供配電技術(shù) 課件 項(xiàng)目3、4　供配電的負(fù)荷計(jì)算、電力線路

供配電技術(shù)任務(wù)1負(fù)荷計(jì)算的方法

（1）了解常見的負(fù)荷曲線

（2）了解用電設(shè)備設(shè)備容量

（3）掌握負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)目標(biāo)任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成學(xué)會(huì)計(jì)算或估算電力負(fù)荷的大小是很重要的，負(fù)荷計(jì)算是正確選擇供配電系統(tǒng)中導(dǎo)線、電纜、開關(guān)電器、變壓器等的基礎(chǔ)，也是保障供配電系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行必不可少的環(huán)節(jié)。在學(xué)習(xí)負(fù)荷計(jì)算之前，先要來了解負(fù)荷曲線、用電設(shè)備的容量確定以及負(fù)荷計(jì)算的方法。任務(wù)提出3.1.1用電設(shè)備的設(shè)備容量

負(fù)荷曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形，反映了用戶用電的特點(diǎn)和規(guī)律。負(fù)荷曲線繪制在直角坐標(biāo)上，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷的大小，橫坐標(biāo)表示對(duì)應(yīng)的時(shí)間。

負(fù)荷曲線按負(fù)荷功率的功率性質(zhì)不同，分有功負(fù)荷曲線和無功負(fù)荷曲線；按時(shí)間單位的不同，分日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線；按負(fù)荷對(duì)象不同，分為全廠的、車間的或某類設(shè)備的負(fù)荷曲線。

1.日有功負(fù)荷曲線

日有功負(fù)荷曲線代表負(fù)荷在一晝夜（0～24h）變化情況，如圖3.1所示。圖3.1日有功負(fù)荷曲線（a）折線形負(fù)荷曲線（b）階梯行負(fù)荷曲線

任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成日有功負(fù)荷曲線可用測量的方法繪制。繪制的方法式：通過接在供電線路上的有功功率表，每個(gè)一定的時(shí)間間隔（一般為半小時(shí)）將儀表讀數(shù)的平均值記錄下來；再依次將這些點(diǎn)描繪在坐標(biāo)上。這些點(diǎn)連成折線形狀的是折線形，見圖3.1a；連成階梯狀的是階梯形，如圖3.1b為計(jì)算方便，負(fù)荷曲線多繪成階梯形。其時(shí)間間隔取的愈短，曲線愈能反映負(fù)荷的實(shí)際變化情況。日負(fù)荷曲線與橫坐標(biāo)所包圍的面積代表全日所消耗的電能。3.1.1用電設(shè)備的設(shè)備容量

任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成2.年持續(xù)負(fù)荷曲線

年負(fù)荷曲線反映負(fù)荷全年（8760h）變動(dòng)情況，如圖3.2所示。

年負(fù)荷曲線又分為年運(yùn)行負(fù)荷曲線和年持續(xù)負(fù)荷曲線。年運(yùn)行負(fù)荷曲線可根據(jù)全年日負(fù)荷曲線間接制成。年持續(xù)負(fù)荷曲線的繪制，要借助一年中有代表性的冬季日負(fù)荷曲線和夏季日負(fù)荷曲線。通常用年持續(xù)負(fù)荷曲線來表示年負(fù)荷曲線，繪制方法如圖3.2所示。其中夏季和冬季在全年中占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況核定。一般在北方，近似認(rèn)為冬季200天，夏季165天；在南方，近似認(rèn)為冬季165天，夏季200天。圖3.2是南方某廠的年負(fù)荷曲線，圖中P1在年負(fù)荷曲線上所占的時(shí)間計(jì)算為T1=200t1+165t2,+3.負(fù)荷曲線的有關(guān)物理量3.1.2用電設(shè)備的設(shè)備容量

任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成分析負(fù)荷曲線可以了解負(fù)荷變動(dòng)的規(guī)律，對(duì)供配電設(shè)計(jì)人員來說，可從中獲得一些對(duì)設(shè)計(jì)有用的資料；對(duì)企業(yè)運(yùn)行來說，可合理地、有計(jì)劃地安排車間、班次或大容量設(shè)備的用電時(shí)間，降低負(fù)荷高峰，填補(bǔ)負(fù)荷低谷，這種“削峰填谷”的辦法可使負(fù)荷曲線比較平坦，從而達(dá)到節(jié)電效果。圖3.2年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線的繪制（a）夏季日負(fù)荷曲線（b）冬季日負(fù)荷曲線（c）年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成3.1.2用電設(shè)備的設(shè)備容量

從負(fù)荷曲線上可求得以下一些參數(shù)。（1）年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)①最大負(fù)荷。年最大負(fù)荷是指全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)（為防偶然性，這樣的工作班至少要在負(fù)荷最大的月份出現(xiàn)2～3次）30分鐘平均功率的最大值，因此年最大負(fù)荷有時(shí)也稱為30分鐘最大負(fù)荷。②最大負(fù)荷利用小時(shí)。年最大負(fù)荷利用小時(shí)是指負(fù)荷以年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間后，消耗的電能恰好等于該電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能，這段時(shí)間就是年最大負(fù)荷利用小時(shí)，如圖3.3所示，陰影部分即為全年實(shí)際消耗的電能。如果以表示全年實(shí)際消耗的電能，則有：

（3-1）

（3.1.1用電設(shè)備的設(shè)備容量

任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成

是反映工廠負(fù)荷是否均勻的一個(gè)重要參數(shù)。該值越大，則負(fù)荷越平穩(wěn)。如果年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為8760，說明負(fù)荷常年不變（實(shí)際不太可能）。與工廠的生產(chǎn)班制也有較大關(guān)系，例如一班制工廠，約為1800～3000h；兩班制工廠，約為3500～4800h;三班制工廠，約為5000～7000h。圖3.3年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成3.1.1用電設(shè)備的設(shè)備容量

平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)①平均負(fù)荷。平均負(fù)荷就是指電力負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)消耗的功率的平均值。如在這段時(shí)間內(nèi)消耗的電能為，則時(shí)間的平均負(fù)荷為：

（3-2）年平均負(fù)荷是指電力負(fù)荷在一年內(nèi)消耗的功率的平均值。如用表示全年實(shí)際消耗的電能，則年平均負(fù)荷為：

（3-3）

3.1.1用電設(shè)備的設(shè)備容量任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成圖3.4用以說明年平均負(fù)荷，陰影部分表示全年實(shí)際消耗的電能，年平均負(fù)荷的橫線與兩坐標(biāo)軸所包圍的矩形面積恰好與之相等。②負(fù)荷系數(shù)。負(fù)荷系數(shù)是指平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值，即

（3-4）負(fù)荷系數(shù)又稱負(fù)荷率或負(fù)荷填充系數(shù)，用來表征負(fù)荷曲線不平坦的程度。負(fù)荷系數(shù)越接近1，負(fù)荷越平坦。所以對(duì)工廠來說，應(yīng)盡量提高負(fù)荷系數(shù)，從而充分發(fā)揮供電設(shè)備的供電能力、提高供電效率。有時(shí)也用表示有功負(fù)荷系數(shù)，用表示無功負(fù)荷系數(shù)。一般工廠=0.7～0.75，=0.76～0.82。

3.1.1用電設(shè)備的設(shè)備容量任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成對(duì)于單個(gè)用電設(shè)備或用電設(shè)備組，負(fù)荷系數(shù)是指設(shè)備的輸出功率和設(shè)備額度容量之比值，即

（3-5）其表征該設(shè)備或設(shè)備組的容量是否被充分利用。圖3.4年平均負(fù)荷任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成3.1.1用電設(shè)備的設(shè)備容量對(duì)于單個(gè)用電設(shè)備或用電設(shè)備組，負(fù)荷系數(shù)是指設(shè)備的輸出功率和設(shè)備額度容量之比值，即

（3-5）其表征該設(shè)備或設(shè)備組的容量是否被充分利用。圖3.4年平均負(fù)荷任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成3.1.2用電設(shè)備的設(shè)備容量設(shè)備容量的定義用電設(shè)備的銘牌上都有一個(gè)“額定功率”，但是由于各用電設(shè)備的額定工作條件不同，例如，有的是長期工作制，有的是短時(shí)工作制。因此這些銘牌上規(guī)定的額定功率不能直接相加來作為全廠的電力負(fù)荷，而必須首先換算成同一工作制下的額定功率，然后才能相加。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，用Pe表示。任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成2．設(shè)備容量的確定

（1）長期連續(xù)工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量就是設(shè)備的銘牌額定功率，即

（3-6）

（2）反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備的設(shè)備容量是將某負(fù)荷持續(xù)率下的銘牌額定功率換算到統(tǒng)一負(fù)荷持續(xù)率下的功率。

負(fù)荷持續(xù)率（暫載率）可用一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)間占整個(gè)周期的百分比來表示：

（3-7）

式中：

——工作時(shí)間；

——停歇時(shí)間。

起重電動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有15%、25%、40%、60%四種。

電焊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)暫載率有50%、65%、75%、100%四種。

3.1.2用電設(shè)備的設(shè)備容量

任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成①起重機(jī)（吊車電動(dòng)機(jī)），要求統(tǒng)一換算到=25%時(shí)的額定功率，即

