项目二 供配电系统计算

1、项目二项目二 供配电系统计算供配电系统计算任务一任务一 电力负荷的计算电力负荷的计算任务二任务二 短路电流的计算短路电流的计算任务一任务一 电力负荷的计算电力负荷的计算子任务子任务1 电力负荷和负荷曲线电力负荷和负荷曲线 一一.电力负荷电力负荷 把用电设备耗用的功率或电流称为电力负荷。把用电设备耗用的功率或电流称为电力负荷。(一一)电力负荷的分级电力负荷的分级 1一级负荷一级负荷 2二级负荷二级负荷 3三级负荷三级负荷1一级负荷一级负荷 一级负荷一级负荷：供电突然中断，将造成人身伤亡或带来供电突然中断，将造成人身伤亡或带来财产的重大损失。财产的重大损失。 供电要求供电要求：要求两个独立电源供电

2、和备有应急电源要求两个独立电源供电和备有应急电源。 2二级负荷二级负荷 二级负荷二级负荷：供电突然中断，将造成较大的经济损失。供电突然中断，将造成较大的经济损失。 供电要求供电要求：两路以上线路供电。或由一路专线供电。两路以上线路供电。或由一路专线供电。3三级负荷三级负荷 三级负荷三级负荷：一一、二级负荷以外的所有负荷。二级负荷以外的所有负荷。 供电要求供电要求：无特殊要求，无特殊要求，可采用单回路供电可采用单回路供电。(一一)电力负荷的分级电力负荷的分级 式中，式中，T为工作周期；为工作周期；t为工作周期内的工作时间；为工作周期内的工作时间；t。为工作周期内的停歇时间。为工作周期内的停歇时间

3、。（二）用电设备的工作制（二）用电设备的工作制一一.电力负荷电力负荷1长期工作制长期工作制 电气设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使电气设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡状态，如通风机、水泵等。之达到热平衡状态，如通风机、水泵等。2短时工作制短时工作制 设备工作时间短而停歇时间长，如机床辅助电机等。设备工作时间短而停歇时间长，如机床辅助电机等。3断续周期工作制断续周期工作制 设备工作一会停歇一会，以断续方式反复工作，其周设备工作一会停歇一会，以断续方式反复工作，其周期一般不超过期一般不超过10min。用暂载率。用暂载率(又称负荷持续率又称负荷持续率)来描述来描述其工作

4、性质。暂载率为一个工作周期内工作时间与工作周其工作性质。暂载率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用期的百分比值，用表示表示(三三)负荷曲线负荷曲线 负荷曲线负荷曲线：表示用电负荷随时间变动的一种图形。表示用电负荷随时间变动的一种图形。 用纵坐标表示负荷大小，横坐标表示时间。用纵坐标表示负荷大小，横坐标表示时间。 (b)年每日最大负荷曲线年每日最大负荷曲线 (c)年负荷持续时间曲线年负荷持续时间曲线 日负荷曲线的绘制日负荷曲线的绘制一一.电力负荷电力负荷1负荷曲线的绘制负荷曲线的绘制 日负荷曲线表示全天日负荷曲线表示全天24h内每半小时的平均负荷。内每半小时的平均负荷。 年每日最大负

5、荷曲线表示全年年每日最大负荷曲线表示全年365天内每日的最大负天内每日的最大负荷变动情况。荷变动情况。 年负荷持续时间曲线表示全年年负荷持续时间曲线表示全年8760h 内各种负荷的持内各种负荷的持续时间（大负荷靠近左侧）。续时间（大负荷靠近左侧）。2与负荷曲线有关的物理量与负荷曲线有关的物理量maxmaxPWTa Tmax的大小表明了工厂消耗电能是否均匀，的大小表明了工厂消耗电能是否均匀， Tmax越大，越大，则负荷越平稳。一般一班制工厂则负荷越平稳。一般一班制工厂Tmax=18003600h；两班；两班制制Tmax=35004800h；三班制；三班制Tmax=50007000h 。（1）年最

6、大负荷和年最大负荷利用小时）年最大负荷和年最大负荷利用小时 年最大负荷：年最大负荷：全年中某班某天的半小时最大负荷全年中某班某天的半小时最大负荷P30、Q30、S30。 年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时Tmax ：假如某厂以年最大负荷假如某厂以年最大负荷Pmax持续运行了持续运行了Tmax，则消耗的电能恰好等于其全年实际，则消耗的电能恰好等于其全年实际消耗的电能消耗的电能Wa（即图中虚线与实线包围的面积相等）。（即图中虚线与实线包围的面积相等）。则则Tmax就是年最大负荷利用小时。就是年最大负荷利用小时。(三三)负荷曲线负荷曲线 （2）平均负荷和负荷系数平均负荷和负荷系数(三三)负荷曲线负

