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工厂电力负荷计算及短路计算
第4章 工厂电力负荷计算及短路计算内容提要:本章介绍中小型工厂电力负荷的运用情况和短路计算方 法。重点介绍了确定用电设备组计算负荷的两种常用方法―需要 系数法和二项式系数法。讲述了工厂计算负荷的确定方法及采用 无功补偿的措施。简要介绍了照明负荷的分析计算。对工厂供电 系统中的短路现象和短路效应进行了系统的分析，并介绍了短路 计算的一般方法：欧姆法和标幺值法。4.1.1 工厂常用的用电设备1. 生产加工机械的拖动设备2．电焊和电镀设备 3．电热设备4．照明设备工厂的电力负荷计算及短路计算第四章生产加工机械的托动设备 是机械加工类工厂的主要用电设备，也是工厂电力负荷的主要组 成部分，可分为机床设备和起重运输设备两种： 机床设备是工厂金属切削和金属压力加工的主要设备，这些设备 的动力，一般都由异步电动机供给，根据工件加工需要，有的机床上 可能有几台甚至十几台电动机，这些电动机一般都要求能长期连续工 作，电动机的总功率可以从几百瓦到几十千瓦不等 起重运输设备是工厂中起吊和搬运物料、运输客货的重要工具 空压机、通风机、水泵等也是工厂常用的辅助设备，它们的动力 都由异步电动机供给，工作方式属于长期连续工作方式，设备的容量 可以从几千瓦到几十千瓦 ，单台设备的功率因数在0.8以上。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电焊设备 是车辆、锅炉、机床等制造厂的主要用电设备，在中小型机械类工 厂中通常只作为辅助加工设备，负荷量不会太大。 电焊包括利用电弧的高温进行焊接的电弧焊，利用电流通过金属连 接处产生的电阻高温进行焊接的电阻焊（接触焊），利用电流通过熔化 焊剂产生的热能进行焊接的电渣焊等。 电焊机的工作特点是： 1. 工作方式呈一定的同期性，工作时间和停歇时间相互交替。 2. 功率较大，380V单台电焊机功率可达400kVA，三相电焊机功率最 大的可达1 000kVA以上。 3. 功率因数很低，电弧焊机的功率因数为0.3～0.35，电阻焊机的 功率因数为0.4～0.85。 4. 一般电焊机的配置不稳定，经常移动。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电镀设备电镀的作用是防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电 性等，如镀铜、镀铬。另外，塑料、陶瓷等非金属零件表面，经过 适当处理形成导电层后，也可以进行电镀。 电镀设备的工作特点是： 1. 工作方式是长期连续工作的。 2. 供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。 3. 容量较大，功率从几十千瓦到几百千瓦，功率因数较低，为 0.4～0.62。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电热设备 按其加热原理和工作特点可分为： 电阻加热炉 用于各种零件的热处理； 用于矿石熔炼、金属熔炼； 电弧炉 用于熔炼和金属材料热处理； 感应炉 其他加热设备 包括红外线加热设备、微波加热设备和等离子加热 设备等。 中小型机械类工厂的电热设备一般较简单。 电热设备的工作特点是： 1. 工作方式为长期连续工作方式。 2. 电力装置一般属二级或三级负荷。 3. 功率因数都较高，小型的电热设备可达到1。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章照明设备电气照明是工厂供电的重要组成部分，合理的照明设计和照明 设备的选用是工作场所得到良好的照明环境的保证。 常用的照明灯具有：白炽灯、卤钨灯、荧光灯、高压汞灯、高 压钠灯、钨卤化物灯和单灯混光灯等。 照明设备的工作特点： 1. 工作方式属长期连续工作方式。 2. 除白炽灯、卤钨灯的功率因数为1外，其他类型的灯具功率因 数均较低。 3. 照明负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。 4. 照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%左右。