建筑电气第三章4

1、建筑电气建筑电气3 供电与配电系统供电与配电系统目录目录负荷分级与供电要求负荷分级与供电要求1电压与电压质量电压与电压质量2电力系统中性点运行方式及低压供配电接地形式电力系统中性点运行方式及低压供配电接地形式3供配电线路结构形式供配电线路结构形式4变配电所及其主结线变配电所及其主结线5负荷计算负荷计算6短路电流计算短路电流计算7上次课内容回顾上次课内容回顾3.5 变配电所及其主结线变配电所及其主结线 3.5.1 变配电所种类变配电所种类 变电所变电所，配电所配电所 ；区域变电所或总降压变电所；用户变电；区域变电所或总降压变电所；用户变电所；车间变电所；开闭所所；车间变电所；开闭所。1. 单母线

2、不分段结线单母线不分段结线 3.5.3 有母线主结线有母线主结线上次课内容回顾上次课内容回顾3.5 变配电所及其主结线变配电所及其主结线 2. 带旁路母线的单母线结线带旁路母线的单母线结线3. 单母线分段结线单母线分段结线 3.5.3 有母线主结线有母线主结线上次课内容回顾上次课内容回顾3.5 变配电所及其主结线变配电所及其主结线 4. 双母线结线双母线结线 3.5.3 有母线主结线有母线主结线上次课内容回顾上次课内容回顾3.5 变配电所及其主结线变配电所及其主结线 1. 变压器变压器线路单元结线线路单元结线 3.5.4 无母线主结线无母线主结线上次课内容回顾上次课内容回顾3.5 变配电所及其

3、主结线变配电所及其主结线 2. 桥式结线桥式结线1）内桥结线）内桥结线2) 外桥结线外桥结线 3.5.4 无母线主结线无母线主结线上次课内容回顾上次课内容回顾3.5 变配电所及其主结线变配电所及其主结线 1. 主变压器台数选择主变压器台数选择2. 主变压器容量选择主变压器容量选择 1）变电所单台主变压器容量选择）变电所单台主变压器容量选择 2）变电所装有两台及以上主变压器容量选择）变电所装有两台及以上主变压器容量选择3. 选择变压器的其他规定选择变压器的其他规定 3.5.5 变配电所主变压器选择变配电所主变压器选择上次课内容回顾上次课内容回顾3.6 负荷计算负荷计算 1. 负荷计算的意义和目的

4、负荷计算的意义和目的 负荷计算主要包括：负荷计算主要包括： (1)求计算负荷。求计算负荷。 (2)求尖峰电流求尖峰电流(3)求平均求平均负荷。负荷。2. 用电设备的工作制用电设备的工作制 (1)长期连续工作制：长期连续工作制： (2)短时工作制：短时工作制： (3)断续周期工作制断续周期工作制 ：负荷持续率负荷持续率一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值负荷持续率换算公式为：负荷持续率换算公式为： （3-20） 3.6.1 概述概述%NeNPP上次课内容回顾上次课内容回顾3.6 负荷计算负荷计算 1. 负荷计算的意义和目的负荷计算的意义和目的 负荷

5、计算主要包括：负荷计算主要包括： (1)求计算负荷。求计算负荷。 (2)求尖峰电流求尖峰电流(3)求平均求平均负荷。负荷。2. 用电设备的工作制用电设备的工作制 (1)长期连续工作制：长期连续工作制： (2)短时工作制：短时工作制： (3)断续周期工作制断续周期工作制 ：负荷持续率负荷持续率一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值在进行负荷计算时，断续周期工作制设备要换算到统一负在进行负荷计算时，断续周期工作制设备要换算到统一负荷持续率下的负荷，负荷持续率换算公式为：荷持续率下的负荷，负荷持续率换算公式为： （3-20） 3.6.1 概述概述%NeN

6、PP上次课内容回顾上次课内容回顾3.6 负荷计算负荷计算 3. 设备容量计算设备容量计算 用电设备的用电设备的额定容量额定容量是指用电设备在额定电压下，在规定是指用电设备在额定电压下，在规定的使用寿命内能连续输出或耗用的最大功率。的使用寿命内能连续输出或耗用的最大功率。 对电机、电炉、电灯等设备，额定容量均用有功功率对电机、电炉、电灯等设备，额定容量均用有功功率PN表表示，示，单位为单位为W或或kW；对变压器和电焊机等设备，额定容量则对变压器和电焊机等设备，额定容量则一般用视在功率一般用视在功率SN表示，表示，单位为单位为VA或或kVA；对电容器类设备，对电容器类设备，额定容量则用无功功率额定

