工廠供配電技術(shù)(B)

內(nèi)容提要:本文介紹中小型工廠的電力負(fù)荷、負(fù)荷性質(zhì)及其工作制，重點(diǎn)介紹確定用電設(shè)備組計算負(fù)荷的兩種常用方法——需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法。講述工廠計算負(fù)荷的確定方法，采用無功補(bǔ)償?shù)拇胧?；簡要介紹照明負(fù)荷的分析計算。最后對工廠供電系統(tǒng)中的短路現(xiàn)象和短路的效應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的分析和計算。

二、工廠的電力負(fù)荷及短路

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線2.2工廠計算負(fù)荷的確定2.3工廠的電氣照明負(fù)荷2.4短路故障的原因、種類和危害小結(jié)二、工廠的電力負(fù)荷及短路

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線2.1.1工廠常用的用電設(shè)備2.1.2工廠用電設(shè)備的工作制2.1.3負(fù)荷曲線2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

“電力負(fù)荷”在不同的場合可以有不同的含義，它可以指用電設(shè)備或用電單位，也可以指用電設(shè)備或用電單位的功率或電流的大小。

2.1.1工廠常用用電設(shè)備

①生產(chǎn)加工機(jī)械的拖動設(shè)備；②電焊、電鍍設(shè)備；③電熱設(shè)備；④照明設(shè)備。

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

1.生產(chǎn)機(jī)械的拖動設(shè)備

機(jī)床設(shè)備起重運(yùn)輸設(shè)備功能

金屬切削金屬壓力加工功能

起吊搬運(yùn)物料運(yùn)輸客貨車床銑床刨床鉆床磨床組合機(jī)床鏜床沖床鋸床剪床砂輪機(jī)吊車行車輸送機(jī)電梯自動扶梯生產(chǎn)機(jī)械的拖動設(shè)備2.1.1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

2．電焊和電鍍設(shè)備

電焊機(jī)的工作特點(diǎn)是：（1）工作方式呈一定的同期性，工作時間和停歇時間相互交替。（2）功率較大。（3）功率因數(shù)很低。（4）一般電焊機(jī)的配置不穩(wěn)定，經(jīng)常移動。2.1.1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線電鍍設(shè)備的工作特點(diǎn)是：（1）工作方式是長期連續(xù)工作的。（2）供電采用直流電源，需要晶閘管整流設(shè)備。（3）容量較大，功率因數(shù)較低。

電鍍的作用：防止腐蝕，增加美觀，提高零件的耐磨性或?qū)щ娦缘?，如鍍銅、鍍鉻。

2．電焊和電鍍設(shè)備

2.1.1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

3．電熱設(shè)備

電熱設(shè)備的工作特點(diǎn)是：（1）工作方式為長期連續(xù)工作方式。（2）電力裝置一般屬二級或三級負(fù)荷。（3）功率因數(shù)都較高，小型的電熱設(shè)備可達(dá)到1。電阻加熱爐電弧爐感應(yīng)爐其它電熱設(shè)備主要用于各種零件的熱處理主要用于礦石熔煉、金屬熔煉主要用于熔煉和金屬材料熱處理紅外線加熱、微波加熱和等離子加熱等2.1.1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

高頻爐是目前對金屬材料加熱效率最高、速度最快，低耗節(jié)能環(huán)保型的感應(yīng)加熱設(shè)備。

4．照明設(shè)備

白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、鎢鹵化物燈和單燈混光燈等。

照明設(shè)備的工作特點(diǎn)：（1）工作方式屬長期連續(xù)工作方式。（2）除白熾燈、鹵鎢燈的功率因數(shù)為1外，其它類型的燈具功率因數(shù)均較低。（3）照明負(fù)荷為單相負(fù)荷，單個照明設(shè)備容量較小。（4）照明負(fù)荷在工廠總負(fù)荷中所占比例通常在10%左右。

2.1.1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

5．工廠用電負(fù)荷的分類

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

序

號

車

間

用

電

設(shè)

備

負(fù)荷級別

1金屬加工車間價格昂貴、作用重大，稀有的大型數(shù)控機(jī)床一級價格貴，作用大，數(shù)量多的數(shù)控機(jī)床二級2鑄造車間沖天爐、鼓風(fēng)機(jī)、30t及以上的澆鑄起重機(jī)三級3熱處理車間井式爐專用淬火起重機(jī)、井式爐油槽抽油泵二級4鍛壓車間鍛造專用起重機(jī)、水壓機(jī)、高壓水泵、油壓機(jī)二級5電鍍車間大型電鍍用整流設(shè)備、自動流水作業(yè)生產(chǎn)線二級6模具成型車間隧道窯鼓風(fēng)機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)二級7層壓制品車間壓塑機(jī)及供熱鍋爐二級8線纜車間冷卻水泵、鼓風(fēng)機(jī)、潤滑泵、高壓水泵、水壓機(jī)、真空泵、液壓泵、收線用電設(shè)備、漆泵電加熱設(shè)備二級9空壓站單臺60m3/min以上空壓機(jī)二級有高位油箱的離心式壓縮機(jī)、潤滑油泵二級離心式壓縮機(jī)潤滑油泵一級表2－1小型機(jī)械類工廠中常用重要電力負(fù)荷的級別分類2.1.2工廠用電設(shè)備的工作制

長期連續(xù)工作制設(shè)備短時工作制設(shè)備反復(fù)短時工作制設(shè)備能長期連續(xù)運(yùn)行，每次連續(xù)工作時間超過8小時，運(yùn)行時負(fù)荷比較穩(wěn)定。在計算其設(shè)備容量時，直接查取其銘牌上的額定容量

這類設(shè)備的工作時間較短，停歇時間較長。在計算其設(shè)備容量時，直接查取其銘牌上的額定容量這類設(shè)備的工作呈周期性，時而工作時而停歇，如此反復(fù)，其運(yùn)行特點(diǎn)為工作時溫度達(dá)不到穩(wěn)定溫度，停歇時也達(dá)不到環(huán)境溫度。且工作時間與停歇時間有一定比例起重設(shè)備電動機(jī)的額定暫載率有15%、25%、40%、60%四種。電焊設(shè)備的額定暫載率有50%、65%、75%、100%四種。

