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新聞主題 |
柴油發(fā)電機(jī)組匹配用電負(fù)荷的計(jì)算方法 |
摘要：民用建筑的用電指標(biāo)，尤其是負(fù)荷計(jì)算中需要系數(shù)的大小，一直是一個(gè)意見(jiàn)很不一致，沒(méi)有完全解決好的問(wèn)題，主要是因?yàn)槊裼媒ㄖ那闆r非常繁雜，不同的地區(qū)，不同的單位，不同的設(shè)備，不同的使用情況，不同的工程規(guī)模，不同的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等等，使每平方米建筑面積的用電量有較大的差異，很難給出一個(gè)大家均可使用的標(biāo)準(zhǔn)。工程設(shè)計(jì)者，往往寧大勿小，使已建成的許多工程的市電和柴油發(fā)電機(jī)組容量選擇偏大，多數(shù)在很低的負(fù)荷率下運(yùn)行。
一、用電負(fù)荷計(jì)算的步驟
柴油發(fā)電機(jī)的用電負(fù)荷主要包括實(shí)際用電負(fù)荷和備用電力負(fù)荷兩部分。使用柴油發(fā)電機(jī)計(jì)算用電負(fù)荷主要有以下幾個(gè)步驟：
1、確定實(shí)際用電負(fù)荷
根據(jù)所需供電設(shè)備的額定功率以及每臺(tái)設(shè)備的同時(shí)工作時(shí)間，計(jì)算出每個(gè)設(shè)備的用電量，并將所有設(shè)備的用電量相加，得到總用電量。實(shí)際用電負(fù)荷是指在柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間，需要供電設(shè)備實(shí)際所需的功率。
2、確定備用電力負(fù)荷
備用電力負(fù)荷一般包括預(yù)留負(fù)荷和容錯(cuò)負(fù)荷兩部分。預(yù)留負(fù)荷是為了應(yīng)對(duì)突發(fā)情況而設(shè)立的電力儲(chǔ)備，一般為總用電量的10%~20%左右。容錯(cuò)負(fù)荷是為了應(yīng)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的故障或維護(hù)等情況而留出的電力備份。
3、計(jì)算總負(fù)荷
將實(shí)際用電負(fù)荷和備用電力負(fù)荷相加，得到柴油發(fā)電機(jī)的總負(fù)荷。
4、選擇合適的柴油發(fā)電機(jī)容量
根據(jù)總負(fù)荷確定柴油發(fā)電機(jī)的容量，一般建議選擇的柴油發(fā)電機(jī)容量略大于總負(fù)荷，以確保柴油發(fā)電機(jī)能夠滿足所需的電力供應(yīng)。
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10KV柴油發(fā)電機(jī)組用電負(fù)載電路圖（雙電源） |
二、民用建筑常用負(fù)荷計(jì)算方法
在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行較詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算，主要包括設(shè)備容量（安裝容量）的計(jì)算（即統(tǒng)計(jì)與累加）;計(jì)算容量（將設(shè)備容量乘需要系數(shù)）和計(jì)算電流的計(jì)算。對(duì)于干線和整個(gè)工程，除需要標(biāo)注設(shè)備容量外，還要標(biāo)注計(jì)算容量和計(jì)算電流，以便根據(jù)計(jì)算容量選擇柴油發(fā)電機(jī)組。
在民用建筑中有大量的單相負(fù)荷， 三相負(fù)荷不平衡的問(wèn)題比較突出。 據(jù)調(diào)查，在目前運(yùn)行的工程中，多數(shù)工程都比較嚴(yán)重的存在著三相不平衡的問(wèn)題。有的是設(shè)計(jì)問(wèn)題，有的是施工問(wèn)題，有的是使用的隨意性。使用的隨意性很難解決，工程設(shè)計(jì)者的責(zé)任是在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮周全些，盡量做到三相負(fù)荷分配平衡。減少運(yùn)行時(shí)的特別嚴(yán)重的不平衡現(xiàn)象。當(dāng)工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，某些末端設(shè)備無(wú)法使三相分配平衡時(shí)，則應(yīng)在柴油發(fā)電機(jī)組使用中盡量調(diào)整到三相平衡。
表1 民用建筑常用負(fù)荷計(jì)算方法
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計(jì)算方法
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需要系數(shù)法
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單位指標(biāo)法
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定義
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利用設(shè)備功率以及需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)確定計(jì)算負(fù)荷的方法。負(fù)荷計(jì)算可作為按發(fā)熱條件選擇變壓器、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；也可作為電能消耗及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算依據(jù)
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利用負(fù)荷密度或者單位用電指標(biāo)來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷的方法
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適用設(shè)計(jì)階段
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施工圖設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)
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方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)
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公式
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1、用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷
有功功率
Pjs=kxPe
無(wú)功功率
Qjs=PjstanΦ
視在功率
 計(jì)算電流
 2、配電干線或變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷
有功功率
Pjs=kΣpΣ（kxPe）
無(wú)功功率
Qjs=kΣqΣ（kxPetanΦ）
視在功率
式中Pjs——有功計(jì)算負(fù)荷（kW）;
Qjs—無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（kvar）;
Sjs——視在功率計(jì)算負(fù)荷（kV·A）;
Ijs——計(jì)算電流（A）;
Pe——用電設(shè)備組的設(shè)備功率（kW）:
kx——需要系數(shù)
tanΦ——用電設(shè)備組的功率因數(shù)角的正切值；
kΣp、kΣq——有功功率、無(wú)功功率同時(shí)系數(shù)，對(duì)配電干線分別取0.8～0.9及0.93～0.97;對(duì)配電所分別取0.8~1及0.95～1;對(duì)降壓變電所則分別取0.8~0.9及0.93~0.97
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1、單位面積功率法
單位面積功率法計(jì)算有功功率的公式為
 式中Pjs——有功計(jì)算負(fù)荷（kW）;
P’e——單位面積功率，或稱負(fù)荷密
度（W/m²）;
S——建筑面積（m²）
2、單位指標(biāo)法
單位指標(biāo)法計(jì)算有功功率的公式為
 式中Pjs——有功計(jì)算負(fù)荷（kW）;
P′——單位用電指標(biāo)（w/戶、w/人、W/床）;
N——單位數(shù)量，如戶數(shù)、人數(shù)、床位數(shù)
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備注
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計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一假想的持續(xù)性負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電系統(tǒng)中，通常采用30min的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)，同時(shí)也用來(lái)計(jì)算電壓損失和功率損耗
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10KV柴油發(fā)電機(jī)組用電負(fù)載電路圖（雙回路） |
三、負(fù)荷計(jì)算注意事項(xiàng)
1．當(dāng)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，需將用電設(shè)備按其性質(zhì)分為不同的用電設(shè)備組，然后確定設(shè)備功率。
2．對(duì)于不同負(fù)載持續(xù)率下的額定功率或額定容量，應(yīng)統(tǒng)一換算為負(fù)載持續(xù)率下的有功功率。
