供配電技術(shù) 課件 第1、2章 緒論、負荷計算

供配電技術(shù)供配電技術(shù)——專業(yè)選修課

課堂教學(xué)40學(xué)時教學(xué)環(huán)節(jié)：

理論與工程實際緊密結(jié)合，實用性強課程特點：

突出新技術(shù)、新產(chǎn)品、新標準的應(yīng)用

實驗8學(xué)時主要內(nèi)容第1章概論第2章負荷計算及無功功率補償?shù)?章 短路電流及其計算第4章 變配電所系統(tǒng)的電氣設(shè)備及選擇第5章 變配電所的電氣主接線及結(jié)構(gòu)第6章 供配電線路第7章高層建筑的供配電系統(tǒng)第8章 供配電系統(tǒng)的繼電保護第9章 變配電所二次回路和自動裝置第10章 供配電系統(tǒng)的安全技術(shù)課程主要內(nèi)容的相互關(guān)系構(gòu)成供配電系統(tǒng)保護設(shè)置與整定電氣安全負荷計算電器電線電纜選擇一次(主)接線設(shè)計短路電流計算短路電流效應(yīng)電能質(zhì)量二次接線設(shè)計一次設(shè)備選擇主要參考書目：劉燕編著.供配電技術(shù)，機械工業(yè)出版社.2016中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院等編.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊（第4版）.中國電力出版社.2016第1章

概論

電力系統(tǒng)是生產(chǎn)、輸送、使用電能的統(tǒng)一整體，供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中電能用戶的供電網(wǎng)絡(luò)。了解和掌握電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的概念、額定電壓、中性點的運行方式、電能的質(zhì)量指標和電力負荷等基本知識，對學(xué)習(xí)供配電技術(shù)是很重要的。主要內(nèi)容供電的意義、要求及課程任務(wù)電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)的額定電壓電力系統(tǒng)中性點運行方式供配電的質(zhì)量指標電力負荷電力負荷分級及對供電的要求分布式發(fā)電及微電網(wǎng)基本環(huán)節(jié)和作用用電負荷類別及對供電可靠性的要求1.0供電的意義、要求及本課任務(wù)電力工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位人類的生產(chǎn)和生活都需要消耗能量，能量的來源稱為能源。

能源

一次能源：由自然界直接向人類提供的能源；

二次能源：將一次能源轉(zhuǎn)換后生成的能源。

采用電能的優(yōu)越性

易于傳輸

易于轉(zhuǎn)換

易于控制1.0供電的意義、要求及本課任務(wù)供電的意義在國民經(jīng)濟和日常生活中占重要地位供配電技術(shù)：用電單位所需電能的供應(yīng)和分配問題

電能正常供應(yīng)有利于生產(chǎn)過程自動化

電能供應(yīng)的中斷將對企業(yè)生產(chǎn)造成嚴重后果將發(fā)電廠產(chǎn)生的電能，經(jīng)電力網(wǎng)和變、配電設(shè)備輸送和分配到電能用戶的過程。

什么是供電？1.0供電的意義、要求及本課任務(wù)對供電的要求

經(jīng)濟性

可靠性

安全性

優(yōu)質(zhì)性合理選擇導(dǎo)線截面及結(jié)線方式對重要用戶應(yīng)保證可靠供電應(yīng)具有必要的事故保護線路電壓損失不應(yīng)超出允許范圍，減少電壓波動及諧波的影響1.0供電的意義、要求及本課任務(wù)本課程的任務(wù)

掌握供配電系統(tǒng)基本理論和基本知識

掌握供配電系統(tǒng)設(shè)計和計算方法1.1電力系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)的基本構(gòu)成電力系統(tǒng)：由各種電壓的電力線路將一些發(fā)電廠、變電所和電能用戶聯(lián)系起來的一個發(fā)電、輸電、變電、配電和用電的整體。為什么高壓供電？圖1-1從發(fā)電廠到用戶的輸配電過程示意圖1.1.1電力系統(tǒng)的組成1發(fā)電廠：產(chǎn)生電能的供配電系統(tǒng)，其他能源——電能

火力發(fā)電廠

水力發(fā)電廠

核能發(fā)電廠

風(fēng)力、地熱、太陽能和潮汐能等類型發(fā)電廠將燃料燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軐⑺鞯奈荒苻D(zhuǎn)變?yōu)殡娔芾迷雍肆炎兡芰哭D(zhuǎn)變?yōu)殡娔?發(fā)電廠：其他——電能

火力發(fā)電廠

“火電廠”它利用燃料（煤、天然氣、石油等）的化學(xué)能來生產(chǎn)電能。我國的火電廠以燃煤為主。為了提高燃煤效率，現(xiàn)代火電廠都把煤塊粉碎成煤粉，用鼓風(fēng)機吹入鍋爐的爐膛內(nèi)充分燃燒，將鍋爐內(nèi)的水燒成高溫高壓的蒸汽，推動氣輪機轉(zhuǎn)動，帶動與它聯(lián)軸的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。火電廠的能量轉(zhuǎn)換過程是：發(fā)電過程為：燃料充分燃燒后，使鍋爐內(nèi)的水變成高溫高壓的蒸汽，推動汽輪機轉(zhuǎn)動，帶動與之聯(lián)軸的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

水力發(fā)電廠

“水電廠”的發(fā)電容量與水電站所在地點上下游的水位差（通稱“水頭”或“落差”）和流過水輪機的水流量的乘積成正比，因此建造水電站，必須用人工的辦法來提高水位，通常水力發(fā)電廠有“壩后式水電站”、“引水式水電站”和“混合式水電站”。水電廠的能量轉(zhuǎn)換過程是：水電站——將水流能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾娬尽?/p>

發(fā)電過程為：有落差的水流沖動水輪機，帶動與之連軸的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。1發(fā)電廠：其他——電能

核能發(fā)電廠

“核電廠”又稱“原子能發(fā)電廠”簡稱“核電站”，它是利用原子核的裂變能來生產(chǎn)電能的供配電系統(tǒng)，其生產(chǎn)過程與火電廠基本相同，只是以核反應(yīng)堆代替了燃煤鍋爐。核電站的能量轉(zhuǎn)換過程是：核電站——由核反應(yīng)獲得熱能的熱力發(fā)電站。

發(fā)電過程為：反應(yīng)堆中的核燃料發(fā)生核裂變時釋放出的能量，使水變成高溫高壓的蒸汽，推動汽輪機轉(zhuǎn)動，帶動與之聯(lián)軸的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

1發(fā)電廠：其他——電能

其他類型發(fā)電廠

我國確定21世紀在發(fā)展常規(guī)能源的同時，還要發(fā)展風(fēng)能、地熱能、太陽能和潮汐能等，以保持能源與國民經(jīng)濟及環(huán)保事業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。在未來電能結(jié)構(gòu)調(diào)整中，中國要快速提高非化石能源發(fā)電比例，到2020年可再生能源發(fā)電和核電比例將達到15%。其他：太陽能電站、風(fēng)力電站、地熱電站、潮汐電站等。

其他：太陽能電站、風(fēng)力電站、地熱電站、潮汐電站等。2電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中各級電壓電力線路及其連接的各級各類變配電所七大區(qū)域電網(wǎng)組成： 東北、華北、華東、華中、西北、南方、川渝我國電網(wǎng)建設(shè)目標：按照“西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)”的思路，以三峽為中心，向四周輻射，形成聯(lián)系緊密的骨干網(wǎng)架。電力線路：將發(fā)電廠、變電所和電能用戶連接起來，完成輸送電能和分配電能的任務(wù)。超高壓遠距離電力網(wǎng)：電壓等級500kV，輸電距離300km以上；區(qū)域電力網(wǎng)：范圍大，電壓等級220~330kV，輸電距離50km以上；地方電力網(wǎng)：范圍較小，電壓等級35~110kV，輸電距離50km以內(nèi)。1.1.1電力系統(tǒng)的組成1.1.1電力系統(tǒng)的組成2電力線路：

