負(fù)荷計(jì)算和短路計(jì)算課件

項(xiàng)目六供配電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目六供配電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)任務(wù)三短路故障和短路電流計(jì)算任務(wù)四供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目六供配電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)任務(wù)二電力負(fù)荷的計(jì)算任務(wù)一電氣主接線方案設(shè)計(jì)任務(wù)三短路故障和短路電流計(jì)算任務(wù)四供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選

電氣主接線方案設(shè)計(jì)是本課程的一次綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)。主接線的確定對供配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大的影響。因此，必須處理好各方面的關(guān)系，綜合分析有關(guān)影響因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線方案。

通過設(shè)計(jì)可以鞏固和加深對供配電系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解；培養(yǎng)分析問題、解決問題以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力。任務(wù)一、電氣主接線方案設(shè)計(jì)一、概述電氣主接線方案設(shè)計(jì)是本課程的一次綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)

二、電氣主接線的設(shè)計(jì)原則

（1）以任務(wù)書為依據(jù)開展設(shè)計(jì)工作；（2）嚴(yán)格遵循國家的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定；（3）確定合理的、經(jīng)濟(jì)的、滿足供電要求的供電方案；（4）設(shè)計(jì)方案要考慮近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系；（5）應(yīng)選用高效率的、低能耗的、性能先進(jìn)的新產(chǎn)品。二、電氣主接線的設(shè)計(jì)原則（1）以任務(wù)書為依據(jù)開展設(shè)計(jì)工三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.工廠變配電所設(shè)計(jì)包括總降壓變電所設(shè)計(jì)和車間變電所設(shè)計(jì)2.供配電線路設(shè)計(jì)包括電源進(jìn)線線路的設(shè)計(jì)和車間供配電線路設(shè)計(jì)3.工廠電氣照明設(shè)計(jì)包括照明線路方案設(shè)計(jì)、負(fù)荷計(jì)算、導(dǎo)線選擇和敷設(shè)方式的設(shè)計(jì)、配電箱及控制設(shè)備的選擇。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.工廠變配電所設(shè)計(jì)

四、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序（1）初步設(shè)計(jì)階段

①負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)及計(jì)算；②供配電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)；③短路計(jì)算；④設(shè)備的選擇與校驗(yàn)；⑤畫電氣主接線圖和平面布置圖；⑥撰寫設(shè)計(jì)說明書⑦進(jìn)行工程概預(yù)算

（2）施工圖設(shè)計(jì)階段主要是繪制施工圖四、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序（1）初步設(shè)計(jì)階段

五、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料（1）對工廠的可供電源容量和備用容量（2）供電電源的電壓等級(jí)、供電方式和電源回路數(shù)（3）負(fù)荷的性質(zhì)（4）供電部門對工廠電能的計(jì)量方式及收費(fèi)辦法（5）對功率因素的要求（6）環(huán)境條件，如當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度等，這些因素對主接線中電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。五、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料（1）對工廠的可供電源

①初步擬定2～3個(gè)技術(shù)可行方案②分別擬定高、低壓側(cè)的基本接線形式

③負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和計(jì)算④選擇主變。包括臺(tái)數(shù)、運(yùn)行方式、容量、型式、參數(shù)⑤通過經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算確定一個(gè)最優(yōu)方案⑥短路電流計(jì)算⑦設(shè)備的配置、選擇和校驗(yàn)計(jì)算⑧繪制電氣主接線圖⑨撰寫設(shè)計(jì)說明書五、電氣主接線設(shè)計(jì)步驟①初步擬定2～3個(gè)技術(shù)可行方案五、電氣主接線設(shè)計(jì)步驟六、電氣主接線方案的經(jīng)濟(jì)比較

1.綜合總投資計(jì)算方案的綜合總投資為

Z0——主體設(shè)備投資，包括變壓器、配電裝置以及明顯的大額費(fèi)用，如拆遷、征地等費(fèi)用。a——不明顯的附加費(fèi)用比例系數(shù)，如現(xiàn)場安裝費(fèi)用、基礎(chǔ)加工、輔助設(shè)備的費(fèi)用等。對110kV可取90，對35kV取100。六、電氣主接線方案的經(jīng)濟(jì)比較1.綜合總投資計(jì)算

（1）年折舊維護(hù)檢修費(fèi)UZC—折舊維護(hù)檢修率。主變及配電裝置取8%～10%；水泥桿線路取5%；鐵塔線路取4%（2）年電能損耗費(fèi)U△Aα—電能電價(jià)，可按當(dāng)?shù)貙?shí)際電價(jià)計(jì)算（元/kw.h）

△A—年電能損耗（KW.h）2.計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用U2.計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)用Ub、三繞組主變△A的計(jì)算Sn1、Sn2、Sn3——高、中、低三側(cè)繞組的額定容量（KVA）Sm1、Sm2、Sm3——高、中、低壓側(cè)最大持續(xù)負(fù)荷（KVA）τ1、τ2、τ3——高、中、低壓側(cè)最大負(fù)荷年損耗小時(shí)數(shù)△Pk1、△Pk2、△Pk3——高、中、低壓側(cè)繞組中的額定銅損耗b、三繞組主變△A的計(jì)算Sn1、Sn2、Sn3——高、中、c、架空線路△A的計(jì)算式中：τ——年最大輸送功率損耗小時(shí)數(shù)△Pm——在持續(xù)最大負(fù)荷時(shí)有功率損耗（KW）

式中：Pm——通過線路的最大持續(xù)功率（MW）l——線路長度（km）K——線路有功損耗系數(shù)c、架空線路△A的計(jì)算（1）Z1＞Z2U1＞U2選擇方案2（2）Z1＞Z2U1＜U2用動(dòng)態(tài)比較法和靜態(tài)比較法抵償年限法：若T＜5～8年，則選擇方案1若T＞5～8年，則選擇方案2計(jì)算費(fèi)用最小法：第i種方案的計(jì)算費(fèi)用3.經(jīng)濟(jì)最優(yōu)方案的確定

C最小的方案為最經(jīng)濟(jì)的方案（1）Z1＞Z2U1＞U2選擇方案23.經(jīng)濟(jì)任務(wù)二

電力負(fù)荷的計(jì)算一、工廠的電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線連續(xù)運(yùn)行工作制短時(shí)工作制斷續(xù)周期工作制能長期連續(xù)運(yùn)行，每次連續(xù)工作時(shí)間超過8小時(shí)，運(yùn)行時(shí)負(fù)荷比較穩(wěn)定。如：照明設(shè)備、電動(dòng)扶梯、空調(diào)風(fēng)機(jī)、電爐等。這類設(shè)備的工作時(shí)間較短，停歇時(shí)間較長。如：金屬切削用的輔助機(jī)械(龍門刨橫梁升降電動(dòng)機(jī)、刀架快速移動(dòng)裝置)、水閘用電動(dòng)機(jī)等。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)，且工作時(shí)間與停歇時(shí)間有一定比例。如起重機(jī)、電焊機(jī)、電梯等。1.企業(yè)用電設(shè)備的工作制任務(wù)二電力負(fù)荷的計(jì)算一、工廠的電力負(fù)荷與負(fù)荷曲線連續(xù)運(yùn)行2.負(fù)荷曲線

（1）負(fù)荷曲線的類型與繪制方法

負(fù)荷曲線是表示電力負(fù)荷隨時(shí)間變動(dòng)情況的一種圖形，反映了電力用戶用電的特點(diǎn)和規(guī)律。在負(fù)荷曲線中通常用縱坐標(biāo)表示負(fù)荷大小，橫坐標(biāo)表示對應(yīng)負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間。

根據(jù)需要繪制不同類型的負(fù)荷曲線：

①按所表示負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)間可分為日、月、年負(fù)荷曲線

②按負(fù)荷范圍可分為全廠的、車間的或某設(shè)備負(fù)荷曲線；

③按負(fù)荷的功率性質(zhì)可分為有功和無功負(fù)荷曲線等。

2.負(fù)荷曲線（1）負(fù)荷曲線的類型與繪制方法

日負(fù)荷曲線的繪制方法①以某個(gè)監(jiān)測點(diǎn)為參考點(diǎn)，在24h中各個(gè)時(shí)刻記錄有功功率表的讀數(shù)，逐點(diǎn)繪制成如右圖所示折線形狀的折線形負(fù)荷曲線。②通過接在供電線路上的電度表，每隔一定的時(shí)間間隔（一般為半小時(shí)）將其讀數(shù)記錄下來，求出0.5h的平均功率，再依次將這些點(diǎn)畫在坐標(biāo)上，把這些點(diǎn)連成如右圖所示階梯狀的階梯形負(fù)荷曲線。

日負(fù)荷曲線的繪制方法（a）夏季日負(fù)荷曲線（b）冬季日負(fù)荷曲線（c）年負(fù)荷曲線圖6-2年負(fù)荷曲線及繪制方法年負(fù)荷曲線分為：年運(yùn)行負(fù)荷曲線和年持續(xù)負(fù)荷曲線（a）夏季日負(fù)荷曲線（b）冬季日負(fù)荷曲線

