电气设计相关计算公式大全
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注：因根号属于特殊字符，所以根号下的式子采用了例如 A=√￣ b+c 的形式，表示A等于根号下b+c。
一、常用的需要系数负荷计算方法
1、用电设备组的计算负荷（三相）：
有功计算负荷 Pjs=Kx·Pe(Kw)；
无功计算负荷 Qjs=Pjs·tgψ（Kvar）；
视在功率计算负荷 Sjs=√￣Pjs2+ Qjs2（KVA）；
计算电流 Ijs=Sjs/√￣3·Ux·Cosψ（A）。
式中：Pe --- 用电设备组额定容量（Kw）；
Cosψ --- 电网或供电的功率因数余弦值（见下表）；
tgψ --- 功率因数的正切值（见下表）；
Ux--- 标称线电压（Kv）。
Kx---需要系数（见下表）
提示：有感抗负荷（电机动力）时的计算电流，即：
Ijs=Sjs/√￣3·Ux·Cosψ·η（A）
η---感抗负荷效率系数，一般取值0.65～0.85。
民用建筑（酒店）主要用电设备需要系数Kx及Cosψ、tgψ的取值表：
注：照明负荷中有感抗负荷时，参见照明设计。
2、配电干线或变电所的计算负荷：
（1）、根据设备组的负荷计算确定后，来计算配电干线的负荷，方法如下：
总有功计算负荷 ∑Pjs=K∑·∑(Kx·Pe)；
总无功计算负荷 ∑Qjs= K∑·∑（Pjs·tg）；
总视在功率计算负荷 ∑Sjs=√￣（∑Pjs）2+（∑Qjs）2。
配电干线计算电流 ∑Ijs=∑Sjs/√￣3·Ux·Cosψ（A）。
式中： ∑---总矢量之和代号；
K∑---同期系数（取值见下表1）。
（2）、变电所变压器容量的计算，根据低压配电干线计算负荷汇总后进行计算，参照上述方法进行。即：
∑Sjs变= K∑·∑Sjs干线（K∑取值范围见下表2）。
变压器容量确定：S变=Sjs×1.26= （KVA）。
（载容率为80﹪计算，百分比系数取1.26，消防负荷可以不计在内）。
变压器容量估算S变= Pjs×K×1.26= Pjs×1.063×1.26= （Kva）。
同期系数K∑值表：
计算负荷表（参考格式）：
计算举例（方法参照如上计算）：
Pjs=Kx·Pe(Kw)； Qjs=Pjs·tgψ（Kvar）； Sjs=√￣Pjs2+ Qjs2（KVA）；
Ijs=Sjs/√￣3·Ux·Cosψ（A）。
提示：按设备组计算，配电干线逐项计算累加后，来计算变电所低压母线和变压器的容量。变电所低压母线一般按计算电流的1.35—1.5倍的系数考虑。
3、推荐的配电干线、配变综合需要系数简明方法
综合系数（K综）表：
注明：建筑电气计算中变电所的综合同期系数，可作为估算时使用，即：
住宅建筑综合系数K∑综一般取0.45～0.55；
商业建筑综合系数K∑综一般取0.6～0.8；
计算举例：
S变= Pe·K综， 或S配电干线= Pe·K综。
计算举例：S变= Pe·K综， 或S配电干线= Pe·K综。
二、单位面积功率的电力负荷计算方法
建筑物单位面积功率Pe（负荷密度）乘以建筑总面积S。
即：
Pjs=Pe·AS/1000（Kw）
式中：Pjs---有功计算负荷（Kw）；
Pe---单位面积的功率指标（W/m²）；
AS----建筑总面积（m²）。
民用建筑用电负荷估算指标（表）
注明：1、此方法主要用于初步设计或方案设计阶段，负荷的最终确定以实际为准。
2、配电变压器的容量估算，一般按计算总负荷的70～80﹪初定，即：
S变= （Pe·S/1000）·（70～80﹪）（KVA）
变压器容量的最终确定，按实际计算结果来进行校正。
三、建筑照明设计简明方法
1、照度lx与照度计算公式：
E=F/A
式中：
E---单位面积上接受的光通量，称照度，计量单位lx（勒克斯）；
F---光通量，lm（流明）；
A---光照的面积（m²）；
流明与照度的关系：1勒克斯（lx）=1流明（lm）/1平米（m²）。
光源换算举例：
直管荧光灯每瓦功率W是60～94lm取值80lm（见表5），
40W荧光灯管×80lm =3200lm（lx参照的近似值）。
2、常用的单位容量法照明计算：
W=∑P/A (W/m²)
式中 ：W---在某最低照度下的单位容量W/m²；
∑P---房间内照明总安装容量（含镇流器功率在内）W；
A---房间的面积m²。
