工廠供配電技術(shù)(B)

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

二、工廠的電力負(fù)荷及短路

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

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

“電力負(fù)荷”在不同的場(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。

2.1.1工廠常用用電設(shè)備

①生產(chǎn)加工機(jī)械的拖動(dòng)設(shè)備；②電焊、電鍍?cè)O(shè)備；③電熱設(shè)備；④照明設(shè)備。

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

1.生產(chǎn)機(jī)械的拖動(dòng)設(shè)備

機(jī)床設(shè)備起重運(yùn)輸設(shè)備功能

金屬切削金屬壓力加工功能

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

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

2．電焊和電鍍?cè)O(shè)備

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

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

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

2．電焊和電鍍?cè)O(shè)備

2.1.1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

3．電熱設(shè)備

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

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

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

4．照明設(shè)備

白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈、鎢鹵化物燈和單燈混光燈等。

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

2.1.1工廠常用用電設(shè)備

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

5．工廠用電負(fù)荷的分類

2.1工廠的電力負(fù)荷和負(fù)荷曲線

序

號(hào)

車

間

用

電

設(shè)

備

負(fù)荷級(jí)別

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

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

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

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

式中——工作時(shí)間；

——停歇時(shí)間。2.1.2工廠用電設(shè)備的工作制

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

式中：

——設(shè)備鉻牌額定容量；

——設(shè)備鉻牌功率因數(shù)；

2.1.2工廠用電設(shè)備的工作制

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

式中：PN

——吊車電動(dòng)機(jī)的鉻牌額定容量。

（2）電焊機(jī)的設(shè)備容量電焊機(jī)屬于反復(fù)短時(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：

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20臺(tái)金屬切削機(jī)床的總?cè)萘繛椋?/p>

例2.1

某小批量生產(chǎn)車間380V線路上接有金屬切削機(jī)床共20臺(tái)（其中10.5kW-4臺(tái)，7.5kW-8臺(tái)，5kW-8臺(tái)），車間有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。

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

1．負(fù)荷曲線的繪制

負(fù)荷曲線通常都繪制在直角坐標(biāo)上，橫坐標(biāo)表示負(fù)荷變動(dòng)時(shí)間，縱坐標(biāo)表示負(fù)荷大小（有功功率kW、無(wú)功功率kvar）。

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

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

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

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

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

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

（2-4）

式中——電力負(fù)荷全年實(shí)際耗用的電能

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

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

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

（2-5）

式中Wt——t

時(shí)間內(nèi)耗用的電能。

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

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

2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定

2.2.1概述

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

2.2.1概述

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

用電設(shè)備組名稱

需要系數(shù)Kd

二項(xiàng)式系數(shù)

最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)

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

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

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

1．需要系數(shù)法

需要系數(shù)法的基本公式：（2-7）

（2-8）

式中——需要系數(shù)；

——設(shè)備容量，為用電設(shè)備組所有設(shè)備容量之和；

——每組用電設(shè)備的設(shè)備容量。

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

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

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

2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定

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(jiàn)表2.3。應(yīng)用范圍

KΣ

確定車間變電所低壓線路最大負(fù)荷

冷加工車間熱加工車間動(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10000kW

0.9~1.00.850.8表2.3同時(shí)系數(shù)KΣ

2.2.2用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定

2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定

例2.2用需要系數(shù)法計(jì)算例2.1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)荷查表2.2取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：根據(jù)公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：（2）電焊機(jī)組的計(jì)算負(fù)荷查表2.2取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：根據(jù)公式（2-9）（2-10）（2-11）（2-12）有：

2.

二項(xiàng)式系數(shù)法

在計(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)荷時(shí)宜采用二項(xiàng)式系數(shù)法，計(jì)算公式為：（2-17）

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)查表2.2選取；

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

——指用電設(shè)備中x臺(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。2.2.2用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定

2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定用二項(xiàng)式法求解計(jì)算負(fù)荷的幾個(gè)問(wèn)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（2-17），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?？偟挠泄τ?jì)算負(fù)荷為：（2-18）總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為：（2-19）式中：——各組中最大的一組附加負(fù)荷；

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

2.2.2用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定

2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定例2.3

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

2.2.3全廠計(jì)算負(fù)荷的確定

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，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2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定表2.4全廠負(fù)荷的需要系數(shù)及功率因數(shù)工廠類別

需要系數(shù)

功率因數(shù)

