建筑供配電與照明技術(shù) 課件全套 劉義艷 第1-10章 基礎(chǔ)知識(shí)、供配電系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算- 建筑電氣BIM模型創(chuàng)建

建筑供配電與照明技術(shù)輸入標(biāo)題課程性質(zhì)與任務(wù)建筑電氣與智能化專業(yè)、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、建筑設(shè)施智能技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課之一。學(xué)習(xí)和了解建筑供電與照明的基本知識(shí)、電力負(fù)荷的分級(jí)、統(tǒng)計(jì)負(fù)荷量的目的、計(jì)算負(fù)荷的方法和公式，單相負(fù)荷計(jì)算、無功補(bǔ)償計(jì)算、供配電系統(tǒng)的損耗、常用的導(dǎo)線和設(shè)備及選擇、照明的基本概念及照度的計(jì)算，達(dá)到會(huì)閱讀建筑電氣供配電及照明圖紙，會(huì)進(jìn)行簡單的設(shè)計(jì)。

性質(zhì)：

任務(wù)：教學(xué)基本內(nèi)容第一章基礎(chǔ)知識(shí)1.1供配電系統(tǒng)基本概念1.3建筑供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu)1.2電力系統(tǒng)的額定電壓輸入標(biāo)題1.1供配電系統(tǒng)基本概念

電力系統(tǒng)是發(fā)電、輸電、變電、配電及用電環(huán)節(jié)中所有裝置和設(shè)備的組合，包括不同類型的發(fā)電廠、各種電壓等級(jí)的輸電線路和變電站(所)以及廣大的電力用戶(用電設(shè)備)。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的組成01發(fā)電廠02電力線路04電能用戶03變電所和配電所輸入標(biāo)題1.1供配電系統(tǒng)基本概念圖1-1供配電系統(tǒng)示意圖輸入標(biāo)題1.1供配電系統(tǒng)基本概念

電力系統(tǒng)的特點(diǎn)易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分配控制簡單，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制。電力系統(tǒng)中的暫態(tài)過程非常短電能不能大量儲(chǔ)存，傳輸速度快，輸送距離遠(yuǎn)。電能從發(fā)電—輸電—變（配）電—消費(fèi)幾乎是同時(shí)進(jìn)行的。1.1供配電系統(tǒng)基本概念供電可靠性是指供電系統(tǒng)對用戶持續(xù)供電的能力，即供電的連續(xù)性供電質(zhì)量電能質(zhì)量

是指電壓、波形和頻率的質(zhì)量1.1供配電系統(tǒng)基本概念供電可靠性是指供電系統(tǒng)對用戶持續(xù)供電的能力，即供電的連續(xù)性供電要求電能質(zhì)量

是指電壓、波形和頻率的質(zhì)量經(jīng)濟(jì)投資少、占地面積小、有色金屬消耗少，運(yùn)行費(fèi)用低靈活方便接線簡單，迅速地由一種運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種運(yùn)行狀態(tài)，保證正常維護(hù)和檢修工作安全、方便安全不應(yīng)發(fā)生人身安全事故和電氣設(shè)備損壞事故1.2電力系統(tǒng)的額定電壓主要內(nèi)容0102030405電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)和頻率電力系統(tǒng)的額定電壓電壓偏差與電壓調(diào)節(jié)電能的質(zhì)量指標(biāo)額定電壓與供電要求1.2.1電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)

根據(jù)我國規(guī)定，交流電力系統(tǒng)的額定電壓等級(jí)有：110V，220V，380V；3kV,6kV,10kV,35kV,110kV,220kV,330kV,500kV,750kV,1000kV等。

101、低壓2、高壓電力系統(tǒng)中高于1KV、低于330KV的交流電壓等級(jí)。3、超高壓電力系統(tǒng)中高于330KV、低于1000KV的交流電壓。等級(jí)。4、特高壓電力系統(tǒng)中1000KV及以上的交流電壓等級(jí)。

電壓等級(jí)和適用范圍用于配電的交流電力系統(tǒng)中1000V及其以下的電壓等級(jí)。輸入標(biāo)題1.2.1電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)和頻率

電力系統(tǒng)的頻率

電力系統(tǒng)的額定電壓

頻率是衡量電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的基本參數(shù)之一。

規(guī)范規(guī)定：一般交流電力設(shè)備的額定頻率（俗稱工頻）為50Hz，

允許偏差為±0.5Hz。1.線路的額定電壓

圖1-2同級(jí)電壓供電線路上的電壓變化輸入標(biāo)題1.2.1電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)和頻率

電力系統(tǒng)的額定電壓2.用電設(shè)備的額定電壓

用電設(shè)備的額定電壓是按線路始端和末端的平均電壓確定的，亦即用電設(shè)備的額定電壓與同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓相同。3.發(fā)電機(jī)的額定電壓

發(fā)電機(jī)往往接在線路首端，是產(chǎn)生電能的電氣設(shè)備，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能要經(jīng)過線路進(jìn)行傳輸。作為始端的發(fā)電機(jī)，其額定電壓應(yīng)比同級(jí)電網(wǎng)的額定電壓高5%。如電網(wǎng)的額定電壓為10kV,則接在該電網(wǎng)上的發(fā)電機(jī)的額定電壓為10.5kV。輸入標(biāo)題1.2.1電力系統(tǒng)的電壓等級(jí)和頻率4.電力變壓器額定電壓與發(fā)電機(jī)相連，高于電網(wǎng)標(biāo)稱電壓5%不與發(fā)電機(jī)相連，連在供電線路上時(shí),與電網(wǎng)標(biāo)稱電壓相同供電線路不長時(shí)，高于電網(wǎng)標(biāo)稱電壓5%

供電線路較長時(shí)，高于電網(wǎng)標(biāo)稱電壓10%一次繞組二次繞組1.2.3電壓偏差與電壓調(diào)節(jié)

1.2.3電壓偏差與電壓調(diào)節(jié)1.照明：室內(nèi)場所為±5%；對于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時(shí)，可為+5%、-10%；應(yīng)急照明、景觀照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為+5%、-10%。2.一般電動(dòng)機(jī)：規(guī)定為±5%。3.電梯電動(dòng)機(jī)：規(guī)定為±5%。4.其他用電設(shè)備：當(dāng)無特殊規(guī)定時(shí)為±5%。GB51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：1.2.4電能的質(zhì)量指標(biāo)

電能質(zhì)量是表征電能品質(zhì)的優(yōu)劣程度。電能質(zhì)量包括電壓質(zhì)量與頻率質(zhì)量兩部分。電壓質(zhì)量又可分為幅值與波形質(zhì)量兩方面。通常以電壓偏差、電壓波動(dòng)和閃變、電壓正弦波畸變率、負(fù)序電壓系數(shù)（三相電壓不平衡度）、頻率偏差等幾項(xiàng)指標(biāo)來衡量。1電壓波動(dòng)和閃變2電壓正弦波畸變率3負(fù)序電壓系數(shù)4頻率偏差1.2.4電能的質(zhì)量指標(biāo)1.電壓波動(dòng)和閃變

電壓波動(dòng)程度以電壓在急劇變化過程中，相繼出現(xiàn)的電壓最大值與最小值之差或其百分比（%）來表示，即

1.2.4電能的質(zhì)量指標(biāo)2.電壓正弦波畸變率

由于電力系統(tǒng)中存在有大量非線性阻抗特性的供用電設(shè)備，這些設(shè)備向公共電網(wǎng)注入諧波電流或在公共電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓，稱為諧波源。諧波源使得實(shí)際的電壓波形偏離正弦波，這種現(xiàn)象稱為電壓正弦波畸變，通常以諧波來表征。電壓波形畸變的程度用電壓正弦波畸變率來衡量，也稱為電壓諧波畸變率。

1.2.4電能的質(zhì)量指標(biāo)3.負(fù)序電壓系數(shù)

1.2.4電能的質(zhì)量指標(biāo)4.頻率偏差

1.2.5額定電壓與供電要求

電力傳輸過程的損耗和電壓損失不僅與線路額定電壓、線路和設(shè)備阻抗有關(guān)，也和所傳輸?shù)碾姽β视嘘P(guān)，在線路額定電壓、線路單位長度阻抗和設(shè)備阻抗一定時(shí)，所輸送功率越大，輸送距離越長，則傳輸損耗和電壓損失越大；在輸送功率一定時(shí)，線路額定電壓高，則允許輸送的距離長。線路電壓（kV）輸送功率（kW）輸送距離（km）0.22架空線：50以下

電纜線：100以下0.15以下0.2以下0.38

架空線：100以下

電纜線：175以下0.25以下0.35以下6

架空線：2000以下

電纜線：3000以下5～108以下10

架空線：2000以下

電纜線：5000以下8～1510以下352000～1000020～5011010000～5000050～150表1-2額定電壓與輸送功率和輸送距離的合理范圍1.3建筑供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu)1建筑供配電系統(tǒng)的要求2

建筑供配電課程具有工程應(yīng)用特征設(shè)計(jì)建筑供配電系統(tǒng)需要廣博的知識(shí)面建筑供配電系統(tǒng)需要滿足相關(guān)規(guī)范1.3.1建筑供配電系統(tǒng)的要求和特征建筑供配電課程具有工程應(yīng)用特征：