7、容量则用无功功率QC表示，表示，单位为单位为var或或kvar。 将不同工作制的用电设备的额定容量换算为统一规定工作将不同工作制的用电设备的额定容量换算为统一规定工作制下的额定容量，这个经过换算后的额定容量就称为制下的额定容量，这个经过换算后的额定容量就称为设备容量设备容量，用用Pe表示。表示。 3.6.1 概述概述上次课内容回顾上次课内容回顾3.6 负荷计算负荷计算 4.负荷曲线负荷曲线 (1) 负荷曲线负荷曲线 负荷曲线负荷曲线是表征用电负荷随时间变化的关系曲线。是表征用电负荷随时间变化的关系曲线。(2) 与负荷计算有关的几个物理量与负荷计算有关的几个物理量 年最大负荷和年最大负荷和30分

8、钟最大平均负荷分钟最大平均负荷 年最大负荷年最大负荷是指一年当中的最大工作班内，以半小时是指一年当中的最大工作班内，以半小时(30分分钟钟)为时间统计单位的平均功率的最大值。用符号为时间统计单位的平均功率的最大值。用符号Pm、Qm、Sm、Im分别表示年有功、无功、视在最大负荷和最大的负荷电流。分别表示年有功、无功、视在最大负荷和最大的负荷电流。 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tm 平均负荷和负荷率平均负荷和负荷率 3.6.1 概述概述上次课内容回顾上次课内容回顾3.6 负荷计算负荷计算 4.负荷曲线负荷曲线 (1) 负荷曲线负荷曲线 负荷曲线负荷曲线是表征用电负荷随时间变化的关系曲线

9、。是表征用电负荷随时间变化的关系曲线。(2) 与负荷计算有关的几个物理量与负荷计算有关的几个物理量 年最大负荷和年最大负荷和30分钟最大平均负荷分钟最大平均负荷 年最大负荷年最大负荷是指一年当中的最大工作班内，以半小时是指一年当中的最大工作班内，以半小时(30分分钟钟)为时间统计单位的平均功率的最大值。用符号为时间统计单位的平均功率的最大值。用符号Pm、Qm、Sm、Im分别表示年有功、无功、视在最大负荷和最大的负荷电流。分别表示年有功、无功、视在最大负荷和最大的负荷电流。 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数Tm 平均负荷和负荷率平均负荷和负荷率 3.6.2 需要系数法需要系数法上次课内容

10、回顾上次课内容回顾3.6 负荷计算负荷计算 3.6.2 需要系数法需要系数法 1. 单组三相设备单组三相设备(用电设备组用电设备组)的计算负荷的计算负荷 需要系数法计算单组设备的公式为：需要系数法计算单组设备的公式为： Pm=KdPe （3-24） （3-25） （3-26） （3-27）式中：式中： 用电设备组功率因数的正切值。用电设备组功率因数的正切值。UN用电设备的额定电压。用电设备的额定电压。tanmmQPcosmmPS3mmNSIUtan上次课内容回顾上次课内容回顾3.6 负荷计算负荷计算 3.6.2 需要系数法需要系数法2. 多组三相用电设备的计算负荷多组三相用电设备的计算负荷有功

11、同时系数有功同时系数Kp取取0.80.95；无功同时系数；无功同时系数Kq取取0.850.97。 需要系数法计算多组设备的公式为：需要系数法计算多组设备的公式为： （3-28） （3-29） （3-30） （3-31）式中：式中： 、 、 、 多组用电设备的总计算有功功率、多组用电设备的总计算有功功率、总计算无功功率、总计算视在功率、总计算电流。总计算无功功率、总计算视在功率、总计算电流。 、 第第i组用电设备的计算有功功率、计算无功功率。组用电设备的计算有功功率、计算无功功率。1mpm iiPKP1mqm iiQKQ22mmmSPQ3mmNSIUmPmQmSmIm iPQm i 需要系数法适