0.38/0.66/3/6/10/35（66）/110（154）/220/330/500/750/1000kV154kv：東北地區(qū)歷史遺留下來的電壓等級，現(xiàn)正被淘汰；66kv：東北電力系統(tǒng)采用，選擇66kv后就不再使用110和35kv了；330kv：西北電力系統(tǒng)采用；各區(qū)域電網(wǎng)主干線及相鄰網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線電壓高低劃分：低壓：

1kv及以下；高壓：

1kv以上；城市、農(nóng)村及大工業(yè)企業(yè)連接區(qū)域性發(fā)電廠和大用戶按電壓等級來劃分：最常用較低一級高壓配電電壓1.1.1電力系統(tǒng)的組成2電力線路：不同類型：架空線：導(dǎo)線、避雷線、桿塔、絕緣子和金具等構(gòu)成；電纜線：由導(dǎo)線、絕緣層、保護層構(gòu)成；電纜線價格較高，電壓越高，兩者差別越大；維修電纜線路費時費工；電纜線路不需在地面設(shè)桿塔，供電可靠，不易受外力破壞。1.1.1電力系統(tǒng)的組成3變電所：將一種電壓的電能變換成另一種電壓的電能的場所。組成：電力變壓器、母線和開關(guān)設(shè)備等分類：升壓、降壓功能：接受電能、變換電能和分配電能僅用來接收電能和分配電能的場所稱為配電所與發(fā)電機相連的變電所為升壓變電所；其余均為降壓變電所。1.1.1電力系統(tǒng)的組成4電能用戶：所有消耗電能的用電設(shè)備或用電單位；工業(yè)用電占比重較大，非工業(yè)用戶比重較小。其中工業(yè)用電約占70%左右。按使用性質(zhì)不同分為工業(yè)用戶和非工業(yè)用戶。圖1-2大型電力系統(tǒng)的系統(tǒng)圖電力系統(tǒng)運行的特點與要求電力系統(tǒng)影響重要電力系統(tǒng)的地區(qū)性特色明顯電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程十分迅速電力系統(tǒng)發(fā)電與用電之間處于動態(tài)平衡運行特點發(fā)展趨勢現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢運行要求：安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟

能源結(jié)構(gòu)的多樣性和互補性

控制和調(diào)度手段的先進性

輸電方式的新穎性1.1.2供配電系統(tǒng)的組成企業(yè)總降壓變電所、高壓配電所、配電線路、車間變電所、用電設(shè)備等。

在以下情況，建立自用發(fā)電廠：本企業(yè)生產(chǎn)及生活需大量熱能；距離系統(tǒng)太遠；本企業(yè)所在地區(qū)有可供使用的能源。本企業(yè)有大量重要負荷，需獨立的備用電源；用戶電能供應(yīng)的樞紐；接受電能、變換電能、分配電能集中接收6~10kV電壓，再分配到附近各車間變電所及高壓用電設(shè)備。一般負荷分散、廠區(qū)大的大型企業(yè)需要。接受電能、變換電能、分配電能接受電能、變換電能、分配電能6~10kV廠內(nèi)高壓配電線路220/380V廠內(nèi)低壓配電線路對于某個具體的供配電系統(tǒng)的組成，主要取決于電力負荷的大小和廠區(qū)的大小。1.1.2供配電系統(tǒng)的組成1大型企業(yè)及某些中型企業(yè)（進線電壓35kV以上的）供配電系統(tǒng)具有總降壓變電所的方式：電源進廠后，先經(jīng)總降壓變電所，將35kV及以上的電源電壓降為6~10kV的配電電壓，然后通過高壓配電線將電能送到各個車間變電所，也有的經(jīng)高壓配電所再送到車間變電所，最后經(jīng)變壓器降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。1大型企業(yè)及某些中型企業(yè)（進線電壓35kV以上的）供配電系統(tǒng)1.1.2供配電系統(tǒng)的組成優(yōu)點：可省去一級變壓，簡化供電系統(tǒng)接線，節(jié)約了投資和有色金屬，降低電能電壓損耗，提高供電質(zhì)量；高壓深入負荷中心的直配方式：根據(jù)廠區(qū)環(huán)境條件是否滿足深入負荷中心的”安全走廊”要求而定。1.1.2供配電系統(tǒng)的組成2中型企業(yè)供配電系統(tǒng)一般，電源進線電壓是6~10kV。電能經(jīng)高壓配電所集中，再由高壓配電線路將電能分送到各車間變電所，或由高壓配電線路直接供給高壓用電設(shè)備。車間變電所內(nèi)裝設(shè)有電力變壓器，將高壓電降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓，然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備使用。1.1.2供配電系統(tǒng)的組成3小型企業(yè)供配電系統(tǒng)如果所需容量一般不大于1000kVA或稍多，通常只設(shè)一個降壓變電所即可。這種降壓變電所相當于上述的車間變電所。1.1.2供配電系統(tǒng)的組成3小型企業(yè)供配電系統(tǒng)如果供配電系統(tǒng)所需容量不大于160kVA，一般采用低壓電源進線，直接由公共低壓電網(wǎng)供電，只設(shè)一個低壓配電間。1.2電力系統(tǒng)的額定電壓額定電壓：保證用電設(shè)備（電動機、白熾燈等）、發(fā)電機和變壓器正常工作時能獲得最佳技術(shù)經(jīng)濟指標的電壓。

電網(wǎng)的額定電壓用電設(shè)備的額定電壓發(fā)電機的額定電壓 變壓器一次繞組的額定電壓

二次繞組的額定電壓是根據(jù)什么決定的呢？1.2.1三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓1）電網(wǎng)（電力線路）的額定電壓只能選用國家規(guī)定的額定電壓電網(wǎng)額定電壓是國家根據(jù)國民經(jīng)濟的發(fā)展需要和電力工業(yè)的發(fā)展水平，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟分析后確定的，是確定其他電力設(shè)備額定電壓的基本依據(jù)。0.38/0.66/3/6/10/35（66）/110（154）/220/330/500/750/1000kV2）用電設(shè)備的額定電壓3）發(fā)電機的額定電壓與同級電網(wǎng)的額定電壓相同發(fā)電機的額定電壓高于電網(wǎng)和用電設(shè)備的額定電壓值，因為考慮到線路在輸送負荷電流時必然產(chǎn)生電壓損失，發(fā)電機的額定電壓比電網(wǎng)電壓高5%來補償電網(wǎng)上的電壓損失。例如：10kV電網(wǎng)，發(fā)電機額定電壓應(yīng)為10.5kV3）發(fā)電機的額定電壓

發(fā)電機的額定電壓UN.G比所連接電網(wǎng)的系統(tǒng)額定電壓UN高5%。用于補償線路的電壓損失。UNGMMM+5%-5%-10%4）變壓器額定電壓

變壓器一次側(cè)額定電壓

變壓器二次側(cè)額定電壓二次繞組向負荷供電，相當于供電設(shè)備：直接接高、低壓用電設(shè)備：應(yīng)比用電設(shè)備電壓高5%左右。與后面用電設(shè)備距離較遠(35kV及以上高壓線路)：二次額定電壓比電網(wǎng)和用電設(shè)備的額定電壓高10%（變壓器繞組的電壓損失5%，電網(wǎng)上電壓損失5%）；一次繞組接電源，相當于用電設(shè)備：直接與發(fā)電機相連：應(yīng)與發(fā)電機額定電壓相同，比電網(wǎng)額定電壓高5%；連接在線路中間：應(yīng)與線路額定電壓相同，等于電網(wǎng)額定電壓。一次繞組加額定電壓而二次側(cè)開路時的電壓，即空載電壓4）電力變壓器的額定電壓T2T1G二次繞組額定電壓：（空載電壓）一次繞組額定電壓：a、直接接于發(fā)電機出線端，則其額定電壓應(yīng)與發(fā)電機額定電壓相同。b、當接于電網(wǎng)時，則等于電網(wǎng)標稱電壓。a、當二次側(cè)線路較短時，比電網(wǎng)標稱電壓高5%。b、當二次側(cè)輸電線路較長時，考慮線路電壓損失，則應(yīng)比電網(wǎng)標稱電壓高10%。線路長線路短U1N.T=UNGU1N.T=U1nU1nU2nUGU2N.T=1.1U1nU2N.T=1.05U2NUn-5%-5%-5%-5%+5%UN