建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算需要依據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，采用許多經(jīng)驗(yàn)公式、計(jì)算表格、計(jì)算系數(shù)。建筑供配電系統(tǒng)一般不追求準(zhǔn)確計(jì)算，更多的是通過查閱手冊和表格，確定計(jì)算系數(shù)，進(jìn)行分析與計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)公式多、系數(shù)多、準(zhǔn)確計(jì)算少是建筑供配電課程的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)過程中，不應(yīng)簡單地記憶經(jīng)驗(yàn)公式和系數(shù)，而要注重基本概念，深入理解經(jīng)驗(yàn)公式和系數(shù)的實(shí)質(zhì)，才能靈活應(yīng)用。1.3.2建筑供配電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

建筑供配電系統(tǒng)一般包含建筑變電所、樓層配電箱和用戶配電箱三個(gè)基本組成部分；建筑供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要完全由電源引入、變電所經(jīng)樓層配電箱到用戶配電箱的電能分配、線路敷設(shè)、導(dǎo)線與設(shè)備選擇、故障保護(hù)等內(nèi)容。圖1-15建筑供配電系統(tǒng)示意圖1.3.2建筑供配電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

建筑供配電系統(tǒng)的電源一般由高壓線路提供，建筑變電所的功能是完成降壓和電能分配，建筑變電所的主要設(shè)備有電力變壓器、高壓配電柜、低壓配電柜、備用電源等，10kV電源經(jīng)電力變壓器降為380／220V電源后，根據(jù)用電負(fù)荷的要求分為多個(gè)出線提供到樓層配電箱。本章小結(jié)

本章主要介紹了電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的概念，講述了交流電路的基本知識(shí)和建筑供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)討論了電力系統(tǒng)中各種電力設(shè)備的額定電壓。思考題與習(xí)題本章小結(jié)

本章主要介紹了電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的概念，講述了交流電路的基本知識(shí)和建筑供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)討論了電力系統(tǒng)中各種電力設(shè)備的額定電壓。建筑供配電與照明技術(shù)第2章供配電系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算供配電系統(tǒng)的負(fù)荷分級(jí)與供電要求2.1負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷2.2求計(jì)算負(fù)荷的基本方法2.3單相負(fù)荷計(jì)算2.4尖峰電流計(jì)算2.5無功補(bǔ)償?shù)姆椒ê陀?jì)算2.6變壓器及其選擇2.7供配電系統(tǒng)的損耗2.8負(fù)荷計(jì)算示例2.92.1供配電系統(tǒng)的負(fù)荷分級(jí)與供電要求2.1.1負(fù)荷分級(jí)GB51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失或影響的程度確定。1．一級(jí)負(fù)荷

在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷。中斷供電將造成人身傷亡中斷供電將影響重要用電單位的正常工作，或造成人員密集的公共場所秩序嚴(yán)重混亂一級(jí)負(fù)荷中斷供電將造成重大損失或重大影響輸入標(biāo)題2.1.1負(fù)荷分級(jí)2．二級(jí)負(fù)荷（1）中斷供電將造成較大影響或損失；（2）中斷供電將影響較重要用電單位的正常工作或造成人員密集的公共

場所秩序混亂。3．三級(jí)負(fù)荷不屬于一級(jí)和二級(jí)的用電負(fù)荷。輸入標(biāo)題2.1.2電力負(fù)荷對供電的要求1．一級(jí)負(fù)荷對供電的要求

一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除雙重電源外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源供電。為保證對特別重要負(fù)荷的供電，應(yīng)急電源供電回路應(yīng)自成系統(tǒng)，且不得將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電回路。

常用的應(yīng)急電源有不受正常電源影響的獨(dú)立的發(fā)電機(jī)組、專門饋電線路、蓄電池和干電池等。輸入標(biāo)題2.1.2電力負(fù)荷對供電的要求（a）電源來自不同發(fā)電廠（b）電源來自不同的區(qū)域變電站（c）電源一個(gè)來自區(qū)域變電站另一個(gè)來自自備發(fā)電機(jī)組圖2-1供配電系統(tǒng)的獨(dú)立電源輸入標(biāo)題2.1.2電力負(fù)荷對供電的要求2．二級(jí)負(fù)荷對供電的要求

按二級(jí)負(fù)荷的供電要求，一般宜由兩回線路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)，只有在負(fù)荷較小或地區(qū)供電困難時(shí)，允許采用一回10kV及以上專用的架空線路或電纜供電。采用架空線路時(shí)，可采用一個(gè)回路；采用電纜線路時(shí)，應(yīng)采用雙回路電纜組成的線路供電，并要求沒跟電纜應(yīng)能滿足全部二級(jí)負(fù)荷的供電。3．三級(jí)負(fù)荷對供電的要求

三級(jí)負(fù)荷對供電電源無特殊的要求。建筑配電設(shè)計(jì)一般要求容量小于60A的分散住宅用戶可采用單相供電，但應(yīng)盡量使供電干線上的負(fù)荷三相平衡。輸入標(biāo)題2.1.2電力負(fù)荷對供電的要求4.應(yīng)急電源《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中，在一級(jí)負(fù)荷分類中還提出了特別重要的負(fù)荷的概念，例如：一類建筑中的消防負(fù)荷、信息與通信中心的用電負(fù)荷、大型商務(wù)中心、大型比賽場館的用電負(fù)荷等不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)劃分為特別重要的負(fù)荷。對這些負(fù)荷，其供電的可靠性和連續(xù)性要求高，即便按一級(jí)負(fù)荷的供電要求，由電網(wǎng)提供兩回路獨(dú)立電源也不一定能滿足要求，因?yàn)閬碜噪娋W(wǎng)的兩個(gè)并列的電源仍然可能因?yàn)殡娋W(wǎng)故障而同時(shí)中斷供電。因此，按規(guī)范規(guī)定，對一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷要由與電網(wǎng)不并列運(yùn)行的、獨(dú)立的應(yīng)急電源供電。輸入標(biāo)題2.1.2電力負(fù)荷對供電的要求

對特別重要負(fù)荷的供電，不僅要具備應(yīng)急電源，還要考慮正常電源故障后切換到應(yīng)急電源的時(shí)間要求，通常將由正常供電電源斷電到應(yīng)急電源投入運(yùn)行到的時(shí)間稱切換時(shí)間。對允許中斷供電時(shí)間為30s以上的負(fù)荷，可選擇快速自啟動(dòng)的發(fā)電機(jī)組；對允許中斷供電時(shí)間為1.5s以上的應(yīng)急電源可選擇帶有自投入裝置的獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路；對允許中斷供電時(shí)間為毫秒（ms）級(jí)的負(fù)荷，應(yīng)選擇不間斷供電電源，例如可選擇蓄電池靜止型不間斷供電電源（UPS、EBS等）、蓄電池機(jī)械儲(chǔ)能電機(jī)型不間斷供電電源或柴油機(jī)不間斷供電電源等。輸入標(biāo)題2.1.2電力負(fù)荷對供電的要求

在選擇應(yīng)急電源時(shí)，還要考率應(yīng)急電源的容量，應(yīng)急電源的容量當(dāng)然要滿足特別重要負(fù)荷的供電要求，但應(yīng)急狀態(tài)又不是正常工作狀態(tài)，并不需要按長期工作要求來選擇工作容量；因此，選擇應(yīng)急電源不僅要考慮負(fù)荷的大小，還要考慮應(yīng)急電源的供電時(shí)間。

例如，對負(fù)荷容量不大、可以采用直流供電、不允許中斷供電的信息設(shè)備，可選擇蓄電池靜止型不間斷供電電源；對有沖擊電流、負(fù)荷較大、允許中斷供電時(shí)間在毫秒（ms）級(jí)的特別重要的負(fù)荷，可選擇蓄電池機(jī)械儲(chǔ)能電機(jī)型不間斷供電電源或柴油機(jī)不間斷供電電源；對包含較大的動(dòng)力負(fù)荷、允許中斷供電的時(shí)間為15s以上特別重要的負(fù)荷，可選擇快速自啟動(dòng)的發(fā)電機(jī)組或帶有自投入裝置的獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路為應(yīng)急電源。輸入標(biāo)題2.2負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷確定供配電系統(tǒng)及其每一個(gè)配電回路的負(fù)荷大小稱為負(fù)荷計(jì)算。為了選擇電氣設(shè)備、導(dǎo)線和電纜進(jìn)行變壓器損耗、線路能量損耗、電壓損失和年用電量的計(jì)算負(fù)荷計(jì)算的目的輸入標(biāo)題2.2負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容：尖峰電流是計(jì)算線路的電壓損失、電壓波動(dòng)和選擇熔斷器以及確定保護(hù)裝置整定值的重要依據(jù)計(jì)算負(fù)荷是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線、電纜、電氣設(shè)備的依據(jù)季節(jié)性負(fù)荷計(jì)算用于確定變壓器臺(tái)數(shù)，容量以及計(jì)算變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的依據(jù)一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷計(jì)算用于確定變壓器臺(tái)數(shù)、備用電源和應(yīng)急電源輸入標(biāo)題2.2負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷

負(fù)荷曲線是電力負(fù)荷隨時(shí)間變化的圖形。負(fù)荷曲線可直觀地反映出電能用戶的用電特點(diǎn)和規(guī)律，即最大負(fù)荷Pmax、平均負(fù)荷Pav和負(fù)荷波動(dòng)程度。01020304有功負(fù)荷曲線代表電能用戶24小時(shí)內(nèi)用電負(fù)荷變化的情況。通常，為了使用方便，負(fù)荷曲線繪制成階梯形。如圖2-1a、b所示。無功負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線代表電能用戶全年用電負(fù)荷變化情況輸入標(biāo)題2.2負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷1.日負(fù)荷曲線