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章工厂用电负荷的分类序号 1 2 3 4 5 6 车 间 金属加工车间 铸造车间 热处理车间 锻压车间 电镀车间 模具成型车间 用电设 备 价格昂贵、作用重大、稀有的大型数控机床 价格贵、作用大、数量多的数控机床 冲天炉鼓风机、30t及以上的浇铸起重机 井式炉专用淬火起重机、井式炉油槽抽油泵 锻造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机 大型电镀用整流设备、自动流水作业生产线 隧道窑鼓风机、卷扬机 压塑料机及供热锅炉 冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空泵、液压泵、收线用 电设备、漆泵电加热设备 单台60m /min以上空压机 9 空压站 有高位油箱的离心式压缩机、润滑油泵 离心式压缩机润滑油泵3负荷级别 一级二级二级 二级 二级 二级 二级78层压制品车间线缆车间二级二级 二级 二级 一级工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.1.2 工厂用电设备容量的确定用电设备的铭牌上都有一个“额定功率”，但是由于各用电设 备的额定工作条件不同，例如有的是长期工作制，有的是短时工作 制。因此这些铭牌上规定的额定功率不能直接相加来作为全厂的电 力负荷，而必须首先换算成同一工作制下的额定功率，然后才能相 加。经过换算至统一规定工作制下的“额定功率”称为设备容量， Pe用表示。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章用电设备的工作制1. 长期连续工作制设备 能长期连续运行，每次连续工作时间超过8h，而且运行时负荷比 较稳定，在计算其设备容量时，可直接查取其铭牌上的额定容量（额 定功率），不用经过转换。 2. 短时工作制设备 工作时间较短，而停歇时间相对较长，在工厂负荷中所占比例很 小，在计算其设备容量时，也是直接查取其铭牌上的额定容量（额定 功率）。 3. 反复短时工作制设备 工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停 歇时间有一定比例，用负荷持续率（或称暂载率）来表示工作周期内 的工作时间与整个工作周期的百分比值工厂的电力负荷计算及短路计算第四章设备容量的确定1. 长期连续工作制和短时工作制的设备容量就是设备的铭牌 额定功率，即Pe ? PN2. 反复短时工作制设备的设备容量是将某负荷持续率下的铭牌 额定功率换算到统一负荷持续率下的功率。负荷持续率可用一个 工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示：t ?? ? 100% t ? t0工厂的电力负荷计算及短路计算第四章起重机（吊车电动机）起重电动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种要求统一换算到ε＝25%时的额定功率，即Pe ? PN?N ? 2 PN ? N ? 25式中PN ――（换算前）设备铭牌额定功率； Pe――换算后设备容量； ?N――设备铭牌暂载率； ?25――值为25%的暂载率（计算中用0.25）。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电焊机设备电焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。 要求统一换算到?＝100%，换算公式为：Pe ? PN ? N ? S N cos? N ? N式中 SN――设备铭牌额定容量； cos?N――设备铭牌功率因数。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电炉变压器组设备容量是指在额定功率下的有功功率，即Pe ? S N cos? N式中 SN――电炉变压器的额定容量； cos?N――电炉变压器的因数。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.1.3 负荷曲线 负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线。负荷曲线按负荷 对象分，有工厂的、车间的或某台设备的负荷曲线；按负荷的功率性质 分，有有功和无功负荷曲线；按表示的时间分，有年的、月的、日的和 工作班的负荷曲线；按绘制方式分，有依点连成的负荷曲线和梯形负荷 曲线.工厂的电力负荷计算及短路计算第四章1．负荷曲线的绘制 负荷曲线通常都绘制在直角坐标上，横坐标表示负荷变动时间，纵坐 标表示负荷大小（功率kW、kvar）。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章2．