汽輪機(jī)制造廠0.380.88鍋爐制造廠

0.270.73柴油機(jī)制造廠

0.320.74重型機(jī)床制造廠

0.320.71儀器儀表制造廠

0.370.81電機(jī)制造廠

0.330.81石油機(jī)械制造廠

0.450.78電線電纜制造廠0.350.73電器開(kāi)關(guān)制造廠

0.350.75橡膠廠

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

由用電設(shè)備組開(kāi)始，逐級(jí)向電源方向推算的方法，在經(jīng)過(guò)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：（2-21）無(wú)功功率損耗：

（2-22）2.2.3全廠計(jì)算負(fù)荷的確定

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

ΣP302i2．用逐級(jí)推算法計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷

2.2.3全廠計(jì)算負(fù)荷的確定

2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定圖2.4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

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

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

（2-24）

2.2.3全廠計(jì)算負(fù)荷的確定

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

1．工廠的功率因數(shù)分類和計(jì)算

2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定瞬時(shí)功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)自然功率因數(shù)總功率因數(shù)指運(yùn)行中的工廠供用電系統(tǒng)在某一時(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（計(jì)算負(fù)荷）時(shí)的功率因數(shù)

WP——有功電度表讀數(shù)；Wq——無(wú)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。

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

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

平均功率因數(shù)

2．無(wú)功功率補(bǔ)償

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

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

2.2.4工廠的功率因數(shù)及無(wú)功補(bǔ)償

2.2工廠計(jì)算負(fù)荷的確定（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

（2-28）

確定電容器的個(gè)數(shù)

(2-29)

補(bǔ)償后總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷

(2-30)

補(bǔ)償后的視在計(jì)算負(fù)荷

(2-31)

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

C＝P／ωU2（tgφ1－tgφ）

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

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

2.3.1照明的基本知識(shí)

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。（1）白熾燈靠鎢絲通過(guò)電流產(chǎn)生高溫，從而引起熱輻射發(fā)光。

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識(shí)

1．電光源及常用燈具

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

2.3.1照明的基本知識(shí)

圖2.6鹵鎢燈1-石英玻璃泡2-金屬支架3-燈絲4-散熱罩5-電極（3）熒光燈利用汞蒸氣在外加電壓作用下產(chǎn)生弧光放電，發(fā)出少許可見(jiàn)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(jiàn)光。（4）高壓汞燈是熒光燈的改進(jìn)產(chǎn)品，屬于高氣壓的汞蒸氣放電光源，發(fā)光原理與熒光燈相同。2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識(shí)

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

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識(shí)

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

2.3.1照明的基本知識(shí)

圖2.8高壓鈉燈1-主電極2-陶瓷放電管理3-外玻殼4-消氣劑5-燈頭

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

2.3.1照明的基本知識(shí)

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

7-限流電阻

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

2.3.1照明的基本知識(shí)

表2.5常用照明電光源的主要特性光源名稱

白熾燈

鹵燈

熒光燈

高壓汞燈

管形氙燈

高壓鈉燈

鹵化物燈

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

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

95~9995~9970~8030~4090~9420~2565~85啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間

瞬時(shí)

瞬時(shí)

1~3s4~8min1~2s4~8min4~8min再啟動(dòng)時(shí)間

瞬時(shí)

瞬時(shí)

瞬時(shí)

5~10min瞬時(shí)

10~20min10~15min功率因數(shù)

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

不明顯

明顯明顯明顯明顯明顯明顯表面亮度

大

大

小較大大

較大大

電壓變化對(duì)光通量影響

大

大

較大較大較大大較大環(huán)境溫度對(duì)光通量影響

小小大較小小較小較小耐震性能

較差差較好好好較好好所需附件

無(wú)無(wú)鎮(zhèn)流器起輝器

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

（1）照明光源的選擇要求

優(yōu)先選用光效高、壽命長(zhǎng)、節(jié)約能源的光源，并結(jié)合環(huán)境特點(diǎn)及工藝要求,進(jìn)行選擇。照明光源宜采用熒光燈、白熾燈、高壓氣體放電燈等。當(dāng)懸掛高度在4m及以下時(shí)，宜采用熒光燈。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，因光源頻閃影響視覺(jué)效果的場(chǎng)所，經(jīng)常開(kāi)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。2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識(shí)

（2）照明燈具的布置方案與要求

1）均勻布置2．工廠常用燈具的選擇和布置

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識(shí)

