供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第一頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元一

電氣主接線的設(shè)計(jì)

知識(shí)目標(biāo)掌握電氣主接線的讀取方法，學(xué)會(huì)根據(jù)原始資料對(duì)變配電所進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)的方法。能力目標(biāo)了解供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程，初步掌握工程設(shè)計(jì)的方法，能夠根據(jù)原始資料擬定合理的電氣主接線方案，能夠繪制方案草圖。2第二頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元一電氣主接線的設(shè)計(jì)一、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)二、供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)施3第三頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日一、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)1.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則（1）嚴(yán)格遵循規(guī)范、規(guī)程。（2）供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，結(jié)合負(fù)荷的性質(zhì)、用電容量、地區(qū)供電條件等情況，合理地確定設(shè)計(jì)方案，從而滿足供電的要求。（3）供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮工程的特點(diǎn)、規(guī)模以及發(fā)展規(guī)劃，并以近期建設(shè)為主，近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展相結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。（4）供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要選用效率高、能耗低、性能先進(jìn)的新型產(chǎn)品，從而節(jié)約能源學(xué)習(xí)單元一電氣主接線的設(shè)計(jì)4第四頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日2.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1）變配電所的設(shè)計(jì)變配電所的設(shè)計(jì)包括變配電所所址的選取，負(fù)荷計(jì)算，無功功率補(bǔ)償，變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇、主接線方案的選擇、短路電流計(jì)算、開關(guān)設(shè)備的選擇、二次回路方案的確定、繼電保護(hù)的選擇、電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)等。學(xué)習(xí)單元一電氣主接線的設(shè)計(jì)5第五頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元一2）供配電線路的設(shè)計(jì)工廠范圍的供配電線路設(shè)計(jì)內(nèi)容包括供配電線路電壓等級(jí)的確定、線路路徑、線路結(jié)構(gòu)型式的確定、電力負(fù)荷的計(jì)算、導(dǎo)線及電纜型號(hào)和截面的選擇，配電設(shè)備的選擇、架空線路電桿位置的確定、架空線路其他配件的選擇、電纜線的敷設(shè)方式、電纜線配件的選擇、防雷接地裝置的設(shè)計(jì)及計(jì)算等。車間供配電線路的設(shè)計(jì)包括車間供配電線路布線方案的確定、負(fù)荷的計(jì)算、線路導(dǎo)線的選擇、配電設(shè)備的選擇、保護(hù)設(shè)備的選擇、線路敷設(shè)方式等。電氣主接線的設(shè)計(jì)6第六頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元一

3.工廠電氣照明的設(shè)計(jì)

供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括室外照明設(shè)計(jì)、各車間照明設(shè)計(jì)、工廠內(nèi)各建筑物的照明設(shè)計(jì)、變配電所內(nèi)的照明設(shè)計(jì)等。4.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及要求1）擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，進(jìn)行負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算，確定工廠的用電容量，選擇供配電系統(tǒng)的方案以及主要設(shè)備，編制主要設(shè)備材料清單、工程預(yù)算，還需報(bào)上級(jí)主管部門審批。2）施工設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)是在擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)經(jīng)上級(jí)主管部門批準(zhǔn)后，為了滿足安裝施工要求進(jìn)行的技術(shù)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)繪制安裝施工圖。

電氣主接線的設(shè)計(jì)7第七頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元一5.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料電氣主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)向當(dāng)?shù)毓╇姴块T收集以下資料。（1）工廠的可供電源容量以及備用電源容量。（2）供電電源的電壓等級(jí)、供電方式、供電電源的回路數(shù)、導(dǎo)線和電纜的型號(hào)、長(zhǎng)度、進(jìn)入工廠的方位。（3）工廠供電的電力系統(tǒng)在最大和最小運(yùn)行方式下的短路數(shù)據(jù)或供電電源線路首端的斷路器斷流容量。（4）供電電源首端的繼電保護(hù)方式以及動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)限的整定值，向工廠供電的電力系統(tǒng)對(duì)工廠進(jìn)線端繼電保護(hù)方式以及動(dòng)作時(shí)限配合的要求。（5）供電部門對(duì)工廠電能計(jì)量方式及動(dòng)作時(shí)限配合的要求。（6）對(duì)工廠功率因數(shù)的要求。（7）電源線路工廠外部設(shè)計(jì)和施工的工廠應(yīng)負(fù)擔(dān)的投資費(fèi)用等。8第八頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元一二、供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)實(shí)施電氣主接線的設(shè)計(jì)供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)包括原始基礎(chǔ)資料、設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)過程等。1.原始基礎(chǔ)資料1）規(guī)模2）供電電源3）工廠的負(fù)荷情況4）變電所選址5）電價(jià)制度9第九頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元一電氣主接線的設(shè)計(jì)

2.設(shè)計(jì)任務(wù)

（1）編寫設(shè)計(jì)說明書

（2）繪制設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)圖紙應(yīng)包括變電所主接線圖1張，變電所平面布置圖1張和主變壓器繼電保護(hù)原理圖1張。3.設(shè)計(jì)過程（1）分析原始資料，初步擬訂多個(gè)技術(shù)可行的方案。（2）選擇主變壓器：臺(tái)數(shù)、運(yùn)行方式、容量、型式、參數(shù)。（3）擬訂高壓側(cè)、低壓側(cè)的基本接線形式。（4）通過技術(shù)比較，選出2~3個(gè)較優(yōu)的方案。（5）通過經(jīng)濟(jì)比較，確定最優(yōu)方案。10第十頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日問題與思考1.供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容有哪些？2.工廠電氣照明的設(shè)計(jì)包括哪些部分？第十一頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二