通常用一個工作周期內(nèi)工作時間占整個周期的百分比來表示負(fù)荷持續(xù)率（或稱暫載率）ε。

式中——工作時間；

——停歇時間。2.1.2工廠用電設(shè)備的工作制

對電焊設(shè)備，其功率應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=100%，換算公式為：（2-2）

式中：

——設(shè)備鉻牌額定容量；

——設(shè)備鉻牌功率因數(shù)；

2.1.2工廠用電設(shè)備的工作制

對吊車電動機(jī)組，其功率應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=25%，換算公式為：（2-3）

式中：PN

——吊車電動機(jī)的鉻牌額定容量。

（2）電焊機(jī)的設(shè)備容量電焊機(jī)屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以2臺電焊機(jī)的設(shè)備容量：

解：（1）金屬切削機(jī)床的設(shè)備容量金屬切削機(jī)床屬于長期連續(xù)工作制設(shè)備，所以20臺金屬切削機(jī)床的總?cè)萘繛椋?/p>

例2.1

某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機(jī)床共20臺（其中10.5kW-4臺，7.5kW-8臺，5kW-8臺），車間有380V電焊機(jī)2臺（每臺容量20kVA，,），車間有吊車1臺11kW，），試計算此車間的設(shè)備容量。

（3）吊車的設(shè)備容量

吊車屬于反復(fù)短時工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到，所以1臺吊車的容量為：

(4)車間的設(shè)備總?cè)萘繛椋?.1.3負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線是表示電力負(fù)荷隨時間變動情況的曲線。按負(fù)荷對象分:工廠的負(fù)荷曲線車間的負(fù)荷曲線某臺設(shè)備的負(fù)荷曲線按負(fù)荷的功率性質(zhì)分:有功負(fù)荷曲線無功負(fù)荷曲線按表示的時間分:年的負(fù)荷曲線月的負(fù)荷曲線日的負(fù)荷曲線工作班的負(fù)荷曲線按繪制方式分:依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線梯形的負(fù)荷曲線負(fù)荷曲線分類圖2.1日有功負(fù)荷曲線a)依點(diǎn)連成的負(fù)荷曲線b)梯形負(fù)荷曲線2.1.3負(fù)荷曲線

1．負(fù)荷曲線的繪制

負(fù)荷曲線通常都繪制在直角坐標(biāo)上，橫坐標(biāo)表示負(fù)荷變動時間，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷大?。ㄓ泄β蔾W、無功功率kvar）。

年負(fù)荷持續(xù)時間曲線如圖2.2a，反映了全年負(fù)荷變動與對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)時間（全年按8760h計）的關(guān)系。這種曲線的負(fù)荷從大到小依次排列，反映了全年負(fù)荷變動與對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)時間（全年按8760h計）的關(guān)系。年每日最大負(fù)荷曲線如圖2.2b，反映了全年當(dāng)中不同時段的電能消耗水平，是按全年每日最大半小時平均負(fù)荷來繪制的。2.1.3負(fù)荷曲線圖2.2年負(fù)荷曲線

a)年負(fù)荷持續(xù)時間曲線b)年每日最大負(fù)荷曲線2．與負(fù)荷曲線有關(guān)的參數(shù)

(1)年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時圖2.3年最大負(fù)荷和年平均負(fù)荷a)年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時b)年平均負(fù)荷2.1.3負(fù)荷曲線

年負(fù)荷持續(xù)時間曲線上的最大負(fù)荷就是年最大負(fù)荷Pmax

，它是全年中負(fù)荷最大的工作班消耗電能最多的半小時平均負(fù)荷P30。

年最大負(fù)荷利用小時Tmax，是一個假想時間，在此時間內(nèi)，電力負(fù)荷假設(shè)按年最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運(yùn)行所耗用的電能恰好與實(shí)際負(fù)荷全年耗用的電能相同，如圖2.3a所示。因此

（2-4）

式中——電力負(fù)荷全年實(shí)際耗用的電能

——是反映工廠負(fù)荷特征的參數(shù)一班制工廠：=1800~3000h兩班制工廠：=3500~4800h三班制工廠：=5000~7000h2．與負(fù)荷曲線有關(guān)的參數(shù)

(1)年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時2.1.3負(fù)荷曲線(2)平均負(fù)荷Pav和年平均負(fù)荷

平均負(fù)荷就是負(fù)荷在一定時間t內(nèi)平均消耗的電能，即：

（2-5）

式中Wt——t

時間內(nèi)耗用的電能。

年平均負(fù)荷就是全年工廠負(fù)荷消耗的總電能除以全年總小時數(shù)，如圖2.3b所示。（2-6）

2.2工廠計算負(fù)荷的確定2.2.1概述2.2.2用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定2.2.3全廠計算負(fù)荷的確定2.2.4工廠的功率因數(shù)及無功補(bǔ)償

2.2工廠計算負(fù)荷的確定

2.2.1概述

1．計算負(fù)荷是負(fù)荷曲線上持續(xù)了半小時的最大負(fù)荷P30（亦即年最大負(fù)荷），是用統(tǒng)計方法計算求出的。計算負(fù)荷是供電系統(tǒng)設(shè)計計算的基本依據(jù)。P30----負(fù)荷的有功計算負(fù)荷Q30----負(fù)荷的無功計算負(fù)荷S30----負(fù)荷的視在計算負(fù)荷I30----負(fù)荷的計算電流2．負(fù)荷計算2.2工廠計算負(fù)荷的確定

2.2.1概述

需要系數(shù)法二項式系數(shù)法需要系數(shù)是按照車間以上的負(fù)荷情況來確定的，適用于變、配電所的負(fù)荷計算二項式系數(shù)法考慮了用電設(shè)備中幾臺功率較大的設(shè)備工作時對負(fù)荷影響的附加功率，一般適用于低壓配電支干線和配電箱的負(fù)荷計算負(fù)荷計算方法表2.2各用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd及功率因數(shù)

用電設(shè)備組名稱

需要系數(shù)Kd

二項式系數(shù)

最大容量設(shè)備臺數(shù)

功率因數(shù)bc小批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床大批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床小批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床大批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床

0.16～0.20.18～0.250.25～0.30.3～0.350.140.140.240.260.40.50.40.555550.50.50.60.651.731.731.331.17通風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)