線路傳輸功率越大，傳輸距離越遠，則所選擇的電壓等級也應(yīng)越高。330～1000kV主要用于長距離輸電網(wǎng)；110～220kV電壓等級主要用于區(qū)域配電網(wǎng)；10～110kV為一般電力用戶的高壓供電電壓；220/380V為低壓配電電壓（工礦企業(yè)亦可采用380/660V）。電力系統(tǒng)中各種標稱電壓的適用范圍分類電網(wǎng)額定電壓（kV）用電設(shè)備發(fā)電機額定電壓（kV）電力變壓器額定電壓（kV）額定電壓（kV）最高電壓（kV）一次繞組二次繞組低壓0.22/0.380.38/0.661(1.140)0.22/0.380.38/0.661(1.140)0.400.690.380.660.400.69高壓361020—35661102203305007501000361020—356611022033050075010003.67.2122440.572.5126（123）252（245）36355080011003.156.310.513.8，15.75，18，20，22，24，26————————3及3.156及6.310及10.513.8，15.75，18，20，22，24，26356611022033050075010003.15及3.36.3及6.610.5及11—38.572.5121242363550825（800）1100

表1－1我國三相交流電網(wǎng)和電力設(shè)備的額定電壓系

統(tǒng)額定電壓系

統(tǒng)最高電壓高壓開關(guān)、互感器及支柱絕緣子的額定電壓穿墻套管額定電壓熔斷器額定電壓361020353.56.911.52440.53.67.2122440.5—6.911.52440.53.56.9122440.5

表1-2系統(tǒng)的額定電壓、最高電壓和部分高壓設(shè)備的額定電壓（單位kV）高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標注的額定電壓：按GB/T11022-2011《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共同技術(shù)要求》規(guī)定，高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備的額定電壓按其允許的最高工作電壓來標注，即其額定電壓不得小于它所在系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最高電壓，如表1-2所示。我國現(xiàn)在生產(chǎn)的高壓設(shè)備大多已按此新規(guī)定標注。例1：例1-1（p9）已知電力系統(tǒng)中線路的額定電壓，試求發(fā)電機和變壓器的額定電壓。變壓器T2：發(fā)電機：變壓器T1：圖1-14例1-1供電系統(tǒng)圖10.5/38.5kV35/6.6kV例2：試確定下圖供電系統(tǒng)中變壓器T1和線路WL1、WL2的額定電壓。變壓器T1：線路1：線路2：變壓器T3：10/0.40kV1.2.2電壓分類及高低電壓的劃分1.電壓的分類電壓的分類電壓范圍適用場合第一類，100V以下12V、24V、36V用于安全照明、潮濕工地建筑內(nèi)部的局部照明及小容量負荷的電源第二類，100V以上至1000V以下127V、220V、380V、660V用作低壓動力電源和照明電源第三類，1000V以上6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV等，主要作高壓用電設(shè)備，發(fā)電及輸電設(shè)備的額定電壓值2.電壓高低的劃分我國的一些設(shè)計、制造和安裝規(guī)程通常以1000V為界來劃分電壓高低。一般規(guī)定：低壓——指額定電壓在1000V及以下者；高壓——指額定電壓在1000V以上者。交流輸配電系統(tǒng)中尚有將電壓細分為低壓、中壓、高壓、超高壓和特高壓者：1000V及以下為低壓（LV）；10kV至35kV為中壓（MV）；35kV以上至220kV為高壓（HV）；330kV及以上為超高壓(EHV)；1000kV及以上為特高壓(UHV)。直流電壓等級中：±800kV以下稱為高壓（HVDC），±800kV及以上稱為特高壓（UHVDC）1.2.3供配電系統(tǒng)電壓的選擇1.供電電壓的選擇目前所用的企業(yè)供電電壓為10kV、20kV、35kV、110kV、220kV。一般來講，大中型企業(yè)常采用35～220kV做供電電壓，中小型企業(yè)常采用10kV～20kV做供電電壓2．配電電壓的選擇高壓配電電壓：10kV，20kV,35kV,110kV低壓配電電壓:一般采用220／380V的標準電壓等級三種運行方式1.3電力系統(tǒng)的中性點運行方式1）中性點不接地2）中性點經(jīng)消弧線圈接地3）中性點直接接地——“大接地電流的電力系統(tǒng)”“小接地電流的電力系統(tǒng)”我國3~66KV的電力系統(tǒng)，特別是3~10KV系統(tǒng)如果單相接地電流大于一定值時（3~10KV系統(tǒng)>30A，20~66KV以上系統(tǒng)>10A）我國110KV及以上系統(tǒng)和1kV以下低壓系統(tǒng)1）中性點不接地的電力系統(tǒng)1.3電力系統(tǒng)的中性點運行方式、系統(tǒng)正常運行時：

三個相的相電壓、、是對稱的，各相對地電壓就等于相電壓；各相的對地電容電流也是對稱的，其對地電容電流的相量和為零。1）中性點不接地的電力系統(tǒng)1.3電力系統(tǒng)的中性點運行方式系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，假設(shè)C相接地：、各相對地電壓：1）中性點不接地的電力系統(tǒng)1.3電力系統(tǒng)的中性點運行方式系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，假設(shè)C相接地：系統(tǒng)接地電流：正常運行時每相對地電容電流的3倍。1）中性點不接地的電力系統(tǒng)1.3電力系統(tǒng)的中性點運行方式、線電壓：無論其相位和量值均未發(fā)生變化接地電流：正常運行時每相對地電容電流的3倍。相電壓：線路中完好兩相的相電壓變?yōu)樵瓉淼木€電壓。這類系統(tǒng)的供配電設(shè)備的絕緣需要按線電壓考慮。該系統(tǒng)中的三相用電設(shè)備都能繼續(xù)運行。但不允許在單相短路故障情況下長期運行，以免再有一相發(fā)生接地故障時，形成兩相接地短路，使故障擴大。超過一定數(shù)值將在接地故障點出現(xiàn)斷續(xù)電弧2）中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)1.3電力系統(tǒng)的中性點運行方式系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，假設(shè)C相接地：各相對地電壓：和中性點不接地系統(tǒng)一樣。2）中性點經(jīng)消弧線圈接地的電力系統(tǒng)1.3電力系統(tǒng)的中性點運行方式系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，假設(shè)C相接地：系統(tǒng)接地電流：當兩者量值差小于發(fā)生電弧的最小電流，電弧就不會發(fā)生。3）中性點直接接地的電力系統(tǒng)1.3電力系統(tǒng)的中性點運行方式系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，假設(shè)C相接地：、各相對地電壓：系統(tǒng)接地電流：這類系統(tǒng)的供配電設(shè)備的絕緣只需要按相電壓考慮。對于110kV及以上的超高壓系統(tǒng)很有經(jīng)濟技術(shù)價值。比線路的正常負荷電流大得多，因此在此系統(tǒng)發(fā)生單相短路時保護裝置應(yīng)動作于跳閘，切除短路故障，使系統(tǒng)其他部分恢復(fù)正常運行。比較項目小接地電流系統(tǒng)大接地電流系統(tǒng)供電可靠性在單相接地時，并未形成短路,系統(tǒng)允許運行2h，期間供電不間斷，供電可靠性相對較高。在單相接地時,形成單相短路，保護裝置斷開電路，造成短期或長期停電,可靠性不高。過電壓與絕緣水平非故障相對地電壓升高√3倍，電力設(shè)備按線電壓考慮絕緣水平。單相接地時，非故障相電壓不升高，電力設(shè)備按相電壓考慮絕緣水平。繼電保護單相接地電流比正常負荷電流小得多，很難用普通的方向繼電器來判斷故障線路，使保護尚不完滿，延長了消除故障時間。單相接地時，短路電流大，繼電保護簡單、可靠、選擇性好、靈敏度高，不易使事故擴大。對通信的干擾對通信干擾影響大對通信的干擾小系統(tǒng)穩(wěn)定性流過接地點的電流很小，不存在引起失步的可能單相接地時，線路的突然切除可能導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞表1-4中性點不同接地形式的比較低壓配電系統(tǒng)按照電源中性點和電氣設(shè)備外殼對地的關(guān)系分為TN系統(tǒng)、IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)。第一個字母表示電源中性點對地的關(guān)系：T----直接接地；I----不接地或通過阻抗與大地相連。第二個字母表示電氣設(shè)備外殼與大地的關(guān)系：T----獨立于電源接地點的直接接地；N----表示直接與電源系統(tǒng)接地點或與該點引出的導(dǎo)體相連。4）低壓配電系統(tǒng)的接地型式圖1-19低壓配電的TN系統(tǒng)a）TN-C系統(tǒng)b）TN-S系統(tǒng)c）TN-C-S系統(tǒng)TN-C系統(tǒng)的中性線N與保護線PE合在一起成為保護中性線PEN線TN-S系統(tǒng)中的N線與PE線全部分開，設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接PE線TN-C-S系統(tǒng)的前一部分全部為TN-C系統(tǒng)，而后邊有一部分為TN-C系統(tǒng)，有一部分則為TN-S系統(tǒng)圖1-20TT系統(tǒng)及保護接地功能示意圖TT系統(tǒng)是中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)圖1-21IT系統(tǒng)及保護接地功能示意圖IT系統(tǒng)是中性點不接地的三相三線系統(tǒng)，電氣設(shè)備的不帶電金屬部分經(jīng)各自的接地裝置單獨接地，如圖1-21所示。5）中性點不同接地方式的應(yīng)用范圍電壓的等級中性點接地方式適用場合220/380V采用中性點直接接地方式發(fā)生單相接地故障時，一般能使保護裝置迅速動作，切除故障部分，保障人生安全。3～20kV多采用中性點不接地系統(tǒng)這種接地系統(tǒng)供電可靠性較高35～66kV多采用經(jīng)消弧線圈接地的方式以限制過大的單相接地電流110kV及以上系統(tǒng)采用中性點直接接地方式對降低絕緣水平有明顯的優(yōu)勢。1.4電能的質(zhì)量指標（1）電壓；（2）頻率；（3）可靠性。1）電壓偏差定義：電器設(shè)備的端電壓偏離額定電壓的幅度：電壓偏差的影響電力設(shè)備只有在額定電壓下運行才能獲得最佳的經(jīng)濟效果。允許值：