年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，反映了全年負(fù)荷變動(dòng)與對應(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，反映了全年當(dāng)中不同時(shí)段的電能消耗水平，是按全年每日的最大半小時(shí)平均負(fù)荷來繪制的。年負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線，反映了全年負(fù)荷變動(dòng)與對應(yīng)的負(fù)荷持負(fù)荷曲線的有關(guān)物理量①年最大負(fù)荷Pmax指全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)30分鐘平均功率的最大值。因此年最大負(fù)荷Pmax有時(shí)也稱為P30。

假設(shè)企業(yè)總是按年最大負(fù)荷持續(xù)工作，經(jīng)過了時(shí)間Tmax所消耗的電能，恰好等于企業(yè)全年實(shí)際所消耗的電能，則這個(gè)假想時(shí)間就稱為年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。負(fù)荷曲線的有關(guān)物理量假設(shè)企業(yè)總是按年最大負(fù)荷持續(xù)工②年平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)在一年內(nèi)消耗電能的平均值年平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值稱為負(fù)荷率為：

②年平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù)年平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值稱為負(fù)荷率為二、

電力負(fù)荷的計(jì)算

計(jì)算負(fù)荷定義：全年中能持續(xù)30分鐘運(yùn)行的最大負(fù)荷，其平均功率為半小時(shí)最大負(fù)荷P30。通常稱為計(jì)算負(fù)荷，并將其作為電氣設(shè)備選擇的依據(jù)。1.計(jì)算負(fù)荷的概念

計(jì)算負(fù)荷的物理意義：

設(shè)有一電阻R的導(dǎo)體，在某一時(shí)間內(nèi)通過一變動(dòng)負(fù)荷，其最高溫升達(dá)到值，如果這一導(dǎo)體在相同時(shí)間內(nèi)通過一個(gè)不變的負(fù)荷，最高溫升也達(dá)到值，那么這個(gè)不變負(fù)荷就稱為變動(dòng)負(fù)荷的“計(jì)算負(fù)荷”，即“計(jì)算負(fù)荷”與實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷的最高溫升是等值的。二、電力負(fù)荷的計(jì)算計(jì)算負(fù)荷定義：全年中能持續(xù)30

工程上為了取值和表達(dá)方便，一般把30分鐘平均負(fù)荷所繪制的負(fù)荷曲線上的“最大負(fù)荷”稱為計(jì)算負(fù)荷P30

。

供電線路上只連接一臺(tái)用電設(shè)備時(shí)：

線路的計(jì)算負(fù)荷可按設(shè)備容量來確定，此時(shí)求單臺(tái)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算負(fù)荷公式為：式中：PN——用電設(shè)備的額定功率，單位kW；

ηN——用電設(shè)備額定容量時(shí)的效率。

對白熾燈、電熱設(shè)備、電爐變壓器等：計(jì)算負(fù)荷在數(shù)值上就等于其額定功率，即：工程上為了取值和表達(dá)方便，一般把30分鐘平均負(fù)荷所需要系數(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)對負(fù)荷影響的附加功率，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)算方法需要二項(xiàng)式系數(shù)法需要系數(shù)是按照車間以上的負(fù)荷情況來確定的，適2.按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷

設(shè)某組設(shè)備有幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其額定總?cè)萘繛镻N，這組電動(dòng)機(jī)的有功計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為

（1）需要系數(shù)的含義因用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運(yùn)行，因此引入負(fù)荷系數(shù)KL；用電設(shè)備本身及線路有功率損耗，所以引入一個(gè)線路平均效率ηWL；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)K∑。用電設(shè)備的需要系數(shù)：2.按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷設(shè)某組設(shè)備有幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)有功計(jì)算負(fù)荷為（2）三相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的基本公式無功計(jì)算負(fù)荷為視在計(jì)算負(fù)荷為計(jì)算電流有功計(jì)算負(fù)荷為（2）三相用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的基本公式無功計(jì)算①單組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，有電壓為380V的電動(dòng)機(jī)30臺(tái)，其總的設(shè)備容量為120kW。試求其計(jì)算負(fù)荷。

解例查表6-1中的“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)”項(xiàng)，可得Kd=0.16~0.2（取0.18計(jì)算），cosφ=0.5，tanφ=1.73，于是

①單組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，②多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷在確定多組用電設(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，其中有功同時(shí)系數(shù)為KΣP，無功同時(shí)系數(shù)為KΣQ，②多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算②多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷某機(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50kW，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)1.2kW2臺(tái)；電阻爐1臺(tái)2kW。試求計(jì)算負(fù)荷（設(shè)同時(shí)系數(shù)K∑p、K∑Q均為0.9）。

解例以車間為范圍，將工作性質(zhì)、需要系數(shù)相近的用電設(shè)備合為一組，共分成以下3組。先求出各用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷。①冷加工電動(dòng)機(jī)組。查表可得：Kd1=0.2，cosφ1=0.5，tanφ1=1.73，因此②多組用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷某機(jī)修車間的380V線路上，接有②通風(fēng)機(jī)組。查表可得：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tanφ2=0.75③只有一臺(tái)電阻爐，計(jì)算負(fù)荷等于電阻爐的容量，即：以車間為范圍，已知同時(shí)系數(shù)K∑p、K∑Q均為0.9，則車間計(jì)算總有功計(jì)算負(fù)荷為總無功計(jì)算負(fù)荷為總視在計(jì)算負(fù)荷為總的計(jì)算電流為用此電流即可選擇這條380V導(dǎo)線的截面及型號(hào)。②通風(fēng)機(jī)組。查表可得：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，t3.按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷應(yīng)用場合在計(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?；竟?/p>

式中b、c為二項(xiàng)式系數(shù)，根據(jù)設(shè)備名稱、類型、臺(tái)數(shù)查表6-1選取。指用電設(shè)備中x臺(tái)容量最大的設(shè)備容量之和。用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?/p>

當(dāng)用電設(shè)備組的設(shè)備總臺(tái)數(shù)n＜2x時(shí)，則最大容量設(shè)備臺(tái)數(shù)取x=n/2，且按“四舍五入”法取整，當(dāng)只有一臺(tái)設(shè)備時(shí)，可認(rèn)為Pc=Pe；tgφ為設(shè)備功率因數(shù)角的正切值。Q30，S30，I30的計(jì)算公式與需要系數(shù)法的相同。3.按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷應(yīng)用場合式中b、c對多組用電設(shè)備

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。

總的有功計(jì)算負(fù)荷為：總的無功計(jì)算負(fù)荷為：

對多組用電設(shè)備總的有功計(jì)算負(fù)荷為：某機(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50kW，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)1.2kW2臺(tái)；電阻爐1臺(tái)2kW。用二項(xiàng)式法求計(jì)算負(fù)荷（設(shè)同時(shí)系數(shù)K∑p、K∑Q均為0.9）。

解例①金屬切削機(jī)床電動(dòng)機(jī)組查表6-1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cosφ1=0.5，tanφ1=1.73，x=5，則(bPe)1=0.14×50=7kW(cPx)1=0.4(7.5×2+4×2+2.2×1)=10.08kW②通風(fēng)機(jī)組查表6-1，取b2=0.65，c2=0.25，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75，n=2＜2x，取x2=n/2=1，則(bPe)2=0.65×2.4=1.56kW(cPx)2=0.25×1.2=0.3kW③電阻爐(bPe)3=2kW(cPx)3=0某機(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)解例

顯然，三組用電設(shè)備中，第一組的附加負(fù)荷(cPx)1最大，故總計(jì)算負(fù)荷為：

與用需要系數(shù)法的計(jì)算結(jié)果相比較，按二項(xiàng)式法計(jì)算的結(jié)果比按需要系數(shù)法計(jì)算的結(jié)果大得多?？梢?，二項(xiàng)式法更適用于容量差別懸殊的用電設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算。

顯然，三組用電設(shè)備中，第一組的附加負(fù)荷(cPx)1最單相用電設(shè)備等效三相計(jì)算負(fù)荷的確定★現(xiàn)代建筑中的用電設(shè)備從供電的形式上可分為單相和三相兩大類。單相：單相電動(dòng)機(jī)、電熱設(shè)備、電焊機(jī)和各種形式的家用電器設(shè)備。三相：電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的各種設(shè)備例如給水泵、集中式空調(diào)機(jī)、電梯等?！锕╇娦问綖槿喙╇娤到y(tǒng)時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)條款的規(guī)定必須將單相用電設(shè)備平均地分配到各個(gè)單相中。然后才能三相供電系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算。單相用電設(shè)備等效三相計(jì)算負(fù)荷的確定★現(xiàn)代建筑中的用電設(shè)備從單相用電設(shè)備組確定計(jì)算負(fù)荷的原則★按在三相供電系統(tǒng)中連接單相設(shè)備功率和三相設(shè)備功率的比例來制定。