7、荷曲线负荷系数负荷系数KL：平均负荷与最大负荷之比。平均负荷与最大负荷之比。平均负荷平均负荷Pav：某段时间内负荷的平均值。：某段时间内负荷的平均值。 一般工厂一般工厂KL =0.70.8。表征设备或设备组的容量是。表征设备或设备组的容量是否被充分利用。否被充分利用。 子任务子任务2 负荷计算负荷计算一、计算负荷的概念一、计算负荷的概念 工厂供电系统运行时的实际负荷并不等于所有用电设工厂供电系统运行时的实际负荷并不等于所有用电设备额定功率之和。备额定功率之和。 这是因为用电设备不可能全部同时运行，每台设备也这是因为用电设备不可能全部同时运行，每台设备也不可能全部满负荷，各种用电设备的功率因数也

8、不可能完不可能全部满负荷，各种用电设备的功率因数也不可能完全相同。因此在设计中，必须找出这些用电设备的等效负全相同。因此在设计中，必须找出这些用电设备的等效负荷。如果导体中通过一个假想不变负荷时在荷。如果导体中通过一个假想不变负荷时在半小时内半小时内（用（用电设备在半小时内工作达到稳定状态）所产生的最高温升电设备在半小时内工作达到稳定状态）所产生的最高温升正好与它通过实际负荷时产生的最高温升相等，那么该假正好与它通过实际负荷时产生的最高温升相等，那么该假想不变负荷就称为实际负荷的想不变负荷就称为实际负荷的“计算负荷计算负荷”。 因为因为 P30 、Q30 、S30、I30就是半小时内最大平均负

9、荷，就是半小时内最大平均负荷，所以用所以用P30 、Q30 、S30、I30作为计算负荷。作为计算负荷。子任务子任务2 负荷计算负荷计算二、按需要系数法确定计算负荷二、按需要系数法确定计算负荷（一）需要系数法（一）需要系数法 计算基本过程：先确定计算范围计算基本过程：先确定计算范围(单台设备或多台设单台设备或多台设备备)，然后将不同的工作制下用电设备的额定功率，然后将不同的工作制下用电设备的额定功率PN换算换算到同一工作制下，经换算后的额定功率称为设备容量到同一工作制下，经换算后的额定功率称为设备容量Pe。再将工艺性质相同的设备合并成组，算出每一组用电设备再将工艺性质相同的设备合并成组，算出每

10、一组用电设备的计算负荷，最后计算总的计算负荷。的计算负荷，最后计算总的计算负荷。 （一）需要系数法（一）需要系数法长期工作制、短期工作制的设备容量长期工作制、短期工作制的设备容量Pe的计算的计算： 设备容量等于其铭牌功率设备容量等于其铭牌功率PN。即。即 Pe= PN断续周期工作制的设备容量断续周期工作制的设备容量Pe的的计算计算: 吊车电动机换算到标准暂载率吊车电动机换算到标准暂载率N=25时的有功功率。时的有功功率。 电焊机换算到标准暂载率电焊机换算到标准暂载率N=100时的有功功率时的有功功率 照明设备的设备容量照明设备的设备容量Pe的计算的计算： Pe=（1.1-1.3）PN1设备容量

11、的确定设备容量的确定【例【例22】 某车间有一台吊车，其额定功率某车间有一台吊车，其额定功率PN为为396kW(N=40), =0.8，cos=0.5，其设备容量为多，其设备容量为多少少?解解: 其中其中 称为需要系数称为需要系数（见附表见附表1 1 ）。 这些设备不可能同时运行，存在一个同时系数这些设备不可能同时运行，存在一个同时系数K ； 2需要系数需要系数Kd的引出的引出供电线路有功耗，存在一个供电效率供电线路有功耗，存在一个供电效率wl 求计算负荷需要考虑的因素：如一组用电设备共有求计算负荷需要考虑的因素：如一组用电设备共有n台电动机，其设备容量的总和为台电动机，其设备容量的总和为Pe

12、 ，这些容量不可能全，这些容量不可能全部作为计算负荷部作为计算负荷P30。为什么？。为什么？由于由于Pe 是设备的输出容量，它与输入容量存在一个效率是设备的输出容量，它与输入容量存在一个效率；这些设备不可能同时满负荷出力，存在一个负荷系数这些设备不可能同时满负荷出力，存在一个负荷系数KL；由此，由此，电网供给的有功计算负荷电网供给的有功计算负荷（一）需要系数法（一）需要系数法PQS)（二）计算负荷的确定（二）计算负荷的确定 1单台设备的计算负荷单台设备的计算负荷 【例【例2-3】某】某220V单相电焊变压器，其参数单相电焊变压器，其参数SN=42 kVA, N=60，cos =062， =0.