12、合于计算总负荷需要系数法适合于计算总负荷。负载的数量、容量越大，。负载的数量、容量越大，用需要系数法计算得越准确。用需要系数法计算得越准确。 当设备台数较少时，用需要系数法计算，结果偏小，当设当设备台数较少时，用需要系数法计算，结果偏小，当设备只有一两台时，不合适用需要系数法。备只有一两台时，不合适用需要系数法。 二项式系数法二项式系数法既考虑到了电气设备组的总负荷，又计入了既考虑到了电气设备组的总负荷，又计入了设备组中少数大容量设备对计算负荷的影响，因此在计算电气设备组中少数大容量设备对计算负荷的影响，因此在计算电气设备台数较少而容量差别较大的线路时，比较合适。设备台数较少而容量差别较大的线

13、路时，比较合适。3.6 负荷计算负荷计算 3.6.3 二项式系数法二项式系数法 3.6 负荷计算负荷计算 1. 单组用电设备的计算负荷单组用电设备的计算负荷 二项式系数法计算单组用电设备的公式为：二项式系数法计算单组用电设备的公式为： Pm=bPe+cPx （3-32） 式中：式中：b、c 二项式系数，其中二项式系数，其中b为平均负荷系数，为平均负荷系数，c为最大负荷为最大负荷系数。系数。 Px x台最大容量的设备总容量。台最大容量的设备总容量。 (3-32)式中，等式右边第一项是用电设备组的平均负荷，第二式中，等式右边第一项是用电设备组的平均负荷，第二项是项是X台容量最大的设备投入运行时的附

14、加负荷。台容量最大的设备投入运行时的附加负荷。 如果设备组只有一、两台设备时，就可以直接用设备容量作如果设备组只有一、两台设备时，就可以直接用设备容量作为计算负荷使用而无需用二项式系数法。单组用电设备的的计算为计算负荷使用而无需用二项式系数法。单组用电设备的的计算无功负荷无功负荷Qm、计算视在负荷、计算视在负荷Sm和计算电流和计算电流Im的计算公式与需要系的计算公式与需要系数法的数法的(3-22)、(3-23)、(3-24)式相同。式相同。3.6 负荷计算负荷计算 2. 多组用电设备的计算负荷多组用电设备的计算负荷 二项式系数法求多组用电设备的总计算有功功率二项式系数法求多组用电设备的总计算有

15、功功率 的公式为：的公式为： （3-33） 式中：式中： 各组平均有功负荷之和。各组平均有功负荷之和。 各组附加负荷中最大的一组。各组附加负荷中最大的一组。 总计算无功功率总计算无功功率 的公式为：的公式为： （3-34）式中：式中： 各组平均无功负荷之和。各组平均无功负荷之和。 最大附加负荷设备组的平均功率因数角对应的正切值。最大附加负荷设备组的平均功率因数角对应的正切值。 多组用电设备的计算视在负荷多组用电设备的计算视在负荷Sm和计算电流和计算电流Im的计算公式与的计算公式与需要系数法的需要系数法的(3-30)、(3-31)式相同。式相同。mPmax1()()meixiPbPcP1()e

16、iibPmax()xcPmQmaxmax1(tan )()tanmeixiQbPcP1(tan)eiibPmaxtan3.6 负荷计算负荷计算 部分用电设备组的需要系数、二项式系数、功率因数值及部部分用电设备组的需要系数、二项式系数、功率因数值及部分企业的全厂需要系数、功率因数、年最大有功负荷利用小时参分企业的全厂需要系数、功率因数、年最大有功负荷利用小时参考值，考值，见附录见附录2-2、2-3。 需要说明的是：在二项式系数中，当用电设备的总台数需要说明的是：在二项式系数中，当用电设备的总台数n少少于附录于附录2-2中规定的最大容量设备台数中规定的最大容量设备台数x的的2倍时，倍时， 则则x宜

17、相应减宜相应减小，可用小，可用x=n/2，并按四舍五入取整数。例如附录，并按四舍五入取整数。例如附录2-2中通风机组中通风机组电动机的最大容量设备台数电动机的最大容量设备台数x=5，现有通风机组电动机共，现有通风机组电动机共5台，其台，其最大容量设备台数应取最大容量设备台数应取x=5/23。3.6 负荷计算负荷计算 例例3-4 已知某企业拥有已知某企业拥有380V三相金属冷加工机床，功率三相金属冷加工机床，功率15kW的的2台，台，12kW的的4台，台，5.5kW的的12台，试用二项式系数法求计算负荷。台，试用二项式系数法求计算负荷。解：查附录解：查附录2-2，小批金属冷加工机床的，小批金属冷