◆如果單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%，則不論單相設(shè)備如何連接，均可作為三相平衡負(fù)荷對待。

◆單相設(shè)備接于相電壓時(shí)，在盡量使三相負(fù)荷均衡分配后，取最大負(fù)荷相所接的單相設(shè)備容量乘以3，便可求得其等效三相設(shè)備容量?！魡蜗嘣O(shè)備接于線電壓時(shí)，其等效三相設(shè)備容量Pe單臺(tái)設(shè)備時(shí)2~3臺(tái)設(shè)備時(shí)單相設(shè)備的設(shè)備容量最大負(fù)荷單相設(shè)備的設(shè)備容量單相用電設(shè)備組確定計(jì)算負(fù)荷的原則★按在三相供電系統(tǒng)中連接單4.工廠電氣照明負(fù)荷的確定

工廠的電氣照明設(shè)計(jì)，一般應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的性質(zhì)、廠房自然條件等因素選擇合適的光源和燈具，進(jìn)行合理的布置，使工作場所的照明度達(dá)到規(guī)定的要求。

4.工廠電氣照明負(fù)荷的確定工廠的電氣照明設(shè)計(jì)，一（1）照明容量的確定①白熾燈、碘鎢燈等不用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備，容量通常指燈頭的額定功率，即：Pe=PN②熒光燈、高壓汞燈、金屬鹵化物燈需用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備，其容量包括鎮(zhèn)流器中的功率損失，所以一般略高于燈頭的額定功率，即：Pe=1.1PN③照明設(shè)備的額定容量還可按建筑物的單位面積容量法估算，即：Pe=ωS/1000其中ω—建筑物單位面積的照明容量，單位為W/m2；S—建筑物面積，單位是m2（1）照明容量的確定①白熾燈、碘鎢燈等不用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備（2）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。負(fù)荷計(jì)算公式應(yīng)用需要系數(shù)法。

表6-2照明設(shè)備組的需要系數(shù)及功率因數(shù)（2）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5.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)萘縋e的條件下，乘以一個(gè)工廠的需要系數(shù)Kd即可求得全廠的有功計(jì)算負(fù)荷，即：P30=KdPe，其中Kd是全廠需要系數(shù)值。

表6-3全廠負(fù)荷的需要系數(shù)及功率因數(shù)5.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)荷表已知某開關(guān)電器制造廠用電設(shè)備總?cè)萘繛?500kW，試估算該廠的計(jì)算負(fù)荷。

解例查表6-3取Kd為0.35，cosφ=0.75，則tanφ=0.882，得P30=KdPe=0.35×4500=1575kW

Q30=P30tanφ=1575×0.882≈1386kvar

已知某開關(guān)電器制造廠用電設(shè)備總?cè)萘繛?500kW，試解例查表（2）用逐級(jí)推算法計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷從負(fù)荷端開始，逐級(jí)上推到電源進(jìn)線端。用電設(shè)備組車間低壓變壓器出線車間低壓變壓器高壓側(cè)工廠變壓器出線工廠輸電進(jìn)線端（2）用逐級(jí)推算法計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷從負(fù)荷端開始，逐級(jí)上推到（2）用逐級(jí)推算法計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷從工廠—系統(tǒng)逐級(jí)遞推計(jì)算：（2）用逐級(jí)推算法計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷從工廠—系統(tǒng)逐級(jí)遞推計(jì)算（2）用逐級(jí)推算法計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷電力變壓器的功率損耗，在一般的負(fù)荷計(jì)算中，可采用簡化公式來近似計(jì)算，如：有功功率損耗：無功功率損耗：

式中S30為變壓器二次側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷，它是選擇變壓器的基本依據(jù)。（2）用逐級(jí)推算法計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷電力變壓器的功率損耗，在練習(xí)與計(jì)算5．已知線電壓為380V的三相供電線路供電給35臺(tái)小批量生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電動(dòng)機(jī)，總?cè)萘繛?5kW，其中較大容量的電動(dòng)機(jī)有7.5kW1臺(tái)，4kW3臺(tái)，3kW12臺(tái)。試分別用需要系數(shù)法和二項(xiàng)式系數(shù)法確定其計(jì)算負(fù)荷。6．有一個(gè)機(jī)修車間，有冷加工機(jī)床30臺(tái)，設(shè)備總?cè)萘繛?50kW，電焊機(jī)5臺(tái)，共15.5kW，利用率只有65%，通風(fēng)機(jī)4臺(tái)，共4.8kW，車間采用380/220V線路供電，試確定該車間的計(jì)算負(fù)荷。練習(xí)與計(jì)算5．已知線電壓為380V的三相供電線路供電給35臺(tái)三、工廠供電系統(tǒng)的電能損耗及無功補(bǔ)償

1.線路的電能損耗線路上全年的電能損耗用ΔW表示，其計(jì)算公式為：

式中電流是通過線路的計(jì)算電流；RWL是線路每相的電阻值；τ是一個(gè)假想的時(shí)間，與Tmax和cosφ有關(guān)。三、工廠供電系統(tǒng)的電能損耗及無功補(bǔ)償1.線路的電能損耗線路

τ的物理含義：當(dāng)線路或變壓器中以最大計(jì)算電流流過τ小時(shí)后所產(chǎn)生的電能損耗，恰與全年流過實(shí)際變化的電流時(shí)所產(chǎn)生的電能損耗相等。τ與Tmax之間的關(guān)系如左圖示。τ與Tmax的關(guān)系可用公式表達(dá)為：

當(dāng)cosφ=1，且線路電壓不變時(shí)，全年的電能損耗為：τ的物理含義：當(dāng)線路或變壓器中以最大計(jì)算電流流過τ小時(shí)2.變壓器的電能損耗一是由鐵損引起的電能損耗：上式表明：只要外施電壓和頻率不變，鐵損所引起的電能損耗也固定不變，且近似于空載損耗ΔP0。

二是由銅損引起的電能損耗：

由式可知，由變壓器銅損引起的電能損耗，與變壓器負(fù)荷率β的平方成正比，且近似于短路損耗ΔPk。

因此，變壓器全年的電能損耗為：2.變壓器的電能損耗一是由鐵損引起的電能損耗：3.工廠的功率因數(shù)和無功補(bǔ)償（1）工廠的功率因數(shù)①瞬時(shí)功率因數(shù)

②平均功率因數(shù)平均功率因數(shù)又稱為加權(quán)平均功率因數(shù)，按下式計(jì)算：WP是某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能；Wq是某一時(shí)間內(nèi)消耗的無功電能。我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取的電費(fèi)，規(guī)定要按月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整。3.工廠的功率因數(shù)和無功補(bǔ)償（1）工廠的功率因數(shù)①瞬③最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)。按下式計(jì)算：（2）功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響一般交流供電線路中，大多數(shù)為電感性負(fù)載，致使功率因數(shù)偏低。當(dāng)有功功率為一定值時(shí)，cos愈?。ń怯螅?，其視在功率就愈大，因而供電線路中的電流大，線路的損失（電壓和有效功率損耗）隨之增大，不經(jīng)濟(jì)。③最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)（2）功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響一般交（2）功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響

①當(dāng)用電設(shè)備的有功功率一定時(shí)，功率因數(shù)愈低，其供電線路的電流愈大，線路的電力損耗隨之增加。

②功率因數(shù)低，通過線路的電流就大，線路電壓降亦隨之增加，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

③發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率是有限的，當(dāng)無功功率增加時(shí)，有功功率下降，發(fā)電機(jī)的效率降低。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3485-1998《評價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定：“在企業(yè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)應(yīng)不低于0.9，凡功率因數(shù)未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)在負(fù)荷側(cè)合理裝置集中與就地?zé)o功補(bǔ)償設(shè)備”。為鼓勵(lì)提高功率因數(shù)，供電部門規(guī)定，凡功率因數(shù)低于規(guī)定值時(shí)，將予以罰款，相反，功率因數(shù)高于規(guī)定值時(shí)，將得到獎(jiǎng)勵(lì)，即采用“高獎(jiǎng)低罰”的原則。

（2）功率因數(shù)對供配電系統(tǒng)的影響①當(dāng)用電設(shè)備的有功功（3）電力電容器變電所內(nèi)的并聯(lián)電力電容器組（3）電力電容器變電所內(nèi)的并聯(lián)電力電容器組①電力電容器在電力系統(tǒng)中的作用由于電力系統(tǒng)中許多設(shè)備不僅要消耗有功功率，設(shè)備本身的電感損失也要消耗無功功率，使系統(tǒng)的功率因數(shù)降低。如果把能“發(fā)出”無功電力的電力電容器并接在負(fù)荷或供電設(shè)備上運(yùn)行，那么，負(fù)荷或供電設(shè)備要“吸收”的無功電力正好由電容器“發(fā)出”的無功電力供給，從而起到無功補(bǔ)償作用，這就是電力電容器在電力系統(tǒng)中的主要作用。①電力電容器在電力系統(tǒng)中的作用由于電力系統(tǒng)中許多設(shè)②電力電容器部分型號(hào)表示表6-4電力電容器部分型號(hào)表示②電力電容器部分型號(hào)表示表6-4電（4）調(diào)相機(jī)①調(diào)相機(jī)在電力系統(tǒng)中的作用大量的異步電動(dòng)機(jī)和變壓器需汲取大量的無功功率以供其勵(lì)磁之用，造成電網(wǎng)功率因數(shù)降低，致使發(fā)電機(jī)和輸配電設(shè)備的作用不能充分發(fā)揮，線路損耗和電壓損失增大，輸電質(zhì)量變壞，甚至影響輸電的穩(wěn)定性。