与负荷曲线有关的参数工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.2 工厂计算负荷的确定指用统计计算求出的，用来选择和校验变压器容量及开关 设备、连接该负荷的电力线路的负荷值。是选择仪器仪表、整 定继电保护的重要数据。 计算负荷确定过大，将使变压器容量、电器设备和导线截 面选择过大，造成投资浪费； 计算负荷确定过小，则会引起所选变压器容量不足或电气 设备、电力线路运行时电能损耗增加，并产生过热、绝缘加速 老化等现象，甚至发生事故； “计算负荷”通常用P30、Q30、S30、I30分别表示负荷的有 功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。工厂的电力负荷计算及短路计算 第四章负荷计算目的： 常用方法：主要是确定“计算负荷”，需要系数法比较简便，使用广泛。因该系数是按 照车间以上的负荷情况来确定的，故适用于变配电所 的负荷计算。 二项式系数法考虑了用电设备中几台功率较大的 设备工作时对负荷影响的附加功率，计算结果往往偏 大，一般适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.2.2 单个用电设备的负荷计算对单台电动机，供电线路在30min内出现的最大平均负荷即计 算负荷，即P30 ? PN / ? N ? PN对单个白炽灯、单台电热设备、电炉变压器等设备，额定容量就 作为其计算负荷，即P30 ? PN对单台反复短时工作制的设备，其设备容量直接作为计算负荷， 对于起重机和电焊类设备，还要根据负荷持续率进行换算。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章需要系数法 一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作的设备也不一 定都工作在额定状态下，考虑到线路的损耗、用电设备本身的损耗等 因素，设备或设备组的计算负荷等于用电设备组的总容量乘以一个小 于1的系数，叫做需要系数（Kd ） 。 在所需计算的范围内，将用电设备按其设备性质不同分成若干组， 对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷，然后 由各组计算负荷求总的计算负荷，这种方法称为需要系数法。需要系 数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。 需要系数法的基本公式：P30 ? Kd Pe Pe ? ? Pei工厂的电力负荷计算及短路计算 第四章单组用电设备组的计算负荷确定有功计算负荷 ：P30 ? Kd Pe无功计算负荷：Q30 ? P30 tan?2 2 S 30 ? P30 ? Q30视在计算负荷： 计算电流：I 30 ?S30 3U N第四章工厂的电力负荷计算及短路计算多组用电设备的计算负荷总的有功计算负荷： P30 ? K ? ? P30i总的无功计算负荷：Q30 ? K ? ? Q30i总的视在计算负荷： S 总的计算电流：30 2 2 ? P30 ? Q30I 30 ?S 30 3U N工厂的电力负荷计算及短路计算第四章同时系数K?应用范围 确定车间变电所低压线路最大负荷 冷加工车间 热加工车间 动力站 确定配电所母线的最大负荷 负荷小于5 000kW 计算负荷为5 000～10 000kW 计算负荷大于10 000kW工厂的电力负荷计算及短路计算K?0.7～0.8 0.7～0.9 0.8～1.0 0.9～1.0 0.85 0.8第四章二项式系数法在计算设备台数不多，而且各台设备容量相差较大的车间干线 和配电箱的计算负荷时宜采用二项式系数法。基本公式为：P30 ? bP ? cPx e其余的计算负荷Q30、S30和I30的计算公式与前述需要系数法相同。 对1或2台用电设备可认为P30=Pe，即b=1，c=0。用电设备组的有功计算负荷的求取直接应用式，其余的计算负荷与 需要系数法相同。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章确定多组用电设备的负荷多组用电设备的总计算负荷时，也要考虑各组用电设备的最 大负荷不同时出现的因素。与需要系数法不同的是，这里不是计 入一个小于1的综合系数，而是在各组用电设备中取其中一组最大 的附加负荷(cPx)max，再加上各组平均负荷bPe，由此求出设备组的 总计算负荷。先求出每组用电设备的计算负荷P30i、Q30i，则总的有功计算负荷 为：P30 ? ? (bPe ) i ? (cPx ) max总的无功计算负荷为： Q30 ? ? (bPe tan? ) i ? (cPx ) max tan? max工厂的电力负荷计算及短路计算 第四章某小批量生产车间380V线路上接有金属切削机 床共20台（其中，10.5kW的4台，7.5kW的8台， 5kW的8台），车间有380V电焊机2台（每台容量 20kVA，?N?65%，cos?N?0.5），车间有吊车1台 （11kW， eN=25% ），试计算此车间的设备容量。