0.7～0.80.650.2550.80.75非聯(lián)鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械聯(lián)鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械0.5～0.60.65～0.70.40.60.20.2550.750.750.880.88鍋爐房和機(jī)加、機(jī)修、裝配車間的吊車鑄造車間吊車0.1～0.150.15～0.250.060.090.20.3330.50.51.731.73自動裝料電阻爐非自動裝料電阻爐小型電阻爐、干燥箱0.75～0.80.65～0.750.70.70.70.70.30.3—22—0.950.951.00.330.330高頻感應(yīng)電爐（不帶補(bǔ)償）工頻感應(yīng)電爐（不帶補(bǔ)償）電弧熔爐0.80.80.9—————————0.60.350.871.332.680.57點(diǎn)焊機(jī)、縫焊機(jī)對焊機(jī)0.350.35——————0.60.71.331.02自動弧焊變壓器單頭手動弧焊變壓器多頭手動弧焊變壓器0.50.350.4—————————0.40.350.352.292.682.68生產(chǎn)廠房、辦公室、實(shí)驗室照明變配電室、倉庫照明生活照明室外照明0.8～10.5～0.70.6～0.81————————————1.01.01.01.000002.2.2用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定

1．需要系數(shù)法

需要系數(shù)法的基本公式：（2-7）

（2-8）

式中——需要系數(shù)；

——設(shè)備容量，為用電設(shè)備組所有設(shè)備容量之和；

——每組用電設(shè)備的設(shè)備容量。

由于一個用電設(shè)備組中的設(shè)備并不一定同時工作，工作的設(shè)備也不一定都工作在額定狀態(tài)下，另外考慮到線路的損耗、用電設(shè)備本身的損耗等因素，設(shè)備或設(shè)備組的計算負(fù)荷等于用電設(shè)備組的總?cè)萘砍艘砸粋€小于1的系數(shù)，叫做需要系數(shù)，用表示。設(shè)備容量用表示。2.2工廠計算負(fù)荷的確定（1）對1~2臺用電設(shè)備宜取

(2)用電設(shè)備組的計算負(fù)荷有功計算負(fù)荷：（2-9）無功計算負(fù)荷：（2-10）視在計算負(fù)荷：（2-11）計算電流：（2-12）

(3)多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷總的有功計算負(fù)荷：（2-13）總的無功計算負(fù)荷：（2-14）總的視在計算負(fù)荷：（2-15）總的計算電流：（2-16）需要系數(shù)法求解的幾個問題：2.2.2用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定

2.2工廠計算負(fù)荷的確定

在確定多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不會同時出現(xiàn)的因素，計入一個同時系數(shù)KΣ，該系數(shù)取值見表2.3。應(yīng)用范圍

KΣ

確定車間變電所低壓線路最大負(fù)荷

冷加工車間熱加工車間動力站

0.7~0.80.7~0.90.8~1.0確定配電所母線的最大負(fù)荷

負(fù)荷小于5000kW

計算負(fù)荷小于5000~10000kW

計算負(fù)荷大于10000kW

0.9~1.00.850.8表2.3同時系數(shù)KΣ

2.2.2用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定

2.2工廠計算負(fù)荷的確定

例2.2用需要系數(shù)法計算例2.1車間的計算負(fù)荷。解：（1）金屬切削機(jī)床組的計算負(fù)荷查表2.2取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：根據(jù)公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：（2）電焊機(jī)組的計算負(fù)荷查表2.2取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：根據(jù)公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：

2.

二項式系數(shù)法

在計算設(shè)備臺數(shù)不多，而且各臺設(shè)備容量相差較大的車間干線和配電箱的計算負(fù)荷時宜采用二項式系數(shù)法，計算公式為：（2-17）

式中b

、c——二項式系數(shù)，根據(jù)設(shè)備名稱、類型、臺數(shù)查表2.2選取；

——用電設(shè)備組的平均負(fù)荷，其中為用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘浚?/p>

——指用電設(shè)備中x臺容量最大的設(shè)備容量之和。指用電設(shè)備中

x臺容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時增加的附加負(fù)荷。的計算公式與前述需要系數(shù)法相同。2.2.2用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定

2.2工廠計算負(fù)荷的確定用二項式法求解計算負(fù)荷的幾個問題：（1）對1~2臺用電設(shè)備可認(rèn)為，即（2）用電設(shè)備組的有功計算負(fù)荷的求取直接應(yīng)用式（2-17），其余的計算負(fù)荷與需要系數(shù)法相同。（3）采用二項式系數(shù)法確定多組用電設(shè)備的總計算負(fù)荷時，要考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的因素。在各組用電設(shè)備中取其中一組最大的附加負(fù)荷，再加上各組平均負(fù)荷，求出設(shè)備組的總計算負(fù)荷?？偟挠泄τ嬎阖?fù)荷為：（2-18）總的無功計算負(fù)荷為：（2-19）式中：——各組中最大的一組附加負(fù)荷；

——最大附加負(fù)荷的設(shè)備組的。求出、后，可根據(jù)公式（2-11）、（2-12）得出和。

2.2.2用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定

2.2工廠計算負(fù)荷的確定例2.3

用二項式法計算例2.1車間的金屬切削機(jī)床組的計算負(fù)荷。解：查表2.2取二項式系數(shù)根據(jù)公式（2-17）、（2-10）、（2-11）、（2-12）有

2.2.3全廠計算負(fù)荷的確定

1．用需要系數(shù)法計算全廠計算負(fù)荷

在已知全廠用電設(shè)備總?cè)萘康臈l件下，乘以一個工廠的需要系數(shù)即可求得全廠的有功計算負(fù)荷，即2.2工廠計算負(fù)荷的確定表2.4全廠負(fù)荷的需要系數(shù)及功率因數(shù)工廠類別

需要系數(shù)

功率因數(shù)

汽輪機(jī)制造廠0.380.88鍋爐制造廠

0.270.73柴油機(jī)制造廠

0.320.74重型機(jī)床制造廠

0.320.71儀器儀表制造廠

0.370.81電機(jī)制造廠

0.330.81石油機(jī)械制造廠

0.450.78電線電纜制造廠0.350.73電器開關(guān)制造廠

0.350.75橡膠廠

0.50.72通用機(jī)械廠0.40.722．用逐級推算法計算全廠的計算負(fù)荷

由用電設(shè)備組開始，逐級向電源方向推算的方法，在經(jīng)過變壓器和較長的線路時，應(yīng)加上變壓器和線路的損耗。有功功率損耗：（2-21）無功功率損耗：