調(diào)相機(jī)是吸收系統(tǒng)少量有功功率來供給本身的能量損耗，向系統(tǒng)發(fā)出無功功率和吸收無功功率的一種電氣設(shè)備。

通過調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的無功功率以降低電網(wǎng)電能損耗，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還可調(diào)整網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓，維持負(fù)荷電壓的平衡，提高供電質(zhì)量。（4）調(diào)相機(jī)①調(diào)相機(jī)在電力系統(tǒng)中的作用大量的異②調(diào)相機(jī)與電容器的比較a.靜電電容器的最大優(yōu)點(diǎn)是損耗小、效率高，損耗約占本身容量的0.3%～0.5%，調(diào)相機(jī)的有功功率損耗為額定容量的1.5%～5.5%。b.電容器設(shè)備費(fèi)與總?cè)萘繋缀鯚o關(guān)，調(diào)相機(jī)則不然，當(dāng)容量較大時(shí)，其單位造價(jià)比較低，而容量減小時(shí)，單位造價(jià)偏高。c.補(bǔ)償方式上，調(diào)相機(jī)只能在負(fù)荷中心使用，靜電電容器既可以集中使用，又可以分散使用。d.調(diào)相機(jī)最大優(yōu)點(diǎn)是裝設(shè)勵(lì)磁裝置，能得到均勻調(diào)壓，既能發(fā)出無功功率又能吸收無功功率；電容器可用分級(jí)調(diào)壓，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)電壓降低時(shí)輸出功率急劇下降，。e.調(diào)相機(jī)裝有自動(dòng)勵(lì)磁裝置，在故障時(shí)能保持電力系統(tǒng)的電壓，從而達(dá)到提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的；電力電容器對系統(tǒng)穩(wěn)定性不起作用。f.調(diào)相機(jī)維護(hù)工作量大，電容器維護(hù)量小。②調(diào)相機(jī)與電容器的比較a.靜電電容器的最大優(yōu)點(diǎn)是損耗小、效（5）無功功率的補(bǔ)償①提高自然功率因數(shù)a.合理選擇電動(dòng)機(jī)的容量，使其接近滿載運(yùn)轉(zhuǎn)。b.對實(shí)際負(fù)載不超過額定容量40％的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)更換為小容量的電動(dòng)機(jī)。c.合理安排和調(diào)整工藝流程，改善用電設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，限制感應(yīng)電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)。

d.正確選擇變壓器容量，提高變壓器負(fù)載率（一般為75％～80％比較合適）。e.對于負(fù)荷率在0.6～0.9的繞線式電動(dòng)機(jī)，必要時(shí)可以使其同步化，這時(shí)電動(dòng)機(jī)可以向電力系統(tǒng)輸送出無功功率。（5）無功功率的補(bǔ)償①提高自然功率因數(shù)a.合理選擇電動(dòng)機(jī)的（5）無功功率的補(bǔ)償②人工補(bǔ)償法a.使用同步電動(dòng)機(jī)在過激磁方式呈現(xiàn)容性時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，其功率因數(shù)超前0.8～0.9時(shí)，向供電系統(tǒng)輸出無功功率，用來補(bǔ)償用感性電設(shè)備所需要的無功功率。b.利用同步調(diào)相機(jī)作為無功功率電源，用來補(bǔ)償所需要的無功功率。同步調(diào)相機(jī)是軸上不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)。調(diào)節(jié)同步調(diào)相機(jī)的激磁電流的大小，可以改變其輸出無功功率的大小，從而提高功率因數(shù)。這種方法目前已經(jīng)很少使用。

c.采用靜電電容器補(bǔ)償。當(dāng)將電容器C與感性負(fù)載并聯(lián)，以提高線路的功率因數(shù)。這是目前用戶、企業(yè)內(nèi)廣泛采用的一種補(bǔ)償方式。

（5）無功功率的補(bǔ)償②人工補(bǔ)償法a.使用同步電動(dòng)機(jī)在過如某變電站的計(jì)算負(fù)荷為2400kW，平均功率因數(shù)為0.67。如果要使其平均功率因數(shù)提高到0.9，問若在10kV側(cè)固定補(bǔ)償，需要補(bǔ)償?shù)娜萘繛槎嗌?如果采用BWF-10.5-1型電容器(Qr＝40kvar)，需裝設(shè)多少個(gè)?解例需補(bǔ)償?shù)娜萘繛椋盒柩b設(shè)的電容器個(gè)數(shù)：如某變電站的計(jì)算負(fù)荷為2400kW，平均功率因數(shù)為0.67?？紤]三相均衡分配，應(yīng)裝設(shè)30臺(tái)，每相10臺(tái)，此時(shí)并聯(lián)電容器的實(shí)際值為30×40kvar＝1200kvar。補(bǔ)償后的實(shí)際功率為：考慮三相均衡分配，應(yīng)裝設(shè)30臺(tái)，每相10臺(tái)，此時(shí)并例6-6已知某工廠的有功計(jì)算負(fù)荷為650kW，無功計(jì)算負(fù)荷為800kvar。為使工廠的功率因數(shù)不低于0.9，現(xiàn)要在工廠變電所低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器組進(jìn)行無功補(bǔ)償，問需裝設(shè)多少補(bǔ)償容量的并聯(lián)電容器？補(bǔ)償前工廠變電所主變壓器的容量選擇為1250kV，則補(bǔ)償后工廠變電所主變壓器的容量有何變化？解：（1）補(bǔ)償前的變壓器容量

變電所二次側(cè)的功率因數(shù)例6-6已知某工廠的有功計(jì)算負(fù)荷為650kW，無功計(jì)算負(fù)取補(bǔ)償后的功率因素為0.92（3）變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為補(bǔ)償后重新選擇變壓器的容量為800kVA。（4）補(bǔ)償后變壓器的功率損耗為取補(bǔ)償后的功率因素為0.92（3）變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為補(bǔ)償后的功率因數(shù)為（5）無功補(bǔ)償前后進(jìn)行比較變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為補(bǔ)償后的功率因數(shù)為（5）無功補(bǔ)償前后四、

尖峰電流的計(jì)算

尖峰電流Ipk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。尖峰電流是由于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、電壓波動(dòng)等原因引起的，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、整定低壓斷路器和繼電保護(hù)裝置、計(jì)算電壓波動(dòng)及檢驗(yàn)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)條件等。1.單臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算

尖峰電流就是用電設(shè)備的起動(dòng)電流，即

Ipk=Ist=KstIN

式中，Ist為用電設(shè)備的起動(dòng)電流；IN為用電設(shè)備的額定電流；Kst為用電設(shè)備的起動(dòng)電流倍數(shù)。四、尖峰電流的計(jì)算尖峰電流Ipk是指單臺(tái)或多臺(tái)用2.多臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算多臺(tái)用電設(shè)備的線路上，其尖峰電流應(yīng)按正下式計(jì)算

或者

式中，Istmax為用電設(shè)備組中起動(dòng)電流與額定電流之差為最大的那臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流；（Ist－IN）max為用電設(shè)備組中起動(dòng)電流與額定電流之差為最大的那臺(tái)設(shè)備的起動(dòng)電流與額定電流電流之和；

K∑為上述n–1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；Ic為全部設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)線路的計(jì)算電流。2.多臺(tái)用電設(shè)備尖峰電流的計(jì)算多臺(tái)用電設(shè)備的線路上，其尖峰電有380V配電干線，給三臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電，已知IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A，

Ist1=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求該配電線路的尖峰電流。解例

Ist1–IN1=35–5=30A

Ist2–IN2=16–4=12A

Ist3–IN3=Kst3IN3–IN3=3×10–10=20A可見，（Ist–IN）max=30A，則Istmax=35A，取K∑=0.9，因此該線路的尖峰電流為

Ipk=K∑（IN2+IN3）+Istmax

=0.9×（4+10）+35=47.6A有380V配電干線，給三臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電，已知IN1=5A，解任務(wù)三

短路故障和短路電流計(jì)算

一、短路故障的原因和種類1.短路故障的原因①設(shè)備或裝置存在隱患。如絕緣材料陳舊老化、絕緣機(jī)械損傷、設(shè)備缺陷未發(fā)現(xiàn)和消除、設(shè)計(jì)安裝有誤等。②運(yùn)行、維護(hù)不當(dāng)。如不遵守操作規(guī)程，技術(shù)水平低，管理不善等。