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章计算车间的设备容量1）金属切削机床的设备容量。金属切削机床属于长期连续工作 制设备，所以20台金属切削机床的总容量为：Pe1 ? ? Pei ? 4 ? 10.5 ? 8 ? 7.5 ? 8 ? 5 ? 142 kW2）电焊机的设备容量。电焊机属于反复短时工作制设备，它的设 备容量应统一换算到?=100%，所以2台电焊机的设备容量为：Pe 2 ? 2S N ? N cos? N ? 2 ? 20 ? 0.65 ? 0.5 ? 16.1kW3）吊车的设备容量。吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容 量应统一换算到?=25% ，所以1台吊车的容量为：Pe 3 ? PN?N ? PN ? 11kW ? 254）车间的设备总容量为： Pe ? 142 ? 16.1 ? 11 ? 169.1kW工厂的电力负荷计算及短路计算 第四章车间的计算负荷1）金属切削机床组的计算负荷，查附表1，取需要系数和功率因 数为 Kd ? 0.2 cos? ? 0.5 tan? ? 1.73P (1) ? 0.2 ? 142 kW ? 28.4kW 30 Q30(1) ? 28.4 ? 1.73kvar ? 49.1kvarS 30(1) ?28 .4 2 ? 49 .12 kVA ? 56 .8kVAI 30(1) ?56.8 A ? 86.3A 3 ? 0.38工厂的电力负荷计算及短路计算第四章车间的计算负荷2）电焊机组的计算负荷。查附表1，取需要系数和功率因数为Kd ? 0.35cos? ? 0.35 tan? ? 2.68P30( 2) ? 0.35 ? 16.1kW ? 5.6 kW Q30( 2) ? 5.6 ? 2.68k var ? 15.0 kvarS 30( 2 ) ? 5.6 2 ? 15 .0 2 kVA ? 16 .0 kVA 16 I 30( 2) ? A ? 24.3 A 3 ? 0.38工厂的电力负荷计算及短路计算第四章车间的计算负荷3）吊车组的计算负荷。查附表1，取需要系数和功率因数为Kd ? 0.15 cos? ? 0.5tan? ? 1.73P30(3) ? 0.15 ? 11kW ? 1.7 kW Q30(3) ? 1.7 ? 1.73k var ? 2.9 kvarS 30( 3) ? 1.7 2 ? 2.9 2 kVA ? 3.4 kVA 3.4 I 30(3) ? A ? 5.2 A 3 ? 0.38工厂的电力负荷计算及短路计算第四章车间的计算负荷4）全车间的总计算负荷。根据同时系数KΣ表，取同时系数，所 以全车间的计算负荷为：P30 ? K ? ? P 30.i ? 0.8 ? (28.4 ? 5.6 ? 1.7)kW ? 28.6kWQ30 ? K ? ? Q 30.i ? 0.8 ? (49.1 ? 15 ? 2.9)kvar ? 53.6kvarS30 ? 28.6 2 ? 53.6 2 kVA ? 60.8kVA 60 .8 I 30 ? A ? 92 .4A 3 ? 0.38工厂的电力负荷计算及短路计算第四章用二项式系数法查附表1，取二项式系数 b ? 0.14 c ? 0.4 x ? 5 cos? ? 0.5 tan? ? 1.73Px ? P5 ? 10.5kW ? 4 ? 7.5kW ?1 ? 49.5kWP30 ? bP ? cPx ? 0.14 ? 142 kW ? 0.4 ? 49.5kW ? 39.7kW eQ30 ? 39.7 ? 1.73kvar ? 68.7kvarS 30 ? 39.7 2 ? 68.7 2 kVA ? 79.4kVA79.4kVA I 30 ? ? 120 .6A 3 ? 0.38kV工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.2.4 单相用电设备计算负荷的确定单相设备接于三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三相负 荷尽可能平衡。如果均衡分配后，三相线路中剩余的单相设备总 容量不超过三相设备总容量的15%，可将单相设备总容量视为三 相负荷平衡进行负荷计算。如果超过15%，则应先将这部分单相 设备容量换算为等效三相设备容量，再进行负荷计算。 