13、92，试求该电焊变压器的，试求该电焊变压器的计算负荷计算负荷?计算负荷计算负荷解解:设备容量换算设备容量换算 单组用电设备是指用电设备性质单组用电设备是指用电设备性质相同的一组设备，即相同的一组设备，即Kd相同。相同。式中式中:Pe设备容量总和设备容量总和(备用设备不计备用设备不计)；Kd设备组的需要系数设备组的需要系数(查附表查附表1)；tg该设备组的功率因数角正切值，该设备组的功率因数角正切值， (查附表查附表1)。2.单组用电设备的计算负荷（单组用电设备的计算负荷（ D层面）层面）（二）计算负荷的确定（二）计算负荷的确定 （例（例3-3） 已知某化工厂机修车间采用已知某化工厂机修车间采用

14、380V供电，低压干供电，低压干线上接有冷加工机床线上接有冷加工机床34台，其中台，其中11kW 1台，台，4.5kW 8台，台，2.8kW 15台，台，1.7kW 10台，试求该机床组的计算负荷台，试求该机床组的计算负荷? 解解:该设备组的总容量为该设备组的总容量为 查附表查附表1有功计算负荷有功计算负荷无功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷视在计算负荷计算电流计算电流将各组有功计算负荷、无功计算负荷分别相加，得到总将各组有功计算负荷、无功计算负荷分别相加，得到总的有功计算负荷的有功计算负荷P30和无功计算负荷和无功计算负荷Q30。确定视在计算负荷确定视在计算负荷S30和计算电流和计算电流I3

15、0. 式中式中: P30(i)和和Q30(i) 表示表示D层面层面各用电设备组的有各用电设备组的有功和无功的计算负荷功和无功的计算负荷; K是引入的同时系是引入的同时系数数,一般取一般取0.850.97。计算出各组计算出各组(如机床组、风机组等如机床组、风机组等)的计算负荷：的计算负荷：D层面层面3.多组用电设备的计算负荷多组用电设备的计算负荷（低压干线（低压干线C点的计算负荷）点的计算负荷）（二）计算负荷的确定（二）计算负荷的确定 【例【例2-5】某机修车同】某机修车同380V低压干线接有如低压干线接有如下设备下设备(见图见图) 。 小批量冷加工机床电动机：小批量冷加工机床电动机：7kW有有

16、3台，台，4.5kW有有8台，台，2.8kW有有17台，台，1.7kW有有10台。台。 吊车电动机：吊车电动机： N=15时铭牌容量为时铭牌容量为18kW、cos=0.7共共2台，互为备用。台，互为备用。 专用通风机：专用通风机：2.8kW有有2台。台。求各设备组和低压干线求各设备组和低压干线(C点点)的计算负荷。的计算负荷。 解解:各用电设备组的计算负荷。各用电设备组的计算负荷。冷加工机床组：冷加工机床组：设备容量设备容量: 则则【例【例2-5】某机修车同】某机修车同380V低压干线接有如低压干线接有如下设备下设备(见图见图) 。 小批量冷加工机床电动机：小批量冷加工机床电动机：7kW有有3

17、台，台，4.5kW有有8台，台，2.8kW有有17台，台，1.7kW有有10台。台。 吊车电动机：吊车电动机： N=15时铭牌容量为时铭牌容量为18kW、cos=0.7共共2台，互为备用。台，互为备用。 专用通风机：专用通风机：2.8kW有有2台。台。求各设备组和低压干线求各设备组和低压干线(C点点)的计算负荷。的计算负荷。 解解:各用电设备组的计算负荷。各用电设备组的计算负荷。吊车组吊车组(备用容量不计入备用容量不计入)：设备容量设备容量: 则则【例【例2-5】某机修车同】某机修车同380V低压干线接有如低压干线接有如下设备下设备(见图见图) 。 小批量冷加工机床电动机：小批量冷加工机床电动

18、机：7kW有有3台，台，4.5kW有有8台，台，2.8kW有有17台，台，1.7kW有有10台。台。 吊车电动机：吊车电动机： N=15时铭牌容量为时铭牌容量为18kW、cos=0.7共共2台，互为备用。台，互为备用。 专用通风机：专用通风机：2.8kW有有2台。台。求各设备组和低压干线求各设备组和低压干线(C点点)的计算负荷。的计算负荷。 解解:各用电设备组的计算负荷。各用电设备组的计算负荷。通风机组：通风机组：低压干线的计算负荷低压干线的计算负荷(取取K= 09)：总有功功率总有功功率总无功功率总无功功率总视在功率总视在功率总计算电流总计算电流4.车间低压母线车间低压母线B点的计算负荷点的