電力負(fù)荷的計(jì)算

知識(shí)目標(biāo)掌握確定用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的兩種計(jì)算方法，掌握用電設(shè)備的工作制以及負(fù)荷曲線。

能力目標(biāo)掌握工廠計(jì)算負(fù)荷的確定方法，了解無功補(bǔ)償?shù)拇胧?，掌握照明?fù)荷的計(jì)算方法。12第十二頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日三、單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定一、電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算二、電力負(fù)荷的計(jì)算四、工廠電氣照明負(fù)荷的確定六、工廠的功率因數(shù)及無功補(bǔ)償五、全廠計(jì)算負(fù)荷的確定

第十三頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算一、電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線1.電力負(fù)荷的工作制及用電設(shè)備的容量

“電力負(fù)荷”在不同的場(chǎng)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。14第十四頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二15工廠常用的用電設(shè)備按工作制可分為以下3類。1）長(zhǎng)期連續(xù)工作制設(shè)備

這類用電設(shè)備的特點(diǎn)是能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，每次連續(xù)工作時(shí)間超過8h，其負(fù)荷基本均勻穩(wěn)定，如水泵、通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、電熱設(shè)備、電鍍?cè)O(shè)備、照明設(shè)備、發(fā)電機(jī)組等。2）短時(shí)工作制設(shè)備這類用電設(shè)備的特點(diǎn)是工作時(shí)間很短，而停歇時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，如水閘用電動(dòng)機(jī)、機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)等。

電力負(fù)荷的計(jì)算第十五頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二

3）反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備這類用電設(shè)備的特點(diǎn)是工作呈周期性，時(shí)而工作時(shí)而停歇，如此反復(fù)，但工作周期一般不超過10min，如起重機(jī)電動(dòng)機(jī)和電焊變壓器等。通常用“暫載率”(又稱“負(fù)荷持續(xù)率”)來描述此類設(shè)備的工作特征。暫載率是指一個(gè)周期內(nèi)工作時(shí)間與工作周期的百分比值，用ε表示，即電力負(fù)荷的計(jì)算(7-1)式中，T為工作周期；t為工作周期內(nèi)的工作時(shí)間；t0為工作周期內(nèi)的停歇時(shí)間。

學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算16第十六頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日同一設(shè)備在不同的暫載率下工作時(shí)，其輸出功率是不同的。在計(jì)算其設(shè)備容量時(shí)，必須首先轉(zhuǎn)換到一個(gè)統(tǒng)一的ε下。經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定工作制下的“額定功率”稱為設(shè)備容量。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算對(duì)起重電動(dòng)機(jī)應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=25%，換算公式為式中，PN為換算前設(shè)備銘牌額定功率；Pe為換算后的設(shè)備容量；εN為設(shè)備銘牌暫載率；ε25為值為25%的暫載率。（7-2）對(duì)電焊機(jī)設(shè)備，應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=100%，換算公式為

式中，SN為設(shè)備銘牌額定容量；cosφN為設(shè)備銘牌功率因數(shù)。

（7-3）第十七頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日【例7-1】某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機(jī)床12臺(tái)（其中12kW的4臺(tái)，10.5kW的6臺(tái)，5kW的2臺(tái)），車間有380V電焊機(jī)3臺(tái)（每臺(tái)容量20kVA，εN=65%，cosφN=0.5），車間有吊車1臺(tái)（7.5kW，εN=25%），試計(jì)算此車間的設(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(zhǎng)期連續(xù)工作制設(shè)備，所以12臺(tái)金屬切削機(jī)床的總?cè)萘繛椋篜e1=∑Pei=（4×12+6×10.5+2×5）kW=79kW（2）電焊機(jī)的設(shè)備容量。電焊機(jī)屬于反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=100%，所以3臺(tái)電焊機(jī)的設(shè)備容量為：

學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算18第十八頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日19（3）吊車的設(shè)備容量。吊車屬于反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，它的設(shè)備容量應(yīng)統(tǒng)一換算到ε=25%，所以1臺(tái)吊車的容量為：（4）車間的設(shè)備總?cè)萘繛椋簩W(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算19第十九頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算2.負(fù)荷曲線1）負(fù)荷曲線的類型及繪制負(fù)荷曲線是表示電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的曲線，反映了電力用戶用電的特點(diǎn)和規(guī)律。負(fù)荷曲線按負(fù)荷對(duì)象分為工廠的、車間的或某臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷曲線；按負(fù)荷的功率性質(zhì)分為有功、無功負(fù)荷曲線；按表示的時(shí)間分為年的、月的、日的、工作班的負(fù)荷曲線；按繪制方式分為折線形負(fù)荷曲線、階梯形負(fù)荷曲線。20第二十頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算圖7-1日有功負(fù)荷曲線（a）折線形負(fù)荷曲線（b）階梯形負(fù)荷曲線21第二十一頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日年持續(xù)負(fù)荷曲線是根據(jù)一年中具有代表性的夏季日負(fù)荷曲線（見圖7-2(a)）和冬季日負(fù)荷曲線（見圖7-2(b)）繪制的。通常用年持續(xù)負(fù)荷曲線來表示年負(fù)荷曲線，如圖7-2(c)所示。圖7-2(c)中，P1在年負(fù)荷曲線上所占的時(shí)間為T1=200t1+165t2。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算圖7-2年負(fù)荷曲線及繪制方法（a）夏季日負(fù)荷曲線（b）冬季日負(fù)荷曲線（c）年負(fù)荷曲線(a)(b)(c)第二十二頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日2）與負(fù)荷曲線相關(guān)的參數(shù)（1）年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)。年最大負(fù)荷Pmax是指全年中負(fù)荷最大的工作班30min平均功率的最大值。年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax是指負(fù)荷以最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，消耗的電能恰好等于該電力負(fù)荷全年消耗的電能Wa，這段時(shí)間稱為年最大負(fù)荷利用小時(shí)，即