（1）連續(xù)工作制電動(dòng)機(jī)的設(shè)備功率等于額定功率。
（2）斷續(xù)或短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)的設(shè)備功率，當(dāng)采用需要系數(shù)法或二項(xiàng)式法計(jì)算時(shí)，是將額定功率統(tǒng)一換算到負(fù)載持續(xù)率為25％時(shí)的有功功率。
① 當(dāng)采用需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)統(tǒng)一換算到負(fù)載持續(xù)率ε為25％時(shí)的有功功率，即
② 當(dāng)采用利用系數(shù)計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)統(tǒng)一換算到負(fù)載持續(xù)率ε為100％時(shí)的有功功率，即
式中，Pe——有功功率（kW）；Pr——電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）；εr——-電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載持續(xù)率。
③ 電焊機(jī)的設(shè)備功率是指將額定功率換算到負(fù)載持續(xù)率為100％時(shí)的有功功率。
式中， Sr——電焊機(jī)的額定容量 （kV·A)；cosφ——功率因數(shù)。
3．照明用電設(shè)備的設(shè)備功率為：
（1）白熾燈、高壓鹵鎢燈是指燈泡標(biāo)出的額定功率。
（2）低壓鹵鎢燈除燈泡功率外，還應(yīng)考慮變壓器的功率損耗。
（3）氣體放電燈、金屬鹵化物燈除燈泡的功率外，還應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器的功率損耗。
4．整流器的設(shè)備功率是指額定交流輸入功率。
5．成組用電設(shè)備的設(shè)備功率不應(yīng)包括備用設(shè)備。
6．當(dāng)消防用電的計(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。否則計(jì)算低壓總負(fù)荷時(shí)，不應(yīng)考慮消防負(fù)荷。
7．當(dāng)采用需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)將配電干線范圍內(nèi)的用電設(shè)備按類型統(tǒng)一劃組。配電干線的計(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。
8．當(dāng)采用利用系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷時(shí)，不論計(jì)算范圍大小，都必須求出該計(jì)算范圍內(nèi)用電設(shè)備有效臺(tái)數(shù)及最大系數(shù)，而后算出結(jié)果。
9．單相負(fù)荷與三相負(fù)荷同時(shí)存在時(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。
（1）只有線間負(fù)荷時(shí)，將各線間負(fù)荷相加，選取較大兩項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。
（2）當(dāng)多臺(tái)單相用電設(shè)備的設(shè)備功率小于計(jì)算范圍內(nèi)三相負(fù)荷設(shè)備功率的15％時(shí)，按三相平衡負(fù)荷計(jì)算，且不需換算。
（3）只有相負(fù)荷時(shí)，等效三相負(fù)荷取最大相負(fù)荷的3倍。
10．各類建筑物的用電指標(biāo)
方案設(shè)計(jì)階段確定計(jì)算容量時(shí)，采用單位指標(biāo)法計(jì)算、并根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定電力變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，各類建筑物的用電指標(biāo)如表2。
表2 各類建筑物的用電指標(biāo)
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建筑名稱
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用電指標(biāo)/（W/㎡）
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建筑名稱
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用電指標(biāo)/（W//㎡）
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公寓
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30~50
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醫(yī)院
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30~70
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旅館
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40~70
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高等學(xué)校
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20~40
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辦公
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30~70
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中小學(xué)
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12~20
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商業(yè)
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一般：40～80
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展覽館
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50~80
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大中型：60～120
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演播室
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250~500
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體育
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40~70
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汽車庫(kù)
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8~15
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劇場(chǎng)
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50~80
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機(jī)械停車庫(kù)
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17~23
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注：當(dāng)空調(diào)冷水機(jī)組采用直燃機(jī)時(shí)，用電指標(biāo)一般比采用電動(dòng)壓縮機(jī)制冷時(shí)的用電指標(biāo)降低35W/㎡。表中所列用電指標(biāo)的上限值是按空調(diào)器采用電動(dòng)壓縮機(jī)制冷時(shí)的數(shù)值
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商業(yè)建筑用電指標(biāo)/（W/㎡）
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商店建筑名稱
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用電指標(biāo)
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購(gòu)物中心、超級(jí)市場(chǎng)、
百貨商場(chǎng)
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大型購(gòu)物中心、超級(jí)市場(chǎng)、高檔百貨商場(chǎng)
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100~200
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中型購(gòu)物中心、超級(jí)市場(chǎng)、百貨商場(chǎng)
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60~150