1．单相设备接于相电压时 等效三相设备容量Pe按最大负荷相所接的单相设备容量Pem?的3 倍计算，即 Pe ? 3Pem? 2．单相设备接于线电压时 容量Pe?为的单相设备接于线电压时，其等效三相设备容量Pe为Pe ? 3Pe?工厂的电力负荷计算及短路计算 第四章4.2.5 工厂电气照明容量的确定1）不用镇流器的照明设备（如白炽灯、碘钨灯），其设备容 量指灯头的额定功率，即 Pe ? PN 2）用镇流器的照明设备（如荧光灯、高压汞灯、金属卤化物 灯），其设备容量要包括镇流器中的功率损失，所以一般略高 于灯头的额定功率，即 Pe ? 1.1PN 3）照明设备的额定容量还可按建筑物的单位面积容量法估算， 即Pe ? ?S / 1000工厂的电力负荷计算及短路计算第四章工厂电气照明负荷的确定照明设备通常都是单相负荷，在设计安装时应将它们均匀地 分配到三相上，力求减少三相负荷不平衡状况。设计规范规定， 如果三相电路中单相设备总容量不超过三相设备容量的15%时， 则单相设备可按三相平衡负荷考虑；如果三相电路中单相设备总 容量超过三相设备容量的15%，且三相明显不对称时，则首先应 将单相设备容量换算为等效三相设备容量。换算的简单方法是： 选择其中最大的一相单相设备容量乘三倍，作为等效三相设备容 量，再与三相设备容量相加，应用需要系数法计算其计算负荷。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章照明设备组的需要系数及功率因数通常，车间的照明设备容量都不会超过车间三相设备容量的 15%。因此，我们可在确定了车间照明设备总容量后，按需要系 数法单独计算车间照明设备的计算负荷。光源类别 生产车间办公 室 变配电所、仓 库 生活区宿舍 室外 需要系 数Kd 0.8～1 0.5～0.7 0.6～0.8 1 cos? 白炽灯 1 1 1 1 荧光灯 0.9(0.55) 0.9(0.55) 0.9(0.55) 0.9(0.55) 高压汞灯 高压钠灯 金属卤化物灯 0.45～ 0.65 0.45～ 0.65 0.45～ 0.65 0.45～ 0.65 0.45 0.45 0.45 0.45 0.40～0.61 0.40～0.61 0.40～0.61 0.40～0.61第四章工厂的电力负荷计算及短路计算4.2.6 用需要系数法计算全厂荷1．用需要系数法计算全厂计算负荷 在已知全厂用电设备总容量Pe的条件下，乘以一个工厂的需 要系数Kd即可求得全厂的有功计算负荷，即P30 ? Kd Pe工厂类别 汽轮机制造厂 需要系数 0.38 功率因数 0.88 工厂类别 石油机械制造厂 需要系 数 0.45 功率因数 0.78锅炉制造厂柴油机制造厂 重型机床制造厂 仪器仪表制造厂 电机制造厂0.270.32 0.32 0.37 0.330.730.74 0.71 0.81 0.81电线电缆制造厂电器开关制造厂 橡胶厂 通用机械厂0.350.35 0.5 0.40.730.75 0.72 0.72工厂的电力负荷计算及短路计算第四章用逐级推算法计算全厂的计算负荷P305应为其所有出线上的计算负荷P306等之和， 再乘上同时系数K ? 。 而P304要考虑线路WL2的损耗，因此 P304=P305+?PWL2 P303由P304等几条干线上计算负荷之和乘以一个 同时系数K?而得。 P302还要考虑变压器的损耗，因此 P302=P303+?PT+?PWL1。 P301由P302等几条高压配电线路上计算负荷之和 乘以一个同时系数K?而得。 对中小型工厂来说，厂内高低压配电线路一般 不长，其功率损耗可略去不计。工厂的电力负荷计算及短路计算 第四章电力变压器的功率损耗有功功率损耗：?PT ? 0.015 S30无功功率损耗：?QT ? 0.06 S30工厂的电力负荷计算及短路计算第四章按年产量和年产值估算全厂的计算负荷已知工厂的年产量A或年产值B，根据工厂的单位产量耗电量a或 单位产值耗电量b，工厂的全年耗电量WaWa ? Aa ? Bb全厂的有功计算负荷：Wa P30 ? Tmax工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.2.7 工厂的功率因数概念：功率因数是供用电系统的一项重要的技术经济指标，它 反映了供用电系统中无功功率消耗量在系统总容量中所占的 比重，反映了供用电系统的供电能力。