∑P=W·A/Kmin
式中： Kmin---最小照度值（查表）。
灯具盏数 N=∑P/W’
式中：N---在规定照度下所需灯具盏数；
W’----每盏灯具的功率（包括镇流器功率在内）W；
3、照明负荷计算方法：
（1）、在初步设计方案设计阶段时，可采用单位面积容量方法（见表）进行估算。
（2）、在施工图设计阶段时，可采用下述方法计算：
①照明分支线路计算负荷，即：
Pjsc=∑（Pe+Pb）；或Pjsc=∑Pe（1+Ka）；
②照明干线计算负荷，即：
Pjsc=Kx·∑（Pe+Pb）；或Pjsc= K∑·∑Pe（1+Ka）；
③照明负荷分布不均匀时的计算负荷，即：
Pjsc=3·Kx·∑（Pm+Pb）；或Pjsc= 3·Kx·∑Pm（1+Ka）；
④照明变压器低压侧及主干线计算容量，即：
Sjsc= Kt·(Kx·∑Pe+ Pb/ Cosψ),
或Sjsc= Kt·(Kx·∑P·1+ Ka / Cosψ)；
⑤照明配电线路计算电流Ijsc、有功电流Ijsw、无功电流Ijsr，
纯电阻性光源计算公式：
Ijsc= Pjsc/220（单相），
或Ijsc= Pjsc/1.732·380（三相）；
有感性光源计算公式：
Ijsw= Pjs/220·Cosψ（单相），
或Ijsw= Pjsc/1.732·380·Cosψ（三相）；
Ijsr= Ijsc·tgψ。（注：Cosψ为感性负荷的功率因数）
有阻性、感性光源的混合线路计算电流：
Ijsh=√￣（Ijsc+Ijsw）2+ Ijsr2；
⑥三相线路功率因数Cos的计算：
Cosψ=∑Ijsc/ ∑Ijsh.
上式中 ：
Pjsc---计算功率（KW）；
Sjsc---变压器低压侧及主干线计算功率（KVA）；
Pe---照明灯泡总安装容量（KW）；
Pb---灯具附件镇流器损耗功率（KW）；
Kx---需要系数（见下表）；
Ka---镇流器及其附件的损耗系数，
白炽灯和卤钨灯为0；高压汞灯为0.08；
荧光灯、气体放电灯为0.02.
∑Pm---最大一相灯泡容量之和（KW）；
Kt----照明负荷同期系数（见下表）；
Cosψ---光源功率因数（见下表）；
Ijsc---线路上各类光源的计算有功电流（A）；
Ijsw---混合线路感性负荷的有功电流（A）；
Ijsr---混合线路感性负荷的无功电流（A）；
Ijsh---阻性、感性光源的混合线路计算电流（A）。
照明用电设备（光源）的Cosψ及tgψ取值表
民用建筑照度标准lx值与单位功率密度W/㎡表
（UGR为统一炫光值；Ra为平均显色指数）
注明：学校、图书馆、展览馆等建筑的照明，宜采取混合光照明。
照明用电设备需要系数Kx值表
照明负荷同时系数Kt
提示：照明负荷同时系数Kt，主要是考虑照明变压器、主干线计算式参考。
住宅建筑照度标准值推荐
常用光源的电气参数对照表 （可用于光源的流明与照度对照参考）
4、照明灯具设计的安装方式代号：
D---灯具的通用代号； YD—荧光灯通用代号；
CP---线吊式，自在器线吊式； HM—座装；
CP1—固定线吊式； S---吸顶式或直附式；
CP2—防水线吊式； WR—墙壁内安装；
CP3—吊线器式； R---嵌入式（不可进人的顶棚）；
Ch---吊链式； CR—顶棚内安装（可进人的顶棚）；
P---吊管式； CL—柱上安装；
W---壁装式； SP—支架上安装。
应用举例：D-100W/S- BV3×2.5/FPC20/ CC
四、建筑电气设计常备的参考数据及工程代号
1、旅游酒店的负荷密度和单位指标值表：
注明：旅游酒店各功能区用电设备组负荷的估算，可推算配电干线截面或配变容量。
2、旅游酒店主要用电设备的Kx及Cosψ、tgψ的取值表
3、变压器装置容量指标表（按建筑面积）：
作为估算变压器容量参考
4、《小康住宅设计导则》推荐的住宅需要系数Kx
5、《小康住宅设计导则》推荐的每套住宅用电负荷及电能表规格
6、民用建筑照明负荷的需要系数Kx表
7、铜铝母排、汇流排过流量设计参考值
8、照明灯具设计的安装方式代号：
D---灯具的通用代号； YD—荧光灯通用代号；
CP---线吊式，自在器线吊式； HM—座装；
CP1—固定线吊式； S---吸顶式或直附式；
CP2—防水线吊式； WR—墙壁内安装；
CP3—吊线器式； R---嵌入式（不可进人的顶棚）；