學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算（7-4）23第二十三頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算圖7-3年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)圖7-4年平均負(fù)荷學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算24第二十四頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日（2）平均負(fù)荷、年平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)。平均負(fù)荷Pav是指電力負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)消耗的功率的平均值，即學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算（7-5）

式中，Wt為t時(shí)間內(nèi)消耗的電能（kW·h）；t為實(shí)際用電時(shí)間（h）。（7-6）年平均負(fù)荷是全年工廠負(fù)荷消耗的總功率除以全年總小時(shí)數(shù)。負(fù)荷系數(shù)又稱為負(fù)荷率，用KL表示，年平均負(fù)荷Pav與年最大負(fù)荷Pmax的比值，即（7-7）25第二十五頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日供配電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際負(fù)荷并不等于所有用電設(shè)備額定功率之和。這是因?yàn)橛秒娫O(shè)備不可能全部同時(shí)運(yùn)行，每臺(tái)設(shè)備也不可能全部滿負(fù)荷運(yùn)行，各種用電設(shè)備的功率因數(shù)也不可能完全相同。因此，供配電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，必須找出這些用電設(shè)備的等效負(fù)荷。全年中負(fù)荷最大工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率，稱為半小時(shí)最大負(fù)荷P30。通常用P30、Q30、S30、I30分別表示負(fù)荷的有功計(jì)算負(fù)荷、無功計(jì)算負(fù)荷、視在計(jì)算負(fù)荷、計(jì)算電流。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算二、電力負(fù)荷的計(jì)算1.計(jì)算負(fù)荷的概念第二十六頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日

2.按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷一個(gè)車間有很多臺(tái)用電設(shè)備，它們的負(fù)荷曲線也都不相同。在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其工作特點(diǎn)進(jìn)行分組，每一組用電設(shè)備總的設(shè)備容量Pe是該組內(nèi)各設(shè)備的設(shè)備容量的總和。同一用電設(shè)備組內(nèi)包含有多臺(tái)同類型設(shè)備，這些設(shè)備實(shí)際上不一定都同時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行的設(shè)備也不太可能都滿負(fù)荷，同時(shí)設(shè)備本身有功率損耗，配電線路也有功率損耗。因此在確定設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷時(shí)應(yīng)考慮一個(gè)系數(shù)，即按需要系數(shù)法確定用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的基本公式為

P30=KdPe(7-8)學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算(7-9)式中，Kd為需要系數(shù)；Pe為設(shè)備容量，是用電設(shè)備組所有設(shè)備容量之和；Pei為每組用電設(shè)備的設(shè)備容量。第二十七頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算1）單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷對(duì)單臺(tái)用電設(shè)備宜取Kd=1，因此，對(duì)單臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其計(jì)算負(fù)荷公式為:

P30=PN/ηN

（7-10）式中，PN為電動(dòng)機(jī)的額定功率（kW）；ηN為電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)荷下的效率。對(duì)單臺(tái)電熱設(shè)備、電爐變壓器、白熾燈等設(shè)備來說，計(jì)算負(fù)荷等于其額定容量，即

P30=PN

（7-11）對(duì)單臺(tái)反復(fù)短時(shí)工作制的設(shè)備，計(jì)算負(fù)荷也等于其設(shè)備容量。

第二十八頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算2）用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷可以直接采用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。有功計(jì)算負(fù)荷為（7-12）無功計(jì)算負(fù)荷為（7-13）視在計(jì)算負(fù)荷為

（7-14）計(jì)算電流為

（7-15）常用設(shè)備的需要系數(shù)、二項(xiàng)式系數(shù)以及功率因數(shù)見附表3。第二十九頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算3）多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷如果進(jìn)行計(jì)算的負(fù)荷有多種，則可將用電設(shè)備按性質(zhì)分成若干不同組，分別對(duì)每組選用合適的需要系數(shù)，計(jì)算出每組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，然后由各組計(jì)算負(fù)荷求出總的計(jì)算負(fù)荷。

在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)的因素，計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)KΣ，該系數(shù)取值見表7-1。

第三十頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算應(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(dòng)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(jì)算負(fù)荷小于5000~10000kW計(jì)算負(fù)荷大于10000kW0.9~1.00.850.8表7-1同時(shí)系數(shù)KΣ的取值第三十一頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算求多組用電設(shè)備總的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，所用的公式如下?？偟挠泄τ?jì)算負(fù)荷為