（3-8）

式中，

——（換算前）設(shè)備銘牌額定功率；

——換算后設(shè)備容量；

——設(shè)備銘牌暫載率；

——值為25%的暫載率（計(jì)算中用0.25）。

②電焊機(jī)設(shè)備。要求統(tǒng)一換算到=100%，換算公式為：

（3-9）

式中，

——設(shè)備銘牌額定容量；

——設(shè)備銘牌功率因數(shù)。

③電爐變壓器組。設(shè)備容量是指在額定功率下的有功功率，即

（3-10）

式中，——電爐變壓器的額定容量；

——電爐變壓器的功率因數(shù)。

3.1.2用電設(shè)備的設(shè)備容量

任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成3.1.3負(fù)荷計(jì)算的方法

若要使工廠供配電系統(tǒng)在正常條件下可靠地運(yùn)行，必須正確選擇電力變壓器、開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等電力組件，這就需要對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。

計(jì)算負(fù)荷時(shí)指導(dǎo)體中通過一個(gè)等效負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)體的最高溫升正好與通過實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷時(shí)其產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷就稱為計(jì)算負(fù)荷。

由于導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約為（3～4），為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。對(duì)中小截面（35mm2以下）的導(dǎo)體，其約為10分鐘左右，故載流導(dǎo)體約經(jīng)30分鐘后可達(dá)到穩(wěn)定溫升值。由此可見，計(jì)算負(fù)荷實(shí)際上與30分鐘最大負(fù)荷（亦即年最大負(fù)荷）基本是相當(dāng)?shù)摹Ｒ虼?，有如下關(guān)系：

任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成

但是，由于較大截面的導(dǎo)體發(fā)熱時(shí)間常數(shù)往往大于10分鐘。如果30分鐘后還不能達(dá)到穩(wěn)定溫升，則這樣的計(jì)算負(fù)荷，按發(fā)熱條件來選擇導(dǎo)體將耗用較多的材料。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)荷的確定是否合理，將直接影響到電器設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。計(jì)算負(fù)荷不能定得太大，否則選擇的電器設(shè)備和導(dǎo)線電纜將會(huì)長期處于過負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燒毀。因此工程上依據(jù)不同的計(jì)算目的，針對(duì)不同類型的工廠和不同類型的負(fù)荷，在實(shí)踐中總結(jié)出了各種負(fù)荷的計(jì)算方法，例如估算法、需要系數(shù)法、二項(xiàng)式發(fā)和單相負(fù)荷計(jì)算等。下面介紹這些計(jì)算方法。3.1.3負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成1.計(jì)算負(fù)荷的估算法

（1）單位產(chǎn)品耗電量法。若已知某車間或企業(yè)的年生產(chǎn)量和每一產(chǎn)品的單位耗電量

，則企業(yè)全年電能

為

（3-12）

有功計(jì)算負(fù)荷為

（3-13）

式中，

為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。

（2）車間生產(chǎn)面積負(fù)荷密度法。若已知車間生產(chǎn)面積（m2）和負(fù)荷密度指標(biāo)（kW/m2）時(shí)，車間平均負(fù)荷為：

（3-14）

車間計(jì)算負(fù)荷為

（3-15）

此方法也適用于估算整個(gè)企業(yè)的用電負(fù)荷，只要把式中的車間密度指標(biāo)和車間面積改為全廠的即可。3.1.3負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成2.需要系數(shù)法

在所計(jì)算的范圍內(nèi)（如一條干線、一段母線或一臺(tái)變壓器），將用電設(shè)備按其設(shè)備性質(zhì)不同分成若干組，對(duì)每一組選用合適的需要系數(shù)，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)荷求總的計(jì)算負(fù)荷，這種方法稱為需要系數(shù)法。所以需要系數(shù)法一般用來求多臺(tái)三相用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。用電設(shè)備的額度容量是指輸出容量，它與輸入容量之間有一個(gè)平均效率

；用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運(yùn)行，因此引入負(fù)荷系數(shù)

；用電設(shè)備本身以及配電線路又功率損耗，所以引入一個(gè)線路平均效率

；用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定同時(shí)運(yùn)行，故引入一個(gè)同時(shí)系數(shù)

。用電設(shè)備組的有功負(fù)荷計(jì)算應(yīng)為：

（3-16）

3.1.3負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成式中

為設(shè)備容量，令

/(

)=

,

就稱為需要系數(shù)。實(shí)際上，需要系數(shù)還與操作人員的技能及生產(chǎn)等多種因素有關(guān)。附錄表1中列出了各種用電設(shè)備的需要系數(shù)值，供計(jì)算參考。（1）單組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。

（3-17）3.1.3負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成（2）多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。應(yīng)考慮各用電設(shè)備組的最大負(fù)荷不一定同時(shí)出現(xiàn)，須計(jì)入各用電設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)，該系數(shù)取值見表3-1。表3-1同時(shí)系數(shù)（3-18）式中，3.1.3負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成式中

為用電設(shè)備組的組數(shù)，

為同時(shí)系數(shù)，

，

為各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。用需要系數(shù)法求計(jì)算負(fù)荷，其特點(diǎn)是簡單方便，計(jì)算結(jié)果比較符合實(shí)際，而且長期以來已積累了各種設(shè)備的需要系數(shù)，因此是世界各國均普遍采用的基本方法。但是把需要系數(shù)看作與一組設(shè)備中設(shè)備的多少，以及設(shè)備容量是否相差懸殊等都無關(guān)的固定值，這就考慮不全面。實(shí)際上只有當(dāng)設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、總?cè)萘孔銐虼?、沒有特大型用電設(shè)備時(shí)，表中的需要系數(shù)的值才較符合實(shí)際。所以，需要系數(shù)法普遍應(yīng)用于求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)較少，而且容量差別懸殊的分支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，我們將采用另一種方法—二項(xiàng)式法。3.1.3負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成3.二項(xiàng)式法。用二項(xiàng)式法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，即考慮用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?，由考慮幾臺(tái)最大用電設(shè)備引起的大于平均負(fù)荷的附加負(fù)荷。下面根據(jù)不同情況分別介紹其計(jì)算公式。

（1）單組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷

式中，、為二項(xiàng)式系數(shù)；

是該組用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘浚?/p>

為

臺(tái)最大設(shè)備的總?cè)萘浚?/p>

、

、

的值可查附錄表1）。3.1.3負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成式中，

為各用電設(shè)備組的平均功率，其中

是各用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘浚?/p>

為每組用電設(shè)備中

臺(tái)容量較大的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)增加的附加負(fù)荷；

為附加負(fù)荷最大的一組設(shè)備的附加負(fù)荷；

為最大附加負(fù)荷設(shè)備組的平均功率因數(shù)角的正切值（可查附錄表1）。

（2）多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷同樣要考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時(shí)出現(xiàn)的因素，因此在確定總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，只能在各組用電設(shè)備組中取一組最大的附加負(fù)荷，再加上各組用電設(shè)備的平均負(fù)荷，即

（3-20）3.1.3負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成4.單相負(fù)荷的計(jì)算

單相設(shè)備接于三相經(jīng)路中，應(yīng)盡可能地均衡分配，使三相負(fù)荷盡可能平衡。如果均衡分配后，三相線路中剩余的單相設(shè)備總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%，可將單相設(shè)備總?cè)萘恳暈槿嘭?fù)荷平衡進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。如果超過145%，則應(yīng)先將這部分單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。

（1）單相設(shè)備接于相電壓時(shí)

等效三相設(shè)備容量

按最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量

3倍計(jì)算，即而等效三相負(fù)荷可按上述的需要系數(shù)法計(jì)算。（2）單相設(shè)備接于線電壓時(shí)容量為

的單相設(shè)備接于線電壓時(shí)，其等效三相設(shè)備容量Pe為：

(3-22)等效三相負(fù)荷可按上述需要系數(shù)法計(jì)算。=3

(3-21)3.1.3負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)1供配電系統(tǒng)的構(gòu)成

探索與實(shí)踐

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(tái)（其中，10.5kW的4臺(tái)，7.5kW的8臺(tái)，5kW的8臺(tái)），車間380V電焊機(jī)2臺(tái)（每臺(tái)容量20kVA，

，

車間有吊車1臺(tái)（11kW，

試計(jì)算此車間的設(shè)備容量。并用需要系數(shù)法計(jì)算車間的計(jì)算負(fù)荷。解：（1）車間設(shè)備容量的計(jì)算。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(tái)金屬切削機(jī)床的總?cè)萘繛?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，所以2臺(tái)電焊機(jī)的設(shè)備容量為：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，所以1臺(tái)吊車的容量為：④

車間的設(shè)備容量為：（2）車間計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算。

①金屬切削機(jī)床組的計(jì)算負(fù)荷。查附表1，取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：Kd=0.2，

，

，根據(jù)式(3-17)有：

，根據(jù)式（3-17）有：②電焊機(jī)組的計(jì)算負(fù)荷。查附表1，取需要系數(shù)和功率因數(shù)為Kd

=0.35，，，根據(jù)式（3-17）有：③吊車組的計(jì)算負(fù)荷。查附表1，取需要系數(shù)和功率因數(shù)為Kd=0.15，，，根據(jù)式（3-17）有：探索與實(shí)踐④全車間的總計(jì)算負(fù)荷。根據(jù)表3-1，取同時(shí)系數(shù)

，所以全車間的計(jì)算負(fù)荷為：2.一機(jī)修車間的380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kV，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW2臺(tái)，4kW2臺(tái)，2.2kW8臺(tái)；另接通風(fēng)機(jī)2臺(tái)共2.4kW；電爐1臺(tái)2kW。試用需要系數(shù)法求計(jì)算負(fù)荷（設(shè)同時(shí)系數(shù)為0.9）。解：①冷加工電動(dòng)機(jī)。查附表1，取，則②通風(fēng)機(jī)。查附表1，取則探索與實(shí)踐③電阻爐。查附表1，取