日負(fù)荷曲線表示負(fù)荷在一晝夜間（0~24h）的變化情況，圖2-3是一班制工廠的日有功負(fù)荷曲線。（a）折線形負(fù)荷曲線（b）梯形負(fù)荷曲線圖2-3一班制工廠的日有功負(fù)荷曲線輸入標(biāo)題2.2.1用電設(shè)備的運(yùn)行工作制與設(shè)備負(fù)荷2.年負(fù)荷曲線

年負(fù)荷曲線，通常繪制成負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，按負(fù)荷大小依次排列，如圖2-4（c）所示，全年按8760h計(jì)算。（a）夏日負(fù)荷曲線（b）冬日負(fù)荷曲線（c）年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線圖2-4年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線的繪制輸入標(biāo)題2.2.1用電設(shè)備的運(yùn)行工作制與設(shè)備負(fù)荷1.連續(xù)運(yùn)行工作制

連續(xù)運(yùn)行工作制設(shè)備指工作時(shí)間長、連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備。大多數(shù)設(shè)備屬于此類工作制，如照明設(shè)備、暖通空調(diào)設(shè)備等。一般將連續(xù)運(yùn)行工作制作為統(tǒng)一規(guī)定的運(yùn)行工作制。對連續(xù)運(yùn)行工作制的設(shè)備，其額定功率即是設(shè)備負(fù)荷，即：“設(shè)備負(fù)荷=額定功率”。2.短時(shí)運(yùn)行工作制

短時(shí)運(yùn)行工作制設(shè)備指工作時(shí)間短，間歇時(shí)間長的設(shè)備。例如啟動(dòng)水閘的電動(dòng)機(jī)等，運(yùn)行時(shí)間短，停止時(shí)間長，屬于短時(shí)運(yùn)行工作制設(shè)備。這類設(shè)備數(shù)量少、消耗功率少。

短時(shí)運(yùn)行工作制的設(shè)備，對配電設(shè)備和線路“熱”效應(yīng)影響小，求設(shè)備負(fù)荷時(shí)，一般不作考慮，即“短時(shí)運(yùn)行工作制設(shè)備的額定功率

不計(jì)入設(shè)備負(fù)荷”。輸入標(biāo)題2.2.1用電設(shè)備的運(yùn)行工作制與設(shè)備負(fù)荷3.斷續(xù)周期運(yùn)行工作制

斷續(xù)周期運(yùn)行工作制設(shè)備指有規(guī)律的周期性（通常一個(gè)周期在10分鐘左右）頻繁啟動(dòng)和停止的設(shè)備。例如吊車電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)等設(shè)備，以斷續(xù)方式運(yùn)行，最終可達(dá)到穩(wěn)定的溫升。

圖2-5暫載率周期示意圖

對于斷續(xù)周期運(yùn)行工作制的用電設(shè)備，引入暫載率（或接電率）來描述運(yùn)行特征，暫載率定義為：用電設(shè)備工作時(shí)間與整個(gè)工作周期之比的百分值，即式中—整個(gè)工作周期；—工作周期內(nèi)的工作時(shí)間；--工作周期內(nèi)的停歇時(shí)間。輸入標(biāo)題2.2.1用電設(shè)備的運(yùn)行工作制與設(shè)備負(fù)荷4.照明設(shè)備的設(shè)備負(fù)荷

對照明設(shè)備，在確定設(shè)備負(fù)荷時(shí)，除按連續(xù)運(yùn)行工作制考慮外，還要考慮設(shè)備附加組件的功率損耗。例如熒光燈及高壓水銀燈等要考慮鎮(zhèn)流器的功率損耗，損耗系數(shù)見表2-1所示。光源種類損耗系數(shù)光源種類損耗系數(shù)熒光燈0.2金屬鹵化物燈0.14~0.22熒光高壓汞燈0.07~0.3涂熒光物質(zhì)的金屬鹵化物燈0.14自鎮(zhèn)流熒光高壓汞燈

低壓鈉燈0.2~0.8高壓鈉燈0.12~0.2

表2-1氣體放電光源鎮(zhèn)流器的功率損耗系數(shù)輸入標(biāo)題2.2.1用電設(shè)備的運(yùn)行工作制與設(shè)備負(fù)荷設(shè)備工作制或性質(zhì)設(shè)備負(fù)荷和設(shè)備額定功率的關(guān)系連續(xù)運(yùn)行工作制設(shè)備負(fù)荷=額定功率短時(shí)運(yùn)行工作制設(shè)備的額定功率不計(jì)入設(shè)備負(fù)荷斷續(xù)周期運(yùn)行工作制折算到統(tǒng)一規(guī)定的暫載率照明設(shè)備考慮設(shè)備附加組件的功率損耗備用設(shè)備設(shè)備的額定功率不計(jì)入設(shè)備負(fù)荷非正常狀態(tài)下使用的設(shè)備設(shè)備的額定功率不計(jì)入總設(shè)備負(fù)荷表2-2不同設(shè)備工作制的設(shè)備負(fù)荷和設(shè)備額定功率的關(guān)系輸入標(biāo)題2.2.2計(jì)算負(fù)荷負(fù)荷計(jì)算的幾個(gè)基本概念:1．最大負(fù)荷

在負(fù)荷曲線中用Pmax表示的負(fù)荷就稱為最大負(fù)荷。如下圖所示。分為日最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷。2.6年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時(shí)

輸入標(biāo)題2.2.2計(jì)算負(fù)荷2．計(jì)算負(fù)荷

用“PC”（QC，SC或IC）表示，負(fù)荷曲線的時(shí)間間隔為半小時(shí)，則曲線上的最大負(fù)荷就是計(jì)算負(fù)荷，通常又用P30，Q30，S30或I30分別表示有功、無功、視在計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流。

“計(jì)算負(fù)荷”是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的一個(gè)“假想負(fù)荷”。其物理意義是：這個(gè)不變的“計(jì)算負(fù)荷”持續(xù)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與實(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。即：

PC=P30=Pmax

QC=Q30=Qmax

SC=S30=Smax

IC=I30=Imax輸入標(biāo)題2.2.2計(jì)算負(fù)荷

3.最大負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)

用“Tmax”表示，是一個(gè)“假想時(shí)間”，見年負(fù)荷曲線圖。其物理意義是指電能用戶按年最大負(fù)荷Pmax持續(xù)運(yùn)行Tmax小時(shí)所消耗的電能恰好等于全年實(shí)際消耗的電能。其表達(dá)式為：式中：Tmax

——最大負(fù)荷年利用小時(shí)（h）；

Wp

——全年消耗的有功電（kWh）。4.平均負(fù)荷用Pav、Qav和Sav表示，平均負(fù)荷是指電能用戶在一段時(shí)間內(nèi)消耗功率的平均值。輸入標(biāo)題2.2.2計(jì)算負(fù)荷5.負(fù)荷系數(shù)

用和分別表示有功負(fù)荷系數(shù)和無功負(fù)荷系數(shù)，負(fù)荷系數(shù)又稱負(fù)荷率，它表明負(fù)荷波動(dòng)程度的一個(gè)參數(shù)，其值越大負(fù)荷曲線越平坦，負(fù)荷波動(dòng)越小。其關(guān)系式為：陰影部分表示全年實(shí)際消耗的電能wp，則：Pav=wp/8760一般企業(yè)負(fù)荷系數(shù)年平均值為：α=0.7~0.75β=0.76~0.82輸入標(biāo)題2.2.2計(jì)算負(fù)荷6.平均功率因數(shù)按負(fù)荷率的概念，根據(jù)供配電系統(tǒng)一年消耗的平均有功負(fù)荷和年平均無功負(fù)荷可以得出對應(yīng)的功率因數(shù)，一般稱為平均功率因數(shù)，在已知計(jì)算負(fù)荷和負(fù)荷率（通常按統(tǒng)計(jì)規(guī)律制成相應(yīng)表格）時(shí)，平均功率因數(shù)為：對于已運(yùn)行的供配電系統(tǒng)，可以根據(jù)電能表得出系統(tǒng)的有功電能消耗量和無功電能消耗量,用對應(yīng)的電能消耗量表示的平均功率因數(shù)為：輸入標(biāo)題2.3求計(jì)算負(fù)荷的基本方法

用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，其方法簡便適用，為工業(yè)企業(yè)及民用建筑供配電系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算的主要方法。1.需要系數(shù)需要系數(shù)定義為：用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)所需的有功功率與其設(shè)備容量之比。（Kd

≤1）

或用電設(shè)備組的設(shè)備容量Pe，是指用電設(shè)備組所有設(shè)備換算后的額定容量之和，即

。輸入標(biāo)題2.3求計(jì)算負(fù)荷的基本方法而設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中，諸多因素影響，就獲得了需要系數(shù)的公式：式中：KL

——用電設(shè)備組的負(fù)荷系數(shù)，即用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)，工作著的用電設(shè)備實(shí)際所需

的功率與這些用電設(shè)備總?cè)萘恐龋?/p>

KΣ——用電設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)，即用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時(shí)，工作著的用電設(shè)備容量與該組

用電設(shè)備總?cè)萘恐龋?/p>

ηe——用電設(shè)備組的平均效率，即用電設(shè)備組輸出與輸入功率之比；

ηWL——供電線路的平均效率，即供電線路末端與線路首端功率之比。因此，由上面分析可知，需要系數(shù)Kd是一個(gè)綜合指標(biāo)，其值一般小于1。輸入標(biāo)題2.3求計(jì)算負(fù)荷的基本方法2．確定用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷

設(shè)備容量確定之后，將用電設(shè)備進(jìn)行分組，即將工藝性質(zhì)相同，需要系數(shù)相近的用電設(shè)備劃為一組，進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，其計(jì)算公式為：式中：

——該用電設(shè)備組的有功、無功、視在計(jì)算負(fù)荷（kW）、（kvar）、（kVA）；

——該用電設(shè)備組的設(shè)備容量總和（kW），不包括備用設(shè)備容量；

——該用電設(shè)備組的需要系數(shù)；設(shè)備臺(tái)數(shù)小于等于3臺(tái)時(shí)，Kd取1；

——該用電設(shè)備組的計(jì)算電流（A）；

——與運(yùn)行功率因數(shù)角相對應(yīng)的正切值；

——該用電設(shè)備組的額定電壓（kV）。2.3求計(jì)算負(fù)荷的基本方法3．確定多個(gè)用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷引入一個(gè)系數(shù)稱同期系數(shù)（又稱同時(shí)系數(shù)），的取值為0.8~1之間，其計(jì)算公式為：式中：PC2、QC2、SC2——配電干線或車間變電所低壓母線上的有功、無功、視在計(jì)算負(fù)荷（kW）、（kvar）、（kVA）；

ΣPC1、ΣQC1

——分別為各用電設(shè)備組的有功、無功計(jì)算負(fù)荷的總和；

KΣ

——同時(shí)系數(shù)；

IC2

——配電干線或車間變電所低壓母線上的計(jì)算電流（A）；

UN

——配電干線或車間變電所低壓母線上的額定電壓（kV）。

如果需要進(jìn)行低壓補(bǔ)償，低壓干線或母線上的總的無功負(fù)荷QC2

應(yīng)為：2.3求計(jì)算負(fù)荷的基本方法4．確定車間變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷

式中：PC3、QC3、SC3

——車間變電所高壓側(cè)有功、無功、視在計(jì)算負(fù)荷

PC2、QC2

——車間變電所低壓側(cè)有功、無功計(jì)算負(fù)荷；IC3

——車間變電所高壓側(cè)母線上計(jì)算電流（A）；UN

——車間變電所高壓側(cè)額定電壓（kV）；ΔPT、ΔQT——變壓器的有功、無功損耗。（kW、kvar）.2.3求計(jì)算負(fù)荷的基本方法在負(fù)荷估算中，變壓器的損耗可近似計(jì)算，對于低損耗變壓器通常為：式中：SC2——車間變電所低壓母線上的視在計(jì)算負(fù)荷（kVA）。5．確定總降壓變電所的計(jì)算負(fù)荷

其方法同車間變電所的高、低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷的確定方法。這里出現(xiàn)的KΣ與低壓母線上的KΣ連乘建議不小于0.8。因?yàn)橛呄螂娫炊素?fù)荷愈平穩(wěn)，回路又少，所以對應(yīng)的KΣ愈大。2.3.2按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷

需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算比較簡便，應(yīng)用廣泛，但是對于企業(yè)中用電設(shè)備數(shù)量少，容量相差懸殊的配電線路進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，應(yīng)用需要系數(shù)法計(jì)算出的結(jié)果往往偏小，與實(shí)際相差較大，因此，在這種情況下，采用二項(xiàng)式法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算比較接近實(shí)際，其指導(dǎo)思想是考慮大容量負(fù)荷的影響，因此計(jì)算負(fù)荷由平均最大負(fù)荷和幾臺(tái)大容量用電設(shè)備的附加負(fù)荷組成。這種方法一般比需要系數(shù)法計(jì)算結(jié)果大，相關(guān)資料又少，因此二項(xiàng)式法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算的局限性很大。2.3.2按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷1.相同工作制的單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷式中：PC、QC、SC、IC——該用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷

Pe

——該用電設(shè)備組的設(shè)備容量總和（kW）；

Px

——該用電設(shè)備組中x臺(tái)容量最大用電設(shè)備的設(shè)備容量之和

X——該用電設(shè)備組取用大容量用電設(shè)備的臺(tái)數(shù)；

b、c——二項(xiàng)式系數(shù)，由長期實(shí)踐統(tǒng)計(jì)得出的；

UN

——額定電壓（kV）；

bPe

——該用電設(shè)備組的平均負(fù)荷；

cPx

——X臺(tái)容量最大用電設(shè)備的附加負(fù)荷（考慮容量最大用電

負(fù)荷使計(jì)算負(fù)荷大于平均負(fù)荷的影響）

當(dāng)用電設(shè)備的臺(tái)數(shù)n等于最大容量用電設(shè)備的臺(tái)數(shù)X，且n=X≤3時(shí)，一般將用電設(shè)備的設(shè)備容量總和作為最大計(jì)算負(fù)荷。2.3.2按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷2.不同工作制的多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷式中：PC

、QC、SC、IC——

多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷總和

（kW）、（kVar）、（kVA）、（A）；∑bPe——各用電設(shè)備組平均負(fù)荷b·Pe的總和；（cPx）m——各用電設(shè)備組附加負(fù)荷c·Px中最大值；tanφx——與（cPx）m相對應(yīng)的功率因數(shù)角的正切值；tanφ——與各用電設(shè)備組對應(yīng)的功率因數(shù)角的正切值；

如果每組中的用電設(shè)備數(shù)量小于最大容量用電設(shè)備的臺(tái)數(shù)X，則采用小于X的兩組或更多組中最大的用電設(shè)備附加負(fù)荷的總和，作為總的附加負(fù)荷。2.3.3計(jì)算負(fù)荷的常用估算方法

1.單位指標(biāo)法單位指標(biāo)法計(jì)算有功功率PC的公式為：式中：——單位用電指標(biāo)，如W/戶、W/人、W/床；

N——單位數(shù)量，如戶數(shù)、人數(shù)、床位數(shù)。2.負(fù)荷密度法

當(dāng)已知車間生產(chǎn)面積或某建筑物面積負(fù)荷密度ρ時(shí)，則可估算其計(jì)算負(fù)荷：

式中：ρ——負(fù)荷密度（kW/m2）；

A——某生產(chǎn)車間或某建筑面積（m2）。2.4單相負(fù)荷的負(fù)荷計(jì)算在配電設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量使單相設(shè)備均衡地分配在三相線路上。盡量減少三相不平衡狀態(tài)。當(dāng)單相負(fù)荷的總?cè)萘啃∮谟?jì)算范圍內(nèi)三相對稱負(fù)荷總?cè)萘康?5%時(shí)，全部按三相對稱負(fù)荷計(jì)算，當(dāng)超過15%時(shí)，應(yīng)將單相負(fù)荷換算為等效三相負(fù)荷，再與三相負(fù)荷相加，等效三相負(fù)荷計(jì)算方法如下：1.單相用電設(shè)備接于相電壓

等效三相負(fù)荷取最大一相負(fù)荷的三倍，即

Peq=3Pm

式中：Peq——等效三相負(fù)荷容量

Pm——最大負(fù)荷相的設(shè)備容量（kW）2.4單相負(fù)荷的負(fù)荷計(jì)算2.單相用電設(shè)備僅接于線電壓①當(dāng)只有單臺(tái)設(shè)備或設(shè)備只接在一個(gè)線電壓上時(shí)，等效三相負(fù)荷為：

式中：Pe——線間負(fù)荷容量（kW）②當(dāng)有多臺(tái)設(shè)備時(shí)，等效三相負(fù)荷當(dāng)Pab≥Pbc≥Pca，則：

式中：Pab、Pbc、Pca——分別接于ab、bc、ca線間負(fù)荷容量（kW）2.4單相負(fù)荷的負(fù)荷計(jì)算3.既有線間負(fù)荷，又有相間負(fù)荷時(shí)，應(yīng)將線間負(fù)荷換算成相負(fù)荷，然后各相負(fù)荷分別相加，取最大相負(fù)荷的3倍做為等效三相負(fù)荷。

換算方法如下：各相負(fù)荷換算2.4單相負(fù)荷的負(fù)荷計(jì)算等效三相負(fù)荷式中：Pab、Pbc、Pca——分別接于ab、bc、ca線間負(fù)荷（kW）；Pa、Pb、Pc、Qa、Qb、Qc——換算為a、b、c相的有功負(fù)荷（kW）和無功負(fù)荷（kvar）p（ab）a、p（ab）b、p（bc）b、p（bc）c、p（ca）c、p（ca）a及q（ab）a、q（ab）b、q（bc）b、q（bc）c、q（ca）c、q（ca）a——功率換算系數(shù)；Pm——最大相負(fù)荷（kW）；Peq——等效三相負(fù)荷（kW）。2.5尖峰電流的計(jì)算

用電設(shè)備持續(xù)1~2s的短時(shí)最大負(fù)荷電流，稱尖峰電流。確定尖峰電流的目的是為了計(jì)算線路的電壓波動(dòng)、選擇斷路器、熔斷器和保護(hù)裝置電流整定值，以及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)能否自起動(dòng)的依據(jù)。1.單臺(tái)設(shè)備的尖峰電流單臺(tái)設(shè)備的尖峰電流主要是由感性負(fù)載在起動(dòng)瞬間產(chǎn)生的電流。即式中——用電設(shè)備的尖峰電流(A)；——用電設(shè)備的啟動(dòng)電流(A)；

