工廠供配電技術(shù)課件

工廠供配電技術(shù)第一章電力系統(tǒng)概論

本章將主要介紹電力系統(tǒng)的基本概念、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)基礎(chǔ)知識，主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)的基本概念；供配電系統(tǒng)的組成；電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)及運(yùn)行要求；電力系統(tǒng)的額定電壓電力系統(tǒng)的電壓分級；電力系統(tǒng)中各元件的額定電壓規(guī)定；電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式基本概念；電力系統(tǒng)中性點(diǎn)各種運(yùn)行方式特點(diǎn)及適用場合；第一章電力系統(tǒng)概論電能的品質(zhì)指標(biāo)電力系統(tǒng)電能品質(zhì)衡量標(biāo)準(zhǔn)；各指標(biāo)的具體含義；供配電系統(tǒng)的組成供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的對象；供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容；第一節(jié)電力系統(tǒng)的基本概念

一、電力系統(tǒng)1、電力系統(tǒng)的定義按對象描述： 發(fā)電廠、電力網(wǎng)及用電設(shè)備組成的統(tǒng)一整體；按過程描述： 由發(fā)電、變電、輸電、供電、配電以及用電等 設(shè)備和技術(shù)組成的一個(gè)將一次能源轉(zhuǎn)換成電能 的統(tǒng)一系統(tǒng)。第一章工廠供電系統(tǒng)的基本概念第一節(jié)電力系統(tǒng)的基本概念

2、電力系統(tǒng)的組成第一節(jié)電力系統(tǒng)的基本概念

第一節(jié)電力系統(tǒng)的基本概念

3．動(dòng)力系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)：電力系統(tǒng)與“動(dòng)力部分”的總和。動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、電力網(wǎng)三部分的關(guān)係如下圖所示?？梢婋娏W(wǎng)是電力系統(tǒng)的組成部分；電力系統(tǒng)是動(dòng)力系統(tǒng)的組成部分。第一節(jié)電力系統(tǒng)的基本概念

2、要求：（1）安全、可靠-——首要任務(wù)；（2）保證良好的供電品質(zhì)（優(yōu)質(zhì)）；（3）經(jīng)濟(jì)性（高效）；（4）靈活、方便且有冗餘；二、電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)和要求1、特點(diǎn)：（1）電能不能大量貯存；（2）電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)過程非常短暫；（3）電力系統(tǒng)重要性。第二節(jié)電力系統(tǒng)額定電壓額定電壓：電氣設(shè)備正常工作且能獲得最佳技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效果的電壓。通常是指線電壓，在電氣設(shè)備銘牌上標(biāo)出。

一、額定電壓規(guī)定電力系統(tǒng)電壓是有等級的。電壓分級的原因分析：

由於，當(dāng)輸送功率S一定時(shí)，U越高，I越小，導(dǎo)線等載流部分的截面積越小，投資也就越??；但電壓U越高，對於設(shè)備絕緣要求也就越高，變壓器、桿塔、斷路器等設(shè)備的絕緣投資也就越大，

綜合考慮上述因素，對於一定的輸送功率和輸送距離總會(huì)有一最為合理的線路電壓，此時(shí)最為經(jīng)濟(jì)。

第二節(jié)電力系統(tǒng)額定電壓主要分成：220V,380V,3kV,6kV,10kV,35kV,110kV,220kV,500kV;在電力系統(tǒng)中同一電壓等級下，不同的電氣設(shè)備具有不同的額定電壓規(guī)定。用電設(shè)備、電力線路、發(fā)電機(jī)以及變壓器的額定電壓規(guī)定分別予以介紹。第二節(jié)電力系統(tǒng)額定電壓1、用電設(shè)備額定電壓銘牌上標(biāo)出的線電壓，沒有特殊規(guī)定；2、電力線路的額定電壓：和所連接的用電設(shè)備的額定電壓相等，又稱網(wǎng)路的額定電壓；3、發(fā)電機(jī)的額定電壓：與網(wǎng)路額定電壓為同一等級時(shí)，發(fā)電機(jī)的額定電壓規(guī)定比網(wǎng)路電壓高5%；標(biāo)稱值均為空載值。4、變壓器額定電壓：比較複雜，需視所處位置來確定；第二節(jié)電力系統(tǒng)額定電壓變壓器一次繞組與發(fā)電機(jī)直接相連時(shí)，其額定電壓與發(fā)電機(jī)額定電壓相等；不與發(fā)電機(jī)直接相連時(shí)，其額定電壓與網(wǎng)路額定電壓相等；變壓器二次繞組與用戶直接相連時(shí)，其額定電壓比網(wǎng)路電壓高5%；與用戶不直接相連時(shí)，額定電壓比網(wǎng)路電壓高10%；第二節(jié)電力系統(tǒng)額定電壓電力系統(tǒng)電壓等級規(guī)定總結(jié)第二節(jié)電力系統(tǒng)額定電壓例：圖A為一升壓變壓器，一次側(cè)接發(fā)電機(jī)，電壓等級 為10KV；二次側(cè)接輸電網(wǎng)，電壓等級（網(wǎng)路電壓） 為220KV。第二節(jié)電力系統(tǒng)額定電壓變壓器一次側(cè)額定電壓為： UTn1=10.0*(1+5%)=10.5KV;變壓器二次側(cè)主抽頭額定電壓為：UTn2=220*(1+10%)=242KV;變壓器二次側(cè)5%抽頭額定電壓為：

UTn2+5%=242*(1+5%)=254KV;

（比主觸頭的額定電壓高5%）變壓器二次側(cè)-5%抽頭額定電壓為：

UTn2-5%=242*(1-5%)=229.9KV;（比主觸頭的額定電壓低5%）

第二節(jié)電力系統(tǒng)額定電壓例：圖B為一降壓變壓器，一次側(cè)接輸電網(wǎng)，網(wǎng)路額定電壓為220KV；二次側(cè)接配電網(wǎng)，網(wǎng)路額定電壓為10KV。第二節(jié)電力系統(tǒng)額定電壓變壓器一次側(cè)主抽頭額定電壓為： UTn1=Un1=220KV；一次側(cè)+5%抽頭的額定電壓為： UTn1+5%=220*(1+5%)=231KV；一次側(cè)-5%抽頭的額定電壓為： UTn1-5%=220*(1-5%)=209KV；二次側(cè)主抽頭額定電壓為：UTn2=10*(1+10%)=11KV；第二節(jié)電力系統(tǒng)額定電壓二、各種電壓等級的適用範(fàn)圍注意對各電壓等級對應(yīng)的輸送容量以及輸送距離限制??！

第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式一．電力系統(tǒng)中性點(diǎn)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)指系統(tǒng)中星形聯(lián)結(jié)的變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)。意義：電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)運(yùn)行方式是一個(gè)綜合性問題，對於電力系統(tǒng)的運(yùn)行特別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)有明顯的影響：它與電壓等級、單相接地電流、過電壓水準(zhǔn)、保護(hù)配置等有關(guān)；直接影響電網(wǎng)的絕緣水準(zhǔn)、系統(tǒng)供電的可靠性、主變壓器和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行安全以及通信線路的抗干擾能力等。第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式二．中性點(diǎn)運(yùn)行方式及特點(diǎn)第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式假定條件：三相對稱電路：電源、線路和負(fù)載均是對稱的；

C為相與地之間的總分布電容；表示其容抗；正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)1．中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)（1）系統(tǒng)正常時(shí)三相線電壓對稱;三相相電壓對稱;三相對地電容電流對稱;第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式三個(gè)對地電容電流平衡分析三相對地分佈電容電流分別為：接地電流為：

結(jié)論：系統(tǒng)正常時(shí)，虛擬接地點(diǎn)的總電容電流相量和為0，即沒有電流在地中流動(dòng)。正常運(yùn)行時(shí)的中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式（2）系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)（如C相接地）電壓特徵：C相對地電壓為0；中性點(diǎn)對地電壓不為0；

A相對地電壓為：；升高為線電壓；

B相對地電壓為：；升高為線電壓；

電流特徵：將接地點(diǎn)作為廣義節(jié)點(diǎn)，列KCL方程：第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式由相量圖得，相位上：超前；量值上：結(jié)論：一相接地的電容電流為正常運(yùn)行時(shí)每相對地電容電流的3倍；第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式（3）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)特徵：經(jīng)故障相流入故障點(diǎn)的電流為正常時(shí)本電壓等級每相對地總電容電流的3倍；中性點(diǎn)對地電壓升高為相電壓；非故障相的對地電壓升高為線電壓；線電壓與正常時(shí)的相同，依然對稱；（4）適用範(fàn)圍：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)僅僅適用於單相接地電容電流不大的電網(wǎng)：3-10kV電網(wǎng)中，單相接地電流：Id<30A；35-60kV電網(wǎng)中，單相接地電流：Id<10A；第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式2．中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)

上述電路中如果發(fā)生單相接地故障時(shí)接地電流比較大，會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)電弧，由於電力線路中含有電阻、電感、電容，因此在單相弧光接地時(shí)，可能會(huì)形成串聯(lián)諧振，出現(xiàn)過電壓（正常時(shí)的2.5-3倍），導(dǎo)致線路上絕緣薄弱地點(diǎn)出現(xiàn)絕緣擊穿；在此單相接地電容電流大於一定值的系統(tǒng)中，電源中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式發(fā)生單相接地故障時(shí)，流過中性點(diǎn)的電流時(shí)接地電容與流過消弧線圈的電感電流之和；超前900，而滯後