（2-22）2.2.3全廠計算負(fù)荷的確定

2.2工廠計算負(fù)荷的確定變壓器損耗可按下式估算：P30.5=KΣ5ΣP30.6iP304=+?PwL2P30.3=KΣ3ΣP304iP302=+?PT+?PwL1P301=KΣ1

ΣP302i2．用逐級推算法計算全廠的計算負(fù)荷

2.2.3全廠計算負(fù)荷的確定

2.2工廠計算負(fù)荷的確定圖2.4逐級推算法示意圖

3．按年產(chǎn)量和年產(chǎn)值估算全廠的計算負(fù)荷

Tmax為工廠的年最大負(fù)荷利用小時;A、B分別為工廠的年產(chǎn)量及年產(chǎn)值;a

、b分別為工廠的單位產(chǎn)量耗電量及單位產(chǎn)值耗電量（2-23）

（2-24）

2.2.3全廠計算負(fù)荷的確定

2.2工廠計算負(fù)荷的確定2.2.4工廠的功率因數(shù)及無功補(bǔ)償

1．工廠的功率因數(shù)分類和計算

2.2工廠計算負(fù)荷的確定瞬時功率因數(shù)最大負(fù)荷時功率因數(shù)自然功率因數(shù)總功率因數(shù)指運(yùn)行中的工廠供用電系統(tǒng)在某一時刻的功率因數(shù)值

P——功率表測出的三相有功功率讀數(shù)；U——電壓表測出的線電壓讀數(shù)；I——電流表測出的線電流讀數(shù)。指某一規(guī)定時間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值

指配電系統(tǒng)運(yùn)行在年最大負(fù)荷（計算負(fù)荷）時的功率因數(shù)

WP——有功電度表讀數(shù)；Wq——無功電度表讀數(shù)。

P30——工廠的有功計算負(fù)荷；S30——工廠的視在計算負(fù)荷。

指用電設(shè)備或工廠在沒有安裝人工補(bǔ)償設(shè)備時的功率因數(shù)

指用電設(shè)備或工廠設(shè)置了人工補(bǔ)償設(shè)備后的功率因數(shù)

平均功率因數(shù)

2．無功功率補(bǔ)償

高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上，其他用戶功率因數(shù)應(yīng)在0.85以上。2.2.4工廠的功率因數(shù)及無功補(bǔ)償

2.2工廠計算負(fù)荷的確定人工補(bǔ)償無功功率提高自然功率因數(shù)提高功率因數(shù)3．補(bǔ)償容量和補(bǔ)償后計算負(fù)荷的計算

2.2.4工廠的功率因數(shù)及無功補(bǔ)償

2.2工廠計算負(fù)荷的確定（1）補(bǔ)償容量的計算

(2)補(bǔ)償后計算負(fù)荷的計算

（2-28）

確定電容器的個數(shù)

(2-29)

補(bǔ)償后總的無功計算負(fù)荷

(2-30)

補(bǔ)償后的視在計算負(fù)荷

(2-31)

無功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x右圖表示功率因數(shù)提高與無功功率和視在功率變化的關(guān)系。假設(shè)功率因數(shù)由提高到，這時在用戶需用的有功功率不變的條件下，無功功率將由減小到，視在功率將由減小到。相應(yīng)的負(fù)荷電流也得以減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，即節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且可選用較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提高功率因數(shù)對供電系統(tǒng)大有好處。U2ωc＝P（tgφ1－tgφ）

C＝P／ωU2（tgφ1－tgφ）

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識2.3.2照明設(shè)備容量及照明計算負(fù)荷的確定2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識

1．電光源及常用燈具

熱輻射光源:利用物體加熱時發(fā)光的原理所做成的光源，如白熾燈，鹵鎢燈。氣體放電光源:利用氣體放電發(fā)光的原理所做成的光源，如熒光燈、熒光高壓汞燈。（1）白熾燈靠鎢絲通過電流產(chǎn)生高溫，從而引起熱輻射發(fā)光。

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識

1．電光源及常用燈具

圖2.5白熾燈1-玻殼2-燈絲3-支架4-電極5-芯柱6-杜美絲7-引入線8-抽氣管9-燈頭10-封端膠泥11-焊錫接觸端（2）鹵鎢燈它的發(fā)光原理與白熾燈相同，但在白熾燈泡中充入了微量的鹵化物（如碘化物和溴化物），利用鎢循環(huán)來提高發(fā)光效率。2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識

圖2.6鹵鎢燈1-石英玻璃泡2-金屬支架3-燈絲4-散熱罩5-電極（3）熒光燈利用汞蒸氣在外加電壓作用下產(chǎn)生弧光放電，發(fā)出少許可見光和大量的紫外線，這些紫外線再激勵燈管內(nèi)壁的熒光粉，產(chǎn)生大量的可見光。（4）高壓汞燈是熒光燈的改進(jìn)產(chǎn)品，屬于高氣壓的汞蒸氣放電光源，發(fā)光原理與熒光燈相同。2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識

圖2.7熒光高壓汞燈（GGY型）1-主電極12-主電極23-支架4-內(nèi)層石英玻殼5-外層石英玻殼6-觸發(fā)極7-限流電阻8-燈頭

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識

（4）高壓汞燈（5）高壓鈉燈它利用高壓的鈉蒸氣放電發(fā)光。2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識

圖2.8高壓鈉燈1-主電極2-陶瓷放電管理3-外玻殼4-消氣劑5-燈頭

（6）金屬鹵化物燈在高壓汞燈內(nèi)添加某些金屬鹵化物，靠金屬鹵化物的循環(huán)作用，不斷向電弧提供相應(yīng)的金屬蒸氣，金屬原子經(jīng)電弧激發(fā)而輻射該金屬的特征光譜線。2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識

圖2.9金屬鹵化物燈1-主電極2-放電管3-保溫罩4-石英玻管5-消氣劑6-觸發(fā)極

7-限流電阻

（7）管形氙燈高壓氙氣放電時能產(chǎn)生很強(qiáng)的白光，接近連續(xù)光譜，和太陽光十分相似，燈的功率大（可達(dá)100kW），亮度高，俗稱“人造小太陽”。2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識