《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：正常運行情況下，用電設(shè)備端子處的電壓偏差允許值（以UN的百分值表示）宜符合下列要求：（1）線路額定電壓35kV及以上：允許電壓偏差為+5%；（2）線路額定電壓10kV及以下：允許電壓偏差為+7%；（3）線路額定電壓220V以上：允許電壓偏差為+7%，-10%；在電力系統(tǒng)非正常運行情況下，用戶受電端電壓最大允許偏差不應(yīng)超過額定電壓的+10%1.4電能的質(zhì)量指標（1）電壓；（2）頻率；（3）可靠性。2）電壓波動和閃變的概念電壓波動：電網(wǎng)電壓有效值的連續(xù)快速變化，是由于負荷急劇變動引起的。負荷的急劇變動，使系統(tǒng)的電壓損耗也相應(yīng)快速變化，從而使電氣設(shè)備的端電壓出現(xiàn)波動現(xiàn)象。例如電焊機、電弧爐和軋鋼機等沖擊性負荷，都會引起電網(wǎng)電壓波動。電壓波動程度以電壓最大值與最小值之差或其百分數(shù)來表示：

閃變：周期性電壓急劇變化引起光源光通量急劇波動而造成人眼視覺不舒適的現(xiàn)象；允許值：國家標準GB12326—90《電能質(zhì)量.電壓允許波動和閃變》規(guī)定了系統(tǒng)由沖擊性負荷產(chǎn)生的電壓波動允許值和閃變電壓允許值，10kV及以下電網(wǎng)的電壓波動不得超過2.5%，35~110kV不得超過2%，220kV及以上不得超過1.6%。1.4電能的質(zhì)量指標（1）電壓；（2）頻率；（3）可靠性。3）電壓波形波形質(zhì)量：以正弦電壓波形畸變率來衡量。由于系統(tǒng)中有各種非線性元件存在，因而在系統(tǒng)中和用戶處的線路中出現(xiàn)了高次諧波，使電壓或電流波形發(fā)生一定程度的畸變。高次諧波：指一個非正弦波按傅里葉級數(shù)分解后所含的頻率為基波頻率整數(shù)倍的所有諧波分量。

因此，國家標準GB/T14549—1993《電能質(zhì)量.公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定了公用電網(wǎng)中諧波電壓限值和諧波電流允許值。1.4電能的質(zhì)量指標（1）電壓；（2）頻率；（3）可靠性。供電頻率及其允許偏差

《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：供電企業(yè)供電的額定頻率為交流50HZ。在電力系統(tǒng)正常狀況下，供電頻率的允許偏差為：電網(wǎng)裝機容量在300萬KW及以上的，為+0.2HZ；電網(wǎng)裝機容量在300萬KW以下的，為+0.5HZ。在電力系統(tǒng)非正常狀況下，供電頻率的允許偏差不應(yīng)超過+1.0HZ。運行情況允許頻率偏差正常運行300萬千瓦及以上±0.2Hz300萬千瓦及以下±0.5Hz非正常運行±1.0Hz1.4電能的質(zhì)量指標（1）電壓；（2）頻率；（3）可靠性。1）供電可靠性衡量標準：對用戶停電的時間及次數(shù)。2）供電可靠率：實際供電時間與統(tǒng)計其全部時間的比值的百分數(shù)。停電時間：事故停電、計劃檢修停電及臨時性停電時間。我國在《中國縣（市）電力企業(yè)現(xiàn)代化標準》中，要求城網(wǎng)供電可靠率應(yīng)達到99.8%以上，農(nóng)網(wǎng)應(yīng)達到98%以上供電設(shè)備計劃檢修時，對35kV及以上電壓供電的用戶的停電次數(shù)，每年不應(yīng)超過1次；對10kV供電的用戶，每年停電不應(yīng)超過3次。1.5電力負荷根據(jù)用電負荷的性質(zhì)和由于事故停電在政治、經(jīng)濟上造成損失或影響的程度，來滿足用電設(shè)備對供電可靠性的要求，提出的不中斷供電的要求。用電負荷分為以下三級：(A)一級負荷：中斷供電將造成人身傷亡；將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失。(B)二級負荷：中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失。(C)三級負荷：不屬于一級和二級負荷。1.5電力負荷

一級負荷一級負荷對供電電源的要求一級負荷屬重要負荷，應(yīng)有兩個獨立電源供電；當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞。一級負荷中特別重要的負荷，除由兩個電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源，并嚴禁將其它負荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)中。可作為應(yīng)急電源的電源有：

①獨立于正常電源的發(fā)電機組；

②供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常電源的專用饋電線路；③蓄電池；

④干電池。

中斷供電將造成人身傷亡；將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失。1.5電力負荷

二級負荷二級負荷對供電電源的要求

二級負荷也屬重要負荷但其重要程度次于一級負荷。二級負荷宜由兩回線路供電，供電變壓器一般也應(yīng)有兩臺。在負荷較小或地區(qū)供電條件困難時，二級負荷可由一回6kV及以上專用的架空線路或電纜供電。當采用架空線時，可為一回架空線供電；當采用電纜線路時，應(yīng)采用兩根電纜組成的線路供電，其每根電纜應(yīng)能承受100%二級負荷。

中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失。三級負荷不屬于一級和二級負荷。

1.5電力負荷

按工作制分類。1）連續(xù)運行工作制2）短時運行工作制3）反復(fù)短時工作制設(shè)備長期運行，負荷比較穩(wěn)定。周期性的時而工作，時而停歇，工作周期一般不超過10min。設(shè)備工作時間很短，停歇時間相當長。負荷持續(xù)率：1.6分布式發(fā)電與微電網(wǎng)1.6.1分布式發(fā)電發(fā)電功率在幾十千瓦到幾十兆瓦的小型模塊化、分散式、布置在用戶(負荷)現(xiàn)場或用戶附近，以充分利用各種規(guī)模不大的可再生或非可再生能源的發(fā)電方式。