（7-12）總的無功計(jì)算負(fù)荷為

總的視在計(jì)算負(fù)荷為

總的計(jì)算電流為

（7-13）（7-14）

（7-15）第三十二頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算【例7-2】某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機(jī)床共12臺(tái)（其中12kW的4臺(tái)，10.5kW的6臺(tái)，5kW的2臺(tái)），車間有380V電焊機(jī)3臺(tái)（每臺(tái)容量20kVA，εN=65%，cosφN=0.5），車間有吊車1臺(tái)（7.5kW，εN=25%），試用需要系數(shù)法計(jì)算此車間的計(jì)算負(fù)荷。解：（1）金屬切削機(jī)床組的計(jì)算負(fù)荷。查附表3，取需要系數(shù)和功率因數(shù)為Kd=0.2，cosφ=0.5，tanφ=1.73，根據(jù)式（7-12）~式（7-15）有

第三十三頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算（2）電焊機(jī)組的計(jì)算負(fù)荷。查附表3，取需要系數(shù)和功率因數(shù)為Kd=0.35，cosφ=0.5，tanφ=1.73，根據(jù)式（7-12）~式（7-15）有

第三十四頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算（3）吊車組的計(jì)算負(fù)荷。查附表3，取需要系數(shù)和功率因數(shù)為Kd=0.15，cosφ=0.5，tanφ=1.73，根據(jù)式（7-12）~式（7-15）有

第三十五頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算（4）全車間的總計(jì)算負(fù)荷。查附表3，取同時(shí)系數(shù)K∑=0.8，所以全車間的計(jì)算負(fù)荷為

第三十六頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日

3.按二項(xiàng)式系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷

在計(jì)算設(shè)備臺(tái)數(shù)較少，而且各臺(tái)設(shè)備容量相差懸殊的車間干線和配電箱的計(jì)算負(fù)荷時(shí)宜采用二項(xiàng)式系數(shù)法?；竟綖椋?-16）

式中b

、c——二項(xiàng)式系數(shù)，根據(jù)設(shè)備名稱、類型、臺(tái)數(shù)查附表3選??；

——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(tái)容量最大的設(shè)備容量之和。指用電設(shè)備中x臺(tái)容量最大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷。的計(jì)算公式與前述需要系數(shù)法相同。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第三十七頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日用二項(xiàng)式法求解計(jì)算負(fù)荷的幾個(gè)問題：（1）對(duì)1~2臺(tái)用電設(shè)備可認(rèn)為，即（2）用電設(shè)備組的有功計(jì)算負(fù)荷的求取直接應(yīng)用式（7-16），其余的計(jì)算負(fù)荷與需要系數(shù)法相同。（3）采用二項(xiàng)式系數(shù)法確定多組用電設(shè)備的總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，要考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)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(jì)算負(fù)荷。

總的有功計(jì)算負(fù)荷為：（7-17）總的無功計(jì)算負(fù)荷為：（7-18）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（7-14）、（7-15）得出和。

學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第三十八頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日

【例7-3】某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機(jī)床共12臺(tái)（其中12kW的4臺(tái)，10.5kW的6臺(tái)，5kW的2臺(tái)），接有通風(fēng)機(jī)3臺(tái)（1.2kW），車間有吊車3臺(tái)（23.2kW的1臺(tái)，29.5kW的2臺(tái)，εN=25%），試用二項(xiàng)式系數(shù)法計(jì)算此車間的計(jì)算負(fù)荷。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算解：先求各組的bPe和cPx。（1）求金屬切削機(jī)床組的計(jì)算負(fù)荷。查附表3，取二項(xiàng)式系數(shù)為

b=0.14，c=0.4，x=5，cosφ=0.5，tanφ=1.73，則

(bPe)1=0.14×79=11.1kW

(cPx)1=0.4×(12×4+10.5×1)=23.4kW（2）通風(fēng)機(jī)組的計(jì)算負(fù)荷。查附表3，取二項(xiàng)式系數(shù)為b=0.65，

c=0.25，x=2，cosφ=0.8，tanφ=0.75，則

(bPe)2=0.65×3.6=2.3kW

(cPx)2=0.25×2.4=0.6kW第三十九頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算（3）求吊車組的計(jì)算負(fù)荷。查附表3，取二項(xiàng)式系數(shù)為b=0.06，c=0.2，x=3，(因n<2x，故取x=n/2，按“四舍五入”的規(guī)則取整數(shù)，則x=2)，cosφ=0.5，tanφ=1.73，則

(bPe)3=0.06×(23.2×1+29.5×2)=4.9kW

(cPx)3=0.25×29.5×2=14.8kW

以上各組設(shè)備中，附加負(fù)荷以(cPx)1為最大，因此總計(jì)算負(fù)荷為第四十頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日單相設(shè)備接在三相線路中，應(yīng)盡可能地均衡分配，使三相負(fù)荷盡可能地平衡如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%時(shí)：

不論單相設(shè)備如何分配，單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計(jì)算。如果三相線路中單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備容量15%時(shí)：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。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算三、單相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定第四十一頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日單相設(shè)備組的等效三相設(shè)備容量（1）單相設(shè)備接于相電壓時(shí)：（2）單相設(shè)備接于同一線電壓時(shí)：最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量單相設(shè)備容量按流過電流相等的原則進(jìn)行等效學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第四十二頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日1．電光源及常用燈具

熱輻射光源:利用物體加熱時(shí)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。四、工廠電氣照明負(fù)荷的確定學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第四十三頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日（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。

