低压配电系统计算方法.

1、摘要本文是某数据中心高低压供配电系统的设计， 设计的目的是通过对机房环境、 供电条件、 以及用户的要求等，来为该机房确定一个比较完善的供电设计方案。电能是所有用电设备的主要能源。对数据中心机房的供电系统来说，对供电系统的要求 更加重要。因此，如何进行合理用电、安全用电、节能用电以及如何保证不间断供电等都是我 们要解决的问题。由于数据中心机房对供电系统的要求很高，所以其供电系统也不同。基于本次的设计要 求，此设计主要包括以下几个方面的内容： 变压器容量及台数的选择，变配电所主接线形式的 选择，负荷计算，短路计算。同时为了保证供电的不间断性，如何进行UPS供电等。关键词：变压器的选择、变配电所的主

2、接线图、负荷计算、UPS电源、短路电流计算、功率补偿、设备的选型。目录摘要 . I关键词 . I、八 丄前 言 . 1第一章 工程概述 . 1第一节 工程概况 . 11、工程概况 . 1第二节 技术要求 . 11、建筑要求 . 12、配电要求 . 23、机房负荷分类 . 24、负荷概述 . 2第二章 配电设计 . 3第一节 设计依据 . 31、相关专业提供的工程设计资料。 . 32、工程设计资料、设计任务书及设计要求。 . 33、的主要法则和所采用的主要标准。 . 3第二节 设计范围 . 31、设计内容 . 32、设计分工与分工界面 . 3第三节 变、配电系统 . 33.1、负荷等级 . 43

3、.2、供电电源及电压等级 . 43.3、备用电源 . 43.4、高压配电系统 . 53.5低压配电系统 . 53.6变压器的选择 . 64.7电气原理框图 . 7第三章 负荷计算 . 7第一节 负荷概况 . 7第二节 符合统计 . 8第三节 负荷计算 . 111、变压器低压侧负荷计算 . 112、变压器的损耗 . 123、变压器高压侧负荷 . 134、功率补偿 . 13第四章 短路电流及计算 . 14第一节 短路的原因、后果及其形式 . 14第二节 三相短路时物理量 . 15第三节 无限大容量电力系统中短路电流的计算 . 16第五章 电力线路 . 19第一节 电力线路及其接线方式 . 19第二

4、节 电缆截面的选择计算 . 191 概述 . 192 电力电缆的选择 . 20结 束 语 . 20参考文献 . 21、八前言机房供电工作要很好地为电子信息服务，切实保证机房的用电需要，并搞好电能的节约， 必须达到下列几本要求。安全 在电能的供应、分配合使用中，不应发生人身事故和设备事故。可靠 应满足电能用户对供电可靠即连续供电的要求优质 应满足电能用户对电压质量和频率质量等方面的要求。经济 应使供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有 色金属消耗量此外，在供电工作中，应合理地处理局部与全局、当前与长远的关系，既要照顾局部和当 前的利益，又要有全局观点，能顺全大局，适应发展。例如

5、计划供电问题，就不能只考虑一个 单位的局部利益，更要有全局的观点。 本设计的主要任务是电子信息系统机房内部的电能的供应和分配问题。第一章 工程概述本章概述本次设计工程的题目及技术要求第一节 工程概况1、工程概况本工程本工程设计范围为 XX数据中心机房，建筑面积4000卅。地上4层，主要为数据中 心中心机房。其中1层为客服中心与信用卡中心合用，面积分别为 500 m2; 2层为软件开发中 心机房，面积为1000 m；3层为软件开发中心机房与 XX信息技术管理部中心机房 UPS配电室, 面积分别为500 m； 4层为XX信息技术管理部中心机房，面积为 1000 m。第二节 技术要求1、建筑要求1)