18、加工机床的 ， ， ， ， 。 0.14b 0.4c 5xcos0.5tan1.7315 2 12 45.5 12144kWeP 15 2 12 366kWxP 0.14 1440.4 6646.56kWmexPbPcPtan46.56 1.7380.55kvarmmQP46.5693.12kV Acos0.5mmPS93.12141.48A33 0.38mmNSIU3.6 负荷计算负荷计算 例例3-5 已知例已知例3-4中的企业除了拥有中的企业除了拥有380V三相金属冷加工机床三相金属冷加工机床之外，还有三相通风机之外，还有三相通风机3kW的的5台，台，1kW的的2台；三相电阻炉台；三相电阻

19、炉4kW，2.5kW各各2台。试用二项式系数法求企业总计算负荷。台。试用二项式系数法求企业总计算负荷。解：解： 1) 金属冷加工机床组（由例金属冷加工机床组（由例3-4可知结果）可知结果） 2) 通风机组通风机组查附录查附录2-2得：得：b=0.65，c=0.25，x=5， ， 。因通风机总共只有因通风机总共只有7台，所以实际取台，所以实际取x=7/24台。台。10.14 14420.16kWebP（）10.4 6626.4kWxcP（）cos0.8tan0.75 20.653 5 1 211.05kWebP （）（）20.253 43kWxcP（）（）3.6 负荷计算负荷计算 3) 电阻炉组

20、电阻炉组 查附录查附录2-2得：得：b=0.7，c=0.3，x=2 ， ， 。 4) 总计算负荷总计算负荷cos0.95tan0.33， 30.74 22.5 29.1kWebP （）（）30.34 22.4kWxcP（）（）max1()()20.16 11.059.126.466.71kWmeixiPbPcP（）maxmax1(tan )()tan20.16 1.73 11.05 0.759.1 0.3326.4 1.7391.8kvarmeixiQbPcP（）（）222266.791.8113.5kV AmmmSPQ113.5172.4A33 0.38mmNSIU 在项目评估、立项、规划、

21、工程方案设计阶段等可以采用在项目评估、立项、规划、工程方案设计阶段等可以采用较系数法更简单的一些方法来大致确定总负荷。较系数法更简单的一些方法来大致确定总负荷。1. 单位产品耗电量法单位产品耗电量法 这种方法适用于生产企业，根据企业年生产量这种方法适用于生产企业，根据企业年生产量M、生产单、生产单位产品的电能消耗量位产品的电能消耗量，见附录，见附录2-4和企业的最大负荷利用小时和企业的最大负荷利用小时数数Tm，见附录，见附录2-5。得出：。得出： （3-35）3.6 负荷计算负荷计算 3.6.4 估算法估算法 mmMPT3.6 负荷计算负荷计算 2. 负荷密度法负荷密度法 负荷密度法常见于民用

22、负荷的初步估算。当已知场所面积负荷密度法常见于民用负荷的初步估算。当已知场所面积S和单位面积的电负荷密度和单位面积的电负荷密度时，平均负荷时，平均负荷Pav或或Sav可按下式可按下式计算：计算： Pav= S （3-36） Sav= S （3-37） 照明装置单位面积耗电量，见附录照明装置单位面积耗电量，见附录2-6；照明负荷密度；照明负荷密度值，见附录值，见附录2-7；变压器容量密度参考值，见附录；变压器容量密度参考值，见附录2-8。3.6 负荷计算负荷计算 3. 其他估算法其他估算法 负荷估算法，除了上面介绍常用的两种之外还有许多。例负荷估算法，除了上面介绍常用的两种之外还有许多。例如民用

23、中，用每住户额定用电量和住户数量可统计出住宅建筑如民用中，用每住户额定用电量和住户数量可统计出住宅建筑的总负荷；用人均用电量和城市人口可统计出城市总用电量、的总负荷；用人均用电量和城市人口可统计出城市总用电量、总负荷；用每个职工每年平均耗电量和企业职工总数可计算出总负荷；用每个职工每年平均耗电量和企业职工总数可计算出企业每年总耗电量、总负荷等等。企业每年总耗电量、总负荷等等。1. 概述概述 在建筑物里，在建筑物里，除了广泛应用三相电气设备外，除了广泛应用三相电气设备外，还有大量的电还有大量的电光源、家用电器、办公电器、电焊机、小型电阻炉等单相设备。光源、家用电器、办公电器、电焊机、小型电阻炉等

