

無功計算負荷 Qjs=Pjs·tgψ(Kvar);

視在功率計算負荷Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2(KVA);

計算電流 Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ·η(A)。

1、負荷的計算(匯流母線計算的負荷值)

⑴照明組Pjsc= K∑·∑Pe(1+Ka)=0.9×200(1+0.02)=184(KW),

(Ka熒光燈損耗係數,取0.02);

⑵冷水機組Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2= √ ̄(Kx·Pe)2+ (Pjs·tgψ)2

=√ ̄(0.8×200)2+(0.8×200×0.75)2=130(KVA);

⑶暖通風機組Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2=√ ̄(Kx·Pe)2+ (Pjs·tgψ)2

=√ ̄(0.65×30)2+(0.65×30×0.75)2=24.4(KVA);

⑷水泵動力組Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2=√ ̄(Kx·Pe)2+ (Pjs·tgψ)2

=√ ̄(0.65×30)2+(0.65×30×0.75)2=24.4(KVA);

⑸客梯動力組Sjs=√ ̄Pjs2+ Qjs2=√ ̄(Kx·Pe)2+ (Pjs·tgψ)2

=√ ̄(0.6×18)2+(0.6×18×1.02)2=15.4(KVA)。

2、匯流母線載流量及規格選取

Ijs=∑Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ=184+130+24.4+24.4+15.4/1.732×0.4×0.9=378.2/0.624=606(A);

即:Ijs母線= K∑·Ijs ×K=0.85×606×1.5=723(A)。

匯流母線規格查表:銅排50×6。

(注:Cosψ為供電網的功率因數,母線K∑取0.85,匯流排放大係數K值取1.5倍)。

3、配電幹線或分幹線的選擇

⑴照明幹線Ijs=Pjsc/√ ̄3·Ux·Cosψ

=184KW/√ ̄3×0.38×0.85=329(A),

選電纜規格:YJV4×150+1×70;

⑵冷水機組分幹線Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ

=200KW/√ ̄3×0.38×0.85×0.9=338(A),

選電纜規格:YJV4×150+1×70;

⑶暖通風機組分幹線Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ·η

=30 KW/√ ̄3×0.38×0.85×0.7=76.7(A),

選電纜規格:YJV4×25+1×16;

⑷水泵動力組幹線Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ·η

=30KW/√ ̄3×0.38×0.85×0.75=71(A),

選電纜規格:YJV4×25+1×16;

⑸客梯動力組幹線Ijs=Sjs/√ ̄3·Ux·Cosψ·η

=18KW/√ ̄3×0.38×0.85×0.44=73(A),

選電纜規格:YJV4×16+1×10;

(注:這裡Cosψ是指設備的功率因數,η是指設備出力率係數)

(4)工程應用設計舉例

某酒店應急發電機功率計算:Pjs發=578×1.25=723(KVA);即:發電機容量應選擇為800KW;(發電機容載率為80﹪計算,係數取1.25,)。

某酒店發電機配置功率的負荷統計表

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