6、建筑的入口至主机房的通道净宽不应小于 1.5m。2)计算机机房所在建筑物应具有载重量为 1.5吨以上，轿厢尺寸不小于1.8*2.5米，且有效载重1.5T的电梯到达机房楼层。3)按照已批复总平方案，机房区建筑层高 5.4米，楼板面与电梯厅和消防疏散楼梯及楼层配套辅助功能间比，下沉 800mm。4)机房区的机电设备维护区宽度不小于 3米。5)机房区运维人员维护通道宽度不小于 3 米。6)机房区运维人员维护通道与机电设备维护人员通道隔离设置。7)应综合考虑机房的访问通道、维修通道、机电设备通道以及人流和物流的安全通道合 理的区分设置。8)一层客服中心和信用卡中心 UPS 机房与机房同层布置； 二至四

7、层开发中心和技术部机 房的 UPS 间设于三层，其中开发中心机房内设备和开发测试区使用的 UPS 都集中设 于三层。在机房东西两侧设两个电缆竖井用于上下层之间 UPS 电源电缆走线。9)机房环境监控室各单位各自分别进行管理，因此在一层设两个监控室，二层和四层分 别各设一个监控室。2、配电要求1)应竭力避免停电影响，配电方式采用可靠性较高的主线、备线双线回路的双系 统双重化的配电方式。以便在不停电的情况下扩充设备和保养设备。其中，为 保障机房区计算机设备的安全运行，机房动力、照明的供电应相对独立。2)机房采用从不同变电站引入的双市电回路供电，配备专用发电机，发电机应一 套备份。3)本项目中机房区

8、UPS采用2N备份方式，UPS电池支持时间30分钟。4)信息技术部成都开发中心的开发测试区 UPS也设于其三层机房UPS室内，采用N+2备份方式，用电负荷约为100kVA。3、 机房负荷分类1)UPS和计算机类负荷，为一级特别重要负荷(保证 24小时供电)。2)空调和通风负荷，为一级特别重要负荷(保证 24小时供电)。3)照明和市电插座类负荷，二级负荷。4)应急和疏散照明，一级负荷(保证 24小时供电)。4、 负荷概述1)设备用电负荷：按照使用部门提供的需求(下同)，单机柜用电负荷计算值约为2.4kVA。计算机实际功率因数在 0.9-1.0之间，取0.95，则每台机柜容量为 2.5kVA。2)

9、根据平面布置 , 客服中心、信用卡中心、软件开发中心和信息技术部四个部门 UPS设计容量均机柜总数计算得出，UPS按2N容量考虑。3)照明用电负荷：每平米估算值I5W，楼层面积1875平米，总计28kW，功率因 数 0.9，总计 31kVA。4）空调用电负荷规划 机柜满配时：需制冷总负荷 2000kVA ，空调能效比取 2:1， 则空调电功率 =1000kVA，考虑备份，用电功率需要 lOOOkVA。一期配置时：空调需要承担的冷负荷是满负荷的一半，即 500kVA。 第二章 配电设计 本章主要介绍作为设计者应该了解的设计规范、以及强电设计说明等。第一节 设计依据1、相关专业提供的工程设计资料。

10、2、 工程设计资料、设计任务书及设计要求。3、 的主要法则和所采用的主要标准。高层民建筑设计防火规范 GB50045-95（2005年版）; 供配电系统设计规范 GB5005295；10KV及以下变电所设计规范 GB5005-94 ；低压配电设计规范 GB5005495；建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）； 汽车库、修车库、停车库设计防火规范 GB50067-97； 建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB50343-2004； 民用建筑电气设计规范 JGJ16-2008；其他有关现行国家标准、兴业标准及地方标准。第二节 设计范围1、 设计内容本设计包括以下内容：10/0.4k

11、V变、配电系统；电力系统；照明系统；防雷保护措 施及接地系统。2、 设计分工与分工界面电源分界点为地下一层10kV电缆进线开关的进线端，本设计由变压器开始设计。 本设计提供变压器、柴油发电机及低压开关柜的系统图纸，低压配电室占地需求，柴油 发电机的容量及数量。第三节 变、配电系统3.1、负荷等级3.1.1负荷等级1）数据中心内IT设备负荷、用于IT设备的空调的用电负荷为一级负荷中特别重要 负荷；2）数据中心内排风机、应急疏散照明等的用电负荷为一级负荷；3）数据中心普通照明、新风系统的用电负荷为二级负荷；4）其它负荷为三级负荷。3.1.2各类负荷容量如下1）负荷统计：对冷冻机组、水泵、风机、UP