900，所以在接地點(diǎn)相互補(bǔ)償。當(dāng)與的量值差小於發(fā)生電弧的最小電流（最小生弧電流），電弧不會(huì)發(fā)生，不會(huì)出現(xiàn)串聯(lián)諧振過電壓現(xiàn)象。第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式（1）特點(diǎn)：中性點(diǎn)對地電壓升高為相電壓；非故障相的對地電壓升高為線電壓；線電壓與正常時(shí)的相同，依然對稱；消弧線圈有消減小了接地電流，允許在單相接地故障時(shí)繼續(xù)運(yùn)行（2小時(shí)），在此時(shí)間內(nèi)查找故障。（2）適用場合：

規(guī)定在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的3-60kV系統(tǒng)中，當(dāng)電容電流超過規(guī)定數(shù)值時(shí)，需要採用消弧線圈接地：3-6kV的系統(tǒng)，大於30A;10kV的系統(tǒng),大於20A;35-60kV的系統(tǒng),大於10A;第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式3．中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)單相接地故障時(shí)，形成單相短路，短路電流比正常時(shí)大的多，立即跳閘；解決的問題：（1）.高壓滅弧困難：220kV及以上的電壓電網(wǎng)，除存在對地電容外，還存在較大的電暈損耗和洩漏損耗，因而在接地電流中既有有功分量又有無功分量，而消弧線圈只能補(bǔ)償無功分量，接地點(diǎn)仍有較大的有功電流流過；電壓等級越高，該值越大：100A-200A之上；致使電弧無法熄滅；第三節(jié)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式（2）高壓絕緣投資大：在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障後，中性點(diǎn)電位不變化，致使非故障相對地電壓即相電壓基本不變化，所以可以有效克服線路以及高壓設(shè)備高壓絕緣投資問題；（3）低壓單相設(shè)備運(yùn)行需要：在380V/220V系統(tǒng)中，為了設(shè)備可靠接地以及單相設(shè)備的工作需要，也通常採用中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行方式。第四節(jié)電能的品質(zhì)指標(biāo)

衡量電能品質(zhì)的三個(gè)指標(biāo)：電壓、頻率、供電可靠性;一、電壓

電壓品質(zhì)是以電壓偏離額定電壓的幅度（電壓偏差）、電壓波動(dòng)與閃變和電壓波形來衡量。1、電壓偏差

電壓偏差是以電壓偏離額定電壓的幅度，一般以百分?jǐn)?shù)表示，即：

式中：ΔV%為電壓偏差百分?jǐn)?shù)， U為實(shí)際電壓，UN為額定電壓。第四節(jié)電能的品質(zhì)指標(biāo)2、電壓波動(dòng)電壓波動(dòng)是指電壓的急劇變化。電壓波動(dòng)程度以電壓最大值與最小值之差或其百分?jǐn)?shù)表示，即：式中，為電壓波動(dòng)；為電壓波動(dòng)百分?jǐn)?shù)；

為電壓波動(dòng)的最大值和最小值（kV）；

為額定電壓（kV）。第四節(jié)電能的品質(zhì)指標(biāo)3、波形波形的品質(zhì)是以正弦電壓波形畸變率來衡量的。在理想情況下，電壓波形為正弦波，但電力系統(tǒng)中有大量非線性負(fù)荷，使電壓波形發(fā)生畸變，除基波外，還有各項(xiàng)諧波，電力系統(tǒng)中主要以3次、5次等奇次諧波為主。二、頻率 頻率的品質(zhì)是以頻率偏差來衡量。第四節(jié)電能的品質(zhì)指標(biāo)三、供電的可靠性供電可靠性是以對用戶停電的時(shí)間及次數(shù)來衡量。通常採用供電可靠率表示供電可靠性，即實(shí)際供電時(shí)間與統(tǒng)計(jì)期全部時(shí)間的比值的百分?jǐn)?shù)表示：式中：Ty為統(tǒng)計(jì)期實(shí)際供電時(shí)間之和（h）；Ts為統(tǒng)計(jì)期全部時(shí)間（h）；Tt為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)停電時(shí)間之和（h）；ti為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)每次停電時(shí)間（h）；第五節(jié)工廠供配電系統(tǒng)的組成2003年底，我國發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量38450萬千瓦，發(fā)電量達(dá)19080億度（kWh），居世界第二位。工業(yè)用戶佔(zhàn)據(jù)50%-70%，供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是用戶電能的供應(yīng)和分配，是電力系統(tǒng)的主要組成部分；對於工廠供配電系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)很有必要。一、工廠供配電系統(tǒng)研究對象

從供電角度，工廠規(guī)模的分類：

第五節(jié)工廠供配電系統(tǒng)的組成 本科程主要介紹中小型工廠內(nèi)部供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題，設(shè)計(jì)整個(gè)工廠（企業(yè)）內(nèi)部接受、變換、分配、消費(fèi)電能的總電路；初步掌握中小型工廠的供電系統(tǒng)和電氣照明系統(tǒng)的維護(hù)和設(shè)計(jì)的基本知識。二．工廠供配電系統(tǒng)總體構(gòu)成：電源系統(tǒng)+變配電系統(tǒng)1．電源系統(tǒng)———外部供電系統(tǒng)；第五節(jié)工廠供配電系統(tǒng)的組成2．變配電系統(tǒng)——內(nèi)部變配電系統(tǒng)第五節(jié)工廠供配電系統(tǒng)的組成總降壓變電所——接受、變壓、分配；

由降壓變壓器、高壓配電裝置、低壓配電裝置等組成。負(fù)責(zé)將35KV~110KV電壓等級降至6KV~10KV，並由配電裝置將電能送出。高壓配電所——接受、分配電能； 為減少電能損失，在負(fù)荷中心，對6KV~10KV電壓等級的電能進(jìn)行重新分配，送至個(gè)車間變電所或者高壓用電設(shè)備，即廠內(nèi)電能中轉(zhuǎn)站。第五節(jié)工廠供配電系統(tǒng)的組成第五節(jié)工廠供配電系統(tǒng)的組成車間變電所 將6KV~10KV電壓等級電能降至380/220V電壓，並通過低壓配電盤送至各個(gè)用電設(shè)備。第二章電力負(fù)荷的計(jì)算計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法設(shè)備容量的計(jì)算方法；需要係數(shù)法求解計(jì)算負(fù)荷；二項(xiàng)式法求解計(jì)算負(fù)荷；單相負(fù)荷的計(jì)算尖峰電流計(jì)算尖峰電流的基本概念尖峰電流的計(jì)算方法功率損耗與電能損耗的計(jì)算線路的功率損耗計(jì)算變壓器的功率損耗計(jì)算電能損耗計(jì)算全廠負(fù)荷計(jì)算逐級計(jì)算方法第一節(jié)電力負(fù)荷與負(fù)荷計(jì)算一．電力負(fù)荷與電量1．電力負(fù)荷(electricpowerload)用電設(shè)備需用的電功率簡稱負(fù)荷或功率。區(qū)別：負(fù)荷與負(fù)載 負(fù)荷是功率； 負(fù)載耗電設(shè)備（耗電並能完成某種任務(wù)的裝置、器件等）；第一節(jié)電力負(fù)荷與負(fù)荷計(jì)算2．電量 用電設(shè)備所需用的電能數(shù)量，即功率在一段時(shí)間內(nèi)的累積；二、負(fù)荷計(jì)算的目的和內(nèi)容1、負(fù)荷計(jì)算的目的工廠用電設(shè)備工作時(shí)的實(shí)際負(fù)荷不等於設(shè)備的額定負(fù)荷（安裝容量）；在工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，如果直接採用額定容量進(jìn)行設(shè)計(jì)勢必會(huì)造成浪費(fèi)；應(yīng)首先計(jì)算出全部設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷。第一節(jié)電力負(fù)荷與負(fù)荷計(jì)算2、負(fù)荷計(jì)算的主要內(nèi)容（1）求計(jì)算負(fù)荷（需用負(fù)荷，假想負(fù)荷）：即正常工作時(shí)的實(shí)際最大負(fù)荷。目的選擇各級電壓供電網(wǎng)路、變壓器容量、電氣設(shè)備的型號等；保證使其在通過正常最大工作電流時(shí)不至過熱而損壞。（選擇設(shè)備）（2）求尖峰電流：目的用於計(jì)算電壓波動(dòng)、電壓損失，選擇熔斷器和保護(hù)元件等。（校驗(yàn)設(shè)備）（3）求平均負(fù)荷：目的計(jì)算全廠的電能需要量、電能損耗以及選擇無功補(bǔ)償容量等；（節(jié)能措施）第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷一、負(fù)荷曲線(loadcurve)1、負(fù)荷曲線 表示一組用電設(shè)備的功率隨時(shí)間的變化圖形。 縱軸為功率，橫軸為時(shí)間。第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷2、負(fù)荷曲線的作用 負(fù)荷曲線能夠直觀的反映出用戶的用電特點(diǎn)和規(guī)律；對於設(shè)計(jì)人員，獲取資料有助於設(shè)計(jì)分析；對於運(yùn)行人員而言，可以合理地、有計(jì)畫地安排用戶、車間、班次或者大容量設(shè)備的用電時(shí)間等，從而降低負(fù)荷高峰，填補(bǔ)負(fù)荷低谷，這種“消峰填穀”的辦法可以使得負(fù)荷曲線比較平坦，有利於節(jié)電。3、特點(diǎn)：電力負(fù)荷不等於設(shè)備的額定功率，而是設(shè)備的實(shí)際消耗功率；負(fù)荷曲線是有規(guī)律的；第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷4、負(fù)荷曲線分類第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷5、負(fù)荷曲線繪製（1）日有功負(fù)荷曲線的繪製及意義主要採用描點(diǎn)和階梯形繪製方法；意義：日有功曲線與時(shí)間軸之間所圍成的面積為一天所消耗的有功電量。第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷（2）年持續(xù)負(fù)荷曲線的繪製根據(jù)日負(fù)荷曲線在全年的變化趨勢特點(diǎn)，為了分析方便一般將其分為具有代表性兩個(gè)類型：具有冬季日負(fù)荷特點(diǎn)的曲線—冬季日負(fù)荷曲線；具有夏季日負(fù)荷特點(diǎn)的曲線—夏季日負(fù)荷曲線；年持續(xù)負(fù)荷曲線的繪製需要借助於一年中具有代表性的夏季日負(fù)荷曲線和冬季日負(fù)荷曲線；

夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況而定：

第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷年持續(xù)負(fù)荷曲線的繪製方法：繪製夏季日負(fù)荷曲線和冬季日負(fù)荷曲線，並繪製年持續(xù)負(fù)荷的坐標(biāo)系（注意橫坐標(biāo)最大值為365*24=8760h）；從夏季日負(fù)荷曲線和冬季日負(fù)荷曲線中的最大功率開始，以功率遞減的順序，依次繪製到年持續(xù)負(fù)荷曲線坐標(biāo)系中：第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷假定P1在（a）上有t1小時(shí)，則全年以P1運(yùn)行的總小時(shí)數(shù)為：T1=200*t1；若某一功率同時(shí)出現(xiàn)冬季、夏季日負(fù)荷曲線上，則二者換算後的時(shí)間相加。圖中的P5同時(shí)出現(xiàn)在冬季、夏季日負(fù)荷曲線中。則換算之後的總時(shí)間為：T5=(t5+t5`)*200+t``5*165（h）最後將對應(yīng)的功率和時(shí)間繪製到年持續(xù)負(fù)荷曲線中。第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷（3）年持續(xù)負(fù)荷曲線的意義 年持續(xù)負(fù)荷曲線與橫軸所包圍的面積代表了用戶全年消耗的總電能。（4）注意日負(fù)荷曲線與年負(fù)荷曲線繪製的區(qū)別日負(fù)荷曲線是按照時(shí)間先後繪製，而年持續(xù)負(fù)荷曲線是按照負(fù)荷的大小和累計(jì)時(shí)間來繪製的。第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷二、與負(fù)荷計(jì)算相關(guān)的幾個(gè)物理量1、年最大負(fù)荷和最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)負(fù)荷最大工作班： 一年中最大負(fù)荷月份內(nèi)最少出現(xiàn)2~3次的最大負(fù)荷工作班（防止偶然性）。年最大負(fù)荷：全年中最大工作班內(nèi)，半小時(shí)平均功率的最大值，也稱為30分鐘最大負(fù)荷；表示為：或者第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù) 物理意義：用戶以全年最大負(fù)荷持續(xù)工作運(yùn)行小時(shí)所消耗的電能等於全年實(shí)際消耗的電能。即：有功無功

—用電負(fù)荷的均衡性的標(biāo)誌，越大越均衡；第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷2、平均負(fù)荷和負(fù)荷係數(shù)平均負(fù)荷(averageload)—

電力用戶一段時(shí)間內(nèi)消耗功率的平均值；表示為：；全年的平均有功負(fù)荷為：；負(fù)荷係數(shù)（loadcoefficient）最大工作班內(nèi)平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比，又稱負(fù)荷率、負(fù)荷曲線填充係數(shù);第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷負(fù)荷係數(shù)用來表徵負(fù)荷變化規(guī)律：其值越大，曲線越平坦，負(fù)荷波動(dòng)越??；一般：；3、需用係數(shù)和利用係數(shù)需用係數(shù)： ；（按最大值進(jìn)行準(zhǔn)備）利用係數(shù)：；（按實(shí)際需要值進(jìn)行評價(jià)）對於相同類型的工廠或車間具有相近的負(fù)荷係數(shù)、需用係數(shù)和利用係數(shù)，可以查表獲得典型值。第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷4、尖峰負(fù)荷和低谷負(fù)荷尖峰負(fù)荷——在一晝夜間（連續(xù)24h內(nèi)）用戶出現(xiàn)的最大負(fù)荷（1h內(nèi)平均值的最大值）；低谷負(fù)荷——在一晝夜間（連續(xù)24h內(nèi)）用戶出現(xiàn)的最小負(fù)荷（1h內(nèi)平均值的最小值）；尖峰負(fù)荷與低谷負(fù)荷的出現(xiàn)時(shí)間與具體行業(yè)有關(guān)，並呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷三、計(jì)算負(fù)荷(calculatedload)計(jì)算負(fù)荷——等效負(fù)荷；按此負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與按照實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷長期運(yùn)行所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。表示為：

1、用途及依據(jù)按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備：當(dāng)以計(jì)算負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行時(shí)，設(shè)備的發(fā)熱溫度不會(huì)超過其允許值。導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)T=10min；實(shí)驗(yàn)表明：導(dǎo)體到達(dá)恒定溫升的時(shí)間約為3T-4T；故一般取30min來保證導(dǎo)體達(dá)到恒定溫升。第二節(jié)負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷2、計(jì)算 計(jì)算負(fù)荷要達(dá)到最高的恒定溫升，故有：

第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)，計(jì)算負(fù)荷選擇的是否合理直接影響到電器以及導(dǎo)線電纜選擇的經(jīng)濟(jì)性：過大會(huì)造成投資以及有色金屬的浪費(fèi)；過小選擇的電氣設(shè)備長期處於過負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣老化甚至燒毀；計(jì)算負(fù)荷情況複雜，影響因素諸多，難以精確計(jì)算；負(fù)荷是變化的；與設(shè)備的性能、生產(chǎn)組織、生產(chǎn)者的技能與能源供應(yīng)的狀況等多因素有關(guān)。計(jì)算負(fù)荷的方法較多：估算法、需要係數(shù)法、二項(xiàng)式法、單相負(fù)荷計(jì)算等近似求解方法。本節(jié)主要介紹兩種：需要係數(shù)法和二項(xiàng)式法。

第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法一．設(shè)備容量的確定1、用電設(shè)備的額定容量 銘牌上標(biāo)出的功率（或容量）——Pn；2、設(shè)備容量實(shí)際用電設(shè)備的實(shí)際工作性質(zhì)決定了其並非一直工作在額定狀態(tài)：有的長期工作，有的短期工作，有的反復(fù)工作；因而在求多個(gè)用電設(shè)備的實(shí)際消耗功率時(shí)，不能直接將其額定功率直接相加得到總的電力負(fù)荷。將各種用電設(shè)備的額定功率換算成同一的標(biāo)準(zhǔn)工作條件下（統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)工作制下）的“額定功率”，稱之為設(shè)備功率（設(shè)備容量）——Ps或者Pe。第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法3、用電設(shè)備的工作制以及對應(yīng)設(shè)備容量的計(jì)算（1）連續(xù)工作制設(shè)備（長期工作制）特點(diǎn)：恒定負(fù)荷下運(yùn)行，且運(yùn)行時(shí)間長至足以使之達(dá)到熱平衡狀態(tài)。如：通風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)組、照明燈等；設(shè)備功率計(jì)算：；（2）短時(shí)工作制設(shè)備特點(diǎn)：恒定負(fù)荷下運(yùn)行，短時(shí)間內(nèi)連續(xù)工作，且能夠達(dá)到熱平衡。如：控制閘門的電動(dòng)機(jī)；設(shè)備功率計(jì)算：第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法（3）斷續(xù)週期工作制設(shè)備（反復(fù)短時(shí)工作制）特點(diǎn)：反復(fù)週期性短時(shí)工作，工作或停歇均不足達(dá)到設(shè)備的熱平衡。如電焊機(jī)、吊車電動(dòng)機(jī)等。暫載率（dutycycle又稱負(fù)荷持續(xù)率）：其中：表示設(shè)備的工作週期；額定暫載率——注意:額定暫載率是設(shè)備的額定參數(shù)；第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法電焊機(jī)組：標(biāo)準(zhǔn)暫載率為：；設(shè)備功率：其中：為換算到標(biāo)準(zhǔn)暫載率下的設(shè)備負(fù)荷；

為設(shè)備額定參數(shù)；

第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法吊車電動(dòng)機(jī)：標(biāo)準(zhǔn)暫載率為：設(shè)備功率：參數(shù)與上述相同第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法總結(jié)：週期短時(shí)工作的設(shè)備功率計(jì)算：需要將設(shè)備額定暫載率下的額定功率換算成標(biāo)準(zhǔn)暫載率下的設(shè)備功率。設(shè)備容量不是設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，實(shí)際上是換算到一定標(biāo)準(zhǔn)工作制下的額定負(fù)荷。實(shí)際中求解計(jì)算負(fù)荷的思路：第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法二、按需要係數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷設(shè)備分組：在所計(jì)算的範(fàn)圍內(nèi)（如一條幹線、一段母線或一臺(tái)變壓器），所有用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷並不等於其設(shè)備容量之和，兩者之間存在比值關(guān)係，即為需要係數(shù)：具體含義：需用係數(shù)是一綜合係數(shù)，與需用係數(shù)的定義相結(jié)合，它標(biāo)誌著用電設(shè)備投入時(shí)，從供電網(wǎng)路實(shí)際取用的最大功率與用電設(shè)備組設(shè)備功率之比。第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法1、單個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷其中：