19、计算负荷 引入同时系数引入同时系数K2.式中：式中：n为干线数；为干线数； K2一般取一般取0.80.9。n值值 越大，数值越小。越大，数值越小。（二）计算负荷的确定（二）计算负荷的确定 5.线路功率损耗的计算线路功率损耗的计算式中式中30线路的计算电流；线路的计算电流； RwL线路的每相电阻，线路的每相电阻，RWL=R0L，L为线路长度为线路长度, R0为线路单位长度的电阻，见附表为线路单位长度的电阻，见附表13、14; XwL线路的每相电抗，线路的每相电抗，XWL=X0L，X0为线路单位为线路单位 长度的电抗值，见附表长度的电抗值，见附表13、14。（二）计算负荷的确定（二）计算负荷的确定

20、 解解:查附表查附表14，知，知LGJ-70的的R0=0.48km，当几何均距，当几何均距为为2.5m时，时，X0=0.40 km。例：有一条例：有一条35kV高压线路给某工厂变电所供电。已知该高压线路给某工厂变电所供电。已知该线路长度为线路长度为12km；采用钢芯铝线；采用钢芯铝线LGJ70，导线的几何，导线的几何均距为均距为2.5m，变电所的总视在计算负荷，变电所的总视在计算负荷S304917kVA，计算此高压线路的有功和无功功率损耗。计算此高压线路的有功和无功功率损耗。PWL=3I302RWL10-3 (kw) = （ S302RWL/UN2 ）10-3 (kw) =（491720.48

21、12/352）103105kWQWL=3I302XWL103 (kvar) = （S302XWL/UN2）103 (kvar) = （491720.412/352）103 94.7kvar6.电力变压器的功率损耗电力变压器的功率损耗在工程设计中可用下式估算在工程设计中可用下式估算 普通变压器普通变压器 PT0.02S30 QT0.08S30 低损耗变压器低损耗变压器PT0.015S30 QT0.06S30（二）计算负荷的确定（二）计算负荷的确定 （三）不需要无功补偿的全厂（三）不需要无功补偿的全厂计算负荷计算负荷（ A点点） 不需要无功补偿的全厂计算不需要无功补偿的全厂计算负荷负荷=低压母线的

22、计算负荷（低压母线的计算负荷（C点或点或B点）线路功率损耗变点）线路功率损耗变压器功率损耗。压器功率损耗。（四）需要无功补偿的全厂计算负（四）需要无功补偿的全厂计算负荷荷（ A点点）无功补偿就是提高功率因数无功补偿就是提高功率因数供电部门要求，对于高压供电的工供电部门要求，对于高压供电的工厂，最大负荷功率因数厂，最大负荷功率因数cos0.9，其它工厂，其它工厂，cos 0.85.Why呢？呢？功率因数对供配电系统的影响功率因数对供配电系统的影响 所有感性设备都要从供电系统中吸收无功功率来建立所有感性设备都要从供电系统中吸收无功功率来建立磁场，从而使功率因数降低，功率因数太低将会：磁场，从而使功

23、率因数降低，功率因数太低将会：电能损耗增加。当输送功率和电压一定时，由电能损耗增加。当输送功率和电压一定时，由 可知，功率因数越低，线路上电流越大，可知，功率因数越低，线路上电流越大，因此在输电线上产生的电能损耗因此在输电线上产生的电能损耗 增加。增加。cos3UIP 12RIP 电压损失增加。线路上电流增加，必然也造成线路压电压损失增加。线路上电流增加，必然也造成线路压降的增大降的增大（ U=IR ），造成用户端电压降低，造成用户端电压降低.供电设备利用率降低。无功电流增加后，供电设备的供电设备利用率降低。无功电流增加后，供电设备的温升会升高。为控制温升，不得不降低输送的有功功率温升会升高。

24、为控制温升，不得不降低输送的有功功率P来控制电流来控制电流I的值，这样就降低了供电设备的供电能力。的值，这样就降低了供电设备的供电能力。 所以国标规定，所以国标规定，“应在负荷侧集中补偿无功功率即集应在负荷侧集中补偿无功功率即集中安装无功补偿设备电容器中安装无功补偿设备电容器”以提高以提高功率因数功率因数所以，需要无功补偿的全厂计算负荷所以，需要无功补偿的全厂计算负荷=补偿后的低压母线的计算负荷补偿后的低压母线的计算负荷（C点点或或B点）线路功率损耗变压器功点）线路功率损耗变压器功率损耗。率损耗。1. 工厂功率因数及其计算工厂功率因数及其计算UIP3cos（1）瞬时功率因数：由功率因数表读出或

25、经有功功率表、瞬时功率因数：由功率因数表读出或经有功功率表、电流表、电压表读数经计算得到：电流表、电压表读数经计算得到：（2）平均功率因数：平均功率因数：一段时间内功率因数的平均值。一段时间内功率因数的平均值。 WP-有功电能有功电能(kWh)，从有功电度表读出；，从有功电度表读出；Wq-无功电能无功电能(kvarh)，从无功电度表读出。，从无功电度表读出。 电业局每月向用户收取电费时作为调电业局每月向用户收取电费时作为调整收费标准的依据（罚或奖）。整收费标准的依据（罚或奖）。最大负荷时功率因数最大负荷时功率因数 依据计算负荷依据计算负荷P30所确定的功率因数所确定的功率因数最大负荷时功率因数