圖7-5白熾燈的結(jié)構(gòu)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-焊錫接觸端學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第四十四頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日（2）鹵鎢燈

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。圖7-6鹵鎢燈的結(jié)構(gòu)1-石英玻璃泡2-金屬支架

3-燈絲4-散熱罩5-電極學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第四十五頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日（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(lì)燈管內(nèi)壁的熒光粉，產(chǎn)生大量的可見光。圖7-7熒光燈的結(jié)構(gòu)1—燈頭；2—燈腳；3—玻璃芯柱；4—燈絲；5—玻管；6—汞（少量）學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第四十六頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日（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。

圖7-8高壓汞燈的結(jié)構(gòu)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-燈頭學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第四十七頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日（5）高壓鈉燈

它利用高壓的鈉蒸氣放電發(fā)光。

學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算圖7-9高壓鈉燈的結(jié)構(gòu)1-主電極2-陶瓷放電管3-外玻殼4-消氣劑5-燈頭

第四十八頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日（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，金屬原子在電弧激發(fā)而輻射該金屬的特征光譜線。

圖7-10金屬鹵化物燈的結(jié)構(gòu)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-限流電阻學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第四十九頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日（7）管形氙燈

高壓氙氣放電時(shí)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”。

學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第五十頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日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(zhǎng)、節(jié)約能源的光源為原則，結(jié)合環(huán)境特點(diǎn)及工藝要求，綜合考慮。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(shí)，宜采用熒光燈。當(dāng)懸掛高度在4m以上時(shí)，宜采用高壓氣體放電燈，當(dāng)不宜采用氣體放電燈時(shí)也可采用白熾燈。局部照明場(chǎng)所，防止電磁波干擾的場(chǎng)所，因光源的頻閃影響視覺效果的場(chǎng)所，經(jīng)常開關(guān)燈的場(chǎng)所，照度不高、且照明時(shí)間較短的場(chǎng)所宜采用白熾燈。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第五十一頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日2）照明燈具的布置方案與要求

1）均勻布置圖7-11燈具均勻布置的型式a)正方形或矩形布置b)菱形布置學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第五十二頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日2）選擇布置圖7-12室內(nèi)照明燈具的布置方案a)均勻布置b)選擇布置學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第五十三頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日3.照明設(shè)備容量的確定（1）無鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備(白熾燈、碘鎢燈)，其設(shè)備容量為燈頭的額定功率，即

（7-19）

（2）有鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備，其設(shè)備容量一般略高于燈頭的額定功率，即

（7-20）（3）照明設(shè)備的額定容量還可以按建筑物的單位面積容量法計(jì)算，即

（7-21）

式中:ω為建筑物單位面積的照明容量，單位為W/m2；A為建筑物面積，單位為m2。

學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第五十四頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日單相設(shè)備總?cè)萘砍^三相設(shè)備容量的15%，將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量。

換算方法：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(jì)算其計(jì)算負(fù)荷。4.照明計(jì)算負(fù)荷的確定學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第五十五頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日照明負(fù)荷一般采用需要系數(shù)法計(jì)算。即（7-22）式中:P30為計(jì)算負(fù)荷，單位為W；Kd為需要系數(shù)；Pe為總安裝容量，單位為W，包括鎮(zhèn)流器、觸發(fā)器等附件消耗的功率。照明設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)值按表7-2選取。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第五十六頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日表7-3照明設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)

學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第五十七頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日三相線路計(jì)算電流為

（7-23）

單相線路計(jì)算電流為

（7-24）

上兩式中，UN、Uφ為額定線電壓、相電壓，單位為V；P30、P30φ為三相、單相計(jì)算負(fù)荷，單位為W；cosφ為光源的功率因數(shù)。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第五十八頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日1.逐級(jí)推算法

由用電設(shè)備組開始，逐級(jí)向電源方向推算的方法，在經(jīng)過變壓器和較長(zhǎng)的線路時(shí)，應(yīng)加上變壓器和線路的損耗。有功功率損耗：（7-25）無功功率損耗：

（7-26）五、全廠計(jì)算負(fù)荷的確定

學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第五十九頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日第六十頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日P305=KΣ5ΣP306iP304=P305+?PwL2P303=KΣ3ΣP304iP302=P303+?PT+?PwL1P301=KΣ1P302i

圖7-13

逐級(jí)推算法示意圖

第六十一頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日2．需要系數(shù)法在已知全廠用電設(shè)備總?cè)萘康臈l件下，乘以一個(gè)工廠的需要系數(shù)即可求得全廠的有功計(jì)算負(fù)荷，即

（7-27）

式中——全廠的需要系數(shù)值，查表7-4選取。

全廠的無功計(jì)算負(fù)荷Q30、視在計(jì)算負(fù)荷S30和計(jì)算電流I30可分別如前述方法計(jì)算。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第六十二頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日表7-4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0.40.72學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第六十三頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日

3.按年產(chǎn)量和年產(chǎn)值估算全廠的計(jì)算負(fù)荷將工廠的年產(chǎn)量A乘以單位產(chǎn)品耗電量a，或工廠的年產(chǎn)值B乘以單位產(chǎn)值耗電量b，就可以得到工廠全年耗電量，即