分类：瞬时功率因数 运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值 平均功率因数 某一规定时间段内功率因数的平均值 最大负荷时的功率因数 配电系统运行在年最大负荷时的功率因数自然功率因数 用电设备或工厂在没有安装人工补偿装Z时的功率因数 总的功率因数 用电设备或工厂设Z了人工补偿后的功率因数工厂的电力负荷计算及短路计算第四章工厂的功率因数计算瞬时功率因数平均功率因数cos? ?P 3UIcos? ?Wp Wp2 ? Wq2最大负荷时的功率因数cos? ? P30 S30工厂的电力负荷计算及短路计算第四章无功功率补偿S30.1Q30.1工厂中的用电设备多为感性负载， 在运行过程中，除了消耗有功功率外， 还需要大量的无功功率在电源至负荷之 间交换，导致功率因数降低，给工厂供 配电系统造成不利影响。 提高功率因数的方法：S30.2 Q30.21提高自然功率因数 人工补偿无功功率 安装移相电容器P30工厂的电力负荷计算及短路计算第四章补偿容量和补偿后计算负荷的计算补偿容量的计算 补偿后计算负荷的计算 总的无功计算负荷 补偿后的视在计算负荷QC ? P30 tan?1 ? tan? 2 ) （QC qCn ?? Q30 ? Q30 ? QC2 2 ? ?2 S 30 ? P30 ? Q30 ? P30 ? (Q30 ? QC ) 2工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.2.8 尖峰电流的计算尖峰电流 持续时间1～2s的短时最大负荷电流。主要用来选择 熔断器和低压断路器，整定继电保护及检验电动机自起动条件等 单台用电设备尖峰电流的计算I pk ? I st ? K st I N多台用电设备尖峰电流的计算I pk ? K ? ? I N .i ? I st . maxi ?1 n ?1或者I pk ? I 30 ? ( I st ? I N ) max工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.3.1 短路故障的原因概念： 运行中的电力系统或工厂供配电系统的相与相或者相与地之间 发生的金属性非正常连接。原因： 系统中带电部分的电气绝缘出现破坏，而引起这种破坏的原因 有过电压、雷击、绝缘材料的老化以及运行人员的误操作和施 工机械的破坏、鸟害、鼠害等工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.3.2 短路故障的种类短路名称表示符号示图短路性质特点单相短路k (1)不对称短路短路电流仅在故障相中 流过，故障相电压下降， 非故障相电压会升高两相短路k ( 2)不对称短路　　短路回路中流过很大 的短路电流，电压和电流 的对称性被破坏两相短路接地k (1,1)不对称短路　短路回路中流过很大 的短路电流，故障相电压 为零三相短路k ( 3)对称短路　　三相电路中都流过很 大的短路电流，短路时电 压和电流保持对称，短路 点电压为零工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.3.3 短路参数短路计算的目的：为了正确选择和校验电气设备，准确地 整定供配电系统的保护装Z，避免在短路电流作用下损坏电气 设备，保证供配电系统中出现短路时，保护装Z能可靠动作。 无限大容量电力系统，指其容量相对于用户供电系统容量 大得多的电力系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路 时，电力系统变电所馈电母线上的电压能基本保持不变。如果 电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5%～10%， 或电力系统容量超过用户供电系统容量的50倍时，可将电力系 统视为无限大容量系统。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章最严重情况时短路全电流的波形曲线图工厂的电力负荷计算及短路计算第四章短路计算的短路参数I ??(3)短路后第一个周期的短路电流周期分量的有效值，称为次 暂态短路电流有效值。 短路后经过半个周期（即0.01s）时的短路电流峰值，是整 个短路过程中的最大瞬时电流。这一最大的瞬时短路电流 称为短路冲击电流。三相短路冲击电流有效值，短路后第一个周期的短路电 流的有效值。 三相短路电流稳态有效值i( 3) sh(3) I sh( I k3)?? SK( 3) 次暂态三相短路容量工厂的电力负荷计算及短路计算 第四章短路计算的公式对于高压电路的短路(3 ish ) ? 2.55I ??( 3) (3 I sh ) ? 1.51I ??( 3)对于低压电路的短路(3 ish ) ? 1.84I ??( 3) (3 I sh ) ? 1.09I ??( 3)工厂的电力负荷计算及短路计算第四章短路计算的方法简介当供配电系统中某处发生短路时，其中一部分阻抗被短 接，网路阻抗发生变化，所以在进行短路电流计算时，应先 对各电气设备的参数（电阻或电抗）进行计算。 