③雷擊，特大洪水、大風(fēng)、冰雪、塌方等引起的線路倒桿、斷線，鳥，鼠、蛇等小動(dòng)物跨接裸導(dǎo)體等自然災(zāi)害。

任務(wù)三短路故障和短路電流計(jì)算一、短路故障的原因和種類2.短路故障的種類①單相短路短路電流僅在故障相中流過，故障相電壓下降，非故障相電壓會(huì)升高。

②二相短路短路回路中流過很大的短路電流，電壓和電流的對稱性被破壞。

③二相短路接地短路回路中流過很大的短路電流，故障相電壓為零。④三相短路三相電路中都流過很大的短路電流，短路時(shí)電壓和電流保持對稱，短路點(diǎn)電壓為零。

2.短路故障的種類①單相短路②二相短路③二相短路接地④三相短3.短路的危害①大電流產(chǎn)生巨大電動(dòng)力，造成機(jī)械損壞（動(dòng)穩(wěn)定）；②燒毀設(shè)備（熱穩(wěn)定）；③電網(wǎng)大面積電壓下降；④破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定；⑤影響電力系統(tǒng)通訊。3.短路的危害①大電流產(chǎn)生巨大電動(dòng)力，造成機(jī)械損壞（動(dòng)穩(wěn)定）最嚴(yán)重三相短路時(shí)的電流波形圖

最嚴(yán)重三相短路時(shí)的電流波形圖短路計(jì)算的目的計(jì)算短路電流的具體目的是：①選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備；②進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的選型與整定計(jì)算；③分析電力系統(tǒng)的故障及穩(wěn)定性能，④選擇限制短路電流的措施；

短路計(jì)算的目的計(jì)算短路電流的具體目的是：4.短路計(jì)算方法簡介短路計(jì)算方法有名單位制法標(biāo)幺制法4.短路計(jì)算方法簡介短路計(jì)算方法有名單位制法標(biāo)幺制法5.短路電流的計(jì)算概述5.短路電流的計(jì)算概述負(fù)荷計(jì)算和短路計(jì)算課件三、采用歐姆有名值法進(jìn)行短路計(jì)算歐姆法即有名單位制法。因其短路計(jì)算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名。在無限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，其三相短路電流周期分量有效值可按下式計(jì)算：

式中UC平均額定電壓。在高電壓的短路計(jì)算中，通?？傠娍惯h(yuǎn)比總電阻大，所以一般可只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。三、采用歐姆有名值法進(jìn)行短路計(jì)算歐姆法即有名單位1.電力系統(tǒng)的阻抗電力系統(tǒng)的電阻相對于電抗來說很小，一般不予考慮。電力系統(tǒng)的電抗由電力系統(tǒng)變電所高壓饋電線出口斷路器的斷流容量SOC來估算，SOC可看作是電力系統(tǒng)的極限短路容量Sk，因此電力系統(tǒng)的電抗：XS＝UC2/SOC

式中，UC是高壓饋電線的短路計(jì)算電壓，SOC是系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，如只有開斷電流IOC的數(shù)據(jù)，則斷流容量：不計(jì)電阻時(shí)，三相短路電流的周期分量有效值為：

三相短路容量為：

1.電力系統(tǒng)的阻抗電力系統(tǒng)的電阻相對于電抗來說很小，2.電力變壓器的阻抗式中UC、SN、ΔPk、Uk%均可從相關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本查閱。

變壓器的短路損耗

由短路損耗可近似地求出變壓器的電阻：變壓器的短路電壓

由短路電壓可近似地求出變壓器的電抗：2.電力變壓器的阻抗式中UC、SN、ΔPk、Uk%均可從相3.電力線路的阻抗求出短路電路中各元件的阻抗后，就化簡了短路電路，求出其總阻抗，然后可計(jì)算短路電流周期分量①線路的電阻RWL可由導(dǎo)線、電纜的單位長度電阻R0值求得

②線路的電抗XWL可由導(dǎo)線、電纜的單位長度電抗X0值求得

式中R0、X0是分別為導(dǎo)線、電纜單位長度的電阻和電抗，l是線路長度。均可從相關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本查閱。3.電力線路的阻抗求出短路電路中各元件的阻抗后，就化3.電力線路的阻抗

必須注意：電路內(nèi)含有電力變壓器，則電路內(nèi)各元件的阻抗都應(yīng)統(tǒng)一換算到短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓。阻抗換算的公式為:

R、X和UC為換算前元件的電阻、電抗和電壓；R’、X’和UC’為換算后元件的電阻、電抗和電壓。3.電力線路的阻抗必須注意：電路內(nèi)含有電力變壓器，則采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算

標(biāo)幺值無量綱。

按標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算，通常先選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud。工程設(shè)計(jì)中通常取基準(zhǔn)容量Sd=100MVA；通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓為基準(zhǔn)電壓，即取Ud=Uc

則基準(zhǔn)電流Id和基準(zhǔn)電抗Xd可按下述公式計(jì)算：標(biāo)幺值(相對值)＝有名值(有單位的物理量)基準(zhǔn)值(與有名值同單位的物理量)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算標(biāo)幺值無量綱。標(biāo)幺值線路的額定電壓和基準(zhǔn)電壓（kV）假設(shè)短路發(fā)生在4WL，選基準(zhǔn)容量為Sd，各級(jí)基準(zhǔn)電壓分別為Ud1=Uav1，Ud2=Uav2，Ud3=Uav3，Ud4=Uav4，則線路1WL的電抗X1WL歸算到短路點(diǎn)所在電壓等級(jí)的電抗X1WLˊ為～1WL的標(biāo)幺值電抗為線路的額定電壓和基準(zhǔn)電壓（kV）假設(shè)短路發(fā)生在4WL電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式上述分析表明：變壓器的變比標(biāo)幺值等于1，這種近似估算法避免了多級(jí)電壓系統(tǒng)中阻抗的換算，使得計(jì)算簡單、結(jié)果清晰。這也是采用標(biāo)幺制法計(jì)算短路電流具有的突出優(yōu)點(diǎn)。電力變壓器的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式電力線路的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式上述分析表明：變壓器的變比標(biāo)短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值求出以后，即可根據(jù)其電路圖進(jìn)行電路化簡，計(jì)算其總電抗標(biāo)幺值。由于各元件電抗相對值與短路計(jì)算點(diǎn)的電壓無關(guān)，因此不需要進(jìn)行電壓換算，這一點(diǎn)也是標(biāo)幺制法的優(yōu)越之處。

無限大容量電源系統(tǒng)的概念無限大容量電源系統(tǒng)是指其容量相對于一個(gè)工廠（或任意一個(gè)電力用戶）的用電設(shè)備容量大得多的電力系統(tǒng)，以致饋電用戶的線路上無論如何變動(dòng)甚至發(fā)生短路時(shí)，系統(tǒng)變電站饋電母線上的電壓能始終維持基本不變。在實(shí)際應(yīng)用中，為了簡化短路計(jì)算，通常把內(nèi)阻抗小于短路回路總阻抗10%的電源或系統(tǒng)均作為無窮大容量電源進(jìn)行分析。短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值求出以后，即可根據(jù)其無限無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值

無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值三相短路容量的計(jì)算公式無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值無限大容量系統(tǒng)三相試用標(biāo)幺制法計(jì)算下圖所示供電系統(tǒng)中k-1點(diǎn)和k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量。

解例①確定基準(zhǔn)值Sd=100MVA，Uc1=10.5kV；Uc2=0.4kV試用標(biāo)幺制法計(jì)算下圖所示供電系統(tǒng)中k-1點(diǎn)和k-2點(diǎn)的三解例解②計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值

查有關(guān)資料得電力線路的Soc=500MVA，所以查有關(guān)資料得架空線路的Xo=0.38Ω/km，所以查有關(guān)資料得電力變壓器的Uk%=0.45，所以繪出短路等效電路如下圖所示解②計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值查有關(guān)資料得架空線路解③求k-1點(diǎn)的短路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量

總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其它三相短路電流三相短路容量解③求k-1點(diǎn)的短路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量三相解④求k-2點(diǎn)的短路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量

總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其它三相短路電流三相短路容量解④求k-2點(diǎn)的短路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量三相兩相短路電流的計(jì)算圖示電路發(fā)生兩相短路時(shí)，短路電流為Uc為短路點(diǎn)的平均額定電壓XΣ為短路回路一相總阻抗其他兩相短路電流、、、等，都可以按前面的三相短路對應(yīng)短路電流的公式進(jìn)行計(jì)算。關(guān)于兩相短路電流與三相短路電流的關(guān)系，可由

和兩式比較可知，兩相短路電流較三相短路電流小。兩相短路電流的計(jì)算圖示電路發(fā)生兩相短路時(shí)，Uc為短單相短路電流的計(jì)算在中性點(diǎn)接地電流系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中發(fā)生單相短路時(shí)，根據(jù)對稱分量法可求得其單相短路電流為