Wa=Aa=Bb(7-28)再將工廠全年耗電量除以年最大負(fù)荷利用小時(shí)Tmax，就可以求出全廠的有功計(jì)算負(fù)荷，即

(7-29)而Q30、S30、I30的計(jì)算，與上述需要系數(shù)法相同。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第六十四頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日六、工廠的功率因數(shù)及無功補(bǔ)償1.工廠的功率因數(shù)

瞬時(shí)功率因數(shù)平均功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)指運(yùn)行中的工廠供用電系統(tǒng)在某一時(shí)刻的功率因數(shù)值

P——功率表測(cè)出的三相有功功率讀數(shù)；U——電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)；I——電流表測(cè)出的線電流讀數(shù)。指某一規(guī)定時(shí)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)荷時(shí)（計(jì)算負(fù)荷）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(jì)算負(fù)荷；S30——工廠的視在計(jì)算負(fù)荷。

學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第六十五頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日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。

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)學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第六十六頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日?qǐng)D7-14無功功率補(bǔ)償原理圖

學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第六十七頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日補(bǔ)償容量和補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算

（1）補(bǔ)償容量的計(jì)算

(2)補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算（7-30）

確定電容器的個(gè)數(shù)

(7-31)

補(bǔ)償后總的無功計(jì)算負(fù)荷為

(7-32)補(bǔ)償后的視在計(jì)算負(fù)荷為

(7-33)學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第六十八頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日加裝無功補(bǔ)償裝置后，將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，既節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且還可以降低供電系統(tǒng)的造價(jià)。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第六十九頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日

計(jì)算電流為(7-34)

在變電所低壓側(cè)裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置，可使變電所總變壓器的容量選得小一些。這不僅可降低變電所的初步投資，而且可減少工廠的電費(fèi)開支。

提高功率因數(shù)不僅對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)大有好處，而且對(duì)工廠本身也有一定的經(jīng)濟(jì)效益。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第七十頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日【例7-2】某小型工廠變電所，其變壓器低壓母線的有功計(jì)算負(fù)荷為420kW，無功計(jì)算負(fù)荷為350kvar。為了使工廠的功率因數(shù)不低于0.9，若在變電所低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，需裝設(shè)多少補(bǔ)償容量？補(bǔ)償前后所選變壓器的容量有何變化？解：(1)計(jì)算補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù)。變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)為

未考慮無功補(bǔ)償時(shí)，變壓器的容量應(yīng)選擇630kV·A。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第七十一頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日

(2)計(jì)算無功補(bǔ)償容量。變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)較低，考慮到變壓器本身的無功功率損耗遠(yuǎn)大于有功功率損耗，因此在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90，才能滿足要求?，F(xiàn)取補(bǔ)償后。由式(7-30)可得低壓側(cè)無功補(bǔ)償容量為QC=420×(tanarccos0.77－tanarccos0.93)=182.61kvar取QC=185kvar學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第七十二頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日

(3)計(jì)算補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)。補(bǔ)償后變壓器低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為無功補(bǔ)償后變壓器的容量可選為500kV·A。變壓器損耗為學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第七十三頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日

變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為

補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)為滿足要求。由此可見，補(bǔ)償后變壓器的容量減少了，同時(shí)不僅減少了投資，也減少了電費(fèi)的支出，提高了功率因數(shù)。學(xué)習(xí)單元二電力負(fù)荷的計(jì)算第七十四頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日1.工廠常用的用電設(shè)備按工作制可分為哪幾類？2.電力負(fù)荷的常用計(jì)算方法有哪些種？它們的適用范圍是什么？問題與思考第七十五頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

知識(shí)目標(biāo)了解短路故障的原因、危害及其種類。能力目標(biāo)掌握短路電流的計(jì)算方法。第七十六頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

一、短路故障的原因、危害及種類二、短路電流的計(jì)算第七十七頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日78學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

一、短路故障的原因、危害及種類1.短路故障的原因短路故障是指運(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。短路故障產(chǎn)生的原因：（1）電氣設(shè)備絕緣損壞。（2）運(yùn)行人員的誤操作。

（3）飛禽跨接不同電位的裸導(dǎo)體之間或自然災(zāi)害。

第七十八頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日79學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

2.短路故障的危害（1）短路電流通過導(dǎo)體時(shí)，將使導(dǎo)體或電氣設(shè)備產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)體溫度急劇升高，從而破壞設(shè)備絕緣，甚至可能把電氣設(shè)備燒毀。（2）短路電流將在導(dǎo)體和電氣設(shè)備中產(chǎn)生巨大的電動(dòng)力，使導(dǎo)體或電氣設(shè)備發(fā)生機(jī)械損壞。（3）短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重降低，電氣設(shè)備正常工作受到破壞。

第七十九頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日80學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

2.短路故障的危害（4）短路會(huì)造成大范圍停電，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失，給人民生活帶來不便。（5）嚴(yán)重的短路將使電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性遭到破壞，使并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步，進(jìn)而造成電力系統(tǒng)解裂，甚至“崩潰”，這是短路故障最嚴(yán)重的后果。（6）單相短路產(chǎn)生的不平衡電流，在周圍空間將產(chǎn)生不平衡的交變磁場(chǎng)，對(duì)附近的通信線路、電子設(shè)備及其他弱電控制系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，影響其正常工作。第八十頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日81學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

3.短路故障的種類第八十一頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日82學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