分布式電源(distributedgenerator，DG)主要有風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、微型燃氣輪機發(fā)電、燃料電池、生物質(zhì)能發(fā)電、垃圾發(fā)電、氫能源和小水電等分布式發(fā)電具有以下特點：1）容量范圍廣，但相對較小，安裝和運營靈活；2）分布廣，遍布地區(qū)電網(wǎng)的各個電壓等級，一次能源形式與并網(wǎng)方式多樣；3）部分分布式電源具有較大的隨機性和波動性，容易受天氣等自然因素的影響；4）小型的分布式電源監(jiān)視控制能力弱。1.6.2微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特點圖1-23微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)微電網(wǎng)中包含有多個DG和儲能裝置，聯(lián)合向負荷供電，整個微電網(wǎng)對外是一個整體,通過一個斷路器和上級電網(wǎng)變電站相聯(lián)微電網(wǎng)提供了一個有效集成應(yīng)用DG的方式,繼承擁有了所有單獨DG系統(tǒng)所具有的優(yōu)點。2)微電網(wǎng)作為一個獨立的整體模塊,不會對大電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響,不需要對大電網(wǎng)的運行策略進行修改。3)微電網(wǎng)可以以靈活的方式將DG接入或斷開,即DG具有“即插即用”的能力。4)多個DG聯(lián)網(wǎng)的微電網(wǎng)增加了系統(tǒng)容量,并有相應(yīng)的儲能系統(tǒng),使系統(tǒng)慣性增大,減弱電壓波動和電壓閃變現(xiàn)象,改善電能質(zhì)量。5)微電網(wǎng)在上級網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時可以孤立運行繼續(xù)保障供電,提高供電可靠性微電網(wǎng)主要特點：1.7供配電系統(tǒng)供電設(shè)計的主要內(nèi)容1）按照工藝、公用設(shè)計所提供的資料，計算車間及全廠的計算負荷；2）根據(jù)車間環(huán)境及計算負荷數(shù)字，選擇車間變電所位置及變壓器容量、數(shù)量；3）根據(jù)負荷等級，全廠計算負荷，選定供電電源、電壓等級及供電方式；4）選擇總降壓變電所（配電所）位置、變壓器臺數(shù)及容量；5）確定總降壓變電所（配電所）接線圖和廠區(qū)內(nèi)的高壓配電方案；6）選擇高壓電氣設(shè)備及配電網(wǎng)路載流導(dǎo)體的截面，必要時，并需進行短路條件下動穩(wěn)定及熱穩(wěn)定的校驗；7）選擇繼電保護及供電系統(tǒng)的自動化方式，進行參數(shù)的整定計算；8）提出變電所和供配電系統(tǒng)建筑物的防雷措施、接地方式及接地電阻的設(shè)計計算；9）確定提高功率因數(shù)的補償措施；10）選定高壓變電所的控制及調(diào)度方式；11）核算建設(shè)所需器材與總投資。1.7用戶用電的申請及用戶受電工程的建設(shè)要求1）用戶用電的申請要求

用戶申請新裝用電或增加用電時，應(yīng)向當?shù)毓╇娖髽I(yè)提供用電工程項目批準的文件及有關(guān)的用電資料，包括用電地點、電力用途、用電性質(zhì)、用電設(shè)備清單、用電負荷、用電規(guī)劃等，并按照供電企業(yè)規(guī)定的格式如實填寫用電申請及辦理所需手續(xù)。 新建受電工程項目在立項階段，用戶應(yīng)與供電企業(yè)聯(lián)系，就工程供電的可能性、用電容量和供電條件等，達成意向性協(xié)議，方可定址，確定項目。 在正式供電前，申請用電用戶應(yīng)與供電企業(yè)根據(jù)平等自愿、協(xié)商一致的原則簽訂《供用電合同》，確定供用電雙方的權(quán)利和義務(wù)。 （1）新裝用電及增加用電的申請《供電營業(yè)規(guī)則》1.7用戶用電的申請及用戶受電工程的建設(shè)要求1）用戶用電的申請要求

變更用電，包括減容、暫停、暫換、遷址、移表、暫拆、過戶、分戶、并戶、銷戶、改壓和改類等。按《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定，變更用電也需事先提出申請，并攜帶有關(guān)證明文件，到當?shù)毓╇娖髽I(yè)用電營業(yè)場所辦理手續(xù)，變更《供用電合同》。（2）變更用電的申請1.7用戶用電的申請及用戶受電工程的建設(shè)要求2）用戶受電工程的建設(shè)要求1、用戶受電工程的建設(shè)與改造，一貫符合當?shù)仉娋W(wǎng)建設(shè)與改造的總體規(guī)劃。2、用戶新裝、增裝或改裝受電工程的設(shè)計、安裝、試驗與運行，應(yīng)符合國家有關(guān)標準；國家尚未制訂標準的，應(yīng)符合電力行業(yè)標準；國家和電力行業(yè)尚未制訂標準的，應(yīng)符合省、自治區(qū)、直轄市電力管理部門的有關(guān)規(guī)定和規(guī)程。3、用戶受電工程的設(shè)計文件和有關(guān)資料，應(yīng)一式兩份，送交供電企業(yè)審核。4、供電企業(yè)對用戶送審的受電工程設(shè)計文件和有關(guān)資料，應(yīng)按《供電營業(yè)規(guī)則》的有關(guān)規(guī)定進行審核。審核的時間，對高壓供電的用戶，最長不超過一個月；對低壓供電的用戶，最長不超過10天。5、用戶受電工程在施工期間，供電企業(yè)應(yīng)根據(jù)審核同意的設(shè)計和有關(guān)施工標準，對用戶受電工程中的隱蔽工程進行中間檢查。6、用戶受電工程施工、試驗完工后，應(yīng)向供電企業(yè)提出工程竣工報告。小結(jié)1、電力系統(tǒng)：由發(fā)電廠、變電所、電力線路、用戶組成的整體；2、供配電系統(tǒng)：總降壓變電所、配電所、車間變電所、配電線路、用電設(shè)備組成；3、額定電壓是國家根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟比較后制定的；發(fā)電廠、電網(wǎng)、變壓器、用電設(shè)備額定電壓的確定；4、電力系統(tǒng)中性點運行方式和應(yīng)用場合；5、供電電能質(zhì)量指標：電壓、頻率、可靠性；6、電力負荷的分類：一級、二級、三級。7、分布式電源、微電網(wǎng)。第2章

負荷計算及無功功率補償計算電力負荷的大小是正確選擇供配電系統(tǒng)中導(dǎo)線、電纜、開關(guān)電器、變壓器等元件的基礎(chǔ)，也是保障供配電系統(tǒng)安全可靠運行必不可少的環(huán)節(jié)。主要內(nèi)容負荷曲線用電設(shè)備的設(shè)備容量負荷計算的方法功率損耗和電能損耗用戶負荷計算尖峰電流的計算功率因數(shù)和無功功率補償

2.0

計算負荷的意義及計算目的計算負荷：指導(dǎo)體中通過一個等效負荷時，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實際的變動負荷時其產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負荷就稱為計算負荷。

負荷計算：求計算負荷的這項工作稱為負荷計算。估算過高增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)復(fù)雜，浪費有色金屬，增加初投資和運行管理工作量估算過低工廠投入生產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及電氣設(shè)備由于承擔不了實際負荷電流而過熱，影響正?？煽窟\行計算目的：為了正確的選擇線路的導(dǎo)線截面、變壓器的容量、開關(guān)電器、互感器等設(shè)備的額定參數(shù)；為計算企業(yè)及線路上電能損耗、電壓損失的依據(jù)。如果以計算負荷連續(xù)運行，發(fā)熱溫度不會超過允許值通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。

2.1

負荷曲線定義：負荷曲線是表征電力負荷隨時間變動情況的一種圖形。它繪制在直角坐標上，縱坐標軸表示有功負荷（無功負荷），橫坐標為時間，每隔一定時間間隔繪制的負荷變化曲線。負荷曲線所包絡(luò)的面積就是工廠在生產(chǎn)期間耗用的電能。分類：