Ch---吊链式； CR—顶棚内安装（可进人的顶棚）；
P---吊管式； CL—柱上安装；
W---壁装式； SP—支架上安装。
应用举例：D-100W/S- BV3×2.5/FPC20/ CC
9、电力线缆敷设方式的设计代号：
PR---塑制线槽敷设；MR---金属线槽敷设；
PC---聚乙烯硬质管敷设； FPC--聚乙烯半硬质管敷设；
TC---薄壁钢质电线管敷设； SC---厚壁钢质电线管敷设；
RC---水煤气钢管敷设； C----直埋地敷设；
KPC—塑制波纹电线管敷设。 CT---电缆桥架敷设。
PL---塑料夹配线敷设； FR---金属软管配线。
提示：当线路或电缆采用穿管、槽板或桥架敷设时，其占载率规定在45％以内。
10、电力线缆敷设部位的设计代号：
SR---沿钢索敷设； BE---沿屋架或屋架下弦明敷；
CLE--沿柱明敷设； WE---沿墙明敷设；
CCE---沿天棚或顶棚板面敷设； ACE—在能进入的吊顶内敷设；
BC---暗设在梁内； CLC---暗设在柱内；
WC---暗设在墙内； CC----暗设在屋面或顶板内；
FC---暗设在地面或地板内； ACC---暗设在不能进人的吊顶内。
应用举例：PG--YJV-4×25+1×16/ PC50/ FC.
11、线路敷设工程的功能代号表示方法
PG---配电干线； PFG---配电分干线；
LG---电力干线； LFG---电力分干线；
MG---照明干线；MFG---照明分干线；
KZ---控制线缆。
12、线路标注设计的一般方法
a—d(e×f)—g—h
式中 ：
a---线路功能、编号；d---导线型号；e---导线根数；
f---导线截面（m㎡）；g---导线敷设方式；h---导线敷设部位。
举例：PG—YJV4×185+1×95/ CT/ CC.
五、配电设备、变压器与电缆敷设
1、变压器的种类与用途：
SCB10-10/0.4(D,yn11)系列干式绝缘变压器，为建筑变电所中常用。
SZ10系列有载调压变压器。
S9、S10系列油浸式变压器。
BS9密封式变压器，城市配电或为防止有害气体及物质源的场所使用。
SZ防雷变压器，多用于有雷害较严重的地方。
干式变压器允许过负荷倍数和时间
油浸变压器允许过负荷倍数和时间
2、高压开关设备
KYN-28-12系列，为抽屉型中置铠装封闭式，尺寸宽800×深1500×高2200。
XGN66-12系列，为固定型式，尺寸宽900×深950×高2300。
DXG-12系列，为小型固定式，尺寸宽900×深900×高2000，箱式变电站多采用，也称环网柜（配以负荷开关）。
FW-12系列，为户外电缆分接箱。
GCSD-系列，为多功能计量柜。
3、低压开关设备
MNS—系列，为低压抽屉型式开关柜。
GCS-K系列，为低压抽屉型式开关柜。
GGD—系列，为低压通用型开关柜。
GGL---系列，为低压通用型开关柜。
DZFW-系列，为户外低压多功能柜。
4、无功功率补偿的估算
建筑用电设备所消耗的无功功率中，动力（异步电动机）约占70﹪，变压器约占20﹪，线路约占10﹪。电动机平均负荷率应在45﹪以上，变压器经济运行负荷率为其额定功率50﹪左右。当前变压器负荷率在70﹪～80﹪时，应选择低损耗的变压器。
民用建筑变电所的无功电容补偿，按选定变压器额定容量的25～30﹪来考虑。如酒店建筑的动力设备较多时，可考虑在30～35﹪选定无功电容补偿容量。也可按动力负荷之和乘以系数来估算，如：Qjs=∑Pe×Kd, Kd取值0.4～0.6。
5、电缆的选择及敷设
5-1 高压电缆
主要有10KV及以上聚乙烯交联、聚氯乙烯油浸式和干式的带铠绝缘电缆。
5-2 低压电缆
主要的电缆型号有：聚乙烯交联电缆YJV，聚氯乙烯电缆VV, 聚氯乙烯控制电缆KVV。电压等级0.6—1.2KV。
铠装系列YJV22，ZR-YJV22，NH-YJV22(0.6/1.0)电缆的电气与其它参数指标
注：YJV22，YJV59铠装系列，其中YJV59为敷设在水中，能承受较大的拉力。
YJV，ZR-YJV，NH-YJV(0.6/1.0)电缆的电气与其它参数指标
6、关于线缆长度与电压降的估算：
在工程设计中，配电干线长度一般按以辐射半径250米来考虑，当长度超过250米时，应考虑电缆感性阻抗系数和铜损产生的压降问题，另详见压降计算。线缆负荷率在50--70％之间的压降估算值为：