12、S充电负荷等用电设备按其设备容量进 行统计。2） IT设备负荷按使用方要求及单柜功率密度进行统计、UPS损耗按IT设备容量预 计UPS损耗率进行统计；3） 对照明等设备的用电负荷按单位容量法进行统计4） 用电负荷统计表见用电负荷统计表 。3.2、 供电电源及电压等级建议10kV主接线为分段单母线，正常运行时，母联断路器断开，两路10kV分别供电。当一路失电时，母联断路器手动（或自动）投入运行，每路电源均可带起全部负荷。10kV母线以放射式向各台变压器供电。数据中心变压器采用 M （1+1）配置，正常供 电时，每台变压器负荷率不大于 50%；变压器检修时，一台变压器可带起全部负荷。3.3、 备用

13、电源331本工程选用4台柴油发电机组，单台功率（常用）为1200kW，采用3+1冗余模式。当 两路市电停电或冗余的两台变压器同时故障时，通过ATS控制器发出信号，启动柴油发电机组，自动（或手动）投入。 ATS选用带旁路功能的PC级ATS保障电气及 机械联锁，避免双边电源不供电或双路电源短路。3.3.2当市电恢复3060s（可调）后，由ATS自动恢复市电供电，柴油发电机组经冷却延 时后，自动停机。3.3.3发电机容量、台数及电压等级的选择原则1）柴油发电机的容量应包括 UPS机房专用空调和制冷设备的基本容量及应急照 明、消防、监控等设备的容量。2）柴油发电机的容量小于2500kW,且柴油发电机房

14、与主机房的距离小于 500M时, 优先选用低压柴油发电机组。3)柴油发电机的容量大于2500kW，且并既运行是，宜采用高压发电机组。4)柴油发电机组不要求冗余配置时，宜优先选用单台柴油发电机组。334 UPS配电系统1)数据中心内配电采用双总线架构，分区配电模式，设置机柜电源列头柜。2)数据中心内机柜配电采用机柜上走线，桥架采用敞开式开放桥架。3)列头柜内采集每一条末端回路电流，纳入环境监控系统，时刻监测、记录设备配电状况。TNS系统。当变电所和机房3.4、高压配电系统3.4.1两路10KV电源采用单母线分段连接的运行方式， 设母联开关，平时两段母线互为备 用，分列运行，当一路电源故障时，通过

15、手 /自动操作母联开关，由另一路电源负担 全部的一级负荷中特别重要负荷及一、二级负荷，进线、母线开关之间设电气连锁， 任何情况下只能有两个开关处于闭合状态。3.4.2 10kV断路器采用真空断路器，在10kV出线开关柜内设避雷器作为正空断路器的操作 过电压保护。3.4.3运行方式1)变电所10kV主接线采用分段单母线，正常运行时，两路 10kV电源分别向两段母线 供电，母联断路器断开运行。一路 10kV 电源停电时，母联断路器手动(自动)投 入运行，由第二路电源向两段母线供电，每路电源均可带起全部负荷。2)10kV母线以放射式向各台变压器供电。变压器采用 M (1+1)配置，每台变压器的 负荷

16、率不大于 50%；当一台变压器故障时，另一台变压器可带起全部负荷。3)当两路 10kV 市电电源均失电后，柴油发电机自启动，发电机并机成功后，向变电 所两段 10kV 母线供电。当柴油发电机贴临变电所时，柴油发电机母线也可以单路 电缆向变电所10kV母线供电。3.5 低压配电系统1.变压器低压侧采用单母线分段方式运行，设置母联开关。联络开关设自投自复开关。 自投时应自动断开非保证负荷，并保证变压器可正常运行。主进开关与联络开关之间 设电气连锁，任何情况下只能有两个开关处在闭合状态。2.应急母线与主母线之间设有应急联络段开关，当市电两段母线均失电后，操作应急联 络段开关，启动柴油发电机组，保证重