2.1

負荷曲線及物理量

按負荷對象分：工廠（企業(yè)）的、車間的或某臺設(shè)備的負荷曲線；

按負荷的功率性質(zhì)分：有功和無功負荷曲線；

按統(tǒng)計的時間分：年的、月的、日的和工作班的負荷曲線；

按繪制方式分：依點連成的負荷曲線和階梯形負荷曲線。2.1.1

日負荷曲線繪制：按時間先后負荷在一晝夜間（24h）的變化情況階梯形負荷曲線折線形負荷曲線為計算方便，常采用階梯形。時間間隔越短，越能反映實際變動情況。2.1.2

年負荷曲線

1）年持續(xù)負荷曲線：按負荷大小和累計時間負荷在全年（8760h）的變化情況按負荷從大到小依次排列。全年按8760h計。T

夏季和冬季在全年中所占的天數(shù)視地理位置和氣溫情況而定。要借助一年中有代表性的冬季日負荷曲線和夏季日負荷曲線繪制。T=200t1+165t2南方某用戶：P1在夏日負荷曲線中持續(xù)時間t1

，在冬日負荷曲線中持續(xù)時間為t2：P1

2）年運行負荷曲線：按全年日負荷曲線繪制2.1.2

年負荷曲線負荷在全年（8760h）的變化情況通常取每日最大負荷的半小時平均值，也稱為全年每日最大負荷曲線。

年持續(xù)負荷曲線：可以直觀了解到全年中不同負荷所持續(xù)的時間；年運行負荷曲線：可以直觀了解到全年負荷的變化情況。2.1.3

負荷曲線的有關(guān)物理量

1）年最大負荷和年最大負荷利用小時30分鐘最大負荷，全年中負荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時的平均功率。

（1）年最大負荷為什么選擇30分鐘？（2）年最大負荷利用小時2.1.3

負荷曲線的有關(guān)物理量

1）年最大負荷和年最大負荷利用小時負荷以年最大負荷持續(xù)運行一段時間后，消耗的電能恰好等于該電力負荷全年實際消耗的電能，這段時間就是年最大負荷利用小時。例如：一班制工廠，Tmax≈1800~3000h；

兩班制工廠，Tmax≈3500~4800h；

三班制工廠，Tmax≈5000~7000h。是反映工廠負荷是否均勻的一個重要參數(shù)2.1.3

負荷曲線的有關(guān)物理量

2）平均負荷和負荷系數(shù)電力負荷在一定時間平均消耗的功率

（1）平均負荷（2）負荷系數(shù)負荷率，平均負荷與最大負荷的比值。年平均負荷：單個用電設(shè)備或用電設(shè)備組：

2.2

用電設(shè)備的設(shè)備容量用電設(shè)備的額定容量是指用電設(shè)備在額定電壓下，在規(guī)定的使用壽命內(nèi)能連續(xù)輸出或耗用的最大功率。

經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率”。用電設(shè)備的設(shè)備容量必須指出：對斷續(xù)周期工作制（反復(fù)短時工作制）的設(shè)備來說其額定容量是對應(yīng)于一定的負荷持續(xù)率的。

2.2

用電設(shè)備的設(shè)備容量必須考慮用電設(shè)備的工作特征，工作制與負荷計算關(guān)系較大。1）連續(xù)運行工作制2）短時運行工作制3）反復(fù)短時工作制設(shè)備長期運行，負荷比較穩(wěn)定。周期性的時而工作，時而停歇，工作周期一般不超過10min。設(shè)備工作時間很短，停歇時間相當長。負荷持續(xù)率：

2.2

用電設(shè)備的設(shè)備容量

1）長期工作制和短時工作制的用電設(shè)備：

2）反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備：額定容量對應(yīng)一定的負荷持續(xù)率，不同負荷持續(xù)率，輸出功率不同。按同一周期內(nèi)不同負荷下造成相同熱量損耗的條件進行換算。

2）反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備：

2.2

用電設(shè)備的設(shè)備容量（2）吊車電動機組要求統(tǒng)一換算到ε=25%，注意：電葫蘆、起重機、行車等均按吊車電動機考慮。

（1）電焊機組要求統(tǒng)一換算到ε=100%，電焊機的銘牌負荷持續(xù)率有20%、40%、50%、60%、75%、100%等多種。吊車電動機組的銘牌負荷持續(xù)率有15%、25%、40%、60%、等多種。

2.2

用電設(shè)備的設(shè)備容量

3）電爐變壓器組：

4）照明設(shè)備：（2）用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備（熒光燈、高壓水銀燈等）

（1）不用鎮(zhèn)流器的照明設(shè)備（白熾燈、碘鎢燈等）額定視在功率下的有功功率

2.3

負荷計算的方法長期觀察，分析各用電設(shè)備組負荷曲線基礎(chǔ)上，將以半小時平均負荷繪制的負荷曲線中的最大值取出來代表實際負荷，稱為計算負荷。計算負荷，是通過統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)中各組件的負荷值。它的物理意義在于：按這個“計算負荷”持續(xù)運行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，與按實際變動負荷長期運行所產(chǎn)生的熱效應(yīng)相同。實際上，負荷也不可能一成不變，與設(shè)備的性能、生產(chǎn)組織以及能源供應(yīng)狀況等多種因素有關(guān)，因此負荷計算也只能力求接近實際。

2.3

負荷計算的方法如何準確估算計算負荷？

用電設(shè)備在生產(chǎn)期間的投入運行有很大的隨機性，各種類型的工廠都有其本身的生產(chǎn)規(guī)律，從整體來看，用電也存在一定規(guī)律性，這就有可能利用已有生產(chǎn)工廠用電設(shè)備的安裝容量和實際用電的大量資料進行統(tǒng)計、整理、分析，求出有關(guān)系數(shù)，以便在設(shè)計同類型的工廠時參考利用。工程上依據(jù)不同的計算目的，針對不同類型的用戶和不同類型的負荷，在實踐中總結(jié)出了各種負荷的計算方法。有估算法、需要系數(shù)法和二項式法等。

2.3.1

計算負荷的估算法1）單位產(chǎn)品耗電量法已知：某車間或企業(yè)的年產(chǎn)量m和每一產(chǎn)品的單位耗電量a在做設(shè)計任務(wù)書或初步設(shè)計階段，尤其當需要進行方案比較時，比較方便計算負荷：2）負荷密度法已知：車間生產(chǎn)面積S和負荷密度指標ρ計算負荷：企業(yè)全年電能車間平均負荷

2.3.2

需要系數(shù)法1）需要系數(shù)概念：計算簡便，實用性廣，多用于方案計算、初步設(shè)計和全廠、大型車間變電所的施工設(shè)計Kd標志用電設(shè)備組或車間或企業(yè)投入電網(wǎng)運行時需要電網(wǎng)實際取用功率所必須考慮的綜合系數(shù)。單個設(shè)備：單個設(shè)備容量單組用電設(shè)備組：組內(nèi)設(shè)備容量之和

2.3.2

需要系數(shù)法1）需要系數(shù)是一個綜合系數(shù)，具體等于多少？（2）同時使用系數(shù)，為在最大負荷工作班某組工作著的 用電設(shè)備容量與 接于線路中全部用電設(shè)備容量之比；

（1）用電設(shè)備在實際運行時的效率；（3）負荷系數(shù)，表示工作著的用電設(shè)備實際功率 與全部用電設(shè)備投入容量之比；

（4）線路效率，配電線路在最大負荷時的末端功率（即設(shè)備組取用功率）與首端功率（即計算負荷）之比。

2.3.2

需要系數(shù)法1）需要系數(shù)其余計算負荷的計算：

有功計算負荷：

無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流：表A-1

2.3.2

需要系數(shù)法2）利用需要系數(shù)確定三相用電設(shè)備組的計算負荷（1）單組用電設(shè)備的計算負荷：

有功計算負荷：

無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流：

2.3.2

需要系數(shù)法2）利用需要系數(shù)確定三相用電設(shè)備組的計算負荷（2）多組用電設(shè)備的計算負荷：

有功計算負荷：

無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流：應(yīng)考慮各用電設(shè)備組的最大負荷不一定同時出現(xiàn)，須計入各用電設(shè)備組的同時系數(shù)。有功功率和無功功率的同時系數(shù)有功功率和無功功率的同時系數(shù)