=31.5A，則④總的計(jì)算負(fù)荷探索與實(shí)踐2.用二項(xiàng)式法計(jì)算探索與實(shí)踐1車間金屬切削機(jī)床組的計(jì)算負(fù)荷。

解：查附表1，取二項(xiàng)式系數(shù)則根據(jù)式（3-19）、式（3-20）有：3.試用二項(xiàng)式法計(jì)算探索與實(shí)踐2的計(jì)算負(fù)荷解：先分別求出各組的平均功率bPe和附加負(fù)荷cPx。金屬切削機(jī)車電動(dòng)機(jī)組。查附表1，取則通風(fēng)機(jī)組。查附表1，取則探索與實(shí)踐電阻爐。查附表1，取

則，顯然，三組用電設(shè)備中，第一組的附加負(fù)荷最大，因此總的計(jì)算負(fù)荷為：

=30.56kvar探索與實(shí)踐任務(wù)2供配系統(tǒng)能量損耗的計(jì)算（1）掌握供配電系統(tǒng)的功率損耗（2）掌握供配電系統(tǒng)的電能損耗任務(wù)目標(biāo)任務(wù)提出電流流過供配電線路和變壓器時(shí)，勢必要引起功率和電能的損耗。在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，應(yīng)計(jì)入這部分損耗。

式中，

為線路的計(jì)算電流；

為線路每相的電阻，

，

為線路單位長度的電阻值，

為線路的計(jì)算長度。1.線路的功率損耗因線路具有電阻和電抗，所以其功率損耗包括有功和無功兩部分。（1）

有功功率損耗。有功功率損耗是電流流過線路電阻所引起的，其計(jì)算公式為（3-23）（2）無功功率損耗。無功功率損耗是電流流過線路電抗所引起的，其計(jì)算公式為式中，

為線路的計(jì)算電流；

為線路每相的電抗，

，

為線路單位長度的電抗值，L為線路的計(jì)算長度。一般對(duì)架空線路，

為0.4?/km左右，對(duì)電纜線路，其值為0.08?/km左右。（3-24）任務(wù)2供配系統(tǒng)能量損耗的計(jì)算3.2.1供電系統(tǒng)的功率損耗2.變壓器的功率損耗

（1）估算法。電力變壓器的功率損耗，在一般的負(fù)荷計(jì)算中，可采用估算法，用簡化公式來近似計(jì)算。有功功率損耗：

式中，

—變壓器二次側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷。（3-25）（3-26）（2）精確法。①有功功率損耗。變壓器的有功功率損耗由鐵損損是變壓器的主磁通在鐵芯中產(chǎn)生的有功損耗。變壓器空載時(shí)，因空載電流很小，在一次繞組中產(chǎn)生的有功功率損耗也很小，可忽略不計(jì)，故空載損耗可認(rèn)為就是鐵損，所以鐵損又稱為空載損耗。變壓器的主磁通只與外加電壓有關(guān)，當(dāng)外加電壓和頻率恒定時(shí)，鐵損與負(fù)荷無關(guān)，是定值。和銅損兩部分組成。3.2.1供電系統(tǒng)的功率損耗任務(wù)2供配系統(tǒng)能量損耗的計(jì)算銅損是變壓器負(fù)荷電流在一次、二次繞組的電阻中產(chǎn)生的有功損耗，其值與負(fù)荷電流（或功率）的平方成正比。變壓器短路時(shí)，一次側(cè)短路電壓很小，在鐵芯中產(chǎn)生的有功功率損耗可略去不計(jì)，故變壓器的短路損耗可認(rèn)為就是額度電流下的銅損因此變壓器的有功功率損耗為或3.2.1供電系統(tǒng)的功率損耗任務(wù)2供配系統(tǒng)能量損耗的計(jì)算式中，

為變壓器器的額度容量；

為變壓器的計(jì)算負(fù)荷；

為變壓器的負(fù)荷率（

）。

②無功功率損耗。變壓器的無功功率損耗也由空載無功功率損耗和負(fù)載無功功率損耗兩部分組成?？蛰d無功功率損是變壓器空載時(shí)，由產(chǎn)生主磁通的勵(lì)磁電流所造成的。其與繞組電壓有關(guān)，與負(fù)荷無關(guān)。其值與勵(lì)磁電流（或近似與空載電流）成正比，即式中，為變壓器空載電流占額度電流的百分值。3.2.1供電系統(tǒng)的功率損耗任務(wù)2供配系統(tǒng)能量損耗的計(jì)算

負(fù)載無功功率損耗是變壓器負(fù)荷電流在一次、二次繞組電抗上所產(chǎn)生的無功功率損耗，其值也與電流的平方成正比。因變壓器繞組的電抗遠(yuǎn)大于電阻，故可認(rèn)為其在額度電流時(shí)的無功功率損耗與短路電壓（即阻抗電壓）成正比，即式中，為變壓器的短路電壓百分值。因此，變壓器的無功功率損耗為或式中，、、和均可在變壓器產(chǎn)品目錄和附錄表3中查得。3.2.1供電系統(tǒng)的功率損耗任務(wù)2供配系統(tǒng)能量損耗的計(jì)算由于變壓器和線路是供配電系統(tǒng)中常年運(yùn)行的設(shè)備，所以其產(chǎn)生的電能損耗相當(dāng)可觀，應(yīng)當(dāng)引起重視。在供配電系統(tǒng)中，通常利用年最大負(fù)荷損耗小時(shí)來近似計(jì)算線路和變壓器的有功電能損耗，所以下面介紹一下的物理含義。當(dāng)線路或變壓器中以最大計(jì)算電流流過小時(shí)后所產(chǎn)生的電能損耗，恰與全年流過實(shí)際變化的電流所產(chǎn)生的電能損耗相等?？梢?，是一個(gè)假想時(shí)間，它與年最大負(fù)荷利用小時(shí)有一定的關(guān)系，在，且線路電壓不變時(shí)有1.線路的電能損耗式中，為通過線路的計(jì)算電流；為線路每相的電阻。2.變壓器的電能損耗包括兩部分（1）由于鐵損引起的電能損耗如下：（2）由于銅損引起的電能損耗如下：因此變壓器全年的電能損耗為3.2.2供電系統(tǒng)的電能損耗任務(wù)2供配系統(tǒng)能量損耗的計(jì)算1.電力變壓器的有功功率和無功功率損耗各如何計(jì)算？其中哪些損耗是與負(fù)荷無關(guān)的？哪些損耗與負(fù)荷有關(guān)？按簡化公式如何計(jì)算？

解：有功功率損耗=鐵損+銅損=

有功功率損耗為：

是變壓器空載時(shí)，由產(chǎn)生主磁通的電流造成的，是變壓器負(fù)荷電流在一次，二次繞組電抗上所產(chǎn)生的無功損耗。無功功率損耗為：探索與實(shí)踐無功功率=和是與負(fù)荷無關(guān)，和與負(fù)荷有關(guān)簡化公式：任務(wù)3全廠負(fù)荷的計(jì)算（1）了解全廠負(fù)荷計(jì)算的常用方法。（2）掌握逐級(jí)推算法計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷。任務(wù)目標(biāo)確定全廠的計(jì)算負(fù)荷是選擇工廠電源進(jìn)線一、二次設(shè)備的基本依據(jù)，是工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，也是與電力部門簽訂用電協(xié)議的基本依據(jù)。確定全廠計(jì)算負(fù)荷的方法很多，可根據(jù)不同情況和要求采用不同的方法。任務(wù)提出3.3.1全廠負(fù)荷計(jì)算的方法2.用逐級(jí)推算法計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷在確定了各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷后，要確定車間或全廠的計(jì)算負(fù)荷，可以采用由用電設(shè)備組開始，逐級(jí)向電源方向推算的方法，在經(jīng)過變壓器和較長的線路時(shí)，應(yīng)加上變壓器和線路的損耗。1.用需要系數(shù)法計(jì)算全廠計(jì)算負(fù)荷在已知全廠用電設(shè)備總?cè)萘康臈l件下，承以一個(gè)工廠的需要系數(shù)即可求得全廠的有功計(jì)算負(fù)荷，即式中：——全廠的需要系數(shù)值，查表3-2選取。其他計(jì)算負(fù)荷求法如前述，全廠負(fù)荷的需要系數(shù)及功率因數(shù)如表3-2所示。

負(fù)荷的需要系數(shù)及功率因數(shù)任務(wù)3全廠負(fù)荷的計(jì)算如圖3.5所示，在確定全廠計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)從用電末端開始，逐步向上推算至電源進(jìn)線端。應(yīng)為其所有出線上的計(jì)算負(fù)荷等之和，再乘上同時(shí)系數(shù)而要考慮線路的損耗，因此由等幾條高壓配電線路一般不長，其功率損耗可略去不計(jì)。在一般的負(fù)荷計(jì)算中，可采用簡化公式來近似計(jì)算。有功功率損耗：無功功率損耗：式中：—變壓器二次側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷。3.3.1全廠負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)3全廠負(fù)荷的計(jì)算圖3.5逐級(jí)推算法示意圖3.按年產(chǎn)量和年產(chǎn)值估算全廠的計(jì)算負(fù)荷如果已知工廠的年產(chǎn)量A或年產(chǎn)值B，可以根據(jù)工廠的單位產(chǎn)量耗電量a或單位產(chǎn)值耗電量b，求出工廠的全年耗電量=Aa=Bb式中，各類工廠的單位產(chǎn)量耗電量a或單位產(chǎn)值耗電量b可從有關(guān)設(shè)計(jì)手冊查取。在求出全年耗電量后，即可求出全廠的有功計(jì)算負(fù)荷：式中：為工廠的年最大負(fù)荷利用小時(shí)。其他計(jì)算負(fù)荷參數(shù)、、的計(jì)算，按式3-17可求得。3.3.1全廠負(fù)荷計(jì)算的方法任務(wù)3全廠負(fù)荷的計(jì)算已知某一班制電器開關(guān)制造工廠共有用電設(shè)備容量4500kW，試估算該廠的計(jì)算負(fù)荷。