表2.5常用照明電光源的主要特性光源名稱

白熾燈

鹵燈

熒光燈

高壓汞燈

管形氙燈

高壓鈉燈

鹵化物燈

額定功率范圍（W）10~1000500~20006~12550~10001500~10000025~400400~1000光效

6.5~1919.5~2125~6730~5020~3790~10060~80平均壽命/h100015002000~30002500~5000500~100030002000顯色指數(shù)

95~9995~9970~8030~4090~9420~2565~85啟動穩(wěn)定時間

瞬時

瞬時

1~3s4~8min1~2s4~8min4~8min再啟動時間

瞬時

瞬時

瞬時

5~10min瞬時

10~20min10~15min功率因數(shù)

110.33~0.70.44~0.670.4~0.90.440.4~0.61頻閃效應(yīng)

不明顯

明顯明顯明顯明顯明顯明顯表面亮度

大

大

小較大大

較大大

電壓變化對光通量影響

大

大

較大較大較大大較大環(huán)境溫度對光通量影響

小小大較小小較小較小耐震性能

較差差較好好好較好好所需附件

無無鎮(zhèn)流器起輝器

鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器觸發(fā)器鎮(zhèn)流器鎮(zhèn)流器觸發(fā)器2．工廠常用燈具的選擇和布置

（1）照明光源的選擇要求

優(yōu)先選用光效高、壽命長、節(jié)約能源的光源，并結(jié)合環(huán)境特點(diǎn)及工藝要求,進(jìn)行選擇。照明光源宜采用熒光燈、白熾燈、高壓氣體放電燈等。當(dāng)懸掛高度在4m及以下時，宜采用熒光燈。懸掛高度在4m以上時，宜采用高壓氣體放電燈，當(dāng)不宜采用氣體放電燈時也可采用白熾燈。局部照明場所，防止電磁波干擾的場所，因光源頻閃影響視覺效果的場所，經(jīng)常開關(guān)燈的場所，照度不高、且照明時間較短的場所宜采用白熾燈。2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識

（2）照明燈具的布置方案與要求

1）均勻布置2．工廠常用燈具的選擇和布置

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識

圖2.11燈具的均勻布置方案a)矩形布置b)菱形布置2）選擇布置（2）照明燈具的布置方案與要求

2．工廠常用燈具的選擇和布置

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識

圖2.10室內(nèi)照明燈具的布置方案a)均勻布置

b)選擇布置2.3.2照明設(shè)備容量及照明計算負(fù)荷的確定

1．照明設(shè)備的設(shè)備容量

（1）按照明設(shè)備銘牌確定照明設(shè)備容量。①白熾燈、碘鎢燈設(shè)備容量是指燈泡上標(biāo)出的額定功率（kW）。②熒光燈的設(shè)備容量應(yīng)為燈管額定功率的1.2倍（kW）。③高壓水銀熒光燈的設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW）。④在采用鎮(zhèn)流器時，金屬鹵化物燈的設(shè)備容量應(yīng)為燈泡額定功率的1.1倍（kW），若采用觸發(fā)器起輝，則設(shè)備容量應(yīng)為燈泡的額定功率。⑤照明設(shè)備的總?cè)萘康扔趩蝹€照明設(shè)備容量的代數(shù)和：2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

（2-32）

（2）照明設(shè)備容量的估算已知工作場所性質(zhì)（用途）和建筑面積的情況下，可按式（2-33）對工作場所的照明設(shè)備容量進(jìn)行估算：（A為面積）

2.3.2照明設(shè)備容量及照明計算負(fù)荷的確定

1．照明設(shè)備的設(shè)備容量

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

（2-33）

表2.6一般車間比功率值P0可按下表選取（以白熾燈計算）

序號

建筑名稱

P0（kW/m2）

1

金工車間62

裝配車間93

工具修理車間84

金屬結(jié)構(gòu)車間105

焊接車間86

鍛工車間77

熱處理車間88

鑄鋼車間89

鑄鐵車間810

木工車間1111

實(shí)驗室1012

煤氣站713

氣壓站514

辦公樓5表2.7照明設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)

光源類別需要系數(shù)Kd白熾燈熒光燈高壓汞燈高壓鈉燈金屬鹵化物燈生產(chǎn)車間辦公室0.8~110.9(0.55)0.45~0.650.450.40~0.61變配電所、倉庫0.5~0.710.9(0.55)0.45~0.650.450.40~0.61生活區(qū)宿舍0.6~0.810.9(0.55)0.45~0.650.450.40~0.61室外110.9(0.55)0.45~0.650.450.40~0.612．照明計算負(fù)荷的確定

照明設(shè)備通常都是單相負(fù)荷，在設(shè)計安裝時應(yīng)將它們均勻地分配到三相上，力求減少三相負(fù)荷不平衡狀況。換算的簡單方法是：選擇其中最大的一相單相設(shè)備容量乘三倍，作為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加，應(yīng)用需要系數(shù)法計算其計算負(fù)荷。、設(shè)計安裝時負(fù)荷盡量對稱；單相設(shè)備總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備容量的15%則單相設(shè)備可按三相平衡負(fù)荷考慮。如果單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備容量15%時，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。2.3.2照明設(shè)備容量及照明計算負(fù)荷的確定

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.4短路故障的原因、危害和計算

2.4.1短路故障的原因和危害、、2.4.2短路過程分析和短路參數(shù)和2.4.3短路計算2.4.4短路的效應(yīng)2.4短路故障的原因、危害和計算

2.4.1短路故障的原因和危害

短路故障是指運(yùn)行中的電力系統(tǒng)或工廠供配電系統(tǒng)的相與相或相與地之間發(fā)生的金屬性非正常連接(或稱為低阻性短接)。短路原因:

（1）設(shè)備絕緣損壞：自然老化、操作過電壓、大氣過電壓、機(jī)械損傷；（2）誤操作：帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)（內(nèi)部僅有簡單的滅弧裝置或不含滅弧裝置），檢修后忘拆除地線合閘；（3）鳥獸跨接裸導(dǎo)體等。