2.3.2

需要系數(shù)法2）利用需要系數(shù)確定三相用電設(shè)備組的計算負荷（2）多組用電設(shè)備的計算負荷：

對車間干線：

對低壓母線：由用電設(shè)備組計算負荷直接相加來計算時由車間干線計算負荷直接相加來計算時

2.3.2

需要系數(shù)法3）需要系數(shù)補充注意：在計算多組設(shè)備總的計算負荷時，為了簡化和統(tǒng)一，各組的設(shè)備臺數(shù)不論多少，各組的計算負荷均按附錄表A-1所列的計算系數(shù)來計算，而不必考慮因設(shè)備臺數(shù)少而適當增大Kd和cosφ值的問題。此外：需要系數(shù)值與用電的類別及工作狀態(tài)有極大的關(guān)系，因此按需要系數(shù)法計算時，首先要正確判明用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)，否則將造成錯誤。例如機修車間的金屬切削機床電動機，應(yīng)屬小批生產(chǎn)的冷加工機床電動機，因為金屬切削就是冷加工，而機修車間不可能是大批生產(chǎn)。又如壓塑機、拉絲機和鍛錘等，應(yīng)屬熱加工機床。只有1~2臺設(shè)備時，可認為（Kd=1），即（P30=Pe）；在（Kd）適當取大的同時，cosφ值也適當取大。只有一臺電動機時其（P30=Pn/η）式中Pn為電動機的額定容量，η為電動機的效率。例1

某機工車間380V線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機床電動機30臺共85kW，其中較大容量電動機11kW1臺，7.5kW3臺，4kW6臺，其它為更小容量的電動機。另有通風(fēng)機3臺，共5kW；電葫蘆1個，3kW（ε=40%）。試確定各組的和總的計算負荷。解

1）先求各組的計算負荷查附錄表A-1得Kd=0.18~0.25（取Kd=0.25），cosφ=0.5，tanφ=1.73，因此（1）機床組

P30(1)=0.25×85Kw=21.3kW Q30(1)=21.3kW×1.73=36.8kvar

S30(1)=21.3kW/0.5=42.6kV·A I30(1)=42.6kVA/（×0.38kV）=64.7A例1

某機工車間380V線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機床電動機30臺共85kW，其中較大容量電動機11kW1臺，7.5kW3臺，4kW6臺，其它為更小容量的電動機。另有通風(fēng)機3臺，共5kW；電葫蘆1個，3kW（ε=40%）。試確定各組的和總的計算負荷。解

1）先求各組的計算負荷

（2）通風(fēng)機組查附錄表A-1得Kd=0.7~0.8（取Kd=0.8），cosφ=0.8，tanφ=0.75， P30(2)=0.8×5kW=4kW

Q30(2)=4kW×0.75=3kvar

S30(2)=4kW/0.8=5kV·A I30(2)=5kVA/（×0.38kV）=7.6A例1

某機工車間380V線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機床電動機30臺共85kW，其中較大容量電動機11kW1臺，7.5kW3臺，4kW6臺，其它為更小容量的電動機。另有通風(fēng)機3臺，共5kW；電葫蘆1個，3kW（ε=40%）。試確定各組的和總的計算負荷。解

1）先求各組的計算負荷（3）電葫蘆查附錄表A-1得Kd=0.1~0.15（取Kd=0.15），cosφ=0.5，tanφ=1.73，而ε=25%，故Pe(ε=25%)=3kW×2×=3.79Kw P30(3)=0.15×3.79kW=0.569kW Q30(3)=0.569kW×1.73=0.984kvar S30(3)=0.569kW/0.5=1.138kV·A I30(3)=1.138kVA/（×0.38kV）=1.73A例1

某機工車間380V線路上，接有流水作業(yè)的金屬切削機床電動機30臺共85kW，其中較大容量電動機11kW1臺，7.5kW3臺，4kW6臺，其它為更小容量的電動機。另有通風(fēng)機3臺，共5kW；電葫蘆1個，3kW（ε=40%）。試確定各組的和總的計算負荷。解

2）總的計算負荷（取KΣp=0.95，KΣq=0.97）： P30=0.95×（21.3+4+0.569）kW=24.6kW Q30=0.97×（36.8+3+0.984）kvar=39.6kvar S30=kV·A=46.6kV·A I30=46.6kVA/（×0.38kV）=70.8A例2

一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50KW，其中較大容量電動機有7.5KW2臺，4KW2臺，2.2KW8臺；另接通風(fēng)機1.2KW2臺；電阻爐2KW1臺。試求計算負荷。（設(shè)有功功率、無功功率同時系數(shù)均為0.9）解

1）先求各組的計算負荷查附錄表A-1得Kd=0.16~0.2（取Kd=0.2），cosφ=0.5，tanφ=1.73，因此（1）金屬切削機床電動機組

P30(1)=0.2×50Kw=10kW Q30(1)=10kW×1.73=17.3kvar

例2

一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50KW，其中較大容量電動機有7.5KW2臺，4KW2臺，2.2KW8臺；另接通風(fēng)機1.2KW2臺；電阻爐2KW1臺。試求計算負荷。（設(shè)有功功率、無功功率同時系數(shù)均為0.9）解

1）先求各組的計算負荷查附錄表A-1得Kd=0.7~0.8（取Kd=0.8），cosφ=0.8，tanφ=0.75，因此（2）通風(fēng)機

P30(2)=0.8×2.4Kw=1.92kW Q30(2)=1.92kW×0.75=1.44kvar

例2

一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50KW，其中較大容量電動機有7.5KW2臺，4KW2臺，2.2KW8臺；另接通風(fēng)機1.2KW2臺；電阻爐2KW1臺。試求計算負荷。（設(shè)有功功率、無功功率同時系數(shù)均為0.9）解

1）先求各組的計算負荷查附錄表A-1得小型電阻爐設(shè)備Kd=0.7，cosφ=1.0，tanφ=0；因只有一臺，取計算負荷等于設(shè)備容量（3）電阻爐

P30(3)=2kW Q30(3)=2kW×0=0kvar

例2

一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50KW，其中較大容量電動機有7.5KW2臺，4KW2臺，2.2KW8臺；另接通風(fēng)機1.2KW2臺；電阻爐2KW1臺。試求計算負荷。（設(shè)有功功率、無功功率同時系數(shù)均為0.9）解

2）求車間的計算負荷（取KΣp=0.9，KΣq=0.9）： P30=0.9×（10+1.92+2）kW=12.5kW Q30=0.9×（17.3+1.44+0）kvar=16.9kvar S30=kV·A=21.02kV·A I30=21.02kVA/（×0.38kV）=31.94A

2.3.3

二項式法需要系數(shù)優(yōu)點：簡單方便，較符合實際，長期使用積累了各種設(shè)備的需要系數(shù)；應(yīng)用場合：只有當設(shè)備臺數(shù)較多、總?cè)萘孔銐虼螅瑳]有特大型用電設(shè)備時，需要系數(shù)的值才較符合實際。普遍應(yīng)用于求用戶、全廠和大型車間變電所的計算負荷。缺點：沒有考慮用電設(shè)備組中大容量設(shè)備對計算負荷的影響。在確定設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別懸殊的分支干線的計算負荷時，采用二項式法

2.3.3

二項式法1）單組用電設(shè)備組的計算負荷b、c、x查表A-1b、c：二項式系數(shù)；注意：

當用電設(shè)備組的設(shè)備總臺數(shù)n<2x時，取x=n/2（按四舍五入取整）；

當只有一臺設(shè)備時，可認為Pc=Pe。該組用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘坑秒娫O(shè)備組的平均功率x臺最大設(shè)備的總?cè)萘棵拷M用電設(shè)備組中x臺容量較大的設(shè)備的附加負荷

2.3.3

二項式法2）多組用電設(shè)備組的計算負荷b、c、x查表A-1同樣要考慮用電設(shè)備各組的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素，因此在確定總計算負荷時，只能在各組用電設(shè)備中取一組最大的附加負荷，再加上各組用電設(shè)備的平均負荷。各用電設(shè)備組的平均功率附加負荷最大的一組設(shè)備的附加負荷例3