通?？砂聪率角蟮?/p>

式中是電源的相電壓；是單相短路回路的阻抗，式中RT和XT分別為變壓器單相的等效電阻和電抗，Rφ-0和Xφ-0分別為相與零線或與PE線或PEN線的回路電阻和電抗，包括回路中低壓斷路器過流線圈的阻抗、開關(guān)觸頭的接觸電阻及電流互感器一次繞組的阻抗等，可查有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本獲得。

單相短路電流的計(jì)算在中性點(diǎn)接地電流系統(tǒng)中或三相四

在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的用戶變電所低壓側(cè)發(fā)生單相短路時(shí)，正序阻抗Z1Σ約等于負(fù)序阻抗Z2Σ，單相短路電流為

三相短路電流為

比較上述兩式可得出結(jié)論：在無限大容量系統(tǒng)中或遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)處短路時(shí)，兩相短路電流和單相短路電流均較三相短路電流小，因此用于選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)的短路電流，應(yīng)采用三相短路電流；兩相短路電流主要用于相間短路保護(hù)的靈敏度檢驗(yàn)；單相短路電流主要用于單相短路保護(hù)的整定及單相短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。

在遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)的用戶變電所低壓側(cè)發(fā)生單相短路時(shí)，正序阻電力系統(tǒng)故障后的一般計(jì)算方法示意圖等值對稱分量法疊加原理電力系統(tǒng)故障后的一般計(jì)算方法示意圖等值對稱分量法疊加原理短路故障的原因有哪些？有哪幾種短路形式？它們各自的特點(diǎn)是什么？

問題與思考某供電系統(tǒng)如下圖所示。試求工廠配電所10kV母線上k-1點(diǎn)短路和車間變電所低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。

短路故障的原因有哪些？有哪幾種短路形式？它們各自的特點(diǎn)任務(wù)四

供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)

電氣設(shè)備選擇的一般原則電氣設(shè)備的額定電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。電氣設(shè)備的額定電流不小于該回路的最大持續(xù)工作電流或計(jì)算電流。應(yīng)考慮設(shè)備的安裝地點(diǎn)、環(huán)境及工作條件，合理地選擇設(shè)備的類型，如戶內(nèi)戶外、海拔高度、環(huán)境溫度及防塵、防爆等。按正常工作條件選擇任務(wù)四供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備選擇的一般電氣設(shè)備校驗(yàn)的一般原則短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)：系統(tǒng)中有短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，導(dǎo)體和電器各部件溫度(或熱量)不應(yīng)超過允許值，應(yīng)滿足熱穩(wěn)定的條件短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：當(dāng)短路電流通過電氣設(shè)備時(shí)，短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力應(yīng)不超過設(shè)備的允許應(yīng)力，即滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件開關(guān)設(shè)備斷流能力校驗(yàn)對斷路器、熔斷器等能開斷短路電流的開關(guān)設(shè)備，其斷流容量不小于安裝處的最大三相短路容量，即按短路情況校驗(yàn)電氣設(shè)備校驗(yàn)的一般原則短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)：短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：開關(guān)設(shè)試選擇下圖所示電路中高壓斷路器的型號(hào)和規(guī)格。已知10kV側(cè)母線短路電流為5.3kA，控制QF的線路繼電保護(hù)裝置實(shí)際最長的動(dòng)作時(shí)間為1.0s。

解例變壓器高壓側(cè)最大工作電流按變壓器的額定電流計(jì)算得

線路首端短路時(shí)流過斷路器的電流最大，而線路首端k1點(diǎn)短路與母線k2點(diǎn)短路，其短路電流相等，即短路電流沖擊值：試選擇下圖所示電路中高壓斷路器的型號(hào)和規(guī)格。已知10kV解例解短路容量

擬選用高壓真空斷路器，斷路時(shí)間toc=0.1s。故短路假想時(shí)間高壓斷路器選擇和校驗(yàn)結(jié)果根據(jù)選擇條件和相關(guān)數(shù)據(jù)，可選用ZN3─10Ⅰ/630型高壓真空斷路器，其技術(shù)數(shù)據(jù)可由相關(guān)手冊查出。

校驗(yàn)結(jié)果表明所選高壓真空斷路器滿足要求。解短路容量擬選用高壓真空斷路器，斷路時(shí)間toc=0.1s。高壓熔斷器的選擇額定電壓選擇對于—般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓。對于充填石英砂具有限流作用的熔斷器，則只能用在等于其額定電壓的電網(wǎng)中，因?yàn)檫@種類型的熔斷器能在電流達(dá)最大值之前就將電流截?cái)啵率谷蹟嗥魅蹟鄷r(shí)產(chǎn)生過電壓。熔斷器熔體額定電流選擇：

熔斷器額定電流應(yīng)大于或等于所裝熔體額定電流，即：IN.FU≥IN.FE高壓熔斷器的選擇額定電壓選擇熔斷器熔體額定電流選擇：還應(yīng)必須滿足以下幾個(gè)條件：①正常工作時(shí)熔斷器的熔體不應(yīng)熔斷，要求熔體額定電流大于或等于通過熔體的最大工作電流。②在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，熔斷器的熔體在尖峰電流的作用下不應(yīng)熔斷。③對于6~10kV變壓器，凡容量在1000kVA及以下者，可采用熔斷器作為變壓器的短路及過載保護(hù)，其熔體額定電流可取為變壓器一次側(cè)額定電流的1.4～2倍。④低壓網(wǎng)絡(luò)中用熔斷器作為保護(hù)時(shí)，為了保證熔斷器保護(hù)動(dòng)作的選擇性，一般要求上級(jí)熔斷器的熔體額定電流比下級(jí)熔斷器的熔體額定電流大兩級(jí)以上。⑤應(yīng)保證線路在過載或短路時(shí)，熔斷器熔體未熔斷前，導(dǎo)線或電纜不至于過熱而損壞。

高壓熔斷器的選擇還應(yīng)必須滿足以下幾個(gè)條件：高壓熔斷器的選擇

高壓熔斷器的校驗(yàn)極限熔斷電流或極限熔斷容量的校驗(yàn)①對有限流作用的熔斷器，由于它們會(huì)在短路電流到達(dá)沖擊值之前熔斷，因此可按下式校驗(yàn)斷流能力：

IOFF≥I"或SOFF≥S"式中：IOFF和SOFF是熔斷器極限熔斷電流和容量；

I"和S"分別是熔斷器安裝處三相短路次暫態(tài)有效值和短路容量②對無限流作用的熔斷器，由于它們會(huì)在短路電流到達(dá)沖擊值之后時(shí)熔斷，因此可按下式校驗(yàn)斷流能力：

IOFF≥Ish或SOFF≥Ssh式中：Ish和Ssh是熔斷器安裝處三相短路沖擊電流有效值和短路容量③對有斷流容量上、下限值的熔斷器，其斷流容量的上限值按上式進(jìn)行校驗(yàn)；其斷流容量的下限值IOFFmin和SOFFmin在小電流接地系統(tǒng)中應(yīng)小于或等于最小運(yùn)行方式下熔斷器所保護(hù)線路末端兩相短路電流的有效值和容量。高壓熔斷器的校驗(yàn)極限熔斷電流或極限熔斷容量的校驗(yàn)低壓斷路器過電流脫扣器的選擇、整定與校驗(yàn)①低壓斷路器過電流脫扣器的選擇過流脫扣器的額定電流應(yīng)大于或等于線路的計(jì)算電流，即：

IN.OR≥I30②低壓斷路器過流脫扣器的整定a.瞬時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流應(yīng)躲過和大于線路的尖峰電流，即

IOp(o)≥KrelIpk

式中：Krel——可靠系數(shù)。對動(dòng)作時(shí)間在0.02s以上的DW系列斷路器可取1.35；對動(dòng)作時(shí)間在0.02s及以下的DZ系列斷路器宜取2~2.5?？梢?，斷路器動(dòng)作時(shí)間越短，越不易防止尖峰電流使其動(dòng)作，所以可靠系數(shù)越要取大。b.短延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流和時(shí)間的整定應(yīng)使過流脫扣器的動(dòng)作電流IOp(s)躲過線路短時(shí)間出現(xiàn)的負(fù)荷尖峰電流Ipk，即