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小型超級(jí)市場(chǎng)、百貨商場(chǎng)
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40~100
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家電賣場(chǎng)
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100～150（含空調(diào)冷源）
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60～100（不含空調(diào)主機(jī)）
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零售
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60～100（含空調(diào)冷源）
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40～80（不含空調(diào)主機(jī)）
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步行商業(yè)街
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餐飲
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100~250
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精品服飾、日用百貨
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80~120
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專業(yè)店
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高檔商品專業(yè)店
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80~150
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一般商品專業(yè)店
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40~80
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商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)
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100～150（含空調(diào)負(fù)荷）
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菜市場(chǎng)
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10~20
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校園的總配變電站變壓器容量指標(biāo)/（W/㎡）
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學(xué)校等級(jí)及類型
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變壓器容量指標(biāo)
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普通高等學(xué)校、成人高等學(xué)校（文科為主）
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20~40
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普通高等學(xué)校、成人高等學(xué)校（理工科為主）
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30~60
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高級(jí)中學(xué)、初級(jí)中學(xué)、完全中學(xué)、普通小學(xué)、成人小學(xué)
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20~30
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中等職業(yè)學(xué)校（含有實(shí)驗(yàn)室、實(shí)習(xí)車間等）
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30~45
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注：本表不含供暖方式為電采暖的學(xué)校
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金融建筑用電指標(biāo)/（W/㎡）
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數(shù)據(jù)中心主機(jī)房
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500~1500
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輔助區(qū)、支持區(qū)、辦公區(qū)
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70~100
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注：表中數(shù)據(jù)包括正常照明、動(dòng)力及空調(diào)負(fù)荷，其中空調(diào)負(fù)荷為采用電制冷集中空調(diào)方式時(shí)的數(shù)據(jù)
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11．主要用電設(shè)備組的需要系數(shù)見(jiàn)表3。
用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。這種方法比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配、變電所的負(fù)荷計(jì)算。
表3 主要用電設(shè)備組的需要系數(shù)
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負(fù)荷名稱
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規(guī) 模
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需要系數(shù)k
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功率因數(shù)
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備 注
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照明
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面積S＜500㎡
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0.9~1
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0.9~1
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含插座容量。熒光燈就地補(bǔ)償或采用電子鎮(zhèn)流器
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500㎡＜面積S＜3000㎡
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0.7~0.9
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0.9
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面積S＝3000～15000㎡
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0.55~0.75
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面積S＞15000㎡
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0.4~0.7
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冷凍機(jī)、鍋爐
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1～3臺(tái)
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0.7-0.9
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0.8
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＞3臺(tái)
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0.6~0.7
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熱力站、水泵、通風(fēng)機(jī)
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1～5臺(tái)