有名值法：电气设备的电阻和电抗及其他电气参数用有名值 （即有单位的值）表示 标幺值法：电气设备的电阻和电抗及其他电气参数用相对值 表示 短路容量法：电气设备的电阻和电抗及其他电气参数用短路 容量表示工厂的电力负荷计算及短路计算第四章有名值法进行短路计算的步骤绘制短路回路等效电路计算短路回路中各元件的阻抗值 求等效阻抗，化简电路 计算三相短路电流周期分量有效值及其他短路参数 列短路计算表工厂的电力负荷计算及短路计算第四章标幺值法进行短路计算的步骤选择基准容量、基准电压、计算短路点的基准电流 绘制短路回路的等效电路 计算短路回路中各元件的电抗标幺值 求总电抗标幺值，化简电路计算三相短路电流周期分量有效值及其他短路参数列短路计算表工厂的电力负荷计算及短路计算第四章无限大容量电源供电系统短路电流计算绘出计算电路图 确定短路计算点 按所选择的短路计算点绘出等效电路图 计算电路中各主要元件的阻抗 等效电路化简 求出其等效总阻抗 计算短路电流和短路容量。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章采用欧姆法进行短路计算三相短路时，三相短路电流周期分量有效值I k( 3) ? UC ? 3 Z? UC2 2 3 R? ? X ?不计电阻，则三相短路电流的周期分量有效值I k(3) ? U C / 3 X ?三相短路容量S k(3) ? 3U C I k(3)工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电力系统的阻抗电力系统的电抗X S ? U c2 / Soc断流容量S oc ? 3I ocU N工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电力变压器的阻抗变压器的电阻RT2 ?Pk ? 3I N RT ? 3( S N / 3U c ) 2 RT ? ( S N / U c ) 2 RTRT ? ?Pk (Uc 2 ) SN变压器的电抗XTU k % ? ( 3I N X T / U c ) ? 100 % ? ( S N X T / U c2 ) ? 100 %U k % ? U c2 XT ? SN工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电力线路的阻抗线路的电阻RWL 线路的电抗XWLRWL ? R0lX WL ? X 0l电力线路每相的单位长度电抗平均值线 35kV及以上 0.4 0.12 路 电 6～10kV 0.35 0.08 压 220/380V 0.32 0.066第四章线路结构 架空线路 电缆线路工厂的电力负荷计算及短路计算电力线路的阻抗阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变?P ? U 2 / R?Q ? U 2 / X阻抗换算的公式U c' 2 R ' ? R( ) UcU c' 2 X' ? X( ) Uc工厂的电力负荷计算及短路计算第四章采用标幺制法进行短路计算标幺制法，即相对单位制法，因其短路计算中的 有关物理量是采用标幺值而命名。 任一物理量的标幺值，为该物理量的实际值与所 选定的标准值的比值，即* Ad ?A Ad工厂的电力负荷计算及短路计算第四章采用标幺制法进行短路计算按标幺制法进行短路计算时，一般是先选定基准容量Sd和基 准电压Ud。 基准容量，工程设计中通常取 S d ? 100 MVA 基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压，即取 U d ? U c 选定了基准容量Sd和基准电压Ud之后，基准电流IdId ? Sd Sd ? 3U d 3U c基准电抗XdUd U c2 Xd ? ? Sd 3I d工厂的电力负荷计算及短路计算第四章各主要元件的电抗标幺值1）电力系统的电抗标幺值X S U c2 X ? ? X d S oc* SU c2 S d ? S d S oc2）电力变压器的电抗标幺值X T U k % ? U c2 * XT ? ? Xd SN U c2 U k % ? S d ? Sd SN3）电力线路的标幺值X* WLX WL U c2 S ? ? X 0l ? X 0 l d2 Xd Sd Uc工厂的电力负荷计算及短路计算第四章三相短路无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值I( 3)* k?I( 3) kUd Id ? 