IOp(s)≥KrelIpk

式中：Krel——可靠系數(shù)。取1.2。低壓斷路器過電流脫扣器的選擇、整定與校驗(yàn)①低壓斷路器過電流脫低壓斷路器過電流脫扣器的選擇、整定③長延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流和時(shí)間的整定其動(dòng)作電流只需躲過線路的計(jì)算電流I30，即IOp(1)≥KrelI30式中：Kel——可靠系數(shù)。取1.1。長延時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作電流應(yīng)躲過線路過負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間，其動(dòng)作特性通常為反時(shí)限，即過負(fù)荷電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短，一般動(dòng)作時(shí)間為1~2h。④過流脫扣器與被保護(hù)線路的配合允許絕緣導(dǎo)線或電纜短時(shí)過負(fù)荷，過負(fù)荷越嚴(yán)重允許運(yùn)行的時(shí)間越短。反之，過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間越短，過電流保護(hù)的動(dòng)作電流允許整定的越大；動(dòng)作時(shí)間越長，動(dòng)作電流整定的越小。只有這樣，當(dāng)線路過負(fù)荷或短路時(shí)，才能避免絕緣導(dǎo)線或電纜因過熱燒毀而低壓斷路器不會(huì)跳閘的事故發(fā)生，因此要求:IOp≤KOLIal式中：Ial——絕緣導(dǎo)線或電纜的允許載流量；KOL——絕緣導(dǎo)線或電纜的允許短時(shí)過負(fù)荷系數(shù)。對瞬時(shí)和短延時(shí)過流脫扣器取4.5；對長延時(shí)過流脫扣器取1；對保護(hù)有爆炸性氣體區(qū)域內(nèi)的線路，應(yīng)取0.8。低壓斷路器過電流脫扣器的選擇、整定③長延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流低壓斷路器過電流脫扣器的靈敏度校驗(yàn)為了保證低壓斷路器的瞬時(shí)或短延時(shí)過流脫扣器在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下在其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生最輕微的短路故障時(shí)就能可靠地動(dòng)作，過流脫扣器動(dòng)作電流的整定值必須滿足過電流保護(hù)靈敏度的要求。保護(hù)靈敏度可按下式進(jìn)行校驗(yàn)：

Ksen=Ik.min/Iop≥1.3

式中：Iop——低壓斷路器瞬時(shí)或短延時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作電流。Ik.min——被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的最小短路電流。對TT、TN系統(tǒng)取單相接地短路電流；對IT系統(tǒng)取兩相短路電流。低壓斷路器過電流脫扣器的靈敏度校驗(yàn)為了保證低壓斷路器低壓斷路器型號(hào)規(guī)格的選擇和校驗(yàn)選擇低壓斷路器應(yīng)滿足如下條件：①低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不低于安裝處的額定電壓。②低壓斷路器的額定電流應(yīng)不低于它所安裝的脫扣器額定電流。③低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝條件、保護(hù)性能的要求，并應(yīng)確定操作方式，即選擇斷路器的同時(shí)應(yīng)選擇其操作機(jī)構(gòu)。④低壓斷路器還應(yīng)滿足安裝處對斷流能力的要求。低壓斷路器必須進(jìn)行斷流能力的校驗(yàn)：①對動(dòng)作時(shí)間在0.02s以上的斷路器，其極限分?jǐn)嚯娏鱅oc應(yīng)不小于通過它的最大三相短路電流周期分量有效值，即

②對動(dòng)作時(shí)間在0.02s及以下的斷路器，其極限分?jǐn)嚯娏鱅oc或ioc應(yīng)不小于通過它的最大三相短路沖擊電流或，即

低壓斷路器型號(hào)規(guī)格的選擇和校驗(yàn)選擇低壓斷路器應(yīng)滿足如下條件：電流互感器的選擇①電流互感器型號(hào)的選擇根據(jù)安裝地點(diǎn)和工作要求選擇電流互感器的型號(hào)。②電流互感器額定電壓的選擇電流互感器額定電壓應(yīng)不低于裝設(shè)點(diǎn)線路額定電壓。③電流互感器變比選擇電流互感器一次側(cè)額定電流有20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、1200、1500、2000（A）等多種規(guī)格，二次側(cè)額定電流均為5A。一般情況下，計(jì)量用的電流互感器變比的選擇應(yīng)使其一次額定電流I1N不小于線路中的計(jì)算電流I30。保護(hù)用的電流互感器為保證其準(zhǔn)確度要求，可以將變比選得大一些。④電流互感器準(zhǔn)確度選擇及校驗(yàn)準(zhǔn)確度選擇的原則：計(jì)量用的電流互感器的準(zhǔn)確度選0.2～0.5級(jí)，測量用的電流互感器的準(zhǔn)確度選1.0～3.0級(jí)。為了保證準(zhǔn)確度誤差不超過規(guī)定值，互感器二次側(cè)負(fù)荷S2應(yīng)不大于二次側(cè)額定負(fù)荷S2N，所選準(zhǔn)確度才能得到保證。電流互感器的選擇①電流互感器型號(hào)的選擇電流互感器的校驗(yàn)①電流互感器準(zhǔn)確度校驗(yàn)

準(zhǔn)確度校驗(yàn)公式為：S2≤S2N

二次回路的負(fù)荷S2取決于二次回路的阻抗Z2的值，即：式中I2N是電流互感器二次側(cè)額定電流，一般取5A；│Z2│是電流互感器二次回路總阻抗。電流互感器的二次負(fù)載阻抗為計(jì)算等效阻抗，并不一定等于二次側(cè)實(shí)際測量阻抗。②電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)電流互感器動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件為：式中Kes為電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)。③電流互感器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件為：式中Kt為電流互感器的熱穩(wěn)定系數(shù)。電流互感器的校驗(yàn)①電流互感器準(zhǔn)確度校驗(yàn)電壓互感器的選擇電壓互感器的一、二次側(cè)均有熔斷器保護(hù)，所以不需要校驗(yàn)短路動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。電壓互感器的選擇如下：①按裝設(shè)點(diǎn)環(huán)境及工作要求選擇電壓互感器型號(hào)。②電壓互感器的額定電壓應(yīng)不低于裝設(shè)點(diǎn)線路額定電壓。③按測量儀表對電壓互感器準(zhǔn)確度要求選擇并校驗(yàn)準(zhǔn)確度。計(jì)量用電壓互感器準(zhǔn)確度選0.5級(jí)以上，測量用的準(zhǔn)確度選1.0～3.0級(jí)，保護(hù)用的準(zhǔn)確度為3P級(jí)和6P級(jí)。電壓互感器的選擇電壓互感器的一、二次側(cè)均有熔斷器保護(hù)電壓互感器的校驗(yàn)為了保證準(zhǔn)確度的誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，二次側(cè)負(fù)荷S2應(yīng)不大于電壓互感器二次側(cè)額定容量，即

S2≤S2N

其中：

儀表、繼電器電壓線圈消耗的總有功功率和總無功功率。式中和分別為電壓互感器的校驗(yàn)為了保證準(zhǔn)確度的誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，二次側(cè)負(fù)你能回答嗎？高低壓熔斷器、高壓隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)、高低壓斷路器及低壓刀開關(guān)在選擇時(shí)，哪些需校驗(yàn)斷流能力？

問題與思考在低壓斷路器的選擇中，為什么過流脫扣器的動(dòng)作電流要與被保護(hù)的線路相配合？

在熔斷器的選擇中，為什么熔體的額定電流要與被保護(hù)線路相配合？

你能回答嗎？高低壓熔斷器、高壓隔離開關(guān)、高壓負(fù)荷開關(guān)、高低壓供配電線路母線、導(dǎo)線和電纜的選擇母線、導(dǎo)線和電纜都是用來輸送和分配電能的導(dǎo)體。在供配電系統(tǒng)中，它們選擇的是否恰當(dāng)，關(guān)系到供配電系統(tǒng)能否安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。（1）硬母線

工廠變電所中，硬母線通常用來匯集和分配電流，因此也被稱為匯流排，簡稱母線。硬母線按所使用的材料不同分為硬銅母線和硬鋁母線、鋁合金母線等；按截面形狀不同硬母線又分為矩形、圓形和槽形、管形等結(jié)構(gòu)。供配電線路母線、導(dǎo)線和電纜的選擇母線、導(dǎo)線和電纜都是用來輸母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇（1）硬母線硬銅母線的電阻率較低、機(jī)械強(qiáng)度較大、抗腐蝕能力較強(qiáng)，因此在硬母線材料中屬于最好的。因其價(jià)格較貴，所以實(shí)用中僅用于空氣中含有腐蝕性氣體的屋外配電裝置中。

硬鋁母線電阻率略高于銅，但鋁輕且相對銅母線價(jià)格低，因此廣泛應(yīng)用于工廠企業(yè)的變電所。硬鋼母線的電阻率大，交流電路使用會(huì)產(chǎn)生鐵損耗，電壓損失也較大，但機(jī)械強(qiáng)度高且最便宜，所以在工作電流不大于200~300A的電路中，尤其在接地裝置中，采用鋼母線作為接地母線仍較普遍。

母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇（1）硬母線硬銅母線的母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇母線的排列方式應(yīng)考慮散熱條件好、且短路電流通過時(shí)具有一定的熱、動(dòng)穩(wěn)定性。常用的排列方式有水平布置和垂直布置兩種。