解：查表3-2取

=0.35，

，

，根據(jù)公式有：探索與實(shí)踐=0.35×4500=1575kW=1575×0.88=1386kvar

任務(wù)4尖峰電流的計(jì)算

任務(wù)目標(biāo)（1）了解尖峰電流的概念。

（2）掌握單臺(tái)用電設(shè)備供電的支線尖峰電流。

（3）掌握計(jì)算多臺(tái)用電設(shè)備供電的干線尖峰電流。尖峰電流

是指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1～2秒的短時(shí)最大負(fù)荷電流。它是由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、電壓波動(dòng)等原因引起的，與計(jì)算電流不同，計(jì)算電流是指半小時(shí)最大電流，尖峰電流比計(jì)算電流大的多。

計(jì)算尖峰電流的目的是選擇熔斷器、整定低壓斷路器合繼電保護(hù)裝置、計(jì)算電壓波動(dòng)及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)條件等。探索與實(shí)踐3.4.1單臺(tái)用電設(shè)備供電的支線尖峰電流支線尖峰電流就是用電設(shè)備的啟動(dòng)電流，即式中，

為用電設(shè)備的啟動(dòng)電流；

為用電設(shè)備的額度電流；

為用電設(shè)備的啟動(dòng)電流倍數(shù)（可查樣本或銘牌，對(duì)籠形電動(dòng)機(jī)一般為5～7，對(duì)繞線型電動(dòng)機(jī)一般為2～3，對(duì)直流電動(dòng)機(jī)一般為1.7，對(duì)電焊變壓器一般為3或稍大）。

任務(wù)4尖峰電流的計(jì)算3.4.2多臺(tái)用電設(shè)備供電的干線尖峰電流干線尖峰電流指啟動(dòng)電流最大的一臺(tái)設(shè)備正在啟動(dòng)、其余設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的電流。其計(jì)算公式為

或式中，

為用電設(shè)備組啟動(dòng)電流與額度電流之差為最大的那臺(tái)設(shè)備的啟動(dòng)電流；

為用電設(shè)備組啟動(dòng)電流與額度電流之差最大的那臺(tái)設(shè)備的二者電流之差：

為除啟動(dòng)電流與額度電流之差為最大的那臺(tái)設(shè)備外，其他

臺(tái)設(shè)備的額度電流之和；

為上述

臺(tái)設(shè)備的同時(shí)系數(shù)，其值按臺(tái)數(shù)多少選取，一般為0.7～1；

為全部設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)線路的計(jì)算電流。

任務(wù)4尖峰電流的計(jì)算1.有一380V三相線路，供電給表3-3所示4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，試計(jì)算該線路的尖峰電流。

表3-3負(fù)荷資料解：由表可知，電動(dòng)機(jī)M4的

=193.2-27.6=165.6A為最大。取

=0.9，該線路的尖峰電流為：探索與實(shí)踐=0.9×（5.8+5+35.8）+193.2=235A

任務(wù)4尖峰電流的計(jì)算任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償（1）了解功率因數(shù)的計(jì)算方法。（2）了解功率因數(shù)對(duì)供配電系統(tǒng)的影響及提高功率因數(shù)的方法。（3）掌握并聯(lián)電容器補(bǔ)償容量和臺(tái)數(shù)的確定。（4）了解并聯(lián)電容器的裝設(shè)方法及裝設(shè)地點(diǎn)。（5）掌握補(bǔ)償后全廠負(fù)荷和功率因數(shù)計(jì)算。任務(wù)目標(biāo)電力系統(tǒng)中絕大多數(shù)用電設(shè)備，如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電力變壓器、電焊機(jī)以及交流接觸器等，他們都要從電網(wǎng)吸收大量無功電流來產(chǎn)生交變磁場。功率因數(shù)

是反映有功功率一定的條件下，取用無功功率的多少；如果取用的無功功率越多，則功率因數(shù)越低，除白職燈、電阻電熱器等設(shè)備負(fù)荷的功率因數(shù)接近于1外，其他如電動(dòng)機(jī)、變壓器、電抗器等功率因數(shù)均小于1，而功率因數(shù)是衡量供配電系統(tǒng)是否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)。任務(wù)提出任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償電力系統(tǒng)的實(shí)際功率因數(shù)是隨著負(fù)荷和電源電壓的變動(dòng)而變動(dòng)的，因此該值的計(jì)算也就多種方法。1.瞬時(shí)功率因數(shù)可由功率因數(shù)表（相位表）直接測量，也可以用在同一時(shí)間測得的有功功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)計(jì)算得到，可按下式計(jì)算：式中，

為功率表測出的三相功率讀數(shù)（

）；

為電流表測出的線電流讀數(shù)（）；

為電壓表測出的線電壓的讀數(shù)（

）。瞬時(shí)功率因數(shù)用于觀察功率因數(shù)的變化情況，即了解和分析工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況，以便采取相應(yīng)補(bǔ)償措施。2.平均功率因數(shù)它是指在某一時(shí)間內(nèi)功率因數(shù)的平均值。可采用以下兩種方法計(jì)算：（1）由消耗的電能計(jì)算。計(jì)算公式如下：3.5.1功率因數(shù)的分類及計(jì)算任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償式中，為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能（可由有功電度表讀出）；為某一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能（可由無功電度表讀出）。若用戶在電費(fèi)計(jì)量點(diǎn)裝設(shè)電感性和電容性的無功電度表來分別計(jì)量感性無功電能（）和容性無功電能（），按以下公式計(jì)算（2）由計(jì)算負(fù)荷計(jì)算。計(jì)算公式為：式中，為有功負(fù)荷系數(shù)（一般為0.7～0.75）；為無功負(fù)荷系數(shù)（一般為0.76～0.82）。供電部門根據(jù)月平均公路因數(shù)調(diào)整用戶的電費(fèi)電價(jià)，即實(shí)行高獎(jiǎng)低罰的獎(jiǎng)懲制度。3.最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷（計(jì)算負(fù)荷）時(shí)的功率因數(shù)，計(jì)算公式為3.5.1功率因數(shù)的分類及計(jì)算任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償我國有關(guān)規(guī)定規(guī)定：高壓供電的工廠，最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9，其他工廠不得低于0.85。4.自然功率因數(shù)是指電設(shè)備或工廠在沒有安裝人工補(bǔ)償裝置時(shí)的功率因數(shù)，有瞬時(shí)值和平均值兩種。5.總的功率因數(shù)指用電設(shè)備或工廠設(shè)置了人工補(bǔ)償后的功率因數(shù)，也有瞬時(shí)值和平均值兩種。通常，瞬時(shí)功率因數(shù)只用來了解、分析工廠無功率的變化情況，以便采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施；月平均功率因數(shù)則作為電業(yè)部門調(diào)整收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)則作為確定無功補(bǔ)償容量的計(jì)算依據(jù)。3.5.1功率因數(shù)的分類及計(jì)算任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償3.5.2無功功率補(bǔ)償電力系統(tǒng)中的用電設(shè)備多為感性負(fù)載，在運(yùn)行過程中，除了消耗有功功率外，還需要大量的無功功率在電源至負(fù)荷之間交換，導(dǎo)致功率因數(shù)降低，所以一般電力系統(tǒng)的自然功率因數(shù)都比較低，它給工廠供配電系統(tǒng)造成不利影響。根據(jù)我國制定的按功率因數(shù)調(diào)整收費(fèi)的辦法要求，高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，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，當(dāng)功率因數(shù)低于0.7時(shí)，電業(yè)局不予供電。因此，工廠在改善設(shè)備運(yùn)行性能，合理調(diào)整運(yùn)行方式提高自然功率因數(shù)的情況下，都需要安裝無功功率補(bǔ)償裝置，提高工廠供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)。提高功率因數(shù)的方法很多，可分為兩大類，即提高自然功率因數(shù)的方法和人工補(bǔ)償無功功率提高功率因數(shù)的方法。在工廠供配電系統(tǒng)中，人工補(bǔ)償無功功率提高功率因數(shù)的方法通常是安裝移相電容器。從圖3.6可以看出功率因數(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(shí)在有功功率P30不變的條件下，無功功率將由Q30.1減少到Q30.2，視在功率將由Q30.1減小到Q30.2，從而負(fù)荷電流也得以減小，這將使系統(tǒng)的無功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，而且可選較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提高功率因數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)大有好處。圖3.6無功補(bǔ)償原理圖任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償1.并聯(lián)電容器的接線并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙萜鞔蠖嗖捎萌切危?/p>

形）接線，對(duì)于低壓（0.5kV以下）并聯(lián)電容器，因?yàn)榇蠖嗍亲龀扇嗟模势鋬?nèi)部已接成三角形。假設(shè)有電容為C的三個(gè)單相電容器，如果其額度電壓與三相網(wǎng)絡(luò)的額度電壓相同時(shí)，應(yīng)將電容器接成三角形；如果電容器的額度電壓低于三相網(wǎng)絡(luò)額度電壓時(shí)，應(yīng)將電容器接成星形（Y形）。不同的接線方法其總?cè)萘繛椋?/p>