——該用電設(shè)備組的設(shè)備功率之和；

——用電設(shè)備組的需用係數(shù)；可查表；第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法例題：某車間有一冷加工車床組，共有電壓為380V的電動(dòng)機(jī)39臺(tái)（其中3臺(tái)10KW，8臺(tái)4KW，18臺(tái)3KW，10臺(tái)1.5KW），試用需要係數(shù)法求該設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。解：該用電設(shè)備組為連續(xù)工作制，故查表得：第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法帶入可得：通過上例題可以看出：(1)如果該車間只有此組負(fù)荷，計(jì)算得到的計(jì)算負(fù)荷實(shí)際上是該車間的低壓進(jìn)線的計(jì)算負(fù)荷。(2)計(jì)算某一個(gè)設(shè)備組設(shè)備容量的方法，為多設(shè)備組的計(jì)算提供基礎(chǔ)。第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法2．多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷如圖，在配電幹線或者變壓器低壓母線上，常有多個(gè)用電設(shè)備組同時(shí)工作，而考慮各用電設(shè)備組的最大負(fù)荷不一定同時(shí)出現(xiàn)，引入一同時(shí)係數(shù)其中：分別為有功同時(shí)係數(shù)和無功同時(shí)係數(shù)，一般情況下相等；第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法

m為該配電幹線或者車間變電所低壓母線上所接的用電設(shè)備組總數(shù)；為其中某一設(shè)備組的參數(shù)；為該幹線或低壓母線上的計(jì)算電流；

可見，為多組用電設(shè)備的幹線或者變壓器低壓母線上的計(jì)算負(fù)荷及計(jì)算電流；如果在變壓器的低壓母線上裝無功補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償容量為，則低壓母線上的無功計(jì)算負(fù)荷為：第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法注意無功補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)：此時(shí)的低壓母線上的有功計(jì)算負(fù)荷不變化；無功補(bǔ)償後：第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法注意幾點(diǎn)：由於各用電設(shè)備組的功率因數(shù)不一定相同，總的視在功率計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流不能利用各組的視在功率以及計(jì)算電流直接相加得到，應(yīng)由下式計(jì)算：查表獲得的需要係數(shù)以及同時(shí)係數(shù)是長期積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般認(rèn)為與設(shè)備的數(shù)量以及設(shè)備之間的容量差距是否懸殊等因素?zé)o關(guān)，但這種處理方法考慮不夠全面，是有條件的：只有當(dāng)設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、總?cè)萘繅虼?、沒有特殊的大型用電設(shè)備時(shí)，表中的需要係數(shù)才比較負(fù)荷實(shí)際。演算法適用對象：求用戶、全廠和大型車間變電所的計(jì)算負(fù)荷；而在確定設(shè)備臺(tái)數(shù)比較少的而且容量相差懸殊的分支幹線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，通常採用二項(xiàng)式法計(jì)算。第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法三、按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷計(jì)算

二項(xiàng)式法考慮了設(shè)備的平均負(fù)荷，還考慮了幾臺(tái)最大用電設(shè)備引起的附加負(fù)荷。第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法1．單個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式：其中：

——設(shè)備組基本負(fù)荷；

——該用電設(shè)備組的設(shè)備功率之和； 設(shè)備功率計(jì)算方法同前；

——附加負(fù)荷，為臺(tái)大容量設(shè)備的功率之和， 可以查表獲得；

——二項(xiàng)式係數(shù)，與設(shè)備類型有關(guān)，可查表；第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法尖峰負(fù)荷產(chǎn)生的原因：大容量電動(dòng)機(jī)的在某一階段內(nèi)滿載運(yùn)行或者頻繁同時(shí)啟動(dòng)。第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法由計(jì)算得到的得：第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法2．多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷依然考慮各組用電設(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)荷進(jìn)行補(bǔ)償。利用二項(xiàng)式法求解多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷的方法如下：第三節(jié)計(jì)算負(fù)荷的實(shí)用計(jì)算方法注意：按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷時(shí)，如果設(shè)備的總數(shù)少於表中規(guī)定的最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)的2倍（即）時(shí)，其最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)應(yīng)該適當(dāng)取小。一般按照：且“四捨五入”修約規(guī)則取整。

第四節(jié)單相負(fù)荷的計(jì)算

計(jì)算目的：保證系統(tǒng)的三相負(fù)荷盡可能平衡，避免某一相過大或者過小；

計(jì)算原則：1.三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相總?cè)萘康?5%時(shí)，單相設(shè)備可按照三相平衡設(shè)備進(jìn)行計(jì)算；2．三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘砍^三相總?cè)萘康?5%時(shí)，需要把單相設(shè)備等效成三相設(shè)備容量，再加上原有的三相負(fù)荷，從而得到總的三相電路的計(jì)算負(fù)荷。

本節(jié)將介紹如何將單相有功負(fù)荷等效成三相負(fù)荷，單相無功負(fù)荷的等效方法與之相同。

第四節(jié)單相負(fù)荷的計(jì)算

一．單相用電設(shè)備接於相電壓其中：——為等效三相設(shè)備負(fù)荷；——為最大負(fù)荷相的單相設(shè)備功率之和；

第四節(jié)單相負(fù)荷的計(jì)算二、單相設(shè)備接於線電壓1、接於同一線電壓時(shí)其中：為單相設(shè)備的最大容量；2、接於不同線電壓時(shí) 設(shè)接於三個(gè)線電壓的設(shè)備容量分別為P1、P2、P3，且cosφ1≠cosφ2≠cosφ3，當(dāng)P1＞P2＞P3時(shí)，則等效三相設(shè)備容量為：第四節(jié)單相負(fù)荷的計(jì)算三．一般情況特點(diǎn)：系統(tǒng)中接於相電壓、線電壓的單相負(fù)荷均有；計(jì)算分兩步進(jìn)行：1、將接於線電壓的單相負(fù)荷換算為接於相電壓的單相負(fù)荷；設(shè)：

——為換算後接相電壓的負(fù)荷；

——為接線電壓的單相用電功率；引入有功功率轉(zhuǎn)換係數(shù)： 無功功率轉(zhuǎn)換係數(shù)：第四節(jié)單相負(fù)荷的計(jì)算轉(zhuǎn)換公式：注意：1、查表可見： 無功換算係數(shù)也是如此；2、功率轉(zhuǎn)換係數(shù)與功率因數(shù)有關(guān)；3．功率轉(zhuǎn)換都是通過有功功率轉(zhuǎn)換而來的；第四節(jié)單相負(fù)荷的計(jì)算2、將各相負(fù)荷相加，選出最大負(fù)荷，取其3倍作為等效三相負(fù)荷。 即：無功等效負(fù)荷計(jì)算方法同上；第五節(jié)尖峰電流計(jì)算尖峰電流:

單臺(tái)或者多臺(tái)設(shè)備持續(xù)1~2S的短時(shí)最大負(fù)荷電流；表示為：；尖峰電流主要是由於大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、電壓波動(dòng)等原因造成的。與計(jì)算電流的區(qū)別計(jì)算電流——半小時(shí)平均電流的最大值；來源於計(jì)算負(fù)荷；尖峰電流——持續(xù)1~2S的短時(shí)最大負(fù)荷電流，尖峰電流比計(jì)算電流大得多。尖峰電流的計(jì)算目的選擇熔斷器、整定低壓斷路器和繼電保護(hù)裝置（整定繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間）、計(jì)算電壓波動(dòng)及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)條件等。第五節(jié)尖峰電流計(jì)算一、單臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算實(shí)際上求給單臺(tái)用電設(shè)備供電的支線尖峰電流；

即：尖峰電流=設(shè)備的起動(dòng)電流；其中：

——為用電設(shè)備的起動(dòng)電流倍數(shù)；對於鼠籠型電動(dòng)機(jī)一般為：5~7；對於繞線型電動(dòng)機(jī)一般為：2~3；對於直流電動(dòng)機(jī)一般為：1.7；對於電焊變壓器一般為：3；第五節(jié)尖峰電流計(jì)算二、多臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算實(shí)質(zhì)求多臺(tái)用電設(shè)備供電的幹線尖峰電流；1．一般情況：（設(shè)備不是同時(shí)起動(dòng)）其中：

——設(shè)備中最大的起動(dòng)電流；

——除具有最大起動(dòng)電流的設(shè)備之外的其餘（n-1）臺(tái)電機(jī)設(shè)備的計(jì)算電流；

——為n-1臺(tái)的同時(shí)係數(shù)；

第五節(jié)尖峰電流計(jì)算2．n臺(tái)設(shè)備同時(shí)起動(dòng)實(shí)質(zhì)：求解給n臺(tái)同時(shí)起動(dòng)設(shè)備供電配電線路的尖峰電流；其中：

——所有參與同時(shí)起動(dòng)設(shè)備的起動(dòng)電流之和；第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計(jì)算電流流過電力線路和變壓器時(shí)，勢必會(huì)功率和電能損耗。在進(jìn)行用戶或者全廠負(fù)荷計(jì)算時(shí)應(yīng)該計(jì)入這部分損耗。本節(jié)介紹線路以及變壓器的功率損耗。第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計(jì)算一、供電線路的功率損耗參數(shù)意義：

——有功功率損耗；電流流過線路電阻引起的損耗；

——無功功率損耗；電流流過電路電抗引起的損耗；對於三相供配電線路：上式變換為：第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計(jì)算注意：（1）單位：（2）利用計(jì)算電流求解，即得到的功率損耗是最大損耗功率。第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計(jì)算二、變壓器的功率損耗變壓器兩個(gè)試驗(yàn)：變壓器一、二次繞組中存在電阻和電抗，變壓器的功率損耗包含有功功率損耗和無功功率損耗。第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計(jì)算１．變壓器有功功率損耗：故變壓器的有功損耗為：第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計(jì)算２．變壓器無功功率損耗：