——用電設(shè)備額定電流(A)；

——用電設(shè)備的啟動(dòng)電流倍數(shù)（可查產(chǎn)品樣本或銘牌，對籠型電動(dòng)機(jī)一般為5～7，對繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)一般為2～3，直流電動(dòng)機(jī)一般為1.5～2，對電焊變壓器一般為3或稍大）。2.5尖峰電流的計(jì)算2.多臺(tái)用電設(shè)備的尖峰電流一般只考慮啟動(dòng)電流最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，多臺(tái)用電設(shè)備的線路上的尖峰電流按下式計(jì)算：

式中——為啟動(dòng)電流最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流(A)；

——除啟動(dòng)電流最大的那臺(tái)電動(dòng)機(jī)之外，其他用電設(shè)備的計(jì)算電流(A)。3.自啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)組式中——對應(yīng)于第臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)倍數(shù)和額定電流(A)；

——同時(shí)啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)。2.6無功補(bǔ)償?shù)姆椒ê陀?jì)算無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償?shù)囊饬x

在企業(yè)和民用建筑中的用電設(shè)備大多數(shù)是感性的。如：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、日光燈等，這些設(shè)備在工作中向電網(wǎng)吸收大量無功功率，而這部分功率又不是實(shí)際做功的功率，因此電網(wǎng)向負(fù)載提供有功功率的同時(shí)，又要提供無功功率，由公式可知，無功功率Q的增加，可使視在功率S增加。因此，無功功率增加可導(dǎo)致：供電系統(tǒng)的設(shè)備容量和投資增加，如S愈大，變壓器容量愈大。當(dāng)電源電壓一定時(shí)，由公式可知，S增加，勢必導(dǎo)致線路的電流I增加，使輸電線路導(dǎo)線截面增加。線路電流的增加，使得線路的電壓損失Ir增加，線路及設(shè)備的有功損耗I2r增加。0201032.6無功補(bǔ)償?shù)姆椒ê陀?jì)算

無功補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

由于上述原因，無功功率的增加，不僅能源浪費(fèi)，又使設(shè)備投資增加，為了減少向電網(wǎng)索取的無功功率，由公式可知，提高功率因數(shù)cosΦ，即可減少系統(tǒng)容量S。

提高功率因數(shù)的方法主要分兩方面：采用提高自然功率因數(shù)的方法采用人工補(bǔ)償?shù)姆椒?，提高功率因?shù)這種方法不需要增加設(shè)備，如合理選擇感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和變壓器容量采用人工補(bǔ)償?shù)姆椒?，需要增加新設(shè)備，這種方法通常有（1）采用靜電電容器；（2）采用同步調(diào)相機(jī)。2.6無功補(bǔ)償?shù)姆椒ê陀?jì)算補(bǔ)償容量的計(jì)算方法

采用靜電電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法如下：

式中：

Qcc——補(bǔ)償容量（kVar）；

Pc——有功計(jì)算負(fù)荷（kW）；

tanΦ1——補(bǔ)償前計(jì)算負(fù)荷對應(yīng)的功率因數(shù)的正切值；

tanΦ2——補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷對應(yīng)的功率因數(shù)的正切值；取cosΦ2不小于0.9值

Δｑc——補(bǔ)償率（kVar/kW）。裝設(shè)了無功補(bǔ)償裝置以后，在確定補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)前面的總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)扣除無功補(bǔ)償容量。即補(bǔ)償后的總的無功計(jì)算負(fù)荷：式中：——補(bǔ)償后的計(jì)算無功功率；——補(bǔ)償前的計(jì)算無功功率。2.6無功補(bǔ)償?shù)姆椒ê陀?jì)算并聯(lián)電容器選擇并聯(lián)電容器的型號(hào)由文字和數(shù)字兩部分組成，表示和含義如下：圖2-10電容器的型號(hào)例如：BFM11-50-1W型為單相戶外型，液體介質(zhì)為二芳基乙烷、固體介質(zhì)為薄膜的并聯(lián)電容器，額定電壓為11kV，容量為50kvar。2.6無功補(bǔ)償?shù)姆椒ê陀?jì)算補(bǔ)償電容器臺(tái)數(shù)的確定補(bǔ)償容量是靠多臺(tái)電容器拼搭出來的，計(jì)算公式為：式中：——所需用的電容器個(gè)數(shù)；——所需補(bǔ)償?shù)臒o功容量，單位為kvar；——單臺(tái)電容器容量，單位為kvar。對三相電容器，必須是整數(shù)；對單相電容器，不僅必須是整數(shù)，還必須是3的倍數(shù)，因?yàn)檠a(bǔ)償是針對三相系統(tǒng)的。所以有時(shí)實(shí)際補(bǔ)償量會(huì)大于計(jì)算補(bǔ)償量，這時(shí)應(yīng)對補(bǔ)償后的實(shí)際功率因數(shù)重新校核。2.7變壓器及其選擇對電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大，為改善電壓質(zhì)量采用有載調(diào)壓電力變壓器。對消防要求較高場所，宜采用干式電力變壓器。工廠供電系統(tǒng)沒有特殊要求的和民用建筑獨(dú)立變電所，采用三相油浸自冷電力變壓器。近年來，箱式變壓器在城市中的小區(qū)和車間也不斷采用，與高、低壓配電柜并列安裝組成箱變。對于工作環(huán)境惡劣，要求有防塵、防火、防爆要求的，應(yīng)采用密閉式、防火、防爆電力變壓器。選取一般原則：地區(qū)供電條件負(fù)荷性質(zhì)用電容量運(yùn)行方式2.7變壓器及其選擇當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，可設(shè)專用變壓器:設(shè)立專用變壓器0102030405出于功能需要的某些特殊設(shè)備，可設(shè)專用變壓器。電力和照明采用共用變壓器將嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及光源壽命時(shí)，可設(shè)照明專用變壓器。在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)高阻抗接地，電氣裝置外露可導(dǎo)電部分就地接地的低壓系統(tǒng)中(IT系統(tǒng))，照明系統(tǒng)應(yīng)設(shè)專用變壓器。季節(jié)性負(fù)荷容量較大或沖擊性負(fù)荷嚴(yán)重影響電能質(zhì)量時(shí)，設(shè)專用變壓器。單相負(fù)荷容量較大，由于不平衡負(fù)荷引起中性導(dǎo)體電流超過變壓器低壓繞組額定電流的25％時(shí)，或只有單相負(fù)荷其容量不是很大時(shí)，可設(shè)置單相變壓器。2.7變壓器及其選擇變壓器容量的確定：（1）在民用建筑中，低壓為0.4kV單臺(tái)變壓器容量不宜大于1250kVA。因?yàn)槿萘刻螅╇姺秶桶霃教?，電能損耗大。對于戶外預(yù)裝式變電所，單臺(tái)變壓器容量不宜大于800kVA。單臺(tái)變壓器容量確定：式中：SNC——單臺(tái)變壓器容量（kVA）；

ST——計(jì)算負(fù)荷的視在功率（kVA）；

β——變壓器的最佳負(fù)荷率（一般取70%~80%為宜）從長期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行角度考慮，配電變壓器的長期工作負(fù)荷率不宜大于85%。（2）如果是具有兩臺(tái)及以上變壓器的變電所，要求其中任一臺(tái)變壓器斷開時(shí)，其余主變壓器的容量應(yīng)滿足一、二級(jí)負(fù)荷用電。在同一變電所內(nèi)，變壓器的容量等級(jí)不宜過多。2.7變壓器及其選擇（3）變壓器允許過負(fù)荷倍數(shù)和時(shí)間變壓器允許事故過負(fù)荷倍數(shù)和時(shí)間，應(yīng)按制造廠的規(guī)定執(zhí)行，如制造廠無規(guī)定時(shí)，對油浸及干式變壓器可參照下表規(guī)定執(zhí)行。

油浸變壓器允許事故過負(fù)荷倍數(shù)和時(shí)間過負(fù)荷倍數(shù)1.301.451.601.752.00允許持續(xù)時(shí)間（min）12080452010

干式變壓器允許事故過負(fù)荷倍數(shù)和時(shí)間過負(fù)荷倍數(shù)1.201.301.401.501.60允許持續(xù)時(shí)間（min）6045321852.7變壓器及其選擇變壓器連接組別的選擇：（1）變壓器繞組連接方式類別及連接方式高

、中壓低壓單相Ii三相星型Yy三相三角形Dd有中性線時(shí)YN、ZNyn、zn不同繞組間電壓相位差，即相位移為30°的倍數(shù)，故有0、1、2，……，11共12個(gè)組別。高低壓間相位差用時(shí)鐘法標(biāo)注。D,yn11表示：高壓角接，低壓星接有中線，低壓側(cè)線電壓滯后高壓側(cè)對應(yīng)線電壓330°。2.7變壓器及其選擇（2）變壓器連接組別的選擇D,yn11連接組別具有以下三種情況之一者應(yīng)選用D,yn11聯(lián)結(jié)方式：·三相不平衡負(fù)荷超過變壓器每相額定功率15％以上；·需要限制三次諧波含量?！ば枰岣邌蜗喽搪冯娏髦?，確保低壓單相接地保護(hù)裝置動(dòng)作靈敏度；

在民用建筑供電系統(tǒng)中，因單相負(fù)荷較多，而且存在較多的諧波源，所以配電變壓器宜選用D,yn11接線組別的變壓器。Y,yn0連接組別

當(dāng)三相負(fù)荷基本平衡，或不平衡負(fù)荷不超過變壓器每相額定功率15％；且供電系統(tǒng)中諧波干擾不嚴(yán)重時(shí)選擇Y,yn0連接方式。2.7變壓器及其選擇變壓器并列運(yùn)行的條件：