形接線時(shí)×Y形接線時(shí)3.5.2無功功率補(bǔ)償任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償由上式可以看出，同樣的電容器，按三角形接線時(shí)其補(bǔ)償容量將是星形接線的3倍。這是并聯(lián)電容器采用三角形接線的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。另外電容器采用三角形接線時(shí)，任一電容器斷線，三相線路仍得到無功補(bǔ)償；而采用星形接線時(shí)，一相電容斷線時(shí)，斷線相將失去無功補(bǔ)償。但是，當(dāng)電容器采用三角形接線時(shí)，任一電容器擊穿短路時(shí)，將造成三相線路的兩相短路，短路電流很大，有可能引起電容器爆炸。這對(duì)高壓電容器特別危險(xiǎn)。如果電容器采用星星接線，情況就不圖，如圖3.7為電容器星形接線時(shí)，正常工作和A相電容器被擊穿而短路時(shí)的電流分布情況。圖3.7三相線路中電容器星形接線時(shí)的電流分布（a）正常工作時(shí)的電流分布（b）A相電容器被擊穿即短路時(shí)的電流分布和相量圖3.5.3并聯(lián)電容器的裝設(shè)任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償從圖中可以看出，正常工作時(shí)有式中，

；

為相電壓當(dāng)A相電容器擊穿短路時(shí)有即當(dāng)電容器采用星形接線時(shí)，在其中的一相電容器發(fā)生擊穿短路時(shí)，其短路電流僅為正常工作電流的3倍，運(yùn)行相對(duì)比較安全。所以GB50053—94《10KV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：高壓電容器組宜接成中性點(diǎn)不接地星形，容量較小時(shí)（450kvar及以下）宜接成三角形。低壓電容器應(yīng)接成三角形。3.5.3并聯(lián)電容器的裝設(shè)任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償2.并聯(lián)電容器的裝設(shè)地點(diǎn)并聯(lián)電力電容器在供配電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置有三種。即高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和單獨(dú)就地補(bǔ)償（個(gè)別補(bǔ)償）。如圖3.8所示圖3.8并聯(lián)電容器在供配電系統(tǒng)中的裝設(shè)位置和補(bǔ)償效果3.5.3并聯(lián)電容器的裝設(shè)任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償補(bǔ)償方式的合理性主要從補(bǔ)償范圍的大小，補(bǔ)償容量的利用率高低以及電容器的運(yùn)行條件和維護(hù)管理的方便等來衡量。（1）高壓集中補(bǔ)償。高壓集中補(bǔ)償是指將高壓電容器組集中裝設(shè)在工廠變電所的6～10kV母線上。該補(bǔ)償方式只能降低總降壓變電所的6kV～10kV母線前供配電系統(tǒng)中的無功功率，而無法補(bǔ)償企業(yè)內(nèi)部供配電系統(tǒng)中的無功功率，因此補(bǔ)償范圍最小。經(jīng)濟(jì)效果較后兩種補(bǔ)償方式差。但由于裝設(shè)集中、運(yùn)行條件較好、維護(hù)管理方便、投資較少，且總降壓變電站6kV～10kV母線停電機(jī)會(huì)少，因此電容器利用率高。這種方式在一些大中型企業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)普遍。（2）低壓集中補(bǔ)償。低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器集中裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上。該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償車間變電所低壓母線前車間變電所和高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率，對(duì)車間變電所低壓母線后的設(shè)備則不起補(bǔ)償作用。但其補(bǔ)償范圍比高壓集中補(bǔ)償要大，而且該補(bǔ)償方式能使車間主變壓器的視在功率減小，從而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經(jīng)濟(jì)。這種低壓電容器補(bǔ)償屏一般可安裝在低壓配電室內(nèi)，運(yùn)行維護(hù)安全方便。該補(bǔ)償方式在工廠中應(yīng)用相當(dāng)普遍。3.5.3并聯(lián)電容器的裝設(shè)任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償（3）單獨(dú)就地補(bǔ)償（個(gè)別補(bǔ)償或分散補(bǔ)償）是指在個(gè)別功率因數(shù)較低的設(shè)備旁邊裝設(shè)補(bǔ)償電容器組。該補(bǔ)償方式能補(bǔ)償安裝部位以前的所有設(shè)備，因此補(bǔ)償范圍最大，效果最好。但投資較大，而且如果被補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備停止運(yùn)行的話，電容器組也被切除，電容器的利用率較低。而且存在小容量電容器的單位價(jià)格、電容器易受到機(jī)械震動(dòng)及其他環(huán)境條件影響等缺點(diǎn)。所以這種補(bǔ)償方式適用于長期穩(wěn)定運(yùn)行，無功功率需要較大，或距電源較遠(yuǎn)，不便于實(shí)現(xiàn)其他補(bǔ)償?shù)膱龊稀?.5.3并聯(lián)電容器的裝設(shè)任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償3.5.4補(bǔ)償容量和補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷1.補(bǔ)償容量的計(jì)算已知某工廠或車間補(bǔ)償前的計(jì)算負(fù)荷Pc、Qc、Sc和自然功率因數(shù)

，若要求把功率因數(shù)提高到

，應(yīng)補(bǔ)償?shù)臒o功容量按式下式計(jì)算：式中：

——有功計(jì)算負(fù)荷；

——補(bǔ)償前后功率因數(shù)角；

——無功補(bǔ)償容量。任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償3.5.4補(bǔ)償容量和補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷2.補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算在確定了總的補(bǔ)償容量

后，還應(yīng)選擇補(bǔ)償電容器的單臺(tái)容量

和電容器的數(shù)量n。這時(shí)要考慮并聯(lián)電容器的接法，以及電容器實(shí)際運(yùn)行電壓可能與額定電壓不同等具體問題。在選擇了移相電容器的單個(gè)容量

后，即可按式下式確定電容器的個(gè)數(shù)。由上式計(jì)算求出的電容器的個(gè)數(shù)n，對(duì)于單相電容器，應(yīng)取為3的倍數(shù)，以便三相平均分配安裝。補(bǔ)償后工廠的有功計(jì)算負(fù)荷不變，但電源向工廠提供的無功功率將減小，在確定補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)以前的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)減去無功補(bǔ)償容量，總的無功計(jì)算負(fù)荷為：補(bǔ)償后的視在計(jì)算負(fù)荷為：任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償探索與實(shí)踐1.某企業(yè)擬建一降壓變電所，裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。已知變電所低壓側(cè)有功計(jì)算負(fù)荷為650kW，無功計(jì)算負(fù)荷為800kvar。為了使企業(yè)（變電所高壓側(cè)）的功率因數(shù)不低于0.9，如在低壓側(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)償變量？補(bǔ)償前后企業(yè)變電所選變壓器的容量有何變化？解：①補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù)。變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：因此未考慮無功補(bǔ)償時(shí)，主變壓器的容量應(yīng)選擇為1250kVA（參見附表2）。變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：任務(wù)5功率因數(shù)和無功功率補(bǔ)償②無功補(bǔ)償容量。按相關(guān)規(guī)定，補(bǔ)償后變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9，即

≥0.9。在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，因?yàn)榭紤]到變壓器的無功功率損耗遠(yuǎn)大于有功功率損耗，所以低壓側(cè)補(bǔ)償后的低壓側(cè)功率因數(shù)應(yīng)略高于0.9。這里取補(bǔ)償后低壓側(cè)功率因數(shù)因此，低壓側(cè)需要裝設(shè)并聯(lián)電容器容量為：?、垩a(bǔ)償后重新選擇變壓器容量。變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：因此無功功率補(bǔ)償后的主變壓器容量可選為800kVA（參見附表2）。探索與實(shí)踐④補(bǔ)償后工廠功率因率。補(bǔ)償后變壓器的功率損耗為：變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)為：滿足相關(guān)規(guī)定的要求。⑤無功補(bǔ)償前后的比較。由此可見，補(bǔ)償后主變壓器的容量減少了450kVA，不僅減少了投資，而且減少電費(fèi)的支出，提高了功率因數(shù)。探索與實(shí)踐項(xiàng)目訓(xùn)練一、填空題1．電力負(fù)荷按工作制的不同可分為

工作制設(shè)備、

工作制設(shè)備、

工作制設(shè)備。2．負(fù)荷曲線：一組用電設(shè)備功率隨

變化關(guān)系的圖形。3．計(jì)算負(fù)荷P30：全年負(fù)荷最大的工作班內(nèi)，消耗電能最大的半小時(shí)的

。4．尖峰電流是指持續(xù)時(shí)間1～2S的短時(shí)

（電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)）。二、

選擇題。1．在配電設(shè)計(jì)中，通常采用（）的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。A．20min

B．30min

C．60min

D．90min2．尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)時(shí)間為（）左右的最大負(fù)荷電流。A．1～2s

B．5～6s

C．15～20s

D．30～40s3．在求計(jì)算負(fù)荷P30時(shí)，我們常將工廠用電設(shè)備按工作情況分為：（）A．金屬加工機(jī)床類，通風(fēng)機(jī)類，電阻爐類B．電焊機(jī)類，通風(fēng)機(jī)類，電阻爐類C．連續(xù)運(yùn)行工作制，短時(shí)工作制，斷續(xù)周期工作制D．一班制，兩班制，三班制4．供電中計(jì)算負(fù)荷P30的特點(diǎn)是（）A．真實(shí)的，隨機(jī)變化的B．假想的，隨機(jī)變化的C．真實(shí)的，預(yù)期不變的最大負(fù)荷D．假想的，預(yù)期不變的最大負(fù)荷5．電焊機(jī)的設(shè)備功率是指將額定功率換算到負(fù)載持續(xù)率為()時(shí)的有功功率。A．15％B．25％C．50％D．100％6．吊車電動(dòng)機(jī)組的功率是指將額定功率換算到負(fù)載持續(xù)率為()時(shí)的有功功率。A．15％B．25％C．50％D．100％7．用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少，各臺(tái)設(shè)備容量相差懸殊時(shí)，宜采用（