短路的危害：*

短路產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)體溫度升高，將絕緣損壞；*短路產(chǎn)生巨大的電動力，使電氣設(shè)備受到機(jī)械損壞；*短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重降低，電器設(shè)備正常工作受到破壞；*短路造成停電，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失，給人民生活帶來不便；*嚴(yán)重的短路影響電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，使并列的同步發(fā)電機(jī)失步，造成系統(tǒng)解列，甚至崩潰；

*單相短路產(chǎn)生不平衡磁場，對附近通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重電磁干擾，影響其正常工作。

2.4短路故障的原因、危害和計算

短路故障的種類：表2.8短路種類、表示符號、性質(zhì)及特點(diǎn)短路名稱

表示符號

示

圖

短路性質(zhì)

特點(diǎn)

單相短路

不對稱短路

短路電流僅在故障相中流過，故障相電壓下降，非故障相電壓會升高

兩相短路

不對稱短路

短路回路中流過很大的短路電流，電壓和電流的對稱性被破壞

兩相短路接地

不對稱短路

短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零，

三相短路

對稱短路

三相電路中都流過很大的短路電流，短路時電壓和電流保持對稱，短路點(diǎn)電壓為零

2.4短路故障的原因、危害和計算

2.4.2短路過程分析和短路參數(shù)1．短路過程分析

短路計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，準(zhǔn)確地整定供配電系統(tǒng)的保護(hù)裝置，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，保證供配電系統(tǒng)中出現(xiàn)短路時，保護(hù)裝置能可靠動作。對一般工廠供電系統(tǒng)來說，由于工廠供電系統(tǒng)的容量遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)總?cè)萘啃?，而阻抗又較電力系統(tǒng)大得多，因此工廠供電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓幾乎維持不變，也就是說可將電力系統(tǒng)視為無限大容量電力系統(tǒng)。

無限大容量系統(tǒng)的概念：（1）目的簡化短路計算。（2）定義“無限大容量系統(tǒng)”指系統(tǒng)端電壓恒定、內(nèi)阻抗為零和容量無限大的系統(tǒng)。即SS=∞；ZS=0；US=常數(shù)（3）合理性①ST<<SS；②誤差在允許范圍；③偏保守。2.4短路故障的原因、危害和計算

無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時的物理過程：

2.4短路故障的原因、危害和計算

ip——短路電流周期分量，按正弦規(guī)律變化；inp——短路電流非周期分量，按指數(shù)規(guī)律衰減；ik——短路電流的全電流，ik=ip+inp，穩(wěn)態(tài)按正弦規(guī)律變化。

——短路后第一個周期的短路電流周期分量的有效值，稱為次暫態(tài)短路電流有效值。用來作為繼電保護(hù)的整定計算和校驗斷路器的額定斷流容量。應(yīng)采用電力系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下，繼電保護(hù)安裝處發(fā)生短路時的次暫態(tài)短路電流來計算保護(hù)裝置的整定值。

——短路后經(jīng)過半個周期（即0.01s）時的短路電流峰值，是整個短路過程中的最大瞬時電流。這一最大的瞬時短路電流稱為短路沖擊電流。為三相短路沖擊電流峰值，用來校驗電器和母線的動穩(wěn)定度。

——三相短路沖擊電流有效值，短路后第一個周期的短路電流的有效值。也用來校驗電器和母線的動穩(wěn)定度。

2．短路參數(shù)

2.4短路故障的原因、危害和計算

2.4.2短路過程分析和短路參數(shù)

（1）短路電流周期分量有效值IP

（2）短路次暫態(tài)電流有效值I″（3）短路全電流有效值IK（4）短路沖擊電流ish（5）短路穩(wěn)態(tài)電流I∞

（6）三相短路容量SK=UavIK對無限大容量系統(tǒng)：IP=

I″=

IK=

I∞

短路參數(shù)：2.4短路故障的原因、危害和計算

對于高壓電路:對于低壓電路:

——三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值，用來校驗電器和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定度。

——次暫態(tài)三相短路容量。

短路參數(shù)：

2.4短路故障的原因、危害和計算

2.4.2短路過程分析和短路參數(shù)1．短路計算的方法

2.4.3短路計算歐姆法標(biāo)幺值法短路容量法如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用短路容量表示，稱短路容量法。如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用相對值表示，稱標(biāo)幺值法。如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其它電氣參數(shù)用有名值即有單位的值表示，稱有名值法。2.4短路故障的原因、危害和計算

2．用(有名值法)歐姆法)行短路計算的步驟繪制短路回路等效電路計算短路回路中各元件的阻抗值求等效阻抗，化簡電路計算三相短路電流周期分量有效值及其它短路參數(shù)列短路計算表2.4短路故障的原因、危害和計算

2.4.3短路計算2．用有名值法計算短路電流2.4短路故障的原因、危害和計算

歐姆法（有名值法）:（1）基本公式∵Uc=Ik（3）Z∑

∴Ik（3）=Uc/Z∑=Uc/（

R∑2+X∑2

）1/2

式中Uc=1.05UN（短路計算電壓，按線首電壓考慮），R∑

、X∑

、Z∑—短路回路總電阻、總電抗、總阻抗。

UN:0.380.6636103560110220330kVUC:0.40.693.156.310.53763115230346.5kV

高壓回路中，X∑＞＞R∑

，可忽略電阻；低壓回路中，若R∑

＞1/3X∑，則需計入R∑；不計電阻時,三相短路容量：Sk（3）

=31/2UcIk（3）。2．用有名值法計算短路電流2.4短路故障的原因、危害和計算

（2）元件阻抗

*電力系統(tǒng)阻抗：Xs=Uc2/SocΩ式中Uc

—計算電壓(kV)，Soc—系統(tǒng)出口斷路器QF的斷流容量(MVA).查附錄表8

*對發(fā)電機(jī)G:XG=X*G”

Uc2/SNGΩ式中X*G”

—發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗，SNG—發(fā)電機(jī)額定容量(MVA).

*

變壓器(T)阻抗變壓器電阻:RT=△PK(Uc/SN)2Ω

變壓器電抗:XT=UK%/100*Uc2/SNTΩ

式中△PK—T短路損耗（W）SNT—T額定容量(kVA)，UK%—T短路電壓百分值。查附錄表52．用有名值法計算短路電流2.4短路故障的原因、危害和計算

（2）元件阻抗

*電力線路阻抗：RWL=R0LΩ；XWL=X0LΩ式中R0、X0—線路單位長度電阻、電抗(Ω/km)，L—線路長度（km）.