變壓器并列運(yùn)行時(shí)，應(yīng)使各臺(tái)變壓器二次側(cè)不出現(xiàn)環(huán)流，并使各變壓器承擔(dān)的負(fù)載按變壓器的額定容量成正比分配，因此要滿足這兩點(diǎn)，變壓器必須符合下列條件：1）變比應(yīng)相等，最大誤差不超過0.5%。2）連接組標(biāo)號(hào)必須一致。3）短路電壓應(yīng)相等，最大誤差不超過。4）變壓器容量比不應(yīng)超過1/3。5）連接相序必須相同。2.8供配電系統(tǒng)的損耗

供配電系統(tǒng)的損耗主要是線路損耗和變壓器損耗，電流流過供配電系統(tǒng)的線路時(shí)產(chǎn)生的損耗稱為線路損耗，在供配電系統(tǒng)中的電力變壓器產(chǎn)生的損耗稱為變壓器損耗。2.8.1供配電系統(tǒng)的線路損耗

供配電系統(tǒng)的線路損耗指交流電流在高壓傳輸線路的電阻和電抗中產(chǎn)生的損耗，線路損耗按交流電路的阻抗特性，分為有功損耗和無功損耗。式中—相計(jì)算電流，A；、—每相線路電阻和線路阻抗。2.8.1供配電系統(tǒng)的線路損耗

工程應(yīng)用中常采用線路單位長度電阻、線路單位長度電抗和每相線路計(jì)算長度線路電阻和線路電抗，即：

線路單位長度電阻和線路單位長度電抗與導(dǎo)線規(guī)格、線路的布置方式、導(dǎo)線的工作溫度等因素有關(guān)，一般可通過查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊得出線路的單位長度電阻和線路單位長度電抗。

供配電系統(tǒng)中減小線路損耗的方法主要有減小線路電阻和減小線路電流兩種方式，減小線路電阻可采用選擇較大截面的導(dǎo)線、選用導(dǎo)電率高的導(dǎo)線等措施；減小線路電流可采用通過提高傳輸線路功率因數(shù)、提高傳輸線路電壓等級(jí)等措施。2.8.2變壓器損耗

變壓器的繞組存在電阻和電抗，繞組中有電流通過時(shí)便會(huì)產(chǎn)生損耗；變壓器的鐵芯在交變磁場的作用下也會(huì)產(chǎn)生損耗，因此變壓器損耗包括繞組中的損耗和鐵芯中的損耗。變壓器的損耗按其特性也包括有功損耗和無功損耗。

按電力變壓器的制造要求，每一臺(tái)電力變壓器在產(chǎn)品出廠時(shí)要進(jìn)行“空載試驗(yàn)”和“短路試驗(yàn)”，“空載試驗(yàn)”可得到變壓器在額定電壓下的空載損耗和額定電壓下的空載電流百分比%；“短路試驗(yàn)”可得到變壓器在額定電流下的短路電壓百分比和額定電流下的功率損耗（短路損耗）。變壓器產(chǎn)品手冊要提供以上4個(gè)參數(shù)，依據(jù)該4個(gè)參數(shù)可以求出變壓器的有功損耗和無功損耗以及變壓器的阻抗參數(shù)。2.8.2變壓器損耗1.變壓器的有功損耗

變壓器的有功損耗包含兩部分：一部分是變壓器的鐵芯在交變磁場的作用下產(chǎn)生的有功損耗，通常稱為“鐵損”?！拌F損”主要取決于變壓器外加電壓和頻率，外加電壓和頻率不變時(shí)，“鐵損”基本不變，因此變壓器的“鐵損”可以認(rèn)為與負(fù)載變化無關(guān)，故“鐵損”也稱為不變損耗。變壓器有功損耗的第二部分是變壓器在負(fù)載時(shí)，由負(fù)載電流在其一、二次側(cè)繞組的電阻中產(chǎn)生的損耗，通常稱為“銅損”，“銅損”與負(fù)載變化有關(guān)，故“銅損”也稱為可變損耗。2.8.2變壓器損耗

對于實(shí)際的供配電系統(tǒng)，變壓器運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷是按“計(jì)算負(fù)荷”選擇的，通常變壓器的計(jì)算負(fù)荷并不等于其額定負(fù)荷，變壓器的短路損耗

是對應(yīng)于額定電流（負(fù)荷）下的功率損耗，而變壓器的“銅損”是對應(yīng)于計(jì)算負(fù)荷下的損耗，二者并不相同，考慮到“銅損”與電流的平方成正比，利用這一關(guān)系,可以將短路損耗乘以比例因子，即可得到計(jì)算負(fù)荷下的“銅損”。于是考慮變壓器的短路損耗的換算關(guān)系，變壓器在計(jì)算負(fù)荷下的有功損耗可以根據(jù)“空載試驗(yàn)”和“短路試驗(yàn)”的結(jié)果，采用下式計(jì)算：式中

、—變壓器的空載損耗和短路損耗；、—變壓器的計(jì)算負(fù)荷和額定容量。2.8.2變壓器損耗2.變壓器的無功損耗

變壓器的無功損耗也包含兩部分：一部分是變壓器空載時(shí)由勵(lì)磁電流造成的“空載無功損耗”，在變壓器外加電壓和頻率不變時(shí)，無功損耗基本不變，因此變壓器的空載無功損耗可以認(rèn)為與負(fù)載變化無關(guān)；變壓器的無功損耗的第二部分是變壓器在負(fù)載時(shí)由負(fù)載電流在其一、二次側(cè)繞組的電抗中產(chǎn)生的“負(fù)載無功損耗”，該部分無功損耗與負(fù)載變化有關(guān)，與負(fù)載電流的平方成正比。

電力變壓器“空載試驗(yàn)”時(shí)，變壓器繞組的電流主要用于產(chǎn)生主磁通，故可看作勵(lì)磁電流，“空載試驗(yàn)”時(shí)測出的無功損耗可看坐變壓器的“空載無功損耗”；對應(yīng)地，電力變壓器“短路試驗(yàn)”時(shí)，使短路繞組達(dá)到額定電流時(shí)的外加電壓較低，可以認(rèn)為勵(lì)磁電流很小，此時(shí)測出的無功損耗便可看作變壓器在額定負(fù)荷下的“負(fù)載無功損耗”。于是，類似于變壓器的有功損耗的分析，變壓器的無功損耗可用下式計(jì)算:2.8.2變壓器損耗

為利用變壓器“空載試驗(yàn)”和“短路試驗(yàn)”得出的另外兩個(gè)參數(shù)：額定電壓下的空載電流百分比%和額定電流下的短路電壓百分比，經(jīng)過簡單的推導(dǎo)，可以得出變壓器的“空載無功損耗”和“負(fù)載無功損耗”與變壓器的“空載電流百分比%”和“短路電壓百分比

”之間具有如下關(guān)系：于是，下式可表示為：

上式是計(jì)算變壓器損耗的基本公式，根據(jù)變壓器產(chǎn)品手冊中的基本參數(shù)，便可求得變壓器在計(jì)算負(fù)荷下的損耗。2.9負(fù)荷計(jì)算示例

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)，是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分。確定用戶計(jì)算負(fù)荷的方法很多，應(yīng)根據(jù)不同的情況和要求采用不同的方法。在制訂計(jì)劃、初步設(shè)計(jì)，特別是方案比較時(shí)可用較粗略的方法。在技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算。逐級(jí)計(jì)算法是常采用的方法，根據(jù)用戶的供配電系統(tǒng)圖，從用電設(shè)備開始，朝電流方向逐級(jí)計(jì)算，最后求出用戶總的計(jì)算負(fù)荷。主要的原則和步驟如下：1.將用電設(shè)備分類，采用需要系數(shù)法確定各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷；2.根據(jù)用戶的供配電系統(tǒng)圖，從用電設(shè)備朝電源方向逐級(jí)計(jì)算負(fù)荷；3.在配電點(diǎn)處考慮同時(shí)系數(shù)；4.在變壓器安裝處計(jì)算變壓器損耗；5.線路損耗計(jì)算，用戶的電力線路較短時(shí)，可不計(jì)電力線路損耗；6.在并聯(lián)電容器安裝處計(jì)算無功補(bǔ)償容量。2.9負(fù)荷計(jì)算示例例2-9某企業(yè)35/10kV的總降壓變電所，分別給1#～4#10kv車間變電所及3臺(tái)10kV空氣壓縮機(jī)高壓電動(dòng)機(jī)，如圖2-14所示。其中，1#變電所負(fù)荷有：機(jī)加工車間有冷加工機(jī)床功率共342kW、通風(fēng)機(jī)18kW、電焊機(jī)81kW（60%）、吊車87.5kW（40%）、照明5.4kW（熒光燈、電子鎮(zhèn)流器），辦公大樓照明（熒光燈、電子鎮(zhèn)流器）12.6kW、空調(diào)126kW，科研設(shè)計(jì)大樓照明（熒光燈、電子鎮(zhèn)流器）21.6kW、空調(diào)180kW，室外照明（高壓鈉燈，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器）10kW，2#～4#車間變電所的計(jì)算負(fù)荷分別為：，；