一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50KW，其中較大容量電動機有7.5KW2臺，4KW2臺，2.2KW8臺；另接通風(fēng)機1.2KW2臺；電阻爐2KW1臺。試求計算負荷。（試用二項式法來確定）解

1）求出各組平均功率和附加負荷查附錄表A-1得b1=0.14，c1=0.4，x1=5,cosφ1=0.5，tanφ1=1.73，因此（1）金屬切削機床電動機組例3

一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50KW，其中較大容量電動機有7.5KW2臺，4KW2臺，2.2KW8臺；另接通風(fēng)機1.2KW2臺；電阻爐2KW1臺。試求計算負荷。（試用二項式法來確定）解

1）求出各組平均功率和附加負荷查附錄表A-1得b2=0.65，c2=0.25，x2=5,cosφ2=0.8，tanφ2=0.75，（2）通風(fēng)機組因n=2<2x2，取x2=n/2=1例3

一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50KW，其中較大容量電動機有7.5KW2臺，4KW2臺，2.2KW8臺；另接通風(fēng)機1.2KW2臺；電阻爐2KW1臺。試求計算負荷。（試用二項式法來確定）解

1）求出各組平均功率和附加負荷查附錄表A-1得b3=0.7，c3=0，x3=—,

cosφ3=1，tanφ3=0，（3）電阻爐因只有一臺，取計算負荷等于設(shè)備容量例3

一機修車間的380V線路上，接有金屬切削機床電動機20臺共50KW，其中較大容量電動機有7.5KW2臺，4KW2臺，2.2KW8臺；另接通風(fēng)機1.2KW2臺；電阻爐2KW1臺。試求計算負荷。（試用二項式法來確定）解

2）求車間計算負荷第一組附加負荷最大

2.3.3

二項式法選擇低壓分支干線或支線負荷時，按需要系數(shù)法計算結(jié)果往往偏小,適合采用二項式法。二項式計算系數(shù)b、c和x的值，缺乏充分的理論依據(jù)，且只有極限工業(yè)方面的部分數(shù)據(jù)，應(yīng)用受到一定局限。

2.3.4

單相負荷計算1）單相設(shè)備容量在負荷計算中的處理：單相設(shè)備接在三相線路中，應(yīng)盡可能地均衡分配，使三相負荷盡可能地平衡如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%時：不論單相設(shè)備如何分配，單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合按三相負荷平衡計算。如果三相線路中單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備容量15%時：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。

2.3.4

單相負荷計算1）單相設(shè)備容量在負荷計算中的處理：

注意：

由于確定計算負荷的目的，主要是為了選擇配電系統(tǒng)中的設(shè)備和導(dǎo)線電纜，使設(shè)備和導(dǎo)線在最大負荷電流通過時不致過熱或燒毀，因此在接有較多單相設(shè)備的三相線路中，不論單相設(shè)備接于相電壓還是接于線電壓，只要三相負荷不平衡，就應(yīng)以最大負荷相有功負荷的三倍作為等效三相有功負荷，以滿足線路安全運行的要求。

2.3.4

單相負荷計算2）單相設(shè)備組的等效三相設(shè)備容量（1）單相設(shè)備接于相電壓時：（2）單相設(shè)備接于同一線電壓時：最大負荷相所接的單相設(shè)備容量單相設(shè)備容量按流過電流相等的原則進行等效

2.3.4

單相負荷計算2）單相設(shè)備組的等效三相設(shè)備容量（3）有的接于線電壓，有的接于相電壓時： A相

PeA=pAB-APAB+pCA-APCAQeA=qAB-APAB+qCA-APCA B相

PeB=pBC-BPBC+pAB-BPABQeB=qBC-BPBC+qAB-BPAB

C相PeC=pCA-CPCA+pBC-CPBCQeC=qCA-CPCA+qBC-CPBC

將線電壓單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量：

分別計算各相的設(shè)備容量有功、無功換算系數(shù)，表2-4

2.3.4

單相負荷計算3）等效三相計算負荷（1）單相設(shè)備接于相電壓（2）單相設(shè)備接于線電壓（3）有的接于線電壓，有的接于相電壓計算接于相電壓的設(shè)備組的計算負荷；計算接于線電壓的設(shè)備組換算到相電壓上的計算負荷；計算各相總的計算負荷；計算總的三相計算負荷。例4

在220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱干燥箱四臺，其中2臺10kw接于A相，1臺30kW接于B相，一臺20kW接于C相。此外接有380V單相對焊機4臺，其中2臺14kW（ε=100%）接于AB相，1臺20kW（ε=100%）接于BC相，1臺30kW(ε=60%)接于CA相。試求此線路的計算負荷。解（1）電熱干燥箱的各相負荷計算

查附錄表A-1得Kd=0.7，cosφ=1，tanφ=0 A相PcA（1）=KdPeA=0.7×2×10kW=14kW B相PcB（1）=KdPeB=0.7×1×30kW=21kW C相PcC（1）=KdPeC=0.7×1×20kW=14kW例4

如圖所示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱于燥箱四臺，其中2臺10kw接于A相，1臺30kW接于B相，一臺20kW接于C相。此外接有380V單相對焊機4臺，其中2臺14kW（ε=100%）接于AB相，1臺20kW（ε=100%）接于BC相，1臺30kW(ε=60%)接于CA相。試求此線路的計算負荷。

解（2）對焊機的各相計算負荷

先將接于CA相的30kw(ε=60%)換算至ε=100%時的容量，可得

PCA=30kw×=23kw

因此換算到各單相的有功和無功設(shè)備容量為：

A相

PeA=0.8×2×14+0.2×23=27kw

QeA=0.22×2×14+0.8×23

=24.6kvar

B相

PeB=0.8×20+

0.2×2×14=21.6kw QeB=0.22×20+0.8×2×14=26.8kvar

C相

PeC=0.8×23+0.2×20=22.4kw

QeC=0.22×23+0.8×20=21.1kvar

再由表2-4查得cosφ=0.7時的功率換算系數(shù)分別為0.8、0.2、0.22、0.8。

解（2）對焊機的各相計算負荷例4

如圖所示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱于燥箱四臺，其中2臺10kw接于A相，1臺30kW接于B相，一臺20kW接于C相。此外接有380V單相對焊機4臺，其中2臺14kW（ε=100%）接于AB相，1臺20kW（ε=100%）接于BC相，1臺30kW(ε=60%)接于CA相。試求此線路的計算負荷。

查附錄表A-1得Kd=0.35,cosφ=0.7,tanφ=1.02;

換算到各相的有功和無功計算負荷為：

A相

PcA(2)=0.35×27kw=9.45kw

QcA(2)=0.35×24.6kvar=8.61kvar

B相

PcB(2)=0.35×21.6kw=7.56kw

QcB(2)=0.35×26.8kvar=9.38kvar

C相

PcC(2)=0.35×22.4kw=7.84kw

Qc.C(2)=0.35×21.1kvar=7.39kvar

解（3）各相總的有功和無功計算負荷例4

如圖所示220/380V三相四線制線路上，接有220V單相電熱于燥箱四臺，其中2臺10kw接于A相，1臺30kW接于B相，一臺20kW接于C相。此外接有380V單相對焊機4臺，其中2臺14kW（ε=100%）接于AB相，1臺20kW（ε=100%）接于BC相，1臺30kW(ε=60%)接于CA相。試求此線路的計算負荷。(4)總的等效三相計算負荷

A相

PcA=PcA(1)+PcA(2)=14KW+9.45KW=23.5KW

QcA=QcA(1)+QcA(2)=0+8.61kvar=8.61kvar

B相

PcB=PcB(1)+PcB(2)=21kw+7.5kw=28.6kw

QcB=QcB(1)+Qc.B(2)=0+9.38kvar=9.38kvar

C相

PcC=PcC(1)+PcC(2)=14kw+7.84kw=21.8kw

QcC=QcC(1)+QcC(2)=0+7.39kvar=7.39kvar

由以上計算可知，B相的有功計算負荷最大，故取B相計算等效三相計算負荷，因此可得：