Ux末端 =Ux·K（V），（按300-800米内K取值0.98～0.92）。
六、工程设计应用
1、工程设计应用举例
某小区豪华家庭公寓总规划建筑75000平米，配电变压器的容量估算参考。豪华家庭公寓每平米单位面积功率的参考标值：48.4W/m², K∑综取值0.45，
即：S变= Pe·K综
=（75000m²×48.4W/m²）×0.45=1633（KVA）。
说明：照明与动力的总负荷大于消防负荷时，按照明和动力的总负荷来考虑配电变压器的容量。
2、工程设计应用举例
某35000平米中型旅游酒店项目的配电变压器容量计算参考。
变压器容量计算：Sjs变=2133×1.25×K∑=2133（KVA）；
即：变压器容量应选择为2250KVA。（1000KVA+1250KVA）
（注明：配变载容率为80﹪计算，系数取1.25，同时系数K∑取0.8。消防泵、风机负荷不计在内。1—17层含大厅、门厅、客房照明负荷，因风机盘管的负荷不大时，可以合并在照明负荷中计算）。
×××酒店负荷计算表
3、工程设计应用举例
设备组配电干线与汇流母排选择的计算（供参考）
有一商业楼，⑴照明组负荷Pe=200KW（荧光灯），⑵暖通机组Pe=200KW，暖通风机组Pe=30KW，⑶水泵动力组Pe=30KW，⑷客梯动力组Pe=18KW。
依据计算公式：有功计算负荷 Pjs=Kx·Pe(Kw)；
无功计算负荷 Qjs=Pjs·tgψ（Kvar）；
视在功率计算负荷Sjs=√￣Pjs2+ Qjs2（KVA）；
计算电流 Ijs=Sjs/√￣3·Ux·Cosψ·η（A）。
· 负荷的计算（汇流母线计算的负荷值）
⑴照明组Pjsc= K∑·∑Pe（1+Ka） =0.9×200（1+0.02）=184（KW）
（Ka荧光灯损耗系数，取0.02）；
⑵冷水机组Sjs=√￣Pjs2+ Qjs2= √￣（Kx·Pe）2+ （Pjs·tgψ）2
=√￣（0.8×200）2+（0.8×200×0.75）2=130（KVA）；
⑶暖通风机组Sjs=√￣Pjs2+ Qjs2=√￣（Kx·Pe）2+ （Pjs·tgψ）2
=√￣（0.65×30）2+（0.65×30×0.75）2=24.4（KVA）；
⑷水泵动力组Sjs=√￣Pjs2+ Qjs2=√￣（Kx·Pe）2+ （Pjs·tgψ）2
=√￣（0.65×30）2+（0.65×30×0.75）2=24.4（KVA）；
⑸客梯动力组Sjs=√￣Pjs2+ Qjs2=√￣（Kx·Pe）2+ （Pjs·tgψ）2
=√￣（0.6×18）2+（0.6×18×1.02）2=15.4（KVA）。
· 汇流母线载流量及规格选取
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母线= K∑·Ijs ×K=0.85×606×1.5=723（A）。
汇流母线规格查表：铜排50×6。
（注：Cosψ为供电网的功率因数，母线K∑取0.85，汇流排放大系数K值取1.5倍）。
·配电干线或分干线的选择
⑴照明干线Ijs=Pjsc/√￣3·Ux·Cosψ
=184KW/√￣3×0.38×0.85=329（A），
选电缆规格：YJV4×150+1×70；
⑵冷水机组分干线Ijs=Sjs/√￣3·Ux·Cosψ
=200KW/√￣3×0.38×0.85×0.9=338（A），
选电缆规格：YJV4×150+1×70；
⑶暖通风机组分干线Ijs=Sjs/√￣3·Ux·Cosψ·η
=30 KW/√￣3×0.38×0.85×0.7=76.7（A），
选电缆规格：YJV4×25+1×16；
⑷水泵动力组干线Ijs=Sjs/√￣3·Ux·Cosψ·η
=30KW/√￣3×0.38×0.85×0.75=71（A），
选电缆规格：YJV4×25+1×16；
⑸客梯动力组干线Ijs=Sjs/√￣3·Ux·Cosψ·η
=18KW/√￣3×0.38×0.85×0.44=73（A），
选电缆规格：YJV4×16+1×10；
（注：这里Cosψ是指设备的功率因数，η是指设备出力率系数）
4、工程应用设计举例
某酒店应急发电机功率计算：Pjs发=578×1.25=723（KVA）；即：发电机容量应选择为800KW；（发电机容载率为80﹪计算，系数取1.25，）。
某酒店发电机配置功率的负荷统计表
机 电 工 程 联 盟