短路計(jì)算的常用方法有三種：有名值法、標(biāo)幺值法和短路容量法。當(dāng)供配電系統(tǒng)中某處發(fā)生短路在進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)，需先對(duì)各電氣設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其他電氣參數(shù)用有名值表示，稱為有名值法；如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其他電氣參數(shù)用相對(duì)值表示，稱為有標(biāo)幺值法；如果各種電氣設(shè)備的電阻和電抗及其他電氣參數(shù)用短路容量表示，稱為短路容量法。二、短路電流的計(jì)算1.短路計(jì)算方法簡(jiǎn)介第八十二頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日83學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

2.短路電流的計(jì)算概述圖7-14短路計(jì)算電路示意圖進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先應(yīng)繪出計(jì)算電路圖，如圖7-14所示。第八十三頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日84學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算需要考慮的各元件的額定參數(shù)表示在圖上，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)，短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。要按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，如圖7-15所示。圖7-15短路等效電路圖第八十四頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日85學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

圖7-16短路計(jì)算電路示意圖計(jì)算等效電路中各等效電路各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，僅需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號(hào)和阻抗值。2.短路電流的計(jì)算概述進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先應(yīng)繪出計(jì)算電路圖，如圖7-16所示。第八十五頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日86學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

有名值法又稱歐姆法，在無限大容量系統(tǒng)中，三相短路電流周期分量的有效值可按式（7-38）進(jìn)行計(jì)算。3.采用有名值法進(jìn)行短路計(jì)算式中，UC為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓；ZΣ為短路回路的總阻抗；RΣ為短路回路的總電阻；XΣ為短路回路的總電抗。（7-38）第八十六頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日87學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

若不計(jì)電阻時(shí)，則三相短路電流周期分量的有效值為(7-39)三相短路容量為(7-40)供電系統(tǒng)的元件阻抗主要包括電力系統(tǒng)（電源）、電力變壓器和電力線路的阻抗。第八十七頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日88學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

有名值法又稱歐姆法，在無限大容量系統(tǒng)中，三相短路電流周期分量的有效值可按式（7-38）進(jìn)行計(jì)算。3.采用有名值法進(jìn)行短路計(jì)算式中，UC為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓；ZΣ為短路回路的總阻抗；RΣ為短路回路的總電阻；XΣ為短路回路的總電抗。（7-38）第八十八頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日89學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

1）電力系統(tǒng)的阻抗式中，UC為高壓饋電線的短路計(jì)算電壓，可直接采用短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓；SOC為系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量（7-39）如果只有斷路器的開斷電流IOC的數(shù)據(jù)，則其斷流容量為（7-40）式中，UN為斷路器的額定電壓。第八十九頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日90學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

2）電力變壓器的阻抗（1）變壓器的電阻RT。RT可由變壓器的短路損耗ΔPk近似地計(jì)算，即

(7-41)式中，UC為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓；SN為變壓器的額定容量；ΔPk為變壓器的短路損耗，第九十頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日91學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

3）電力線路的阻抗（1）線路的電阻RWL。

RWL=R0L

(7-42)式中，R0為導(dǎo)線或電纜單位長(zhǎng)度的電阻，可查閱有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本；L為線路長(zhǎng)度。（2）線路的電抗XWL。XWL=X0L

(7-43)式中，X0為導(dǎo)線或電纜的單位長(zhǎng)度電抗，可查閱有關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本；L為線路長(zhǎng)度。第九十一頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日92學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

4.采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計(jì)算標(biāo)幺值法即相對(duì)單位值法，因其短路計(jì)算中的有關(guān)物理量是采用標(biāo)幺值而得名。任一物理量的標(biāo)幺值，為該物理量的實(shí)際值A(chǔ)與所選定的標(biāo)準(zhǔn)值A(chǔ)d的比值，即

(7-44)第九十二頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日93學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

5.兩相短路電流的計(jì)算在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生兩相短路時(shí)，如圖7-17所示，其短路電流可通過下式求得。

(7-45)式中，UC為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓(線電壓)。圖7-17無限大容量系統(tǒng)中的兩相短路第九十三頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日94學(xué)習(xí)單元三

短路故障和短路電流的計(jì)算

6.單相短路電流的計(jì)算在大接地電流系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)，根據(jù)對(duì)稱分量法可求得單相短路電流為式中，Uφ為電源的相電壓；∣Zφ-0∣為單相短路回路的阻抗[模]。(7-46)

第九十四頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日1.短路故障的原因有哪些？2.有哪幾種短路形式？它們各自的特點(diǎn)是什么？問題與思考第九十五頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元四

電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)知識(shí)目標(biāo)

了解電氣設(shè)備的接地與防雷的基本知識(shí)，熟悉電氣安全規(guī)程。了解防雷保護(hù)裝置的原理構(gòu)成以及供配電系統(tǒng)的接地類型等知識(shí)。

能力目標(biāo)掌握電氣接地裝置的安裝接線技術(shù)以及接地電阻的測(cè)量方法，掌握安裝操作規(guī)范。96第九十六頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

一、電氣安全二、保護(hù)接地三、防雷保護(hù)第九十七頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日

電氣危害一方面體現(xiàn)在對(duì)系統(tǒng)自身方面的危害，如短路、過電壓及絕緣老化等；另一方面體現(xiàn)在對(duì)用電設(shè)備、環(huán)境和人身的危害，如觸電、電氣火災(zāi)、電壓異常升高造成用電設(shè)備損壞等，觸電和電氣火災(zāi)的危害最嚴(yán)重。觸電是指電流流過人體時(shí)對(duì)人體產(chǎn)生的生理和病理傷害。觸電事故包括電擊和電傷兩種。1.電氣危害的類型一、電氣安全學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