X0

取值范圍(Ω/km)線路結(jié)構(gòu)＞

35kV6～１０kV２２０／３８０Ｖ架空線路０.４０.３５０.３２電纜線路０.１２０.０８０.０６６

*

電抗器阻抗：XR=XR%/100*UNR/INRΩ

式中%—R電抗百分值，UNR—R額定電壓（kV

），INR—R額定電流(kA)。2．用有名值法計算短路電流2.4短路故障的原因、危害和計算

（3）元件阻抗的折算

*計算短路回路阻抗時，若含有變壓器，則應(yīng)將電路內(nèi)各元件的阻抗統(tǒng)一折算到短路點(diǎn)的短路計算電壓下。*阻抗等效折算的公式：

Rˊ

=（UCˊ/UC）2*

RXˊ

=（UCˊ/UC）2*X

（4）短路計算點(diǎn)選擇高壓母線（T一次側(cè)）低壓母線（T二次側(cè)）限流電抗器之后2.4短路故障的原因、危害和計算

短路計算實(shí)例分析（有名值法）例1：某供電系統(tǒng)簡圖如下，相關(guān)參數(shù)如圖所示，試求K-1、K-2點(diǎn)三相短路電流和短路容量。解：1、求K-1點(diǎn)短路參數(shù)（UC1=

10.5kV）（1）計算阻抗（高壓回路，近似認(rèn)為Z∑=X∑）系統(tǒng)：X1=UC12/Soc=10.52/500=0.22Ω

架空線：X2=X0L=0.38*5=1.9Ω

（2）作等效電路圖，計算總阻抗

則XK-1=X1+X2=0.22+1.9=2.12Ω短路計算實(shí)例分析

（3）計算短路電流和短路容量

IK-1（3）=UC1/XK-1=10.5/*2.12=2.86kA=IK-1”（3）=I∞（3）

ish（3）=2.55I”（3）=2.55*2.86=7.29kAIsh（3）=1.51I”（3）=1.51*2.86=4.32kASK-1（3）

=UC1IK-1（3）=*10.5*2.86=52.0MVA2、求K-2點(diǎn)短路參數(shù)（UC2=

0.4kV）（1）計算阻抗系統(tǒng)：X1ˊ=（UCˊ/UC）2*X1=（UC2/UC1）2*UC12/Soc

=UC2

2/Soc=0.42/500=0.32*10-3Ω

架空線：X2ˊ

=（UC2/UC1）2*X2=（UC2/UC1）2X0L=（0.4/10.5）2*1.9=2.76*10-3Ω短路計算實(shí)例分析

變壓器T：X3=X4=UK%/100*UC22/SNT=4.5

/100*0.42/1000*10-3=7.2*10-3Ω

（2）作等效電路圖，計算總阻抗則XK-2=X1ˊ+X2ˊ+X3∥X4=0.32*10-3+2.76*10-3+7.2*10-3/2=6.68*10-3Ω短路計算實(shí)例分析3、計算結(jié)果列表（3）計算短路電流和短路容量

IK-2（3）=UC2/XK-2=0.4/*6.68*10-3=34.57kA=IK-2”（3）=I∞（3）

ish（3）=1.84I”（3）=1.84*34.57=63.6kAIsh（3）=1.09I”（3）=1.09*34.57=37.7kASK-2（3）

=UC2IK-2（3）=*0.4*34.57=23.95MVA短路計算點(diǎn)IK（3）kAI”（3）kAI∞（3）kAish（3）kAIsh（3）kASK（3）MVAK-1點(diǎn)2.862.862.867.294.3252.0K-2點(diǎn)34.5734.5734.5763.637.723.953．用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計算的步驟選擇基準(zhǔn)容量、基準(zhǔn)電壓、計算短路點(diǎn)的基準(zhǔn)電流繪制短路回路的等效電路計算短路回路中各元件的電抗標(biāo)幺值求總電抗標(biāo)幺值，化簡電路計算三相短路電流周期分量有效值及其他短路參數(shù)列短路計算表2.4短路故障的原因、危害和計算

2.4.3短路計算3．用標(biāo)幺值法計算短路電流2.4.3短路計算

標(biāo)幺值pu法（相對值法）:各物理量基準(zhǔn)值的選擇必須和其實(shí)際值具有相同的量綱，常用右下標(biāo)注d表示基準(zhǔn)值，上標(biāo)注*表示標(biāo)幺值（1）標(biāo)幺值的概念某一物理量的標(biāo)幺值，是指該物理量的實(shí)際值與所選定的基準(zhǔn)值的比值，即

Ad*=A/Ad

則U*=U/UdI*=I/IdX*=X/XdS*=S/Sd

一般取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA；基準(zhǔn)電壓Ud=Uc=1.05UN

設(shè)定了基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓后，基準(zhǔn)電流為：Id=Sd/Ud

基準(zhǔn)電抗為：Xd=Ud/Id=Ud2/

Sd（2）基本公式∵IK*

=IK/Id=Uc/X∑*1/Id=

Ud/Id*1/X∑=

Xd/X∑=1/X∑*

∴Ik（3）=Id/X∑*

Sk（3）

=UcIK（3）=Ud*Id/X∑*

=Sd/X∑*2.4.3短路計算

（3）元件電抗的標(biāo)幺值

*系統(tǒng)：Xs*

=Sd/Soc

式中Sd

—基準(zhǔn)容量(100MVA)，Soc—系統(tǒng)出口QF的斷流容量(MVA)。

*發(fā)電機(jī)G:XG*

=X*G”

Sd/SNG

式中X*G”

—發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗標(biāo)幺值，SNG—發(fā)電機(jī)額定容量(MVA)。