，，；。高壓電動(dòng)機(jī)每臺(tái)容量為355kW。試計(jì)算該用戶總計(jì)算負(fù)荷（忽略線損）。解：用逐級(jí)計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算。首先用需要系數(shù)法計(jì)算1#車間變電所各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷,然后考慮用電設(shè)備組的同時(shí)系數(shù)計(jì)算1#車間變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷，再考慮變壓器損耗計(jì)算出高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷；同樣計(jì)算2#~4#車間變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及空氣壓縮機(jī)高壓電動(dòng)機(jī)的計(jì)算負(fù)荷；再考慮總降壓變電所二次側(cè)出線的同時(shí)系數(shù)和變壓器損耗后即得企業(yè)計(jì)算負(fù)荷。2.9負(fù)荷計(jì)算示例圖2-14例2-9供電系統(tǒng)圖2.9負(fù)荷計(jì)算示例以1#10kV車間變電所計(jì)算負(fù)荷為例具體計(jì)算如下:（1）計(jì)算各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷①冷加工機(jī)床查表2-3，大批生產(chǎn)冷加工機(jī)床，，，則②通風(fēng)機(jī)查表2-3，通風(fēng)機(jī)，，，則③吊車吊車要求統(tǒng)一換算到=25%時(shí)的額定功率，即2.9負(fù)荷計(jì)算示例查表2-3，吊車，，則④電焊機(jī)電焊機(jī)要求統(tǒng)一換算到=100%時(shí)的功率，即查表2-3，電焊機(jī)，，則

⑤車間照明熒光燈要考慮鎮(zhèn)流器的功率損失，電子鎮(zhèn)流器，即2.9負(fù)荷計(jì)算示例查附表B-4，車間，查附表B-5，熒光燈，則

⑥辦公大樓照明熒光燈要考慮鎮(zhèn)流器的功率損失，電子鎮(zhèn)流器，即

查附表B-4，辦公樓，查附表B-5，熒光燈，，則⑦辦公大樓空調(diào)查表2-4，空調(diào)，，，則2.9負(fù)荷計(jì)算示例⑧科研設(shè)計(jì)大樓照明熒光燈要考慮鎮(zhèn)流器的功率損失，電子鎮(zhèn)流器，即

查附表B-4，科研設(shè)計(jì)樓，查附表B-5，熒光燈，，則⑨科研設(shè)計(jì)大樓空調(diào)查表2-4，空調(diào)，，，則

⑩室外照明高壓鈉燈要考慮鎮(zhèn)流器的功率損失，節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，即查表附表B-6，室外照明，查附表B-5，高壓鈉燈，，則2.9負(fù)荷計(jì)算示例（2）計(jì)算1#車間變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷取同時(shí)系數(shù)，則2.9負(fù)荷計(jì)算示例（3）計(jì)算變壓器的功率損耗

（4）計(jì)算車間變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷

具體計(jì)算數(shù)據(jù)和結(jié)果見負(fù)荷計(jì)算表2-13。由表2-13可見，各車間變電所和總降壓變電所的無功計(jì)算負(fù)荷都較大，功率因數(shù)較低。如分別在各車間變電所和總降壓變電所進(jìn)行無功補(bǔ)償，可提高功率因數(shù)，減小各車間變電所和總降壓變電所的計(jì)算視在功率，從而減小相應(yīng)變壓器的容量。計(jì)算內(nèi)容設(shè)備名稱設(shè)備容量(kW)

(kW)

(kvar)

(kVA)

(A)1#車間變電所計(jì)算負(fù)荷各設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷冷加工機(jī)床3420.200.51.7385.5148.1

通風(fēng)機(jī)180.80.80.7514.410.8

吊車（40%）87.50.250.51.7327.747.9

電焊機(jī)（60%）810.350.61.3321.9629.2

車間照明5.40.90.980.25.351.07

辦公樓照明12.60.80.980.211.092.22

辦公樓空調(diào)1260.80.80.75100.875.6

科研設(shè)計(jì)樓照明21.60.90.980.221.384.28

科研設(shè)計(jì)樓空調(diào)1800.80.80.75144108

室外照明101.00.51.731119

變壓器1T低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷

421432.8603.8

變壓器1T損耗

9.0636.23

變壓器1T高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷

430468635.636.7表2-13例2-8負(fù)荷計(jì)算表2#車間變電所變壓器2T低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷

720520906.04

變壓器2T損耗

13.654.5

變壓器2T高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷

733.6604.4950.554.93#車間變電所變壓器3T低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷

650446788.3

變壓器3T損耗

11.847.3

變壓器3T高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷

661.8493.3825.447.74#車間變電所變壓器4T低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷

568420706.4

變壓器4T損耗

10.642.4

變壓器4T高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷

578.6462.4740.742.8空壓機(jī)高壓電動(dòng)機(jī)計(jì)算負(fù)荷0.80.80.75

852639950.954.9總降變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷

3256.12667.14209

總降變壓器損耗

63.14252.54

企業(yè)（總降變電所高壓側(cè)）計(jì)算負(fù)荷

3319.22916.64418.672.9本章小結(jié)

本章介紹了電力負(fù)荷的分級(jí)及對供電電源的要求、負(fù)荷曲線與計(jì)算負(fù)荷的相關(guān)概念，電力負(fù)荷計(jì)算的方法，電力系統(tǒng)的功率損耗與線路損耗的計(jì)算，無功補(bǔ)償?shù)姆椒ê陀?jì)算，變壓器及其選擇。1.負(fù)曲線是表征電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形。按照時(shí)間單位的不同，分日曲線和年負(fù)曲線，日荷曲線以時(shí)間先后繪制，年負(fù)荷曲線以負(fù)荷的大小為序繪制，要求掌握兩者的區(qū)別。2.與負(fù)荷曲線有關(guān)的物理量有年最大負(fù)荷曲線、年最大負(fù)荷利用小時(shí)、計(jì)算負(fù)荷、年平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)等，年最大負(fù)荷利用小時(shí)用以反映負(fù)荷是否均勻；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，要求理解這些物理量各自的物理含義。3.確定負(fù)荷計(jì)算的方法有多種，本章重點(diǎn)介紹了需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要系數(shù)法適用求多組三相用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，二項(xiàng)式法適用于確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少容量差別較大的分支干線的較少負(fù)荷。要求掌握三相負(fù)荷和單相負(fù)荷的計(jì)算方法。4.尖峰電流是指單臺(tái)成多臺(tái)用電設(shè)備持1~2秒的短時(shí)最大負(fù)荷電流。計(jì)算尖峰電流的目的是用于選擇熔斷器和低壓斷路器、整定繼電保護(hù)裝置、檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)條件等。本章小結(jié)5.功率因數(shù)太低對電力系統(tǒng)有不良影響，所以要提高功率因數(shù)。提高功率因數(shù)的方法是首先提高自然功率因數(shù)，然后進(jìn)行人工補(bǔ)償。其中人工補(bǔ)償最常用的是并聯(lián)電容器補(bǔ)，要求能熟練計(jì)算補(bǔ)償容量。6.當(dāng)電流流過供配電線路和變壓器時(shí)，勢必要引起功率損耗和電能損耗。在進(jìn)行用戶負(fù)荷計(jì)算時(shí)，應(yīng)計(jì)入這部分損耗。要求掌線路及變壓器的功率損耗和電能損耗的計(jì)算方法。7.電力變壓器是發(fā)電廠和變電所的主要設(shè)備之一，升壓和降壓必須有變壓器來完成，其選擇尤為重要。要求掌握變壓器形式、臺(tái)數(shù)、容量和連接組別的選擇。8.進(jìn)行用戶負(fù)荷計(jì)算時(shí)，通常采用需要系數(shù)法逐級(jí)進(jìn)行計(jì)算，要求重點(diǎn)掌握逐級(jí)進(jìn)行計(jì)算。思考題與習(xí)題2-1電力負(fù)荷分幾級(jí)？如何分級(jí)？如何供電？2-2統(tǒng)計(jì)負(fù)荷量的目的。2-3計(jì)算負(fù)荷的概念、作用及其物理意義。2-4暫載率的意義和作用。各工作制用電設(shè)備的設(shè)備容量如何確定？2-5負(fù)荷計(jì)算主要有哪幾種方法？2-6需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法的區(qū)別。2-7單相負(fù)荷計(jì)算的步驟。2-8無功補(bǔ)償?shù)囊饬x？實(shí)際中無功補(bǔ)償是怎么進(jìn)行的？2-9什么是尖峰電流？計(jì)算尖峰電流的目的是什么？2-10如何精確的計(jì)算或估算系統(tǒng)的損耗？2-11變壓器的作用是什么？它是怎樣工作的？電力變壓器如何分類？思考題與習(xí)題2-13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（其中較大容量的電動(dòng)機(jī)有7.5kW1臺(tái)、4kW3臺(tái)、2.2kW7臺(tái)）；通風(fēng)機(jī)兩臺(tái)共3kW；電阻爐1臺(tái)2kW；吊車電動(dòng)機(jī)：=15％時(shí)銘牌容量為18kW、cosφ=0.7共2臺(tái)，互為備用。試用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法分別確定此線路上的計(jì)算負(fù)荷。2-14某220/380V三相四線制線路上接有下列負(fù)荷：220V、3kW電熱箱2臺(tái)接于U相，6kW1臺(tái)接于V相，4kW1臺(tái)接于W相；380V、20kW（=65％）單頭手動(dòng)弧焊機(jī)1臺(tái)接于UV相，6kW（=10％）3臺(tái)接于VW相，10.5kW（=15％）2臺(tái)接于WU相。試求該線路的計(jì)算負(fù)荷。2-15某廠機(jī)械工車間變電所供電電壓10kV，低壓側(cè)負(fù)荷擁有金屬切削機(jī)床容量共920kW，通風(fēng)機(jī)容量共56kW，起重機(jī)容量共76kW（=15％）照明負(fù)荷容量42kW（白熾燈），線路額定電壓380V。試求：（1）該車間高壓側(cè)（10kV）的計(jì)算負(fù)荷及。（2）若車間變電所低壓側(cè)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，功率因素提高到0.95，應(yīng)裝BW0.4-28-3型電容器多少臺(tái)？（3）補(bǔ)償后車間高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷

及，計(jì)算視在功率減少多少？建筑供配電與照明技術(shù)第三章短路電流計(jì)算概述3.1短路過程與短路電流特征值3.2標(biāo)幺值和短路回路的等值阻抗3.3無限大容量系統(tǒng)中短路電流計(jì)算3.4短路電流的效應(yīng)3.53.1概述3.1.1短路故障及危害指不同電位的導(dǎo)電部分之間的短接，包括相與相之間、相與地之間直接的或者通過電弧非正常的低阻性連接。短路電氣設(shè)備絕緣老化或損壞氣象條件違規(guī)操作其它原因造成短路原因熱效應(yīng)短路產(chǎn)生電弧電動(dòng)力效應(yīng)電磁效應(yīng)影響通信電壓驟降破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定性短路危害1233.1概述3.1.2短路電流計(jì)算的目的1）選擇電氣設(shè)備的依據(jù)；2）繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)和整定；3）電氣主接線方案的確定；4）進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對用戶工作的影響?！喽搪?，如圖3-1a所示：—兩相短路，如圖3-1b所示；—單相接地短路，如圖3-1c和圖3-1d所示；—兩相接地短路，如圖3-1e和圖3-1f所示；3.1.3短路種類3.1.3短路種類3.1.3短路種類3.1.3短路種類3.1.3短路種類對稱短路：短路后，各相電流、電壓仍對稱,如三相短路；不對稱短路：短路后，各相電流、電壓不對稱，如兩相短路、單相短路和兩相接地短路。一般情況下，三相短路電流最大，但當(dāng)短路點(diǎn)發(fā)生在中性點(diǎn)接地的變壓器附近時(shí)，如零序電抗較小，單相短路電流可能大于三相短路電流。選擇高壓電器時(shí)，進(jìn)行短路校驗(yàn)應(yīng)以最大短路電流為準(zhǔn)，而民用建筑遠(yuǎn)離電網(wǎng)電源，故應(yīng)以三相短路電流為準(zhǔn)。而在選擇選擇低壓斷路器時(shí)，注意到變壓器近處短路的可能，應(yīng)考慮進(jìn)行單相短路電流計(jì)算的必要。但對于Yyn0連接的配電變壓器，其零序阻抗比正序阻抗大得多，單相短路電流計(jì)算主要用于校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏度。3.2短路過程和短路電流特征值3.2.1無窮大容量系統(tǒng)

無窮大容量系統(tǒng)：指電源內(nèi)阻抗為零，供電容量相對于用戶負(fù)荷容量大得多的電力系統(tǒng)。不管用戶的負(fù)荷如何變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，電源內(nèi)部均不產(chǎn)生壓降，電源母線上的輸出電壓均維持不變。

在工程計(jì)算中，當(dāng)電源系統(tǒng)的阻抗不大于短路回路總阻抗的5%～10%，或者電源系統(tǒng)的容量超過用戶容量的50倍時(shí)，可將其視為無窮大容量電源系統(tǒng)。3.2.2無窮大容量系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過程

為了計(jì)算短路電流，先進(jìn)行短路過程的簡化分析。1）正常運(yùn)行狀態(tài)下，即短路前電路中電流為：式中，為短路前電流的幅值；為短路前回路的阻抗角；為短路前回路的阻抗角；3.2.2無窮大容量系統(tǒng)三相短路暫態(tài)過程2）短路過程中三相短路電流滿足式中，和為短路電阻和短路電抗。3）解算得短路的全電流為式中，為短路電流周期分量的幅值。為短路后回路的阻抗角。3.2.3三相短路全電流的特征值3.2.3三相短路全電流的特征值1）短路沖擊電流

短路沖擊電流為短路全電流中的最大瞬時(shí)值，短路發(fā)生后約半個(gè)周期（即0.01s），短路電流出現(xiàn)最大的瞬時(shí)值，此時(shí)的短路電流值即為短路沖擊電流：式中：為沖擊系數(shù)，它的取值取決于短路電阻和短路電抗。在高壓供電系統(tǒng)中通常取在低壓供電系統(tǒng)中通常取3.2.3三相短路全電流的特征值2）短路沖擊電流有效值

短路沖擊電流有效值指的是短路后的第一個(gè)周期內(nèi)短路全電流的有效值。為了簡化計(jì)算，可假定非周期分量在短路后第一個(gè)周期內(nèi)恒定不變，取該中心時(shí)刻（即0.01s的電流值來計(jì)算：在高壓供電系統(tǒng)中通常取在低壓供電系統(tǒng)中通常取3.2.3三相短路全電流的特征值4）短路穩(wěn)態(tài)電流

短路穩(wěn)態(tài)電流是短路電流非周期分量衰減完畢以后的短路全電流。在無窮大容量電源系統(tǒng)中，其短路電流周期分量在短路全過程中保持不變，即3）短路功率

短路功率又稱為短路容量，它等于短路電流有效值同短路點(diǎn)所在電壓等級(jí)的平均電壓的乘積。其物理意義為無窮大容量電源向短路點(diǎn)提供的視在功率。3.3.1標(biāo)幺值和標(biāo)幺制例如：某發(fā)電機(jī)的端電壓用有名值表示為如果用標(biāo)么值表示，就必須先選定基準(zhǔn)值。若選基準(zhǔn)值標(biāo)幺值——任一物理量的標(biāo)幺值，是它的實(shí)際值與所選定的基準(zhǔn)值的比值。它是一個(gè)相對量，沒有單位。3.3標(biāo)幺值和短路回路的等值阻抗3.3.2基準(zhǔn)值的選取

在供配電系統(tǒng)短路計(jì)算時(shí)，一般涉及電壓，電流，視在功率和阻抗四個(gè)基本物理量。各量的有名值、基準(zhǔn)值和標(biāo)幺值之間都應(yīng)滿足功率方程和歐姆定律。通常選定

，通常取則可以求得3.3.3短路回路中元件阻抗標(biāo)幺值的計(jì)算

供電系統(tǒng)中各主要元件包括電力系統(tǒng)、電力線路、電力變壓器和電抗器等。圖3-4為一個(gè)典型的供電系統(tǒng)電路圖。下面以該系統(tǒng)為例來介紹短路回路中元件阻抗標(biāo)幺值的計(jì)算。3.3.3短路回路中元件阻抗標(biāo)幺值的計(jì)算1）電力系統(tǒng)如已知電力系統(tǒng)變電所出口斷路器的斷流容量為SOC（MV?A），則SOC就看作是電力系統(tǒng)的短路容量Sk，又UB=Uav，因此電力系統(tǒng)的電抗為

則系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值為式中：SOC——電力系統(tǒng)變電所出口斷路器的斷流容量（遮斷容量）（MV?A）。3.3.3短路回路中元件阻抗標(biāo)幺值的計(jì)算2）電力線路

電力線路的電阻（電抗）可由導(dǎo)線電纜的單位長度電阻（電抗）乘以線路長度求得。

則電力線路電抗標(biāo)幺值為3）電力變壓器

電力變壓器的近似阻抗：

則電力變壓器電抗標(biāo)幺值為3.4無限大容量系統(tǒng)中短路電流計(jì)算3.4.1采用歐姆法進(jìn)行三相短路電流的計(jì)算

在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，其三相短路周期分量有效值按下式計(jì)算短路電流計(jì)算步驟一般為：1）確定計(jì)算條件，畫計(jì)算電路圖；計(jì)算條件包括系統(tǒng)運(yùn)行方式，短路地點(diǎn)、短路類型和短路后采取的措施。2）分別畫各短路點(diǎn)對應(yīng)的等值電路，標(biāo)明計(jì)算參數(shù)；3）網(wǎng)絡(luò)化簡，分別求出短路點(diǎn)至各等值電源點(diǎn)之間的總電抗。4）計(jì)算三相短路周期分量有效值；5）計(jì)算三相短路沖擊電流及其有效值；6）計(jì)算三相短路容量3.4.2采用標(biāo)幺值法進(jìn)行三相短路電流的計(jì)算

在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，其三相短路周期分量有效值按下式計(jì)算采用標(biāo)幺值法短路電流計(jì)算步驟一般為：1）取基準(zhǔn)值；2）分別畫各短路點(diǎn)對應(yīng)的等值電路，標(biāo)明計(jì)算參數(shù)；3）分別求出短路點(diǎn)至各等值電源點(diǎn)之間的總電抗。4）計(jì)算三相短路周期分量有效值的標(biāo)幺值，并將其轉(zhuǎn)換為有名值；5）計(jì)算三相短路沖擊電流及其有效值；6）計(jì)算三相短路容量3.4.3兩相短路電流的計(jì)算無限大容量系統(tǒng)發(fā)生兩相短路時(shí)，如圖3-6所示其短路電流計(jì)算如下：

對無限大容量而言，兩相短路電流較三相短路電流小，兩者之間的關(guān)系如下：3.4.4單相短路電流的計(jì)算

在大接地電流的電力系統(tǒng)或三相四線制低壓配電系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)，如圖3-7所示其短路電流計(jì)算如下：單