26、是进行功率因数补偿的依据最大负荷时功率因数是进行功率因数补偿的依据.现在研究现在研究功率因数功率因数电力电容器无功功率补偿原理电力电容器无功功率补偿原理 电容器在交流电路中，其电流始终超前电压，发出容电容器在交流电路中，其电流始终超前电压，发出容性无功功率性无功功率 。把电容器并联在供电设备上运行，供电设。把电容器并联在供电设备上运行，供电设备要备要“吸收吸收”的感性无功功率正好由电容器的感性无功功率正好由电容器“发出发出”的容的容性无功功率供给，从而起到无功功率补偿的作用性无功功率供给，从而起到无功功率补偿的作用 补偿前：补偿前：功率因数功率因数cos，有功功率，有功功率P30 ，无功功率，

27、无功功率Q30 ，视在功率视在功率S30。 补偿后：补偿后：功率因数功率因数cos ，有功功率，有功功率P30 （不变不变），无），无功功率功功率Q30（减小），视在功率（减小），视在功率S30 （减小）（减小） 。 无功补偿容量：无功补偿容量：Q30 Q30= QC式中：式中：qc= tgtg称为称为无功补偿率，无功补偿率，查附表查附表5。2.从提高功率因数入手求出无功补偿容量从提高功率因数入手求出无功补偿容量 3.从计算出的所需补偿容量从计算出的所需补偿容量Qc，查附表，查附表4计算出所需三相电容器个数。计算出所需三相电容器个数。型号额定容量/kvar额定电容/F型号额定容量/kvar额定

28、电容/FBCMJ0.4-4-3BCMJ0.4-5-3BCMJ0.4-8-3BCMJ0.4-10-3BCMJ0.4-15-3BCMJ0.4-20-3BCMJ0.4-25-3BCMJ0.4-30-3BCMJ0.4-40-3BCMJ0.4-50-3BKMJ0.4-6-1/3BKMJ0.4-7.5-1/3BKMJ0.4-9-1/3BKMJ0.4-12-1/3BKMJ0.4-15-1/3BKMJ0.4-20-1/3BKMJ0.4-25-1/3BKMJ0.4-30-1/3BKMJ0.4-40-1/3BGMJ0.4-2.5-34581015202530405067.591215202530402.58010

29、0160200300400500600800100012015018024030040050060080055BGMJ0.4-3.3-3BGMJ0.4-5-3BGMJ0.4-10-3BGMJ0.4-12-3BGMJ0.4-15-3BGMJ0.4-20-3BGMJ0.4-25-3BGMJ0.4-30-3BGMJ0.4-14-1/3BGMJ0.4-16-1/3BGMJ0.4-20-1/3BGMJ0.4-25-1/3BGMJ0.4-75-1/3BGMJ10.5-16-1BGMJ10.5-25-1BGMJ10.5-30-1BGMJ10.5-40-1BGMJ10.5-50-1BGMJ10.5-100-1

30、3.3510121520253014162025751625304050100669919823029839849859827931839849815000.4620.7220.8661.1551.442.894.补偿后的低压母线的计算负荷（补偿后的低压母线的计算负荷（C点或点或B点）点）有功计算负荷有功计算负荷无功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷视在计算负荷计算电流计算电流 5. 经无功补偿后的全厂计算负荷经无功补偿后的全厂计算负荷=补偿后的低压母线的计算负荷补偿后的低压母线的计算负荷（C点点或或B点）线路功率损耗变压器功点）线路功率损耗变压器功率损耗。率损耗。补偿后的好补偿后的好处很多呀处

31、很多呀【例【例2-7】某工厂有功计算负荷为】某工厂有功计算负荷为650 kW，无功计算负荷为，无功计算负荷为800 kvar。为使工厂的功率因数不得低于。为使工厂的功率因数不得低于0.9，现要在工厂变电所低压，现要在工厂变电所低压侧装设并联电容器进行无功补偿，问需要装设多少补偿容量的并联侧装设并联电容器进行无功补偿，问需要装设多少补偿容量的并联电容器？补偿前工厂变电所主变压器的容量选择为电容器？补偿前工厂变电所主变压器的容量选择为1250kV.A，则，则补偿后工厂变电所主变压器的容量有何变化补偿后工厂变电所主变压器的容量有何变化?解：解： (1)补偿前变压器补偿前变压器二次侧二次侧的视在计算负