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

2．工廠常用燈具的選擇和布置

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.3.1照明的基本知識(shí)

圖2.10室內(nèi)照明燈具的布置方案a)均勻布置

b)選擇布置2.3.2照明設(shè)備容量及照明計(jì)算負(fù)荷的確定

1．照明設(shè)備的設(shè)備容量

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

（2-32）

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

2.3.2照明設(shè)備容量及照明計(jì)算負(fù)荷的確定

1．照明設(shè)備的設(shè)備容量

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

（2-33）

表2.6一般車間比功率值P0可按下表選?。ㄒ园谉霟粲?jì)算）

序號(hào)

建筑名稱

P0（kW/m2）

1

金工車間62

裝配車間93

工具修理車間84

金屬結(jié)構(gòu)車間105

焊接車間86

鍛工車間77

熱處理車間88

鑄鋼車間89

鑄鐵車間810

木工車間1111

實(shí)驗(yàn)室1012

煤氣站713

氣壓站514

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

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

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

2.3工廠的電氣照明負(fù)荷

2.4短路故障的原因、危害和計(jì)算

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

2.4.1短路故障的原因和危害

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

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

短路的危害：*

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

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

2.4短路故障的原因、危害和計(jì)算

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

表示符號(hào)

示

圖

短路性質(zhì)

特點(diǎn)

單相短路

不對(duì)稱短路

短路電流僅在故障相中流過(guò)，故障相電壓下降，非故障相電壓會(huì)升高

兩相短路

不對(duì)稱短路

短路回路中流過(guò)很大的短路電流，電壓和電流的對(duì)稱性被破壞

兩相短路接地

不對(duì)稱短路

短路回路中流過(guò)很大的短路電流，故障相電壓為零，

三相短路

對(duì)稱短路

三相電路中都流過(guò)很大的短路電流，短路時(shí)電壓和電流保持對(duì)稱，短路點(diǎn)電壓為零

2.4短路故障的原因、危害和計(jì)算

2.4.2短路過(guò)程分析和短路參數(shù)1．短路過(guò)程分析

短路計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，準(zhǔn)確地整定供配電系統(tǒng)的保護(hù)裝置，避免在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備，保證供配電系統(tǒng)中出現(xiàn)短路時(shí)，保護(hù)裝置能可靠動(dòng)作。對(duì)一般工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于工廠供電系統(tǒng)的容量遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)總?cè)萘啃。杩褂州^電力系統(tǒng)大得多，因此工廠供電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓幾乎維持不變，也就是說(shuō)可將電力系統(tǒng)視為無(wú)限大容量電力系統(tǒng)。

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

無(wú)限大容量系統(tǒng)發(fā)生三相短路時(shí)的物理過(guò)程：

2.4短路故障的原因、危害和計(jì)算

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

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

——短路后經(jīng)過(guò)半個(gè)周期（即0.01s）時(shí)的短路電流峰值，是整個(gè)短路過(guò)程中的最大瞬時(shí)電流。這一最大的瞬時(shí)短路電流稱為短路沖擊電流。為三相短路沖擊電流峰值，用來(lái)校驗(yàn)電器和母線的動(dòng)穩(wěn)定度。

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

2．短路參數(shù)

2.4短路故障的原因、危害和計(jì)算

2.4.2短路過(guò)程分析和短路參數(shù)

（1）短路電流周期分量有效值IP

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

（6）三相短路容量SK=UavIK對(duì)無(wú)限大容量系統(tǒng)：IP=

I″=

IK=

I∞

短路參數(shù)：2.4短路故障的原因、危害和計(jì)算

對(duì)于高壓電路:對(duì)于低壓電路:

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

——次暫態(tài)三相短路容量。

短路參數(shù)：

2.4短路故障的原因、危害和計(jì)算

2.4.2短路過(guò)程分析和短路參數(shù)1．短路計(jì)算的方法

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

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

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

歐姆法（有名值法）:（1）基本公式∵Uc=Ik（3）Z∑

∴Ik（3）=Uc/Z∑=Uc/（

R∑2+X∑2

）1/2

式中Uc=1.05UN（短路計(jì)算電壓，按線首電壓考慮），R∑

、X∑

、Z∑—短路回路總電阻、總電抗、總阻抗。

UN:0.380.6636103560110220330kVUC:0.40.693.156.310.53763115230346.5kV

高壓回路中，X∑＞＞R∑

，可忽略電阻；低壓回路中，若R∑

＞1/3X∑，則需計(jì)入R∑；不計(jì)電阻時(shí),三相短路容量：Sk（3）

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

（2）元件阻抗

*電力系統(tǒng)阻抗：Xs=Uc2/SocΩ式中Uc

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

*對(duì)發(fā)電機(jī)G:XG=X*G”