*變壓器(T)：XT*

=UK%/100*Sd/SNT

式中UK%—電力變壓器短路電壓百分值，SNT—T額定容量(MVA)。*線路(WL)：XWL*

=Sd/Ud2*X0L

式中X0—線路單位長度電抗(Ω/km)，L—線路長度(km)*

電抗器R：XR*

=XR%/100*UNR/Ud*Id/INR

式中%

—電抗百分值，UNR—R額定電壓（kV），INR—R額定電流(kA)。2.4.3短路計算

短路計算實(shí)例分析（標(biāo)幺值法）例2：某供電系統(tǒng)簡圖如下，相關(guān)參數(shù)如圖所示，試求K-1、K-2點(diǎn)三相短路電流和短路容量。解：1、確定基準(zhǔn)值，計算基準(zhǔn)電流

取Sd=100MVA；Ud1=10.5kV；Ud2=0.4kV（基準(zhǔn)電壓Ud=Uc=1.05UN）

則Id1=Sd/Ud1=100/10.5=5.5kA

Id2=Sd/Ud2=100/0.4=144kA2、計算元件電抗標(biāo)幺值系統(tǒng)：X1*

=Sd/Soc

=

100/500=0.2

架空線：X2*

=Sd/Ud2*X0L=100/10.52*0.38*5=1.72

變壓器：X3*

=X4*

=UK%/100*Sd/SNT=4.5/100*100/1000*10-3=4.52.4.3短路計算

短路計算實(shí)例分析（標(biāo)幺值法）

3、計算K-1點(diǎn)短路參數(shù)短路計算的等效電路圖如下：

∵X∑K-1）*

=X1*+X2*=0.2+1.72=1.92∴Ik-1（3）=Id1/X∑K-1）*

=5.5/1.92=2.86kAish（3）=2.55I”（3）=2.55*2.86=7.29kAIsh（3）=1.51I”（3）=1.51*2.86=4.32kA

Sk-1（3）=Sd/X∑K-1）*

=100/1.92=52.0MVA

短路計算實(shí)例分析（標(biāo)幺值法）4、計算K-2點(diǎn)短路參數(shù)∵X∑K-2）*

=X1*+X2*+X3*∥X4*=0.2+1.72+4.5/2=4.17∴Ik-2（3）=Id2/X∑K-2）*

=144/4.17=34.53KAish（3）=1.84I”（3）=1.84*34.53=63.6kAIsh（3）=1.09I”（3）=1.09*34.53=37.7kA

Sk-2（3）=Sd/X∑K-2）*

=100/4.17=23.98MVA5、計算結(jié)果列表（與用有名值法計算結(jié)果基本一致）短路計算點(diǎn)IK（3）kAI”（3）kAI∞（3）kAish（3）kAIsh（3）kASK（3）MVAK-1點(diǎn)2.862.862.867.294.3252.0K-2點(diǎn)34.5334.5334.5363.537.623.98

結(jié)論：由于元件電抗采用相對值，與短路計算點(diǎn)電壓無關(guān)，無需進(jìn)行折算，所以用標(biāo)幺值法計算短路電流比較簡便。2.4.3短路計算

Ik（2）=/2

*Ik（3）即在無限大容量系統(tǒng)中，同一地點(diǎn)的兩相短路電流為三相短路電流的0.866倍。4．兩相短路電流計算補(bǔ)充作業(yè)：某供電系統(tǒng)簡圖如下，相關(guān)參數(shù)如圖所示，試求K-1、K-2、K-3點(diǎn)三相短路電流和短路容量。2.4.4短路的效應(yīng)（電動力效應(yīng)及熱效應(yīng)）1．短路電流的力效應(yīng)

通電導(dǎo)體周圍存在電磁場，當(dāng)平行導(dǎo)體分別通過電流時，由于電磁場的相互作用，導(dǎo)體間會產(chǎn)生電動力，如圖。電動力的大小和方向，取決于電流的大小、方向、導(dǎo)體的尺寸、形狀和相互之間的位置等因素?？梢宰C明，三相導(dǎo)體在同一平面平行布置時，中間相受到的電動力最大，最大電動力Fmax

正比于三相短路沖擊電流ish（3）的平方。2.4短路故障的原因、危害和計算

電力系統(tǒng)某處發(fā)生短路，將會有很大的短路電流，可以達(dá)到幾萬安甚至更大。如此巨大的短路電流產(chǎn)生強(qiáng)磁場，對相鄰相的短路電流作用，產(chǎn)生很大的作用力，稱為電動力。這個力可能會使母線等通電導(dǎo)體變形損壞，使支持絕緣子受力損壞。這就是電動力效應(yīng)。2.4.4短路的效應(yīng)（電動力效應(yīng)及熱效應(yīng)）2．短路動穩(wěn)定度校驗

（1）對一般電器要求電器的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值大于最大短路電流峰值，即（2-34）式中——電器的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值；

——最大短路電流峰值。（2）對絕緣子要求絕緣子的最大允許抗彎載荷大于最大計算載荷，即（2-35）式中——絕緣子的最大允許載荷，F(xiàn)al=0.6F（絕緣子破壞載荷）；

——最大計算載荷，F(xiàn)C=Fmax（母線平放）或FC=1.4Fmax（母線豎放）。2.4短路故障的原因、危害和計算

2.4.4短路的效應(yīng)2．短路動穩(wěn)定度校驗

（3）對硬母線

動穩(wěn)定的條件是：

σal≥σc式中σal

——母線材料最大允許應(yīng)力（硬銅：140MPa；硬鋁：70MPa）

σc=M/W——計算應(yīng)力（MPa）彎矩：M=l/8*Fmax

（檔數(shù)1～2時）（Nm）

M=l/10*Fmax

（檔數(shù)＞2時）（Nm）抗彎矩：W=b2h/6（m3）2.4短路故障的原因、危害和計算

（1）短路發(fā)熱的特點(diǎn)導(dǎo)體通過電流，產(chǎn)生電能損耗，轉(zhuǎn)換成熱能，使導(dǎo)體溫度上升。正常運(yùn)行時，導(dǎo)體通過負(fù)荷電流，產(chǎn)生的熱能使導(dǎo)體溫度升高，同時向?qū)w周圍介質(zhì)散失。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于向介質(zhì)散失的熱量，導(dǎo)體的溫度維持不變。短路時由于保護(hù)裝置動作切除故障，短路電流持續(xù)的時間很短，可認(rèn)為短路電流在很短時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量來不及向周圍介質(zhì)散熱，全部用來使導(dǎo)體溫度升高，因此短路發(fā)熱可近似為絕熱過程。

（2