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0.8-0.95
|
0.8
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＞5臺(tái)
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0.6~0.8
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廚房設(shè)備
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≤100kW
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0.2-0.5
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0.8~0.9
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洗衣設(shè)備
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>100kW
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0.3~0.4
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分體空調(diào)設(shè)備
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4～10臺(tái)
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0.6~0.8
|
0.8
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11～50臺(tái)
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0.4-0.6
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＞50臺(tái)
|
0.3-0.4
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舞臺(tái)照明
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<200kW
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0.6~1
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0.9~1
|
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>200kW
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0.4-0.6
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電梯
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2臺(tái)
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0.91
|
0.5
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使用頻繁
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|
0.85
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使用一般
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|
3臺(tái)
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0.85
|
0.5
|
使用頻繁
|
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|
0.78
|
使用一般
|
|||
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4臺(tái)
|
0.8
|
0.5
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使用頻繁
|
|
|
0.72
|
使用一般
|
|||
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5臺(tái)
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0.76
|
0.5
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使用頻繁
|
|
|
0.67
|
使用一般
|
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6臺(tái)
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0.72
|
0.5
|
使用頻繁
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|
0.63
|
使用一般
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7臺(tái)
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0.69
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0.5
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使用頻繁
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0.59
|
使用一般
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8臺(tái)
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0.67
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0.5
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使用頻繁
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0.56
|
使用一般
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12．住宅用電負(fù)荷需要系數(shù)見(jiàn)表4。
小區(qū)內(nèi)的住宅面積可分為三類：60m2以下的為小型，60～100m2為中型，100m2以上為大型。隨著人們生活水平的提高，家用電器逐漸增多，特別是空調(diào)、熱水器、電磁灶或微波爐等大功率家用電器進(jìn)入普通家庭，家庭用電由原來(lái)純照明向多功能方向發(fā)展。
表4 住宅用電負(fù)荷需要系數(shù)
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戶數(shù)
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3
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6
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10
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14
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18
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22
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25
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101
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200
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需要系數(shù)kx
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1
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0.73
|
0.58
|
0.47
|
0.44
|
0.42
|
0.4
|
0.33
|
0.26
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總結(jié)：
根據(jù)負(fù)載功率來(lái)計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)組的容量是非常重要的一步，能夠確保柴油發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，同時(shí)也能夠節(jié)約電力的使用。在計(jì)算時(shí)需要注意負(fù)載類型和計(jì)算方法，同時(shí)也需要考慮實(shí)際情況和后續(xù)擴(kuò)容的可能性。此外，也可以采用電氣負(fù)載計(jì)算方法，但是需要通過(guò)電路圖計(jì)算，一般需要使用電氣計(jì)算軟件或手工計(jì)算。電氣負(fù)載計(jì)算需要考慮電纜電阻、電感、電容等等因素，計(jì)算方法較為復(fù)雜。
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