32、荷的视在计算负荷kVS103180065022)2(30变电所二次侧的功率因数变电所二次侧的功率因数63. 01031/650/cos)2(30)2(30)2(SP（2）按相关规定，补偿后变电所高压侧的）按相关规定，补偿后变电所高压侧的cos 0.9。考虑到变。考虑到变压器的无功损耗远大于有功损耗，所以低压侧补偿后的功率因数应压器的无功损耗远大于有功损耗，所以低压侧补偿后的功率因数应略高于略高于0.9，取，取0.92。因此，在低压侧需要装设的并联电容器容量。因此，在低压侧需要装设的并联电容器容量为为var524)92. 0arccostan63. 0arccos(tan65030kQC（3）变

33、压器功率）变压器功率损耗损耗kWSPT6 .10704015. 0015. 0)2(30/var2 .4270406. 006. 0)2(30/kSQT661kW6 .10650130）（P312kvar2 .42530800130）（QAkVS1 (300.904661/731cos（4）变压器高压侧计算负荷）变压器高压侧计算负荷（5）补偿后高压侧的功率因数为）补偿后高压侧的功率因数为选选800KV.A变压器变压器满足要求满足要求 无功补偿前后进行比较无功补偿前后进行比较S N（前）（前）S N（后）（后）=1250-800=450KV.A 补偿后变压器的容量减小了

34、补偿后变压器的容量减小了450kV.A，功率因数提高。，功率因数提高。 电业部门对工业用户实行电业部门对工业用户实行 “三部电费制三部电费制”：一部分：一部分叫基本电费，按所装的主变压器容量来计费的；一部分叫叫基本电费，按所装的主变压器容量来计费的；一部分叫电度电费，按每月实际耗电来计费的；另一部分根据月平电度电费，按每月实际耗电来计费的；另一部分根据月平均功率因数调整收费，平均功率因数高减收电费，低要加均功率因数调整收费，平均功率因数高减收电费，低要加收电费。收电费。 可见提高功率因数即对电力系统带来好处，又可以少可见提高功率因数即对电力系统带来好处，又可以少交基本电费和电度电费。交基本电费

35、和电度电费。7.电力电容器电力电容器电力电容器的基本结构电力电容器的基本结构 由外壳、电容元件、液体和固体绝缘、紧由外壳、电容元件、液体和固体绝缘、紧固件、引出线和套管等件组成。固件、引出线和套管等件组成。 电力电容器的接线电力电容器的接线 在电容器组的线电压与电网电压相同时，一般采用三角在电容器组的线电压与电网电压相同时，一般采用三角形接线形接线 。 三角形接线三角形接线 的容量是星形接线的的容量是星形接线的3倍。倍。 任一相电容器断线，三相线路仍得到无功补偿任一相电容器断线，三相线路仍得到无功补偿 二、多台设备尖峰电流的计算二、多台设备尖峰电流的计算 二二.尖峰电流的计算尖峰电流的计算 由

36、于电动机的起动等原因，短时间由于电动机的起动等原因，短时间（ 12s ）出现的出现的比额定电流大几倍的电流称为尖峰电流。比额定电流大几倍的电流称为尖峰电流。尖峰电流是选择尖峰电流是选择熔断器、整定自动空气开关、整定继电保护装置的依据熔断器、整定自动空气开关、整定继电保护装置的依据。一、单台设备尖峰电流的计算一、单台设备尖峰电流的计算 IN电动机的额定电流；电动机的额定电流； Ist电动机的起动电流；电动机的起动电流； Kst起动电流倍数（查铭牌）。起动电流倍数（查铭牌）。 (Ist- IN)max：电动机中：电动机中(Ist- IN)max最大的那台电动机的电最大的那台电动机的电流差值；流差值

37、； I30全部电动机投入时的计算电流，即全部电动机投入时的计算电流，即l30=K IN； K多台电动机的同时系数（多台电动机的同时系数（ 0.71 ）。）。【例【例3-10有一条有一条380V的线路，供电给的线路，供电给4台电动机，负荷台电动机，负荷资料如表所示，试计算该资料如表所示，试计算该380V线路上的尖峰电流。线路上的尖峰电流。 电电 动动 机机 参参 数数 1M1M 2M2M 3M3M 4M4M 额定电流额定电流A A 5.85.8 5 5 35.835.8 27.627.6起动电流起动电流A A 40.640.6 3535 197197 193.2193.2电动机负荷资料电动机负荷

38、资料任务二任务二 短路电流的计算短路电流的计算 短路电流计算的目的：一是校验所选设备在短路状短路电流计算的目的：一是校验所选设备在短路状态下是否满足动稳定和热稳定的要求；二是为线路的继电态下是否满足动稳定和热稳定的要求；二是为线路的继电保护装置的电流整定提供依据保护装置的电流整定提供依据 子任务子任务1 短路故障的原因和种类短路故障的原因和种类 子任务子任务2 三相短路电流计算三相短路电流计算 子任务子任务3 短路电流的效应短路电流的效应 子任务子任务1 短路故障的原因和种类短路故障的原因和种类 一、短路及短路的原因一、短路及短路的原因 什么是短路：电源不经过负载直接连接在一起。什么是短路：电