Uc2/SNGΩ式中X*G”

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

*

變壓器(T)阻抗變壓器電阻:RT=△PK(Uc/SN)2Ω

變壓器電抗:XT=UK%/100*Uc2/SNTΩ

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

（2）元件阻抗

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

X0

取值范圍(Ω/km)線路結(jié)構(gòu)＞

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

*

電抗器阻抗：XR=XR%/100*UNR/INRΩ

式中%—R電抗百分值，UNR—R額定電壓（kV

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

（3）元件阻抗的折算

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

Rˊ

=（UCˊ/UC）2*

RXˊ

=（UCˊ/UC）2*X

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

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

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

架空線：X2=X0L=0.38*5=1.9Ω

（2）作等效電路圖，計(jì)算總阻抗

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

（3）計(jì)算短路電流和短路容量

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

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

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

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

=UC2

2/Soc=0.42/500=0.32*10-3Ω

架空線：X2ˊ

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

變壓器T：X3=X4=UK%/100*UC22/SNT=4.5

/100*0.42/1000*10-3=7.2*10-3Ω

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

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

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

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

2.4.3短路計(jì)算3．用標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流2.4.3短路計(jì)算

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

Ad*=A/Ad

則U*=U/UdI*=I/IdX*=X/XdS*=S/Sd

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

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

基準(zhǔn)電抗為：Xd=Ud/Id=Ud2/

Sd（2）基本公式∵IK*

=IK/Id=Uc/X∑*1/Id=

Ud/Id*1/X∑=

Xd/X∑=1/X∑*

∴Ik（3）=Id/X∑*

Sk（3）

=UcIK（3）=Ud*Id/X∑*

=Sd/X∑*2.4.3短路計(jì)算

（3）元件電抗的標(biāo)幺值

*系統(tǒng)：Xs*

=Sd/Soc

式中Sd

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

*發(fā)電機(jī)G:XG*

=X*G”

Sd/SNG

式中X*G”

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

*變壓器(T)：XT*

=UK%/100*Sd/SNT

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

=Sd/Ud2*X0L

式中X0—線路單位長(zhǎng)度電抗(Ω/km)，L—線路長(zhǎng)度(km)*

電抗器R：XR*

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

式中%

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

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

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

則Id1=Sd/Ud1=100/10.5=5.5kA

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

=Sd/Soc

=

100/500=0.2

架空線：X2*

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

變壓器：X3*

=X4*

=UK%/100*Sd/SNT=4.5/100*100/1000*10-3=4.52.4.3短路計(jì)算

短路計(jì)算實(shí)例分析（標(biāo)幺值法）

3、計(jì)算K-1點(diǎn)短路參數(shù)短路計(jì)算的等效電路圖如下：

∵X∑K-1）*

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

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

Sk-1（3）=Sd/X∑K-1）*

=100/1.92=52.0MVA

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

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

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

Sk-2（3）=Sd/X∑K-2）*

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

結(jié)論：由于元件電抗采用相對(duì)值，與短路計(jì)算點(diǎn)電壓無(wú)關(guān)，無(wú)需進(jìn)行折算，所以用標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流比較簡(jiǎn)便。2.4.3短路計(jì)算

Ik（2）=/2

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

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

正比于三相短路沖擊電流ish（3）的平方。2.4短路故障的原因、危害和計(jì)算

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

（1）對(duì)一般電器要求電器的極限通過(guò)電流（動(dòng)穩(wěn)定電流）峰值大于最大短路電流峰值，即（2-34）式中——電器的極限通過(guò)電流（動(dòng)穩(wěn)定電流）峰值；

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

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

2.4.4短路的效應(yīng)2．短路動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)

（3）對(duì)硬母線

動(dòng)穩(wěn)定的條件是：

σal≥σc式中σal

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

σc=M/W——計(jì)算應(yīng)力（MPa）彎矩：M=l/8*Fmax

（檔數(shù)1～2時(shí)）（Nm）

M=l/10*Fmax

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

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

（2