對于容量不大的工廠變電所多采用矩形截面的母線。另外，母線表面涂漆可以增加熱輻射能力，而且有利于散熱和防腐。因此，電力系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)定：交流母線A、B、C三相按黃、綠、紅標(biāo)示，接地的中性線用紫色，不接地的中性線用藍(lán)色，十分方便識(shí)別各相的母線。母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇母線的排列方式應(yīng)考慮散母線的型號(hào)表達(dá)說明母線的型號(hào)表達(dá)說明母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇（2）架空母線架空導(dǎo)線是構(gòu)成工廠供配電網(wǎng)絡(luò)的主要元件，在屋外配置中也常采用架空導(dǎo)線作母線，又稱為軟母線。高壓架空線路，一般采用鋁絞線，當(dāng)擋距較大、電桿較高時(shí)，宜采用鋼芯鋁絞線。

通常架空導(dǎo)線選用裸導(dǎo)線，按其結(jié)構(gòu)不同可分為單股線和多股絞線。絞線又有銅絞線、鋁絞線和鋼芯鋁絞線之分。在工廠中最常用的是鋁絞線；在機(jī)械強(qiáng)度要求較高的35kV及以上架空線路多采用鋼芯鋁絞線。母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇（2）架空母線架空導(dǎo)線是（3）電力電纜電力電纜廣泛應(yīng)用于工廠配電網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)層三部分組成。其中導(dǎo)體一般由多股銅線鋁線絞合而成，以便于彎曲。線芯成扇形，以減小電纜的外徑。絕緣層用于將導(dǎo)體線芯之間及線芯與大地之間良好地絕緣。保護(hù)層用來保護(hù)絕緣層，使其密封并具有一定的強(qiáng)度，以承受電纜在運(yùn)輸和敷設(shè)時(shí)所受的機(jī)械力，也可防止潮氣侵入。

（3）電力電纜電力電纜廣泛應(yīng)用于工廠配電網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇（3）電力電纜電纜的主要優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性高，不受雷擊、風(fēng)害等外力破壞；可埋于地下或電纜溝內(nèi)，使環(huán)境整齊美觀；線路電抗小，可提高電網(wǎng)功率因數(shù)。缺點(diǎn)是投資大，約為同級(jí)電壓架空線路投資的10倍；而且電纜線路一旦發(fā)生事故難于查尋和檢修。低壓電纜線路，一般采用鋁芯電纜；但特別重要的或有特殊要求的線路，可采用銅芯絕緣線。

母線、導(dǎo)線和電纜形式的選擇（3）電力電纜電纜的主要母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇（1）選擇條件為保證供配電線路安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，供配電線路的母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇必須滿足以下幾個(gè)條件：（1）通過正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的溫度不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。（2）通過正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對于廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。（3）35kV及以上高壓線路及電壓35kV以下但距離長、電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年費(fèi)用支出最小，企業(yè)內(nèi)的10kV及以下線路可不按此原則選擇。（4）裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，由于有內(nèi)外護(hù)套，機(jī)械強(qiáng)度一般滿足要求，不需校驗(yàn)，但需校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。除此之外，絕緣導(dǎo)線和電纜截面的選擇還要滿足工作電壓的要求。母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇（1）選擇條件為保證供母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇（2）按發(fā)熱條件選擇截面電流通過導(dǎo)線時(shí)，要產(chǎn)生能耗，使導(dǎo)線發(fā)熱。裸導(dǎo)線溫度過高還會(huì)使接頭處氧化加劇，增大接觸電阻，使之進(jìn)一步氧化最后可發(fā)展到斷線。而絕緣導(dǎo)線和電纜的溫度過高時(shí)，又可使絕緣加速老化甚至燒毀。因此，母線、導(dǎo)線和電纜的截面還應(yīng)按發(fā)熱條件來選擇。使其允許載流量Ial不小于通過相線的計(jì)算電流I30。即：

Ial≥I30

在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，導(dǎo)線能夠連續(xù)承受而不致使其穩(wěn)態(tài)溫度超過允許值的最大電流稱為導(dǎo)線的允許載流量。導(dǎo)線和電纜的允許載流量可查閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。當(dāng)給出鋁線的載流量時(shí)，銅線的載流量可按相同截面的鋁線載流量乘以1.29即可得出。母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇（2）按發(fā)熱條件選擇截面電流母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇（2）按發(fā)熱條件選擇截面為了滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求，對于室內(nèi)明敷的絕緣導(dǎo)線，其最小截面不得小于4mm2；對于低壓架空導(dǎo)線，其最小截面不得小于16mm2。架空裸導(dǎo)線的最小允許截面見表3-1表3-1架空裸導(dǎo)線的最小允許截面單位：mm2母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇（2）按發(fā)熱條件選擇截面（3）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面

導(dǎo)線截面大小，直接影響線路投資和年計(jì)算費(fèi)用。根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件選擇導(dǎo)線和電纜的截面，應(yīng)從兩個(gè)方面來考慮:

1.選擇大截面電能損耗降低，投資及維修管理費(fèi)用高；

2.選擇小截面電能損耗增加，投資及維修管理費(fèi)用降低；綜合上述兩方面因素，制定出比較合理的經(jīng)濟(jì)效益最好的截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面。對應(yīng)于經(jīng)濟(jì)截面的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度。我國規(guī)定的導(dǎo)線和電纜經(jīng)濟(jì)電流密度見下表3-2

（3）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面導(dǎo)線截面大（1）選擇經(jīng)濟(jì)截面例1有一條長度為5km的10kVLJ型鋁絞線架空線路，已知計(jì)算負(fù)荷為1380kW，cosφ=0.7，Tmax=4800h，試選擇其經(jīng)濟(jì)截面，并檢驗(yàn)其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。

解查手冊后，初選標(biāo)準(zhǔn)截面為95mm2的LJ-95型鋁絞線。相線計(jì)算電流由表3－2查得根據(jù)式（3.2）可得導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面為（1）選擇經(jīng)濟(jì)截面例1有一條長度為5km的10kVLJ型鋁（2）校驗(yàn)發(fā)熱條件從手冊中可查到LJ-95型鋁絞線的載流量在室外25℃時(shí)等于325A，此值大于相線計(jì)算電流114A，顯然滿足發(fā)熱條件。（3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表3-1得10kV架空鋁絞線的最小截面為35mm2，小于截面，因此所選鋁絞線滿足機(jī)械強(qiáng)度。

（2）校驗(yàn)發(fā)熱條件從手冊中可查到LJ-95型鋁絞線的（4）按允許線路電壓損耗選擇導(dǎo)體截面

由于線路阻抗的存在，所以線路通過電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓損耗。按規(guī)定，高壓配電線路的電壓損耗一般不超過線路額定電壓的5%；從變壓器低壓側(cè)母線到用電設(shè)備受電端的低壓配電線路的電壓損耗，一般不超過用電設(shè)備額定電壓的5%；對視覺要求較高的照明線路，則為2%~3%。如線路的電壓損耗值超過了允許值，則應(yīng)適當(dāng)加大導(dǎo)線截面。（4）按允許線路電壓損耗選擇導(dǎo)體截面由于線路阻抗IT線路都是三相三線制，選擇相線截面即可。

例2有一條采用BLV-500型鋁芯塑料線室內(nèi)明敷的220/380V的IT線路，計(jì)算電流為50A，當(dāng)?shù)刈顭嵩碌娜兆罡邭鉁鼐禐?0℃。試按發(fā)熱條件選擇此線路的導(dǎo)線截面。

解室內(nèi)環(huán)境溫度應(yīng)為30＋5=35℃；35℃時(shí)明敷的BLV-500型鋁芯塑料線截面為10mm2時(shí)，查閱課本表3-3可得絕緣導(dǎo)線明敷現(xiàn)時(shí)的允許載流量為Ial=51A，此值大于計(jì)算電流50A，滿足發(fā)熱條件。因此，相線截面選10mm2、規(guī)格為BLV-500-3×10。

IT線路都是三相三線制，選擇相線截面即可。例2有一條采用B熱穩(wěn)定與動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)（1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)常用最小允許截面校驗(yàn)其熱穩(wěn)定度，計(jì)算公式為：上式中

是三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位：A是假想時(shí)間，單位：S

C是導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)，單位：As0.5/mm2，鋁母線C=87As0.5/mm2；銅母線C=171As0.5/mm2。母線實(shí)際截面大于最小允許截面時(shí)可滿足熱穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定與動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)（1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)常用最小允許截面校驗(yàn)其熱穩(wěn)熱穩(wěn)定與動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)（1）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

σC是母線短路時(shí)三相短路沖擊電流所產(chǎn)生的最大計(jì)算應(yīng)力。

上式中

是母線材料的最大允許應(yīng)力，單位：Pa硬鋁母線的硬銅母線的熱穩(wěn)定與動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)（1）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)σC是母線短路時(shí)三END謝謝大家！END項(xiàng)目六供配電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目六供配電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)任務(wù)三短路故障和短路電流計(jì)算任務(wù)四供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目六供配電系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)任務(wù)二電力負(fù)荷的計(jì)算任務(wù)一電氣主接線方案設(shè)計(jì)任務(wù)三短路故障和短路電流計(jì)算任務(wù)四供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選

電氣主接線方案設(shè)計(jì)是本課程的一次綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)