），一般用于干線.配變電所的負(fù)荷計(jì)算。A．二項(xiàng)式法B．單位面積功率法C．需要系數(shù)法D．變值需要系數(shù)法8．用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，各臺(tái)設(shè)備容量相差不懸殊時(shí)，國際上普遍采用_______，來確定計(jì)算負(fù)荷。（）

A．二項(xiàng)式法B．單位面積功率法C．需要系數(shù)法D．變值需要系數(shù)法9．供電突然中斷時(shí)將造成人身傷亡的危險(xiǎn)，或造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或給國民經(jīng)濟(jì)帶來極大損失。這樣的電力負(fù)荷屬于（

）A．一級(jí)負(fù)荷B．二級(jí)負(fù)荷C．三級(jí)負(fù)荷D．四級(jí)負(fù)荷10．若中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失，如造成主要設(shè)備損壞、大量的產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂，需較長時(shí)間才能恢復(fù)的電力負(fù)荷是（

）

A．一級(jí)負(fù)荷B．二級(jí)負(fù)荷C．三級(jí)負(fù)荷D．四級(jí)負(fù)荷三、判斷題1．需要系數(shù)是P30（全年負(fù)荷最大的工作班消耗電能最多的半個(gè)小時(shí)平均負(fù)荷）與Pe（設(shè)備容量）之比。（）2．二項(xiàng)式系數(shù)法適用于計(jì)算設(shè)備臺(tái)數(shù)不多，而且各臺(tái)設(shè)備容量相差較大的車間干線和配電箱的計(jì)算負(fù)荷。（）四、綜合題1．已知某一班電器開關(guān)制造工廠用電設(shè)備的總?cè)萘繛?500kW，線路電壓為380V，試估算該廠的計(jì)算負(fù)荷。(需要系數(shù)Kd=0.35、功率因數(shù)cosφ=0.75、tanφ=0.88)。2．已知某機(jī)修車間金屬切削機(jī)床組，擁有380V的三相電動(dòng)機(jī)7.5kW3臺(tái)，4kW8臺(tái)，3kW17臺(tái)，1.5kW10臺(tái)（需要系數(shù)Kd=0.2、功率因數(shù)cosφ=0.5、tanφ=1.73）。試求計(jì)算負(fù)荷。3．某機(jī)修車間380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW（其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW1臺(tái)，4kW3臺(tái)，2.2kW7臺(tái)；需要系數(shù)Kd=0.2、功率因數(shù)cosφ=0.5、tanφ=1.73），通風(fēng)機(jī)2臺(tái)共3kW（需要系數(shù)Kd=0.8、功率因數(shù)cosφ=0.8、tanφ=0.75），電阻爐1臺(tái)2kW（需要系數(shù)Kd=0.7、功率因數(shù)cosφ=1、tanφ=0），同時(shí)系數(shù)（K∑P=0.95，K∑q=0.97）。試計(jì)算該線路上的計(jì)算負(fù)荷。4．某動(dòng)力車間380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW1臺(tái)，4kW3臺(tái)，（b=0.14、c=0.4、x=3、cosφ=0.5、tanφ=1.73）。試求計(jì)算負(fù)荷。5．某機(jī)修間380V線路上，接有金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)20臺(tái)共50kW，其中較大容量電動(dòng)機(jī)有7.5kW1臺(tái)，4kW3臺(tái)，2.2kW7臺(tái)，（b=0.14、c=0.4、x=5、cosφ=0.5、tanφ=1.73）。試求計(jì)算負(fù)荷。6．已知某機(jī)修車間金屬切削機(jī)床組，擁有380V的三相電動(dòng)機(jī)7.5kW3臺(tái)，4kW8臺(tái)，3kW17臺(tái)，1.5kW10臺(tái)（b=0.14、c=0.4、x=5、cosφ=0.5、tanφ=1.73）。試求計(jì)算負(fù)荷。7．計(jì)算某380V供電干線的尖峰電流，該干線向3臺(tái)機(jī)床供電，已知3臺(tái)機(jī)床電動(dòng)機(jī)的額定電流和啟動(dòng)電流倍數(shù)分別為=5A，=7；=4A，=4；=10A，=3。項(xiàng)目小結(jié)確定計(jì)算負(fù)荷的常用方法有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法。需要系數(shù)法適用于變配電的負(fù)荷計(jì)算；二項(xiàng)式系數(shù)法適用于低壓配電支干線和配電箱的負(fù)荷計(jì)算。供配電系統(tǒng)電能損耗的計(jì)算包括線路的電能損耗和變壓器的電能損耗。尖峰電流是指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1～2秒的短時(shí)最大負(fù)荷電流。功率因數(shù)反映了供用電系統(tǒng)中無功功率消耗量在系統(tǒng)總?cè)萘克嫉谋戎?，反映了供用電系統(tǒng)的供電能力。高壓供電的企業(yè)，最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9，其他工廠不得低于0.85。提高功率因數(shù)主要是提高自然功率因數(shù)和人工補(bǔ)償無功功率因數(shù)。任務(wù)1電力線路的基本接線方式任務(wù)目標(biāo)（1）了解電力網(wǎng)絡(luò)的基本接線方式。

（2）熟悉架空線路。

（3）熟悉電纜線路。

（4）熟悉車間內(nèi)配電線路。

（5）了解線路運(yùn)行時(shí)突然停電的處理技術(shù)。項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)提出電力線路是工廠供配電系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著輸送和分配電能的重要任務(wù)，所以在整個(gè)供配電系統(tǒng)中有著重要的作用。相關(guān)知識(shí)電力網(wǎng)絡(luò)的接線應(yīng)力求簡單、可靠，操作維護(hù)方便。電力網(wǎng)絡(luò)包括廠內(nèi)高壓配電網(wǎng)絡(luò)與車間低壓配電網(wǎng)絡(luò)，高壓配電網(wǎng)絡(luò)指從總降壓變電所或配電所到各個(gè)車間變電所或高壓設(shè)備之間的6～10kV高壓配電網(wǎng)絡(luò)，低壓配電網(wǎng)絡(luò)指從車間變電所到各低壓用電設(shè)備的380/220V低壓配電網(wǎng)絡(luò)。工廠內(nèi)高低壓電力線路的接線方式有三種類型：放射式、樹干式及環(huán)式。4.1.1高壓配電線路的接線方式1．放射式接線高壓放射式接線是指由工廠變配電所高壓母線上引出單獨(dú)的線路，直接供電給車間變電所或高壓用電設(shè)備，在該線路上不再分接其他高壓用電設(shè)備。這種接線方式簡捷，操作維護(hù)方便，保護(hù)簡單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。但高壓開關(guān)設(shè)備用的多，投資高，當(dāng)線路故障或檢修時(shí)，該線路上全部負(fù)荷都將停電。為提高供電可靠性，根據(jù)具體情況可增加備用線路。圖4.1高壓放射式接線任務(wù)1電力線路的基本接線方式項(xiàng)目四工廠電力線路2．樹干式接線高壓樹干式接線是指從工廠變配電所高壓母線上引出一回路供電干線，沿線分接至幾個(gè)車間變電所或負(fù)荷點(diǎn)的接線方式。一般干線上連接的車間變電所不得超過五個(gè)，總?cè)萘坎坏么笥?000kVA，這種接線從變配電所引出的線路少，高壓開關(guān)設(shè)備應(yīng)用的少，比較經(jīng)濟(jì)，但供電可靠性差，因?yàn)楦删€上任意一點(diǎn)發(fā)生故障或檢修時(shí)，將引起干線上的所有負(fù)載停電。為提高可靠性，同樣可采用增加備用的方法。圖4.2高壓單回路樹干式圖4.3雙端供電的單回路樹干式圖4.4單側(cè)供電的雙回路樹干式4.1.1高壓配電線路的接線方式任務(wù)1電力線路的基本接線方式項(xiàng)目四工廠電力線路圖4.5高壓環(huán)式接線3．環(huán)式接線高壓環(huán)式接線其實(shí)是兩端供電的樹干式接線。這種接線運(yùn)行靈活，供電可靠性高。當(dāng)干線上任何地方發(fā)生故障時(shí)你，只要找出故障段，拉開其兩側(cè)的隔離開關(guān)，把故障段切除后，全部線路就可以恢復(fù)供電。由于閉環(huán)運(yùn)行時(shí)繼電器保護(hù)整定比較復(fù)雜，所以正常運(yùn)行時(shí)一般均采用開環(huán)運(yùn)行方式，即環(huán)形線路中有一處開關(guān)是斷開的。4.1.1高壓配電線路的接線方式任務(wù)1電力線路的基本接線方式項(xiàng)目四工廠電力線路圖4.5高壓環(huán)式接線圖4.5高壓環(huán)式接線實(shí)際上工廠高壓配電系統(tǒng)的接線方式往往是集中接線方式的組合，究竟采用什么接線方式，應(yīng)根據(jù)具體情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較后，才能確定合理的接線方式。4.1.1高壓配電線路的接線方式任務(wù)1電力線路的基本接線方式項(xiàng)目四工廠電力線路4.1.2工廠低壓電力線路的接線方式工廠低壓配電線路的基本接線方式也可分為放射式、樹干式和環(huán)式。1．放射式接線低壓放射式接線，由車間變電所的低壓配電屏引出獨(dú)立的線路供電給配電箱或大容量設(shè)備，再由配電箱引出獨(dú)立的線路到各控制箱或用電設(shè)備。這種接線方式供電可靠性較高，任何一個(gè)分支線出現(xiàn)故障，都不會(huì)影響其他線路供電，運(yùn)行操作方便，但所用開關(guān)設(shè)備及配電線路也較多。放射式界限多用于負(fù)荷分布在車間內(nèi)各個(gè)不同方向，用電設(shè)備容量大的場合。圖4.6低壓放射式接線任務(wù)1電力線路的基本接線方式項(xiàng)目四工廠電力線路2．樹干式接線低壓樹干式接線，是將用電設(shè)備或配電箱接到車間變電所低壓配電屏的配電干線上