故變壓器無功功率損耗為：第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計(jì)算三、供配電系統(tǒng)的年電能損耗（有功損耗）由於實(shí)際中負(fù)荷隨時(shí)間不斷變化，變壓器以及線路中電能損耗難以精確計(jì)算，通常採用最大負(fù)荷損耗時(shí)間進(jìn)行描述；的物理意義：當(dāng)線路或者變壓器中以最大計(jì)算電流流過小時(shí)後所產(chǎn)生的電能損耗與全年流過的實(shí)際電流所產(chǎn)生的損耗相等。與之間與有關(guān)，注意定義中採用的是計(jì)算電流而不是計(jì)算負(fù)荷，主要是考慮到無功負(fù)荷的影響。第六節(jié)功率損耗與電能損耗的計(jì)算1、線路注意：上式中採用計(jì)算電流進(jìn)行求解，所以時(shí)間採用最大損耗時(shí)間。2．變壓器注：此項(xiàng)已換算成計(jì)算負(fù)荷第七節(jié)全廠負(fù)荷計(jì)算

確定用戶的計(jì)算負(fù)荷是選擇電源進(jìn)線和一、二次設(shè)備的基本依據(jù)，是供配電設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。根據(jù)用戶的供配電系統(tǒng)圖，從用電設(shè)備開始，朝電源方向逐級進(jìn)行計(jì)算，最後求出用戶總的計(jì)算負(fù)荷的方法——逐級計(jì)算法。

本節(jié)系統(tǒng)介紹逐級計(jì)算法確定用戶計(jì)算負(fù)荷的步驟。第七節(jié)全廠負(fù)荷計(jì)算0．單臺(tái)用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷目的：用於選擇其開關(guān)設(shè)備和導(dǎo)線截面積。~12345678全廠負(fù)荷計(jì)算示意圖第七節(jié)全廠負(fù)荷計(jì)算1．單個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷~12345678全廠負(fù)荷計(jì)算示意圖（1）設(shè)備分組；（2）設(shè)備容量計(jì)算;（3）需要係數(shù)或二項(xiàng)式法計(jì)算用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷；目的：用於選擇車間配電幹線以及幹線上的電氣設(shè)備；第七節(jié)全廠負(fù)荷計(jì)算車間變電所二次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷：——多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷目的：選擇變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇。~12345678全廠負(fù)荷計(jì)算示意圖第七節(jié)全廠負(fù)荷計(jì)算3.車間變壓器一次側(cè)的計(jì)算負(fù)荷：；——車間變壓器的損耗；目的：選擇高壓配電線及其上的電氣設(shè)備（開關(guān)、熔斷器等）。~12345678全廠負(fù)荷計(jì)算示意圖第七節(jié)全廠負(fù)荷計(jì)算4．配電所進(jìn)線的計(jì)算負(fù)荷：——配電所高壓用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷。目的：通過計(jì)算多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，選擇配電所進(jìn)線和相應(yīng)的電氣設(shè)備。~12345678全廠負(fù)荷計(jì)算示意圖第七節(jié)全廠負(fù)荷計(jì)算5．總降壓變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷：目的：選擇主變壓器及其二次側(cè)開關(guān)及保護(hù)設(shè)備。~12345678全廠負(fù)荷計(jì)算示意圖第七節(jié)全廠負(fù)荷計(jì)算6．主變壓器功率損耗：7．全廠計(jì)算負(fù)荷：——主變高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷目的：選擇主變一次側(cè)設(shè)備。8．地區(qū)變電所供給全廠的總負(fù)荷：——考慮高壓輸電線路的線損；目的：電源容量選擇以及配電線路截面積的選擇。~12345678全廠負(fù)荷計(jì)算示意圖本章小結(jié) 本章介紹了負(fù)荷曲線的基本概念、類別及有關(guān)物理量，講述了用電設(shè)備容量的確定方法，重點(diǎn)介紹了負(fù)荷計(jì)算的幾種方法，討論了功率損耗和電能損耗，詳細(xì)分析了負(fù)荷計(jì)算的步驟：（1）負(fù)荷曲線是表徵電力負(fù)荷隨時(shí)間變化情況的一種圖形。按照時(shí)間單位的不同，主要討論了日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線。日負(fù)荷曲線是按照時(shí)間先後繪製，年持續(xù)負(fù)荷曲線以負(fù)荷大小為序進(jìn)行繪製，掌握二者的區(qū)別。（2）與負(fù)荷曲線有關(guān)的幾個(gè)物理量：年最大負(fù)荷，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，計(jì)算負(fù)荷，平均負(fù)荷，負(fù)荷係數(shù)等，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)用以反映負(fù)荷的均衡性。分清各自的物理意義。110第一節(jié)短路的原因、後果、形式一、斷路的原因（1）設(shè)備原因：自然災(zāi)害電氣設(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣破壞：絕緣自然老化、操作過電壓、雷電過電壓、絕緣受到機(jī)械損傷等。（2）操作原因：運(yùn)行人員違規(guī)操作：帶電拉、合開關(guān)，檢修之後忘記拆除地線合閘等。（3）自然災(zāi)害：鳥獸跨越不同相的裸露導(dǎo)體。111二、斷路的種類短路對稱性短路：三相短路——k(3),影響最為嚴(yán)重不對稱性短路兩相短路——k(2)兩相接地短路——k(1.1)

單相接地短路——k(1)

對稱分析法進(jìn)行分析；其中單相故障出現(xiàn)的可能性最大兩相接地短路——k(1.1)兩相短路——k(2)三相短路——k(3)單相接地短路——k(1)112三、斷路的危害短路時(shí)系統(tǒng)電流增大，比正常電流大很多，三相短路時(shí)短路點(diǎn)電壓甚至降到零。（1）元件發(fā)熱，導(dǎo)體溫度急速升高，絕緣損壞，甚至部件受熱融化損壞；（2）電路電流引起較大的電動(dòng)力，電氣設(shè)備遭到機(jī)械破壞；（3）短路時(shí)電壓降低，影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。（4）破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性：使並聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)失去同步，甚至造成整個(gè)系統(tǒng)的解列和崩潰；（5）單相接地故障產(chǎn)生不平衡磁場，對附近的通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，影響其正常工作；（6）短路故障造成停電，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失，人民生活造成不便。113由此可見，短路產(chǎn)生的後果極為嚴(yán)重，在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)採取有效措施，精心操作，排除隱患，儘量避免三相短路，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行；同時(shí)為減輕短路後果並防止故障擴(kuò)大，需要計(jì)算短路電流，用於選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備、計(jì)算整定保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置及選擇限制短路電流的電氣設(shè)備（電抗器）等。三相短路是最嚴(yán)重的短路故障，三相短路的分析計(jì)算是其他短路分析的基礎(chǔ)。本章著重分析三相短路故障的分析方法。114第二節(jié)無限大容量電力系統(tǒng)三相短路分析1、無限大容量電力系統(tǒng)，是指供電容量相對於用戶的供電系統(tǒng)容量大很多的電力系統(tǒng)。無限大容量電力系統(tǒng)的特點(diǎn)是：當(dāng)用戶供電系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓保持不變；系統(tǒng)內(nèi)阻抗為零；電力系統(tǒng)容量無限大。事實(shí)上，沒有這樣的理想化系統(tǒng)，系統(tǒng)容量不會(huì)是無限大，系統(tǒng)阻抗也不會(huì)是零。這只是一個(gè)合理的假設(shè)，以方便計(jì)算。115以下情況，供電系統(tǒng)電源側(cè)認(rèn)為是無窮大容量系統(tǒng)：（1）發(fā)生短路時(shí)系統(tǒng)母線電壓降低很小，短路點(diǎn)距離電源較遠(yuǎn)。供電系統(tǒng)可以認(rèn)為是無限大容量供電系統(tǒng)。（2）電力系統(tǒng)阻抗小，小於短路回路總阻抗的5%-10%；（3）供配電系統(tǒng)容量小，與電力系統(tǒng)相比容量小得多，例如50倍關(guān)係。116為何要認(rèn)為是無窮大系統(tǒng)？（1）若滿足無窮大系統(tǒng)條件，就可以不考慮電源阻抗對於短路點(diǎn)的影響，簡化計(jì)算和分析。（2）但是，在距離發(fā)電機(jī)較近的發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)中，要考慮電源即發(fā)電機(jī)的暫態(tài)過程。117

2、無限大容量供電系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過程（1）正常運(yùn)行設(shè)電源A相各物理量為118

（2）三相短路分析

K點(diǎn)發(fā)生斷路時(shí)，電路被分為左、右兩側(cè)獨(dú)立的部分。右邊：無源短路回路——零輸入回應(yīng)。純衰減過程，最終數(shù)值衰減到零；將電感中的磁場能全部通過電阻消耗掉。左邊：與電源相聯(lián)的短路回路——全回應(yīng)。由於短路後回路的阻抗變小，電流增大，但由於電感的存在，使得電流不能突變，即在任何時(shí)刻短路時(shí)，若忽略原來的負(fù)荷電流，短路點(diǎn)短路瞬間電流為零。根據(jù)電路理論，必然產(chǎn)生非週期分量電流。此非週期分量電流不斷衰減，總的短路電流最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)短路電流。119短路瞬間，短路電流應(yīng)該滿足微分方程：120利用初始條件，確定非週期分量幅值的大?。?/p>

121

短路全電流

週期分量——強(qiáng)制分量：由無窮大系統(tǒng)的電源電壓和回路阻抗決定，電流幅值不變；與電源具有相同的變化規(guī)律，依然是正弦信號，頻率與電源相同；