39、源不经过负载直接连接在一起。 短路原因：绝缘损坏；误操作；断线和倒杆；鸟兽短路原因：绝缘损坏；误操作；断线和倒杆；鸟兽跨线或者咬坏设备的绝缘。跨线或者咬坏设备的绝缘。 二、短路二、短路故障故障的种类的种类 在三相系统中，短路类在三相系统中，短路类型有三相短路、两相短路和型有三相短路、两相短路和单相短路。短路用单相短路。短路用K表示表示 。三相短路最严重，三相短路最严重，单相短路最频繁。单相短路最频繁。三、短路的危害三、短路的危害 短路电流使导体大量短路电流使导体大量发热发热，破坏设备绝缘；，破坏设备绝缘； 短路电流使导体受到很大的短路电流使导体受到很大的电动力电动力，使导体损坏。，使导体损坏。

40、 短路点的短路点的电弧电弧可能烧毁电气设备。可能烧毁电气设备。 短路电流通过线路，要产生很大的短路电流通过线路，要产生很大的电压降电压降。 短路可造成短路可造成停电停电。 短路电流产生的磁场，短路电流产生的磁场，干扰干扰通信线路信号。通信线路信号。四、三相短路电流的有关参数四、三相短路电流的有关参数1.短路电流周期分量短路电流周期分量ip ip的大小取决于电源电压和短路回路的阻抗。的大小取决于电源电压和短路回路的阻抗。2.短路电流非周期分量短路电流非周期分量inp 由于电路中存在着电感，短路时电感要产生一个与由于电路中存在着电感，短路时电感要产生一个与ip方向相反的感生电流，这个感生电流称为短

41、路电流非周期方向相反的感生电流，这个感生电流称为短路电流非周期分量分量inp。 inp在短路瞬间在短路瞬间(t=0时时)与与Ip大小相等方向相反。大小相等方向相反。以后以后inp按指数规律衰减直至为零。按指数规律衰减直至为零。3.短路全电流短路全电流ik 短路全电流短路全电流ik为为其周期分量其周期分量ip和非周和非周期分量期分量inp之和。之和。 约定约定：在无限大容量电源系统中，在无限大容量电源系统中，短路电流周期分量的幅值和有效值短路电流周期分量的幅值和有效值是始终不变的，习惯上将周期分量是始终不变的，习惯上将周期分量的有效值的有效值Ip写作写作Ik，即，即 Ip=Ik 4.短路冲击电流

42、短路冲击电流 短路电流瞬时的最大值，称为短路冲击电流短路电流瞬时的最大值，称为短路冲击电流ish。5.短路电流与短路冲击电流的关系短路电流与短路冲击电流的关系 在高压电路中发生三相短路时，在高压电路中发生三相短路时， ish =2.55 k 在在1000kVA及以下的电力变压器二次侧及低压电路及以下的电力变压器二次侧及低压电路中发生三相短路时，中发生三相短路时，ish =1.84 k 规定：短路计算中采用的单位：电流为规定：短路计算中采用的单位：电流为“kA” ；电压；电压为为“kV”；短路容量和断流容量为；短路容量和断流容量为“MVA”；设备容量为；设备容量为“kW”或或“kVA”；阻抗为；

43、阻抗为“” 。 （一）标幺值（一）标幺值 标幺值：任一物理量的标幺值，是这一物理量的实际标幺值：任一物理量的标幺值，是这一物理量的实际值与所选定的基准值的比值。值与所选定的基准值的比值。 标幺值用上标标幺值用上标表示，基准值用下标表示，基准值用下标d表示。表示。 基准值的选定：基准值的选定： 基准容量基准容量Sd，工程设计中通常取，工程设计中通常取Sd=100MVA。 基准电压基准电压Ud ，取元件所在处的计算电压，即，取元件所在处的计算电压，即Ud=Uc=1.05UN 基准电流基准电流子任务子任务2 三相短路电流的标幺制法计算三相短路电流的标幺制法计算 （二）标幺值计算（二）标幺值计算 电力

44、系统电抗标幺值电力系统电抗标幺值 电力变压器电抗标幺值电力变压器电抗标幺值 电力线路电抗标幺值电力线路电抗标幺值 X0线路每公里电抗，查附表线路每公里电抗，查附表13。或：对于或：对于35kV及以下线路，架空线取及以下线路，架空线取X0=0.38km，电缆取，电缆取0.08km；对；对于低压线路，架空线取于低压线路，架空线取0.32 km，电缆取电缆取0.066 km。 短路电流计算短路电流计算Soc系统出口断路器断流容量系统出口断路器断流容量UK%变压器阻抗电压变压器阻抗电压,查附表查附表6（三）（三）三相短路电流计算公式三相短路电流计算公式 三相短路电流三相短路电流 k（3） = d /