。這種接線的可靠性不如放射式，主要適用于容量較小且分布均勻的用電設(shè)備。當(dāng)干線出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)使所連接的用電設(shè)備均受影響，但這種接線方式引出的配電干線較少，采用的開關(guān)設(shè)備少，節(jié)省資源。4.1.2工廠低壓電力線路的接線方式任務(wù)1電力線路的基本接線方式圖4.7低壓樹干式接線4.1.2工廠低壓電力線路的接線方式項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)1電力線路的基本接線方式3．環(huán)式接線工廠內(nèi)各車間變電所的低壓側(cè)，可以通過低壓聯(lián)絡(luò)線連接起來，構(gòu)成一個(gè)環(huán)。這種接線方式供電可靠性高，，一般線路故障或檢修只是引起短時(shí)停電或不停電，經(jīng)切換操作后就可恢復(fù)供電。環(huán)式接線保護(hù)裝置整定配合比較復(fù)雜，所以低壓環(huán)形供電多采用開環(huán)運(yùn)行。圖4.8

低壓環(huán)式接線4.1.2工廠低壓電力線路的接線方式項(xiàng)目四工廠電力線路在工廠的低壓配電系統(tǒng)中，也往往是采用幾種接線方式的組合，依具體情況而定。不過在環(huán)境正常的車間或建筑內(nèi)，當(dāng)大部分用電設(shè)備容量不很大又無特殊要求時(shí)，宜采用樹干式配電，這一方面是由于樹干式配電較之放射式經(jīng)濟(jì)，另一方面是由于我國各工廠的供電人員對(duì)采用樹干式配電積累了相當(dāng)成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐證明，低壓樹干式配電在一般正常情況下能夠滿足生產(chǎn)要求?？偟膩碚f，工廠電力線路(包括高壓和低壓線路)的接線應(yīng)力求簡單。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，供配電系統(tǒng)如果接線復(fù)雜，層次過多，不僅浪費(fèi)投資，維護(hù)不便，而且由于電路串聯(lián)的元器件過多，因操作錯(cuò)誤或元器件故障而產(chǎn)生的事故也隨之增多，且事故處理和恢復(fù)供電的操作也比較麻煩，從而延長了停電時(shí)間。同時(shí)由于配電級(jí)數(shù)多，繼電保護(hù)級(jí)數(shù)也相應(yīng)增加，動(dòng)作時(shí)間也相應(yīng)延長，對(duì)供配電系統(tǒng)的故障保護(hù)十分不利。因此，GB50052—2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：供配電系統(tǒng)應(yīng)簡單可靠，同一電壓供電系統(tǒng)的變配電級(jí)數(shù)不宜多于兩級(jí)。此外，高低壓配電線路均應(yīng)盡可能深入負(fù)荷中心，以減少線路的電能損耗和有色金屬消耗量，提高負(fù)荷端電壓水平。4.1.2工廠低壓電力線路的接線方式項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)任務(wù)目標(biāo)（1）掌握架空線路的結(jié)構(gòu)

（2）掌握電纜線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)提出電力線路有架空線路和電纜線路，其結(jié)構(gòu)和敷設(shè)各不相同。相關(guān)知識(shí)由于架空線路與電纜線路相比具有較多優(yōu)點(diǎn)，如成本低投資少，安裝容易，維護(hù)和檢修方便，易于發(fā)現(xiàn)和排除故障等，所以架空線路在一般工廠中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。但是架空線路直接受大氣影響，易受雷擊和污穢空氣危害且架空線路要占用一定的地面和空間，有礙交通和觀瞻，因此受到一定的限制，現(xiàn)代化工廠有逐漸減少架空線路、改用電纜線路的趨向。4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)工廠架空線路由導(dǎo)線、電桿、橫擔(dān)、絕緣子及金具構(gòu)成。為了平衡電桿各方向的拉力，增強(qiáng)電桿穩(wěn)定性，有的電桿上還裝有拉線。為防雷擊，有的架空線路上還架有避雷線。1-導(dǎo)線2-針式絕緣子3-低壓橫擔(dān)4-抱箍5-拉線6-低壓電桿圖4.9

架空線路的基本結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)1．導(dǎo)線導(dǎo)線必須具有良好的導(dǎo)電性和足夠的機(jī)械強(qiáng)度。導(dǎo)線有裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線兩種。架空線路一般采用裸導(dǎo)線較多。因?yàn)槁銓?dǎo)線的散熱條件比絕緣導(dǎo)線好，可以傳輸較大的電流，同時(shí)，裸導(dǎo)線比絕緣導(dǎo)線造價(jià)低，因此得到了廣泛的使用。導(dǎo)線通常制成絞線，導(dǎo)線的材料有鋁、銅和鋼。銅的導(dǎo)電性能最好，機(jī)械強(qiáng)度大，抗腐蝕能力強(qiáng)，但銅價(jià)格高，應(yīng)盡量少用。鋁的導(dǎo)電性能僅次于銅，機(jī)械強(qiáng)度差，但鋁的重量輕，價(jià)格低，所以鋁絞線（LJ）是架空線路應(yīng)用較多的導(dǎo)線。而鋼的機(jī)械強(qiáng)度較高，價(jià)格低，但導(dǎo)電性能差，工廠一般不用鋼線。為了加強(qiáng)鋁的機(jī)械強(qiáng)度，采用多股絞線的鋼作為線心，把鋁線絞在線心的外面，稱鋼心鋁絞線（LGJ）。工廠里最常用的是LJ型鋁絞線。在負(fù)荷較大、機(jī)械強(qiáng)度要求高和35kV及以上的架空線路上，多采用LGJ型鋼芯鋁絞線，用以增強(qiáng)導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度。4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)架空線路一般采用裸導(dǎo)線。裸導(dǎo)線按結(jié)構(gòu)分，有單股線和多股絞線。工廠供電系統(tǒng)中一般采用多股絞線。絞線又有銅絞線、鋁絞線和鋼芯鋁絞線。架空線路上一般采用鋁絞線。在機(jī)械強(qiáng)度要求較高和35kV及以上的架空線路上，則多采用鋼芯鋁絞線。鋼芯鋁絞線簡稱鋼芯鋁線，其截面結(jié)構(gòu)如圖4.10所示，其芯線是鋼線，用以增強(qiáng)導(dǎo)線的抗拉強(qiáng)度，彌補(bǔ)鋁線機(jī)械強(qiáng)度較差的缺點(diǎn)，而其外圍為鋁線，用以傳導(dǎo)電流，取其導(dǎo)電性較好的優(yōu)點(diǎn)。由于交流電流在導(dǎo)線中的集膚效應(yīng)，交流電流實(shí)際上只從鋁線通過，從而彌補(bǔ)了鋼線導(dǎo)電性差的缺點(diǎn)。鋼芯鋁線型號(hào)中表示的截面積就是導(dǎo)電的鋁線部分的截面積。例如LGJ-185，這185表示鋼芯鋁線（LGJ）中鋁線（L）的額定截面積為185mm2。4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)圖4.10鋼芯鋁絞線截面4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)架空線路常用裸導(dǎo)線全型號(hào)的表示和含義如下：（1）銅（鋁）絞線項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)（2）鋼芯鋁絞線對(duì)于工廠和城市10kV及以下的架空線路，當(dāng)安全距離難以滿足要求，或者鄰近高層建筑及在繁華街道、人口密集地區(qū)，或者空氣嚴(yán)重污穢地段和建筑施工現(xiàn)場，按GB50061-2010《66kV及以下架空電力線路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，可采用絕緣導(dǎo)線。4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)2．電桿電桿是支持導(dǎo)線的支柱，是架空線路最基本的元件之一，是支持導(dǎo)線的支柱。按照所使用的材料不同，有木桿、水泥桿、金屬桿三種。木桿是初期使用的材料，目前已逐步淘汰，金屬桿分為鋼管桿、型鋼桿和鐵塔。金屬桿機(jī)械強(qiáng)度大，維修工作量小，使用年限長，但價(jià)格較貴且材料來源比較緊張，因此，金屬桿主要應(yīng)用于高壓架空線路，低壓線路很少使用。水泥桿也稱鋼筋混凝土桿。水泥桿的優(yōu)點(diǎn)是使用年限長達(dá)15~30年，維修工作量小，能節(jié)省大量的鋼材和木材，缺點(diǎn)是質(zhì)量大，運(yùn)輸與施工不方便。工廠常采用水泥桿。電桿按其在架空線路中的功能和地位分，有直線桿、分段桿、終端桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿和特種桿等型式。圖4.11種桿型在低壓架空線路上的應(yīng)用示例。（1）直線桿：又稱中間桿，架空線路使用最多的電桿.（2）分段桿：又稱承力桿或錨桿，防止線路某處斷線。（3）終端桿：安裝在線路起點(diǎn)和終點(diǎn)的耐張桿。（4）轉(zhuǎn)角桿：用在線路改變方向。（5）分支桿：用于線路的分支處。（6）特種桿：用于跨越鐵路、公路、河流、山谷的跨越桿塔。項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)1、5、11、14-終端桿；2、9-分支桿；3-轉(zhuǎn)角桿；4、6、7、10-直線桿（中間桿）；8-分段桿（耐張桿）；12、13-跨越桿圖4.11各種桿型在低壓架空線路上的應(yīng)用4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)3．橫擔(dān)橫擔(dān)安裝在電桿的上部，用來安裝絕緣子以架設(shè)導(dǎo)線，保持導(dǎo)線對(duì)地及導(dǎo)線與導(dǎo)線之間有足夠的距離。常用的橫擔(dān)有鐵橫擔(dān)、木橫擔(dān)和瓷橫擔(dān)?，F(xiàn)在工廠的架空線路上普遍采用的是鐵橫擔(dān)和瓷橫擔(dān)。瓷橫擔(dān)是我國獨(dú)創(chuàng)的產(chǎn)品，具有良好的電氣絕緣性能，兼有橫擔(dān)和絕緣子的雙重功能，能節(jié)約大量的木材和鋼材，有效地利用電桿高度，降低線路造價(jià)。它結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，但比較脆，安裝和使用中必須注意。圖4.12桿上安裝的瓷橫擔(dān)。4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)1-高壓導(dǎo)線2-瓷橫擔(dān)3-電桿圖4.12高壓電桿上安裝的瓷橫擔(dān)4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)4．絕緣子絕緣子又稱瓷瓶，用來固定架空導(dǎo)線，使導(dǎo)線與電桿之間、導(dǎo)線與導(dǎo)線之間絕緣。因此需要絕緣子必須具有良好的絕緣性能，同時(shí)要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。線路絕緣子按電壓高低分，有高壓絕緣子和低壓絕緣子兩大類。圖4.13是高壓線路絕緣子的外形結(jié)構(gòu)。（a）針式（b）蝴蝶式（c）懸式（d）瓷橫擔(dān)式1.水泥膠合劑2.鐵帽3.鋼腳4.瓷件圖4.13高壓線路絕緣子4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)5．金具金具是架空線路上用來連接導(dǎo)線、安裝橫擔(dān)和絕緣子等所用到的金屬部件。