非週期分量——自由分量：按指數(shù)衰減；僅與電路參數(shù)有關(guān)。122短路電流的相量表示法：非週期分量的幅值，等於相量和在縱軸上投影之差。

非週期分量幅值並不是固定的，與短路時(shí)刻的初相位、斷路前工作電流等因素有關(guān)系。

123當(dāng)與縱軸垂直時(shí)，自由分量不存在，短路過程不經(jīng)過暫態(tài)而直接進(jìn)入穩(wěn)態(tài)；短路電流非週期分量初始值最大時(shí)，短路電流最大，稱為最嚴(yán)重短路情況。一般情況下，電力系統(tǒng)設(shè)備的短路阻抗特性為感性，電抗值比電阻值大得多，因此，在忽略電阻的情況下，短路時(shí)短路阻抗角124最嚴(yán)重短路條件：電壓初相角為零。短路前電流為零，或功率因數(shù)等於1。125最嚴(yán)重短路電流波形1263、三相短路的有關(guān)物理量（1）短路過程：短路過程分為暫態(tài)過程和穩(wěn)態(tài)過程從短路發(fā)生的時(shí)刻起，到短路電流的暫態(tài)分量衰減完畢為止的這段時(shí)間，稱為短路的暫態(tài)過程（也叫過渡過程）。暫態(tài)過程後，即進(jìn)入穩(wěn)態(tài)過程。總的短路電流等於穩(wěn)態(tài)分量和暫態(tài)分量之和。對於無限大容量系統(tǒng)，ZS=0，週期分量不衰減，不隨時(shí)間變化，但非週期分量是隨時(shí)間指數(shù)規(guī)律變化的，衰減時(shí)間常數(shù)為。因此，總的短路電流的最大暫態(tài)值在暫態(tài)過程中某一時(shí)刻出現(xiàn)此時(shí)，ωt=π，t=0.01s。此時(shí)的電流稱為衝擊電流。三相短路時(shí)只有其中一相電流最為嚴(yán)重，因?yàn)椴豢赡苋嗷蛘咂渲腥蝺上嗤瑫r(shí)滿足上述的條件。127對於有限大容量系統(tǒng)，週期分量是變化的。例如少數(shù)或單臺(tái)發(fā)電機(jī)（汽輪機(jī)），短路時(shí)系統(tǒng)阻抗是變化的，短路電流週期分量幅值也隨之變化：首先表現(xiàn)為次暫態(tài)週期分量，然後是暫態(tài)週期分量，最後才是等同於無限大容量系統(tǒng)的週期分量。它們的幅值逐漸減小?！吧涎荨贝涡?yàn)椋?28

週期分量的次暫態(tài)（也叫超瞬態(tài)）電流

週期分量的暫態(tài)（也叫瞬態(tài)）電流穩(wěn)態(tài)短路電流錶達(dá)式對於無窮大容量系統(tǒng)短路時(shí)129（2）任一時(shí)刻短路電流有效值（3）衝擊電流、衝擊電流有效值130短路電流衝擊係數(shù)的分析對於純電阻性電路，對於純電感性電路，對於一般性電路，高壓系統(tǒng)：低壓系統(tǒng)：131（4）三相短路容量

三相短路容量用於選擇和校驗(yàn)斷路器的斷路能力（斷流能力）。

132第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路計(jì)算計(jì)算短路電流，理論上可以採用兩種方法：有名值法（歐姆法）和標(biāo)么值法。有名值法就是電壓除以阻抗得到電流，主要應(yīng)用於低壓系統(tǒng)、一個(gè)電壓等級的場合。實(shí)際運(yùn)用中，電力系統(tǒng)通常普遍採用標(biāo)么值方法計(jì)算短路電流。一、採用歐姆法進(jìn)行三相短路計(jì)算1331、電力系統(tǒng)的阻抗電力系統(tǒng)的電阻很小，可以不考慮。電力系統(tǒng)的電抗可以認(rèn)為是上游斷路器的短路阻抗，表示為：2、變壓器的阻抗變壓器電阻：變壓器電抗：1343、電力線路的阻抗電阻：電抗：4、阻抗換算一個(gè)阻抗值換算到另一個(gè)計(jì)算電壓值下時(shí)，乘以變比的平方。如135例題3-1求k-1點(diǎn)、k-2點(diǎn)的短路電流、短路容量。解:1、求k-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（1）電力系統(tǒng)的電抗

（2）架空線電抗（電阻不足電抗的1/3，忽略）：136

（3）畫出k-1點(diǎn)短路的等效電路圖。（4）k-1點(diǎn)短路電流

k-1點(diǎn)短路容量1372、求k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（1）系統(tǒng)阻抗折算到k-2點(diǎn)：（2）架空線阻抗折算到k-2點(diǎn)：（3）電力變壓器的阻抗（電阻太小，忽略）138（4）畫出k-2點(diǎn)短路的等效電路圖。（5）k-2點(diǎn)短路電流、短路容量：139二．標(biāo)么值法計(jì)算短路電流

1．標(biāo)么值：任意物理量的有名值與基準(zhǔn)值的比值稱為標(biāo)幺值。140通常，以設(shè)備的額定值為基值。在計(jì)算系統(tǒng)短路電流時(shí)，設(shè)備較多，為了對各個(gè)設(shè)備標(biāo)么值進(jìn)行統(tǒng)一，規(guī)定一個(gè)共同的基值，叫做系統(tǒng)基值。求出的標(biāo)么值稱為系統(tǒng)標(biāo)么值（簡稱標(biāo)么值）。如

且有：141基值的選取原則：（1）容量基值選定（2）以各自段線路的平均電壓為各級電壓的基值（3）以各自線路電壓基值下求得的標(biāo)么值等於換算到其他線路電壓等級下的標(biāo)么值。例如：142

2、短路回路元件的標(biāo)么值阻抗電氣元件銘牌標(biāo)么值（標(biāo)稱參數(shù)）一般都是以額定值為基準(zhǔn)計(jì)算出來的，整個(gè)系統(tǒng)中電氣設(shè)備很多，基準(zhǔn)值就不一致。因此需要將所有元件換算成統(tǒng)一基準(zhǔn)值下表示的標(biāo)么值。（1）發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)么值（2）變壓器的電抗標(biāo)么值143

（3）電抗器的標(biāo)么值電抗器的標(biāo)稱參數(shù)：電抗實(shí)際值：標(biāo)么值：144

（4）架空線路電抗標(biāo)么值（5）電源的電抗標(biāo)么值 對於供電系統(tǒng)而言，有時(shí)可以將電源側(cè)看作無窮大系統(tǒng)，此時(shí)電力系統(tǒng)的阻抗相對很小，可以忽略；但若供電部門提供了電力系統(tǒng)的電抗參數(shù)，可以記入，然後再計(jì)算短路電流，這樣更接近實(shí)際。計(jì)算時(shí)，有以下幾種情況：

a.已知電力系統(tǒng)短路容量，或斷路器的出口斷流容量，可把它們看作系統(tǒng)的短路容量來估算系統(tǒng)電抗，即：145b.已知電力系統(tǒng)電抗有名值，則3、幾個(gè)有用的物理量運(yùn)算式146例：試求如圖所示的供電系統(tǒng)中，總降壓變電所10KV母線上的K1點(diǎn)和車間變電所380V母線上的K2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流和短路容量，以及K2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)流經(jīng)變壓器３一次繞組的短路電流。~SQFSs=1000MVAWL15km,0.4Ω/km1T2T2500kVA,35/11kV,uk%=7.51km,0.38Ω/kmWL23T750kVA,10/0.4kV,uk%=4.5供電系統(tǒng)圖K1K2147解：

(1)畫出短路電流計(jì)算等效電路圖。

(2)取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA，3個(gè)基準(zhǔn)電壓分別為Ud1=37kV，Ud2=10.5kV，Ud3=0.4kV。求各元件的電抗標(biāo)么值。系統(tǒng)S：

線路WL1：148

變壓器1T和2T

線路2

變壓器3

（3）求K1點(diǎn)三相短路電流和短路容量計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)么值149

計(jì)算K1點(diǎn)所在電壓級的短路電流基準(zhǔn)值

計(jì)算K1點(diǎn)短路電流各值：150

（4）計(jì)算K2點(diǎn)三相短路時(shí)的短路電流短路回路的總阻抗標(biāo)么值為：151四、其他相關(guān)短路問題

1、單相短路：大電流接地系統(tǒng)單相短路時(shí)，單相短路電流為

發(fā)電機(jī)附近短路時(shí)，零序阻抗較小，短路電流大於三相短路電流。電網(wǎng)中短路時(shí)，零序阻抗大，短路電流小於三相短路電流。

2、兩相接地：大電流接地系統(tǒng)兩相短路時(shí)，短路電流為152第四節(jié)短路電流的效應(yīng)和校驗(yàn)一、概述導(dǎo)體電流的兩種狀態(tài)：