45、X* 三相短路容量三相短路容量 Sk（3） = Sd / X* 其中：其中：X* = XS* +XT* +XWL* （四）（四） 两相短路电流的计算两相短路电流的计算（五）单相短路电流的计算（五）单相短路电流的计算【例【例42】试用标幺值法求下图的供电系统中】试用标幺值法求下图的供电系统中k-1及及k-2点的短路电点的短路电流及短路容量。流及短路容量。解：解： 选定基准值：选定基准值：绘出等效电路图，并求各元件电抗标幺值：绘出等效电路图，并求各元件电抗标幺值：电力系统电抗标幺值电力系统电抗标幺值架空线路电抗标幺值架空线路电抗标幺值电缆线路电抗标幺值电缆线路电抗标幺值变压器电抗标幺值变压器电抗标

46、幺值计算短路电流和短路容量。计算短路电流和短路容量。k1点短路时总电抗标幺值点短路时总电抗标幺值k1点短路时的三相短路电流和三相短路容量点短路时的三相短路电流和三相短路容量k2点短路时总电抗标幺值点短路时总电抗标幺值k2点短路时的三相短路电流及三相短路容量点短路时的三相短路电流及三相短路容量短路电流计算短路电流计算（六）标幺制法短路电流计算四步骤（六）标幺制法短路电流计算四步骤 绘制短路电路计算电路图，确定短路计算点。绘制短路电路计算电路图，确定短路计算点。 确定基准值，取确定基准值，取Sd=100MVA和和Ud(有几个电压等级有几个电压等级就取几个就取几个Ud)，并求出所有短路计算点电压下的

47、，并求出所有短路计算点电压下的d。 绘出短路电路等效电路图，并计算各元件的电抗标幺绘出短路电路等效电路图，并计算各元件的电抗标幺值，标明在图上。值，标明在图上。 根据不同的短路计算点分别求出各自的总电抗标幺值，根据不同的短路计算点分别求出各自的总电抗标幺值，再计算各短路电流和短路容量。再计算各短路电流和短路容量。 （七）大容量电机短路电流计算（七）大容量电机短路电流计算 当短路点附近有大容量电动机时（容量大于当短路点附近有大容量电动机时（容量大于100kW)电动机会向短路点反馈短路电流。电动机会向短路点反馈短路电流。 由电动机提供的短路冲击电流可按下式计算由电动机提供的短路冲击电流可按下式计算

48、式中式中 C电动机反馈冲击倍数（电动机反馈冲击倍数（3.210.6）,见教材；见教材； Ksh.M电动机短路电流冲击系数（电动机短路电流冲击系数（11.7）,见教材；见教材； N.M电动机额定电流电动机额定电流,见铭牌。见铭牌。 计入电动机反馈冲击的影响后，短路点总短路冲击电流为计入电动机反馈冲击的影响后，短路点总短路冲击电流为一、短路电流的热效应一、短路电流的热效应(一一)短路时导体的发热过程短路时导体的发热过程子任务子任务3 短路电流的效应短路电流的效应 L短路前温度短路前温度 t1短路发生时刻短路发生时刻 t2短路点切除时刻短路点切除时刻(二二)短路电流发热计算短路电流发热计算 短路电流

49、发热计算公式短路电流发热计算公式 QK=2K R tima 说明：说明： 1.公式中的电流是是短路周期分量公式中的电流是是短路周期分量K ，不是实际短，不是实际短路全电流，它比实际短路电流小一点，会导致计算发热量路全电流，它比实际短路电流小一点，会导致计算发热量比实际小一点比实际小一点. 2.公式中的公式中的tima是短路假想时间，是短路假想时间，tima=tk+0.05。tk是实是实际短路时间，式中的际短路时间，式中的0.05秒是弥补秒是弥补K偏小引起的计算偏偏小引起的计算偏差，以使发热计算基本准确。差，以使发热计算基本准确。 实际短路时间实际短路时间tk: 保护装置动作时间保护装置动作时间top与断路器的动作与断路器的动作时间时间toc之和，即之和，即 tk= toc + top。当当tk1s时，可以认为时，可以认为tima=tk。一、短路电流的热效应一、短路电流的热效应1对于一般电器对于一般电器 式中式中 It电器的热稳定试验电流电器的热稳定试验电流(有效值有效值)，查附表，查附表9或产或产 品样本品样本. t电器的热稳定试验时间，查附表电器的热稳定试验时间，查