如圖4.14a、b所示是用來安裝低壓針式絕緣子的直腳和彎腳；圖4.14c所示是用來安裝蝴蝶式絕緣子的穿芯螺釘；圖4.14d所示是用來將橫擔(dān)或拉線固定在電桿上的U形抱箍；圖4.14e所示是用來調(diào)節(jié)拉線松緊的花籃螺釘；圖4.14f所示是高壓懸式絕緣子串的掛環(huán)、掛板、線夾等。4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)5．金具1.球頭掛環(huán)2.懸式絕緣子3.碗頭掛板4.懸垂線夾5.架空導(dǎo)線（a）直角及針式絕緣子（b）彎角及針式絕緣子（c）穿心螺釘（d）U形抱箍（e）花籃螺釘（f）宣誓絕緣子串及其金具圖4.14架空線路所用金具4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)6．拉線拉線是為了平衡電桿各方面的作用力、并抵抗風(fēng)壓以防止電桿傾倒用的，例如終端桿、轉(zhuǎn)角桿、分段桿等往往都裝有拉線。拉線的結(jié)構(gòu)如圖4.15。1-電桿；2-拉線的抱箍；3-上把；4-拉線絕緣子；5-腰把；6-花籃螺釘；7-底把；8-拉線底盤圖4.15拉線的結(jié)構(gòu)4.2.1工廠架空線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)4.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)電纜線路與架空線路相比，具有成本高、投資大、維修不便等缺點(diǎn)，但是它具有運(yùn)行可靠、不易受外界影響、不要架設(shè)電桿、不占地面、不礙觀瞻等優(yōu)點(diǎn)，特別是在有腐蝕性氣體和易燃、易爆場所，不宜架設(shè)架空線路時(shí)，只有敷設(shè)電纜線路。在現(xiàn)代化工廠和城市中，電纜線路得到了越來越廣泛的應(yīng)用。項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)4.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)電纜由線心、絕緣層和保護(hù)層三部分組成。電纜線心要求有良好的導(dǎo)電性，以減少輸電時(shí)線路上能量的損失。絕緣層的作用是將線心導(dǎo)體間及保護(hù)層相隔離，因此必須具有良好的絕緣性能、耐熱性能。

保護(hù)層又可分為內(nèi)護(hù)層和外護(hù)層兩部分，內(nèi)護(hù)層直接用來保護(hù)絕緣層，常用的材料有鉛、鋁和塑料等。外護(hù)層用以防止內(nèi)護(hù)層免受機(jī)械損傷和腐蝕，通常為鋼絲或鋼帶構(gòu)成的鋼鎧，外覆瀝青、麻被或塑料護(hù)套。電纜的剖面圖如圖4.16所示。1.鋼帶鎧裝2.統(tǒng)包絕緣層3.芯線絕緣層4.填充物5.芯線圖4.16電纜的剖面圖項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)電纜是一種特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線，在其幾根（或單根）絞繞的絕緣導(dǎo)電芯線外面，統(tǒng)包有絕緣層和保護(hù)層。保護(hù)層又分內(nèi)護(hù)層和外護(hù)層。內(nèi)護(hù)層用以直接保護(hù)，常用的材料有鉛、鋁或塑料等。而外護(hù)層用以防止內(nèi)護(hù)層受到機(jī)械損傷和腐蝕，通常采用鋼絲或鋼帶構(gòu)成的鋼鎧，外覆麻被、瀝青或塑料護(hù)套。電纜的類型很多。供電系統(tǒng)中常用的電力電纜，按其纜芯材質(zhì)分，有銅芯和鋁芯兩大類。按其采用的絕緣介質(zhì)分，有油浸紙絕緣電纜和塑料絕緣電纜兩大類。油浸紙絕緣電纜具有耐壓強(qiáng)度高、耐熱性能好和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)因此應(yīng)用相當(dāng)普遍。但是它在運(yùn)行中，其中的浸漬油會(huì)流動(dòng)，因此它兩端安裝的高度差有一定的限制，否則電纜中低的一端可能因油壓過大而使端頭脹裂漏油，而其高的一端則可能因油流失而使絕緣干枯，耐壓強(qiáng)度下降，甚至被擊穿損壞。塑料絕緣電纜具有結(jié)構(gòu)簡單、制造加工方便、重量較輕、敷設(shè)安裝方便、不受敷設(shè)高度差的限制及抗酸堿腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，因此在工廠供電系統(tǒng)中有逐步取代油浸紙絕緣電纜的趨勢。目前我國生產(chǎn)的塑料絕緣電纜有兩種：一種是聚氯乙烯絕緣及護(hù)套電纜；另一種是交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜，其電氣性能更優(yōu)越。圖4.17和圖4.18分別是油浸紙絕緣電力電纜和交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的結(jié)構(gòu)圖。4.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)1.纜芯（鋁芯或銅芯）2.油浸紙絕緣層3.麻筋（填充物）4.油浸紙（統(tǒng)包絕緣）5.鋁包（或鉛包）6.紙帶（內(nèi)護(hù)層）7.麻包（內(nèi)護(hù)層）8.鋼鎧（外護(hù)層）9.麻被（外擴(kuò)層）圖4.17

油浸紙絕緣電力電纜1.纜芯（銅芯或鋁芯）2.交聯(lián)聚乙烯絕緣層3.聚氯乙烯護(hù)套（內(nèi)護(hù)層）4.鋼鎧或鋁鎧（外護(hù)層）5.聚氯乙烯（PVC）外護(hù)套（外護(hù)層）圖4.18交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜4.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)圖4.19是10kV油浸紙絕緣電纜的熱縮中間頭示意圖。（a）中間頭剝切尺寸示意圖（b）每相接頭安裝示意圖1.聚氯乙烯外護(hù)套2.鋼鎧3.內(nèi)護(hù)套4.銅屏蔽層（內(nèi)纜芯絕緣）5.半導(dǎo)管6.半導(dǎo)層7.應(yīng)力管8.纜芯絕緣9.壓接管10.填充膠11四氟帶12.應(yīng)力疏散膠圖4.1910kV油浸紙絕緣電纜的熱縮中間頭示意圖4.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)電力電纜全型號(hào)的表示和含義如下：4.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)必須注意：在考慮電纜線芯材質(zhì)時(shí)，一般情況下可選用較價(jià)廉的鋁芯電纜。但在下列情況下應(yīng)選用銅芯電纜：（1）振動(dòng)劇烈、有爆炸危險(xiǎn)或?qū)︿X有腐蝕性等嚴(yán)酷的工作環(huán)境。（2）安全性、可靠性要求高的重要回路。（3）耐火電纜及緊靠高溫設(shè)備的電纜等。4.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目四工廠電力線路任務(wù)2電力線路結(jié)構(gòu)電纜頭包括電纜中間頭和終端頭。電纜頭按使用的絕緣材料或填充材料分，有填充電纜膠的、環(huán)氧樹脂澆注的、纏包式的和熱縮材料的等。由于熱縮材料的電纜頭具有施工簡