17、要负荷用电。3.低压配电系统采用220/380V放射式与树干式相结合的方式，对于单台容量较大的负荷 或重要负荷采放射式供电。对于照明及一般负荷采用树干式与放射式相结合的供电方式。4.当变电所和机房在同一个建筑时，低压配电系统宜采用 不在同一个建筑时，系统宜采用 TN-C-S系统。3.6变压器的选择一变电所主变压器台数和容量的选择1.应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源，

18、或另有自备电源。2.对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而易于采用经济运行方式的变电所，也可以考虑采用两条太变压器。3.在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。二变电所主变压器容量的选择1.只装一台主变压器的变电所主变压器容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷 S30需要，即Sl.T _ 02.装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量SN.T应同时满足以下两个条件1）任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷0的大约60%70%勺需要 即需要，即SN.T =（0.6 。爲2）任一台变压器单独运行时，应满足全部一，二级负荷的需要，即SN.T _ S3 0 （1 2 ）因此，该

19、配电所共包括2台1600kVA干式变压器和4台1250kVA干式变压器，其 中，2台1250kVA主要负责为信息技术部和 95533成都中心IT设备供电，2台1250kVA 主要负责为软件开发中心和信用卡中心 IT设备供电，2台1600kVA主要负责为空调、 通风、照明等设备供电。4.7电气原理框图第三章负荷计算第一节负荷概况电力负荷又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、 一般负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用户的功率或电流大小， 如说轻负荷、 重负荷、空负荷、满负荷等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。一工厂电力负荷的分级工厂的电力负荷，按GB

20、50052-1995工配电系统设计规范规定，根据其对供电可靠性 的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：1.一级负荷 一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治、经济 上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量 报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。2.二级负荷 二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如重要设备损 坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、 重点企业大量减产。3.三级负荷 三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均属三级负二各级电力负荷对供电电源的要求（1） 一

21、级负荷对供电电源的要求。由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电造成的后果 十分严重，因此要求有两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应 不致同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须增设 应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其它负荷接入应急电源中。（2） 二级负荷对供电电源的要求。二级负荷也属于重要负荷，要求由两路回路供电，供 电变压器也应有两台。在其中一回路或一台变压器发生常见的故障时，二级负荷应 不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难 时，较之电缆线路发生故障是易于发现且易于检查和修复。当采用电缆线路时，必 须采用两

22、根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷。（3） 三级负荷对供电电源的要求。由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电 源无特殊要求。第二节符合统计1#、2#变压器设备安装容量（kW）序 号负荷 类别 设备名称运行设备备 用 设 备合计设备总 视在功 率（kVA）KxPjs备注1空调 系统空调机组313514390.8280.8一级负荷2空调 系统膨胀水箱167.50.754.5一级负荷3空调 系统冷却塔3155.569.40.950一级负荷4空调 系统 冷却水水 泵3172900.7554一级负荷5空调 系统冷冻水水泵3172900.7554由动力UPS提供电源，应 急段一级负荷6空

23、调 系统室内机(CW1500)22176185.30.8140.87空调 系统室内机(CW740)26.26.50.85由动力UPS提供电源,一级负荷8空调 系统室内机(1062A)22635.8794.80.8508.69空调 系统DX室内 机(DX53A)228.8360.7521.6风冷直接膨胀型空调，为冷 冻水空调的备份空调，一级 负荷10新风机15100.8420000m3/h风量,二级负荷1114F照明6044160暂按15Kw/tf,功率因数取 0.9估算，应急照明为20%, 约14kVA为正常照明一部 分。二级负荷12机房 排风 机排风机20400.816暂按8台10000m3

24、/h风机估算，功率因数取0.5,应 急段，一级负荷13其它市电维护 插座20250.510暂按5Kw/层估算，功率因数取0.8,二级负荷空调102.9128.70.8825#楼人员区多联机空调，二 级负荷消防 风机3341.250.826屋顶消防风机，一级负荷监控2025120大楼视频监控，一级负荷消防 电梯25071.4150一级负荷-1F照明地下室照 明1010.5110二级负荷-1F应急 照明地下室应 急照明55.315应急段，一级负荷-1F变电 所照 明地下室变电所照明2021120双电源，一级负荷-1F普通风机地下室普 通风机17.234.4117.2防火分区B1-21二级负荷-1F