98第九十八頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日

人體觸電時(shí)對(duì)人體傷害的嚴(yán)重程度，與通過人體的電流大小、通過的路徑、電流的頻率和人體的健康狀況等因素有關(guān)。通過人體的電流越大，通電時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)人體的傷害程度也越大。25~300Hz的交流電對(duì)人體的傷害最大。

學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

2.觸電對(duì)人體傷害程度的決定因素99第九十九頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日3.安全電流和安全電壓學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

1）安全電流安全電流是指人體觸電后最大的擺脫電流。我國(guó)規(guī)定安全電流為30mA（50Hz交流），觸電時(shí)間不超過1s，因此安全電流值可表示為30mA·s。2）安全電壓安全電壓是指不會(huì)使人死亡或傷殘的電壓。安全電壓與人體電阻有關(guān)，人體電阻一般為1700Ω左右。因此，人體允許持續(xù)接觸的安全電壓為Usaf=30mA×1700Ω≈50V此處的50V（50Hz交流有效值）稱為一般正常環(huán)境條件下允許持續(xù)接觸的“安全特低電壓”。我國(guó)規(guī)定安全電壓額定值的等級(jí)分別為42V、36V、24V、12V、6V。100第一百頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日101人體觸電的形式最常見的有以下兩種。1）直接接觸觸電學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

4.人體觸電的形式圖7-18直接接觸觸電示意圖（a）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)的單相觸電（b）、（c）兩相觸電（a）（b）（c）第一百零一頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日1022）間接接觸觸電這是人觸及漏電設(shè)備的金屬外殼或結(jié)構(gòu)而發(fā)生的觸電。當(dāng)電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，其金屬外殼或結(jié)構(gòu)是不帶電的，但當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞發(fā)生接地故障時(shí)（也稱碰殼或漏電），其金屬外殼或結(jié)構(gòu)帶有電壓，如果此時(shí)人觸及就會(huì)發(fā)生觸電。學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

第一百零二頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日1035.直接觸電防護(hù)和間接觸電防護(hù)觸電防護(hù)分為直接觸電防護(hù)和間接觸電防護(hù)兩類。（1）直接觸電防護(hù)是指對(duì)直接接觸正常帶電部分的防護(hù)，如對(duì)帶電導(dǎo)體加隔離柵欄或保護(hù)罩；設(shè)置安全距離、掛安全標(biāo)志等。（2）間接觸電防護(hù)是指對(duì)故障時(shí)可帶危險(xiǎn)電壓而正常時(shí)不帶電的外露可導(dǎo)電部分（如金屬外殼、框架等）的防護(hù)，如將正常不帶電的外露可導(dǎo)電部分接地，并裝設(shè)接地保護(hù)等。

學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

第一百零三頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日104二、保護(hù)接地學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

1.接地的基本概念電氣設(shè)備的某部分與大地之間作良好的電氣連接，稱為接地。由若干接地體在大地中互相用接地線連接而成的總體，稱為接地網(wǎng)。接地網(wǎng)中的接地線又可分為接地干線和接地支線，如圖7-19所示。

圖7-19接地網(wǎng)示意圖1—接地體；2—接地干線；3—接地支線；4—設(shè)備第一百零四頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日105學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

2.接地的種類和作用1）工作接地工作接地是為保證電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備達(dá)到正常工作要求而進(jìn)行的一種接地，如電源中性點(diǎn)的接地、防雷裝置的接地等。2）保護(hù)接地由于絕緣的損壞，在正常情況下不帶電的電力設(shè)備外殼有可能帶電。為了保障人身安全，將電力設(shè)備正常情況不帶電的外殼與接地體之間作良好的金屬連接，稱為保護(hù)接地。3）重復(fù)接地在中性點(diǎn)直接接地的低壓電力網(wǎng)中采用接零時(shí)，為確保公共PE線或PEN線安全可靠，將零線上的一點(diǎn)或多點(diǎn)再次與大地作金屬性連接，稱為重復(fù)接地。第一百零五頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日1063.接地裝置的裝設(shè)學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

1）自然接地體可作為自然接地體的設(shè)備或構(gòu)件包括：與大地有可靠連接的建筑物的鋼結(jié)構(gòu)、混凝土基礎(chǔ)中的鋼筋、行車的鋼軌、敷設(shè)在地下的非可燃可爆的金屬管道及熱力管道等。對(duì)變配電所來說，可以利用其建筑物鋼筋混凝土的基礎(chǔ)作為自然接地體。2）人工接地體當(dāng)自然接地體不能滿足接地要求或無自然接地體時(shí)，應(yīng)該裝設(shè)人工接地體。一般情況下，人工接地體都采取垂直敷設(shè)，特殊情況（如多巖石地區(qū)）可以采取水平敷設(shè)。第一百零六頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日107學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

圖7-20人工接地體埋設(shè)示意圖（a)垂直接地體(b)水平接地體（a）（b）第一百零七頁，共一百一十八頁，編輯于2023年，星期日108學(xué)習(xí)單元四電氣設(shè)備的接地與防雷設(shè)計(jì)

3）接地線接地線是指將電氣設(shè)備需