3X ?Sd U c2 1 ? ? * 3U c S d X ? X ?三相短路电流周期分量有效值( ( * I k 3) ? I k 3)* I d ? I d X ?三相短路容量* S k(3) ? 3U c I k(3) ? 3U c I d X ?工厂的电力负荷计算及短路计算第四章短路电流的计算两相无限大容量系统中发生两相短路时 只计电抗 三相： 由I k( 2 ) ? Uc 2 Z?I k( 2 ) ?Uc 2 Z?I( 2) kUc ? 2X?、I k(3) ?Uc 3 Z?得：I k( 2) I k(3) ? 3 2 ? 0.866U? Z ? ?0单相:I(1) k?工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.3.5 短路的效应及危害电力系统中出现短路故障后，由于负载阻抗被短接，电 源到短路点的短路阻抗很小，使电源至短路点的短路电流比 正常时的工作电流大几十倍甚至几百倍。在大的电力系统中， 短路电流可达几万安培至几十万安培，强大的电流所产生的 热和电动力效应将使电气设备受到破坏，短路点的电弧将烧 毁电气设备，短路点附近的电压会显著降低，严重情况将使 供电受到影响或被迫中断。不对称短路所造成的零序电流， 还会在邻近的通信线路内产生感应电动势干扰通信，亦可能 危及人身和设备的安全。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章短路电流的电动力效应1）一般电器：要求电器的极限通过电流（动稳定电流） 峰值大于最大短路电流峰值，即imax ≥ish2）绝缘子：要求绝缘子的最大允许抗弯载荷大于最大计 算载荷，即Fal ≥FC工厂的电力负荷计算及短路计算第四章短路电流的热效应对成套电气设备，因导体材料及截面均已确定，故达到极限 温度所需的热量只与电流及通过的时间有关2 I t2t ≥I ?tima对导体和电缆Smin ? I ?tima C导体和电缆的选择截面大于等于Smin ，即热稳定合格工厂的电力负荷计算及短路计算 第四章常用导体和电缆的最高允许温度 最高允许温度（℃） 正常时 短路时 70 85 70 70 60 60 80 80 300 200 200 300 250 200 230 200第四章导体的材料和种类 铜 硬导体 铜（镀锡） 铝 钢 铜芯10kV 铝芯10kV油浸纸绝缘电缆铜芯 交联聚乙烯绝缘电缆 铝芯工厂的电力负荷计算及短路计算
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工厂供电 第三章 短路电... 41页 免费工...第三章短路电流及其计算短路的原因、后果及其形式短路...三、对电气触头的基本要求 1、满足正常负荷的发热...工厂用电设备按其工作制分哪几类?什么叫负荷持续率...计算题: 2-1: 2-3: 2-6: 2-8: 第三章: ...3-6:短路计算的欧姆法和标标幺制法各有什么主要...工厂供配电设计的基本知识 第二章 电力负荷计算 一、负荷计算目的与负荷分级(...配电方式:放射式、树干式、环形供电单元 第四章 短路电流及其效应的计算 一、...浴盆厂高压供配电系统设计 第1章 负荷计算和无功补偿 工厂电力负荷计算是正确...在计算电路图上,将短路计算所需 考虑的各元件的额定参数都表示出来, 然后, 按...《工厂供电》教学大纲课程英文名称: The factory supplies power 课程编号: ...绝缘监视装置的原理 第四章 负荷计算和短路计算 教学要点: 1、电力负荷和负荷...第二章 工厂的电力负荷及其计算 本章主要内容:电力负荷有关概念 用电设备组...一、欧姆法进行三相短路计算 计算高压短路时电阻较小,一般可忽略。 1、电力系统...3 第二章 工厂的电力负荷及其计算 本章主要内容:电力负荷有关概念 用电设备组...一、欧姆法进行三相短路计算 ( I K3) = UC 2 2 3 RΣ + X Σ 计算...节工厂电力线路的结构与敷设 67 思考题 79 第四章负荷计算和短路计算 80 第一节电力负荷和负荷曲线的 有关概念 80 第二节用电设备组计算负荷的确定 83 第三...第三章工厂电力负荷及其计... 48页 5财富值 第3章负荷计算 51页 免费 第三.... . 第四章 短路电流计算. . . . . . . . . . . . . . . . ....在这门课程中,我们学习了工厂电力负荷及计算,短路...4 中南大学信息科学与工程学院 目录 第一章概论.....要求⑴ 基本概念 ⑵ 基本计算:潮流计算、短路计算。...
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