25、普通风机地下室普通风机1836118防火分区B1-22二级负荷-1F消防风机地下室消防风机6.212.40.852.2kW+4kW，级负荷3#、4#变压器设备安装容量（kW）序号负荷类别设备名称运行 设备备用 设备合计设备总 视在功 率（kVA）备注信息部 机房630700根据280台机柜，按2.5Kva/台计算的总 负荷，设备功率因数取0.9, 一级负荷信息部 监控办 公2730信息部提出，一级负荷1IT设备95533 成 都中心 机房169188根据75台机柜，按2.5Kva/台计算的总负荷，设备功率因数取0.9, 一级负荷信息部UPS损耗73取UPS损耗为10%, 级负荷2UPS损耗95

26、533 成都中心UPS损耗19取UPS损耗为10%, 级负荷3总计1010全为后备柴油机保障的负载5#、6#变压器设备安装容量（kW）序号负 荷 类 别设备名称运行 设备备用 设备合计设备总 视在功 率（kVA）备注软开中心 机房一般 负荷405450根据180台机柜，按2.5Kva/台计算的总 负荷，设备功率因数取0.9, 一级负荷软开中心 机房核心 设备4550根据20台机柜，按2.5Kva/台计算的总 负荷，设备功率因数取0.9, 一级负荷软开中心 系统监控 室等房间100111软开中心提出，核心业务，一级负荷信用卡中 心机房169188根据75台机柜，按2.5Kva/台计算的总 负荷，

27、设备功率因数取0.9, 一级负荷1IT设备运营商机7280设备功率因数取0.9, 一级负荷房软开中心 一般负荷UPS损耗45取UPS损耗为10%, 级负荷软开中心 核心业务UPS损耗16取UPS损耗为10%, 级负荷2UPS损耗信用卡中 心UPS损耗19取UPS损耗为10%, 级负荷3总计959全为后备柴油机保障的负载第三节负荷计算1、变压器低压侧负荷计算1. 1#、2#台变压器低压侧负荷的计算照明的有功计算负何荷F3o 照=60kW+ 10kW+5kW+20kW=95kW照明的无功计算负荷Q30 二 Okvar空调系统的有功计算负荷F0 空=280.8kW+4.5kW+50kW+108kW+

28、140.8kW+5kW+508.6kW+21.6kW+82kW=1201.3kW空调系统的无功计算负荷Qo空二 P30空 tan 空 =1201.3kW 0.75 = 901kvar风机的有功计算负荷F30 风=20kW 36kW 70kW 17.2kW 23kW =166.2kW风机的无功计算负荷Q30风二F30风 tan 风=166.2kW 0.75 = 125kvar1#、2#台变压器计算负荷如下：P30.1 = K 邑(F3o 照 +P30空 +P30 风)=0.95( 95kW+1201kW+ 166.2kW)=1390kWQ30/ = K(Q3 0 照 +Q30 风 +Q30 空)

29、=0.95 ( 0kvar+901kvar+125kvar)=975kvar % = JP30FQ307= J13902 + 9752 kVA =1700kVA2. 3#、4#台变压器低压侧的负荷计算由于在计算每台机柜的容量是都考虑了需要系数、设备的功率因素等，因此，设备的 总视在功率为：P30.2 =630kW +27kW +169kW +73kW +19kW =918kWQ30.2 = P30.2 tan = 918汉 0.5k var = 459k var$0.2= JP2).2 + Q30.2 = J9182 +4592kVA =1026kVA3. 5#、6#台变压器低压侧的负荷计算同