1、正常工作狀態(tài)：電壓和電流不超過額定值，電器能長期運(yùn)行的狀態(tài)。此時(shí)：導(dǎo)體發(fā)熱和散熱平衡，導(dǎo)體的溫度不再升高，保持正常工作溫度範(fàn)圍。導(dǎo)體的正常發(fā)熱溫度一般規(guī)定不超過70oC，室外導(dǎo)體不超過80oC。此溫度稱導(dǎo)體或電器的正常（長期發(fā)熱）最高允許溫度。產(chǎn)熱途徑：主要有電阻損耗，另外還有介質(zhì)電流損耗、周圍導(dǎo)體形成電磁感應(yīng)損耗等。正常運(yùn)行的電動(dòng)力較小，可以不考慮。1532、短路狀態(tài)：系統(tǒng)發(fā)生短路故障，電流突然增加幾倍幾十倍。短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，熱量來不及散出，幾乎全部用於導(dǎo)體溫升，因此導(dǎo)體溫度迅速升高。稱為短路電流的熱效應(yīng)。短路發(fā)熱引起以下?lián)p壞：熱效應(yīng)引起機(jī)械強(qiáng)度下降，甚至燒熔、氣化，引起觸頭接觸電阻增大。例如，鋁導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱超過200oC、銅導(dǎo)體超過300oC時(shí)，抗拉強(qiáng)度急劇下降。此溫度稱為導(dǎo)體或電器的短路（短時(shí)）最高允許溫度。斷路時(shí)電動(dòng)力也很大。稱為短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)。它能使導(dǎo)體變形損壞。熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)用於檢驗(yàn)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性154二、短路電流的電動(dòng)效應(yīng)和動(dòng)穩(wěn)定度兩長直導(dǎo)體，電流分別為，則

兩長直導(dǎo)線電動(dòng)力155一般電器設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)公式硬母線的電動(dòng)力校驗(yàn)，首先滿足：

156交流電動(dòng)機(jī)回饋衝擊電流對短路衝擊電流的影響：當(dāng)短路點(diǎn)附近的交流電動(dòng)機(jī)的容量較大（電動(dòng)機(jī)的額定電流之和超過系統(tǒng)短路電流的1%），或者交流電動(dòng)機(jī)總?cè)萘砍^100kW時(shí)，應(yīng)計(jì)入交流電動(dòng)機(jī)對短路點(diǎn)的回饋衝擊電流：157三、短路電流的熱效應(yīng)和熱穩(wěn)定度短路時(shí)，可以認(rèn)為導(dǎo)體電阻的產(chǎn)熱全部用來使導(dǎo)體溫升，如圖。短路發(fā)熱量求法：158對於短路假像時(shí)間，當(dāng)發(fā)電機(jī)出口附近短路時(shí)，無限大容量系統(tǒng)中短路時(shí)，超瞬態(tài)週期分量電流等於短路穩(wěn)態(tài)電流，對於短路時(shí)間，159求出短路發(fā)熱量Qk後，利用下圖，可求出短路最終發(fā)熱溫度θk160短路熱穩(wěn)定的校驗(yàn)條件θk1、一般電器設(shè)備的熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件2、對於導(dǎo)體材料的熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件第一節(jié)短路類型及其發(fā)生的原因和危害3．短路產(chǎn)生的原因（1）電氣設(shè)備載流導(dǎo)體的絕緣破壞：絕緣自然老化、操作過電壓、雷電過電壓、絕緣受到機(jī)械損傷等。（2）運(yùn)行人員違規(guī)操作：帶電拉、合開關(guān)，檢修之後忘記拆除地線合閘等。（3）鳥獸跨越不同相的裸露導(dǎo)體。第一節(jié)短路類型及其發(fā)生的原因和危害4．短路的危害短路時(shí)系統(tǒng)電流增大：比正常電流大數(shù)十倍，甚至數(shù)萬倍；電壓降低，距離短路點(diǎn)越近越低，三相短路時(shí)短路點(diǎn)電壓甚至降到零。（1）元件發(fā)熱，導(dǎo)體溫度升高，絕緣損壞；（2）電路電流引起較大的電動(dòng)力，電氣設(shè)備遭到機(jī)械破壞；（3）短路時(shí)電壓降低，影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。（4）破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性：使並聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)失去同步，甚至造成整個(gè)系統(tǒng)的解列和崩潰；第一節(jié)短路類型及其發(fā)生的原因和危害（5）單相接地故障產(chǎn)生不平衡磁場，對附近的通信線路和弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，影響其正常工作；（6）短路故障造成停電，給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失，人民生活造成不便。由此可見，短路產(chǎn)生的後果極為嚴(yán)重，在供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中應(yīng)採取有效措施，排除因素，保證安全可靠運(yùn)行；同時(shí)為減輕後果並防止故障擴(kuò)大，需要計(jì)算短路電流，用於正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備、計(jì)算整定保護(hù)短路的繼電保護(hù)裝置及選擇限制短路電流的電氣設(shè)備（電抗器）等。三相短路是最嚴(yán)重的短路故障，而且三相短路的分析計(jì)算是其他短路分析的基礎(chǔ)。本章著重分析三相短路故障的分析方法。第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析一．無限大容量系統(tǒng)（無窮大系統(tǒng)）三個(gè)特徵：端電壓保持恒定；沒有內(nèi)阻抗；容量無限大——相當(dāng)於理想的電壓源。在供電系統(tǒng)中：供配電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)相比容量小的多，供電系統(tǒng)的電源側(cè)可以認(rèn)為容量無限大；電力系統(tǒng)阻抗小於短路回路總阻抗的5%-10%，或者當(dāng)短路點(diǎn)距離電源較遠(yuǎn)時(shí)，發(fā)生短路時(shí)電力系統(tǒng)母線電壓降低很小。供電系統(tǒng)可以認(rèn)為是無限大容量供電系統(tǒng)，不考慮電源對於短路的影響，簡化分析。但在電力系統(tǒng)中會(huì)考慮電源（發(fā)電機(jī)的暫態(tài)過程）。第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析

三相短路是對稱的，可以採用單相等值電路進(jìn)行分析，三相短路的系統(tǒng)圖和電路圖，以及單相等值電路如圖所示。其中：為短路回路的電阻和電抗，為負(fù)載的電阻和電抗。二．無限大容量供電系統(tǒng)的三相短路暫態(tài)過程第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析1．正常運(yùn)行正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)電源側(cè)A相電壓為：

電流為：其中有效值關(guān)係為：

為功率因數(shù)角、阻抗角；為該相的初相角、合閘角；第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析2．三相短路分析K處為三相短路點(diǎn)，此時(shí)電路被分成兩部分：右邊：無源短路回路——零輸入回應(yīng)，純衰減過程，最終數(shù)值衰減到零；將電感中的磁場能全部通過電阻消耗掉，不予深入討論。左邊：與電源相聯(lián)的短路回路——分析全回應(yīng)；由於短路後回路的阻抗變小，電流增大，但由於電感的存在使得電流不能突變從而產(chǎn)生非週期分量電流，非週期分量電流不斷衰減，電流最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)電路電流。（電路中的換路定則。）第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析短路電流的變化滿足下麵的微分方程：（列KVL方程）為非齊次一階微分方程，解為：其中：為短路電流週期分量幅值；

為短路回路的阻抗角；

為短路非週期分量初值；第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析根據(jù)初始條件確定積分常數(shù)。根據(jù)換路定則，電感中的電流不能突變，所以在短路瞬間時(shí)，短路前工作電流與短路後電流相等，即：帶入式（3-3）得短路全電流為：所以：第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析三、三相短路的有關(guān)物理量1．短路週期分量的有效值其中：為線路首末端平均額定線電壓；

為短路回路總阻抗；第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析2．次暫態(tài)短路電流次暫態(tài)短路電流：短路電流週期分量在短路後第一個(gè)週期的有效值——

；在無窮大系統(tǒng)中：第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析3．短路全電流的有效值短路電流中含有非週期分量，短路全電流不再是正弦波，故有：

若假設(shè)短路電流非週期分量在所取的週期內(nèi)恒定不變，其值等於在該週期中心的暫態(tài)值；週期分量的有效值為，則此時(shí)的全電流有效值，根據(jù)奇函數(shù)積分特點(diǎn)可得：第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析4．短路衝擊電流和衝擊電流的有效值短路衝擊電流是短路全電流的最大暫態(tài)值，由圖分析可知，短路全電流最大暫態(tài)值出現(xiàn)在短路後半週期，即時(shí)，由短路全電流錶達(dá)式可得：式中：為短路電流衝擊係數(shù)；第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析

對於純電阻性電路；純電感性電路；短路衝擊電流的有效值為短路後第一個(gè)週期的短路全電流有效值，即：將短路電流衝擊係數(shù)帶入即得：第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析5．穩(wěn)態(tài)短路電流有效值短路穩(wěn)態(tài)電流：短路非週期分量衰減完後的短路電流，表示為：；在無窮大供電系統(tǒng)中短路穩(wěn)態(tài)電流便為短路電流的週期分量，用表示穩(wěn)態(tài)短路電流有效值，即短路電流，則有：第二節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路分析6．三相短路容量三相短路容量：

三相短路容量用於選擇和校驗(yàn)斷路器的斷路能力（斷流能力）。綜上所述，無限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，求出短路電流的週期分量有效值即可計(jì)算有關(guān)短路的所有物理量。第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算