30、上可得：F3o.3 = 405kW + 45kW + 100kW + 169kW + 80kW = 799kWQ30.3 = P3o.3tan = 799江 0.5k var= 400k var$0.3 = JP2).3 + Q30.3 = J7992 + 4002kVA = 894kVA2、变压器的损耗也片1 叱 0.01S301 = 0.011700kW = 17kWAQT0.05S30 = 0.05汉 1700= 85k var卜片.2 0.0150.2 = 0.011010= 10kW心 QT 止 0.05S30 2 = 0.05汇 1010= 50k varAPp0.01S30 3

31、= 0.01 汉 959= 10kW也 QT 3 叱 0.05S30 3 = 0.05 959 = 48k varCOS 1P _ 1390kWS30.11700kVA= 0.823、变压器高压侧负荷P30 滴=P30.ARr.139Ok17k14O7kWQ301高=Q30QT 广 975k var 85k va= 1060k var巴0 2 高=巴0.2FT.2 =918kW 10kW = 928kWQ30 2高二 Q30 2 + 也 QT 2 = 459k var+ 50k var = 509k varP30.3 高=P30.3PT. 3 =799kW 10kW=809kWQ30 3高=Q

32、30 3 + AQT 3 = 400k var+ 48k var = 448k var所以，变压器高压侧的负荷为：F30 二 1407kW 928kW 809kW 二 3144kWQ30= 1060k var 509k var 44& var = 2017k varS3厂 局Q30 二 31442 20172kVA 二 3735k varI S30一 3735kVAA130 3UN 3 10kV 2164、功率补偿电网中的电力负荷大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器 无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷

33、所消耗的无功功率，减少了电网电源侧 向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。减少了无功功率在电网中的流动，可以 降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗，这种措施称作功 率因数补偿。1.对1#、2#变压器的功率补偿补偿前变压器低压侧的功率因数为:按规定，变电所高压侧的cos - 0.95,考虑到变压器本身的无功损耗QT远大于其有功功率损耗. PT , 一般 Qy = (4 5廿片,因此在变压器低压侧进行无功补偿 时，低压侧补偿后的功率因数应稍高于 0.95，这里取 COS 9 = 0.97 o要使低压侧功率因数由0.82提升到0.97,低压侧需装设的并联电容器容量为QC.i =

34、1390 疋(tan arccos0.82- ta narccos0.97)= 622k var补偿后的变压器容量和功率因数：S30. *1 3 9 0十(9 75 622=2) kV1耳 34因此主变压器容量比补偿前减少了 264kVA o变压器功率损耗为：iFy.0.01S30.0.01:1434k = 14kW心=0.05230, =0.05434k var=72k var变电所高压侧的计算负荷为：P301 =1390kW +14kW = 1404kWQ30/ = (975 - 622)k var+ 72k var = 389k varS03/ = Jl4042 +3892 =1457k

35、VA补偿后的功率因数为：COS1 = F3.I/S30.I =1404kW1457kVA =0.96这一功率因数满足电子信息机房的要求。第四章 短路电流及计算本章首先简介短路的原因、后果及其形式，然后重点计算机房供电系统三相短路的计算。第一节短路的原因、后果及其形式一、短路的原因工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。 然而由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就 是短路。短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短路。造成短路的主 要原因有:（ 1） 电气设备绝缘损坏 这种损坏可能是由于设备长期运行、绝

36、缘自然老化造成的， 也可能是由于设备本身质量低劣等。（ 2） 有关人员误操作 这种情况大多是由于操作人员违反安全操作规程发生的。（ 3） 鸟兽为害事故、 短路的后果短路后， 系统中出现的短路电流比正常负荷电流大得多。 在电力系统中， 短路电流可达几 万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害：（ 1） 短路时要产生很大的点动力和很高的温度， 而使故障元件和短路电流中的其他 元件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。（ 2） 短路时电路的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。（ 3） 短路时保护装置动作， 将故障电路切除， 从而造成停电， 而且短路点越靠近电 源，停电范围越大，造成

37、的损失也越大。（ 4） 严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可是并列运行的发电机组失去同 步，造成系统解列。（ 5） 不对称短路包括单相和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变电磁 场，从而对整个电路产生影响。因此，短路的后果十分严重， 我们必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素； 同时需要 进行短路电流的计算，以便正确的选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性。三、 短路的形式 在三相系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等。电力 系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但一般情况下，特别 是远离电源的工厂供电系统中，三相短路的短路

38、电流最大，因此它造成的危害也最为严重。 为了是电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择和校验 电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。第二节 三相短路时物理量一、 无限大容量电力系统 无限大容量电力系统，是指供电容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统。其 特点是：当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈点母线上的电压 能基本维持不变。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%，或者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。二、 短路有关的物理量1）短路次暂态电流有效值（|）即短路后第一个周期

39、的短路电流周期分量的有效值。2）短路冲击电流（ish）短路冲击电流为短路全电流中的最大瞬时值。3）短路电流的计算在高压电路发生三相短路时：ish = 2.551”Ish 51I在lOOOkva及以下的电力变压器和低压电路中发生三相短路时：1册1.091ish 叮.8314）短路稳态电流短路稳态电流时短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流，其有效值用L：表示。在无限大容量系统中，由于系统馈电母线电压维持不变，所以其短路电流周期分量 有效值Ik在短路全过程中维持不变，即I = L _ IK。第三节 无限大容量电力系统中短路电流的计算一、概述进行短路电流计算，首先要绘出计算电路图，在计算电路图上

40、，将短路计算所需要考虑的元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能地短路电力通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。二、采用欧姆法进行三相短路计算欧姆法，又称有名单位制法，因其短路计算中的阻抗都才有有名单位“欧姆”而得名。供电系统如下图所示：0. 15QUc110.5kV3 0.55 1=11kAI (3)2）绘出高压侧短路的等效电路如下图所示，电缆线路的电抗：查表的X。=0.08/km，并计算其总电抗为:X2 二 X0l =0.08/km 5km=043）总电抗为：X高=X

41、x2 =0.150.4=0.554）三相短路电流周期分量有效值5）三相短路次暂态电流和稳态电流= 11kA6）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值计算高压侧短路电路中各元件的电抗及总电抗1）电力系统的电抗：由表可以查的短路器的断流容量SOc 二 750mvA，因此:uQgA)2Soc 750M VA=0.15 1iS3）=2-55I（3）=2.511kA=28.1kAISh=1.51I(3)=1.5111kA=16-6kA7）三相短路容量Soc = 750M VA ,因此:=2.1 10-4S低 =73uc11 高)二Q 10.5kV 汉 11kA=200MVA计算低压短路电路中各元件

42、的电抗及总电抗1）电力系统的电抗：由表可以查的短路器的断流容量X 一 UC2_(0.4kV)21 Soc 750M VA2）电缆线路的电抗：查表的X=0.08/km，因此3）电力变压器的电抗：查表可得 UK% = 6，因此4）低压侧短路的等效电路如下图；并计算其总阻抗:X .低 =X1 X2 X3= 2.4 105.8 10 6 10-3； -6.82 10-3 15)三相短路电流周期分量的有效值I (3) = Uc2 =_4kV_=33.7kAX2%l(c2)2=0.0 /km 5km (c1牆)J8 10*Uk%100 L6(0.4kV )2100 1600kVA=6 10-3 12. l

43、*10Q5 8*10%5. 8*103 Q低 3X低 J3 6.82 10316）三相短路次暂态电流和稳态电流I（3） = |（3） = I 低）=33.7kA7）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值iSh=1.84l=1.84 33.7kA=62.0kA唁=1.091=1.09 33.7kA=36.7kA8）三相短路容量S低）=屁 c21 低二后 0.4KA 汉 33.7KA=23.3MVA短路计算表短路计算点三相短路电流KA三相短路容量KVA|(3)Ik| (3)I (3)1 oOi(3)shI (3) shS3高11111128.116.6200低33.733.733.762.036.723.3第五章电力线路第一节电力线路及其接线方式、概述电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。电力线路 按电压高低分，有高压线路和低压线路。也有的分为低压、中压、高压和超高压等线路， 但其电压等级的划分并不十分统一和明确。、 高、低压线路的接线方式 一般高、低压线路的接线方式有三种：即放射式、树干式和环形等接