供配電系統(tǒng)中通常具有多個(gè)電壓等級，利用常規(guī)的有名值計(jì)算短路電流，必須將所有元件的阻抗歸算到同一電壓等級下才能進(jìn)行計(jì)算。在電力系統(tǒng)分析中通常採用標(biāo)么值計(jì)算的方法進(jìn)行計(jì)算。一．標(biāo)么值的基本概念1．標(biāo)么值 任意物理量的有名值於基準(zhǔn)值的比值稱為標(biāo)么值。第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算按照對應(yīng)關(guān)係得到：2．基準(zhǔn)值的選擇基準(zhǔn)容量、基準(zhǔn)電壓、基準(zhǔn)電流、基準(zhǔn)阻抗分別表示為：。原則上基準(zhǔn)值可以任選。但為了計(jì)算方便，在基準(zhǔn)值選擇時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算由上述兩關(guān)係式可以看出，4個(gè)基準(zhǔn)量中只有兩個(gè)是獨(dú)立的，通常選擇基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，按照下式求解基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)阻抗。原則上基準(zhǔn)值的選擇是任意的。為計(jì)算方便，同時(shí)考慮以下兩個(gè)因素：（1）通常選擇某元件的額定容量（題目中明確給出的，如發(fā)電機(jī)或者變壓器）；或者令；（2）取故障點(diǎn)所在的線路平均額定電壓（計(jì)算電壓）：第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算二、短路回路元件的標(biāo)么值阻抗 短路計(jì)算時(shí)需要計(jì)算短路回路中各個(gè)電氣元件的阻抗以及短路回路的總阻抗。由於各電氣元件標(biāo)稱的額定值，是按照其額定值為基準(zhǔn)的，整個(gè)系統(tǒng)中的基準(zhǔn)不一致，所以需要首先要將所有元件換算成統(tǒng)一基準(zhǔn)值表示的標(biāo)么值。第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算1．發(fā)電機(jī)第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算發(fā)電機(jī)標(biāo)稱參數(shù)：，其中電抗標(biāo)么值以換算到統(tǒng)一基準(zhǔn)值下：為基準(zhǔn)，第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算2．變壓器變壓器標(biāo)稱參數(shù)：其中：

為短路電壓百分?jǐn)?shù)。忽略變壓器的電阻，則：得：換算成以為基準(zhǔn)的標(biāo)么值為：第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算3．電抗器標(biāo)稱參數(shù)：其中，百分電抗則有名值為：以為基準(zhǔn)值的標(biāo)么值為：由於各電壓級的平均電壓與額定電壓近似相等，對於發(fā)電機(jī)、變壓器以及電抗器可以分別通過下列式子求取：第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算4．架空線路和電纜5．電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值 對於供電系統(tǒng)而言，有時(shí)可以將電源側(cè)看作無窮大系統(tǒng)，此時(shí)電力系統(tǒng)的阻抗相對很小，可以忽略；但若供電部門提供了電力系統(tǒng)的電抗參數(shù)，可以計(jì)入，然後再計(jì)算短路電流，更接近實(shí)際。（1）已知電力系統(tǒng)電抗有名值第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算（2）已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量

將系統(tǒng)變電所高壓饋線出口斷路器的斷流容量看作系統(tǒng)的短路容量來估算系統(tǒng)電抗，即：（3）已知電力系統(tǒng)出口處的短路容量第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算6．短路回路的總阻抗標(biāo)么值短路回路的總阻抗標(biāo)么值由短路總電阻標(biāo)么值和總電抗標(biāo)么值決定：一般地，若，則可忽略電阻，即；通常高壓系統(tǒng)的短路計(jì)算中，由於總電抗遠(yuǎn)大於電阻，只計(jì)及電抗；低壓系統(tǒng)中需要計(jì)及電阻。第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算三、三相短路電流計(jì)算

無窮大系統(tǒng)發(fā)生三相短路故障時(shí)，短路電流的週期分量的幅值和有效值保持不變，而且相關(guān)的等都與短路電流的週期分量有關(guān)，因此只要計(jì)算出短路電流的週期分量的有效值即可。第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算1．計(jì)算方法（1）三相短路電流週期分量有效值第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算由得：上式表明，短路電流週期分量有效值的標(biāo)么值等於短路回路總阻抗標(biāo)么值的倒數(shù)。實(shí)際計(jì)算中，由短路回路總阻抗標(biāo)么值求出短路電流週期分量有效值的標(biāo)么值，然後再計(jì)算短路電流的有效值。第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算（2）衝擊短路電流由前面分析可知：第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算（3）三相短路容量

可見，三相短路容量在數(shù)值上等於基準(zhǔn)容量與三相短路電流標(biāo)么值或三相短路容量標(biāo)么值的乘積，而且三相短路容量標(biāo)么值與三相短路電流的標(biāo)么值相等。２．計(jì)算步驟（１）根據(jù)短路計(jì)算要求畫出短路電流計(jì)算系統(tǒng)圖，包括與短路計(jì)算相關(guān)的元件，標(biāo)出各元件的參數(shù)和短路點(diǎn)；（２）畫出計(jì)算短路電流的等效電路圖，每個(gè)元件用一個(gè)阻抗表示，電源用一個(gè)小圓圈表示，並標(biāo)出短路點(diǎn)，同時(shí)標(biāo)出元件的序號和阻抗，一般分子標(biāo)序號，分母標(biāo)阻抗；（３）選擇基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)容量，計(jì)算各元件的阻抗標(biāo)么值，再將等效電路圖化簡，求出短路回路總阻抗的標(biāo)么值；簡化方法：串並聯(lián)、星－三角變換等；（４）由短路回路總阻抗標(biāo)么值計(jì)算短路電流的標(biāo)么值，再計(jì)算短路其他相關(guān)量。第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算例：試求如圖所示的供電系統(tǒng)中，總降壓變電所10KV母線上的K1點(diǎn)和車間變電所380V母線上的K2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)的短路電流和短路容量，以及K2點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)流經(jīng)變壓器３一次繞組的短路電流。~SQFSs=1000MVAWL15km,0.4Ω/km1T2T2500kVA,35/11kV,uk%=7.51km,0.38Ω/kmWL23T750kVA,10/0.4kV,uk%=4.5供電系統(tǒng)圖K1K2解：

(1)畫出短路電流計(jì)算等效電路圖。

(2)取基準(zhǔn)容量Sb=100MVA，3個(gè)基準(zhǔn)電壓分別為Ub1=37kV，Ub2=10.5kV，Ub3=0.4kV。求各元件的電抗標(biāo)么值。系統(tǒng)S：

線路WL1：變壓器1T和2T

線路2

變壓器3

（3）求K1點(diǎn)三相短路電流和短路容量計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)么值計(jì)算K1點(diǎn)所在電壓級的短路電流基準(zhǔn)值

計(jì)算K1點(diǎn)短路電流各值：（4）計(jì)算K2點(diǎn)三相短路時(shí)的短路電流短路回路的總阻抗標(biāo)么值為：

供配電系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)，從電源到短路點(diǎn)的系統(tǒng)電壓下降，嚴(yán)重時(shí)短路點(diǎn)電壓降到０；接在短路點(diǎn)附近運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢可能大於電動(dòng)機(jī)所處系統(tǒng)的殘壓，此時(shí)電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)一樣向短路點(diǎn)饋送短路電流，同時(shí)電動(dòng)機(jī)受到制動(dòng)（能耗制動(dòng)）。一般只考慮電動(dòng)機(jī)對衝擊電流的影響：第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算四．電動(dòng)機(jī)對三相短路電流的影響其中，：電動(dòng)機(jī)的短路電流衝擊係數(shù)，低壓電動(dòng)機(jī)取1.0；高壓電動(dòng)機(jī)取1.4~1.6;：為電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)電動(dòng)勢標(biāo)么值；：為電動(dòng)機(jī)次暫態(tài)電抗的標(biāo)么值；：為電動(dòng)機(jī)的次暫態(tài)短路電流標(biāo)么值；：為電動(dòng)機(jī)的額定電流；第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算考慮場合：（1）高壓電動(dòng)機(jī)單機(jī)或者總?cè)萘看箪?00kW，低壓電動(dòng)機(jī)單機(jī)或者總?cè)萘看箪?0kW；（2）在靠近電動(dòng)機(jī)引出端附近發(fā)生三相短路時(shí)，才考慮電動(dòng)機(jī)對衝擊電流的影響；（3）計(jì)算短路後的短路電流或者在考慮衝擊電流的影響時(shí)才計(jì)入電動(dòng)機(jī)的回饋電流?？紤]電動(dòng)機(jī)的影響後，短路點(diǎn)的衝擊短路電流為：第三節(jié)無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計(jì)算兩相以及單相短路電流用於校驗(yàn)繼電保護(hù)的靈敏度，下麵介紹無限大容量系統(tǒng)兩相以及單相短路電流的實(shí)用計(jì)算方法。一、兩相短路電流的計(jì)算如圖所示無限大容量系統(tǒng)發(fā)生兩相短路第四節(jié)兩相和單相短路電流的計(jì)算如圖所示無限大容量系統(tǒng)發(fā)生兩相短路，短路電流為：第四節(jié)兩相和單相短路電流的計(jì)算其中：為短路回路一相總阻抗；該關(guān)係同樣適用於衝擊電流：；二、單相短路電流的計(jì)算大接地電流系統(tǒng)或者低壓三相四線制系統(tǒng)發(fā)生單相短路時(shí)，單相短路電流為：其中：為單相短路回路相線與大地或者中線之間的阻抗。第四節(jié)兩相和單相短路電流的計(jì)算

短路電流通過導(dǎo)體或電氣設(shè)備，會(huì)產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和較高的溫度，稱為短路的電動(dòng)力效應(yīng)（electro-dynamiceffect）和熱效應(yīng)(thermaleffect)；主要用於檢驗(yàn)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。第五節(jié)短路電流的效應(yīng)一、短路電流的電動(dòng)力效應(yīng)

電動(dòng)力：導(dǎo)體通過電流時(shí)相互間電磁作用產(chǎn)生的力。 正常工作時(shí)電流不大，電動(dòng)力很??；短路時(shí)特別是短路衝擊電流流過瞬間，產(chǎn)生的電動(dòng)力最大。第五節(jié)短路電流的效應(yīng)1．兩平行載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力第五節(jié)短路電流的效應(yīng)