24、单相设备。单相设备接在三相线路中，单相设备接在三相线路中，首先应尽可能均衡分配，使三相负荷首先应尽可能均衡分配，使三相负荷尽可能地平衡。尽可能地平衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的备总容量的15，则不论单相设备如何分配，单相设备可与三相，则不论单相设备如何分配，单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备如果单相设备容量超过三相设备容量的容量的15时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。再与三相设备容量

25、相加。3.6 负荷计算负荷计算 3.6.5 单相用电负荷计算单相用电负荷计算 3.6 负荷计算负荷计算 由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择供配电系统中由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择供配电系统中的设备和导线的设备和导线(包括电缆包括电缆)，使设备和导线在通过最大负荷电流，使设备和导线在通过最大负荷电流时不致过热或损坏，因此在接有较多单相设备的三相线路中，时不致过热或损坏，因此在接有较多单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压还是线电压，不论单相设备接于相电压还是线电压，只要三相负荷不平衡，只要三相负荷不平衡，就应以最大负荷相有功负荷的就应以最大负荷相有功负荷的3倍作为等效三相有功

26、负荷倍作为等效三相有功负荷，以，以满足安全运行的要求。满足安全运行的要求。2. 单相设备等效三相负荷的计算单相设备等效三相负荷的计算1）单相设备接于相电压）单相设备接于相电压 先用系数法计算出先用系数法计算出L1、L2、L3三相各自的单相总计算负三相各自的单相总计算负荷，再找出最大负荷相，等效三相负荷为最大负荷相计算负荷荷，再找出最大负荷相，等效三相负荷为最大负荷相计算负荷的三倍，即的三倍，即： （3-38）3eqmPP3.6 负荷计算负荷计算 例例3-6 已知某单位宿舍的照明负荷已知某单位宿舍的照明负荷(荧光灯荧光灯)，L1相总设备相总设备容量为容量为10kW、L2相总设备容量为相总设备容量

27、为11kW、L3相总设备容量为相总设备容量为9.5kW。试用需要系数法求等效三相照明负荷。试用需要系数法求等效三相照明负荷。解：查附录解：查附录2-2得：得： (取取0.8)， ， ，则各相计算负荷：则各相计算负荷：L1相：相： L2相：相： L3相：相：最大负荷相为最大负荷相为L2，所以三相等效负荷为，所以三相等效负荷为:等效三相的无功、视在功率和计算电流也可由需要系数法公式等效三相的无功、视在功率和计算电流也可由需要系数法公式算出，略。算出，略。dK0.60.8cos0.9tan0.48 10.8 108kWm LdePK P20.8 118.8kWm LdePK P30.8 9.57.6

28、kWm LdePK P233 8.826.4kWeqm LPP 3.6 负荷计算负荷计算 2) 单相设备接于线电压单相设备接于线电压 单相设备接于线电压下时，负荷应按照一定比例分配到相关两单相设备接于线电压下时，负荷应按照一定比例分配到相关两相中。负荷分配的方法有两种：相中。负荷分配的方法有两种： 负荷均分法负荷均分法 即接于线电压下的单相负荷，相关两相各分一半负荷。这种方即接于线电压下的单相负荷，相关两相各分一半负荷。这种方法只在法只在 时才完全准确。具体计算公式为：时才完全准确。具体计算公式为： 接于接于L1和和L2之间的负荷为之间的负荷为PL12，L2和和L3之间的负荷为之间的负荷为PL

29、23，L3和和L1之间的负荷为之间的负荷为PL31。假定三个线间负荷。假定三个线间负荷PL12PL23 PL31 ， 当当PL23 0.15PL12时：时： Peq=1.5(PL12+PL23) （3-39） 当当PL23 0.15PL12时：时： （3-40） 当只有当只有PL12 ， PL23 = PL31=0 ，时：，时： （3-41）123eqLPP123eqLPPcos13.6 负荷计算负荷计算 例例3-7 室外一条照明线路采用室外一条照明线路采用380V600W高压钠灯，高压钠灯，L1、L2两相两相间接有间接有20盏，盏，L2、L3两相间接有两相间接有21盏，盏，L3、L1两相间接

30、有两相间接有19盏。试计算这条照明线路上的等效三相计算负荷。盏。试计算这条照明线路上的等效三相计算负荷。解：查附录解：查附录4-6得：得： ， ， ，则各相间计算负，则各相间计算负荷：荷：L1、L2两相间计算负荷：两相间计算负荷：L2、L3两相间计算负荷：两相间计算负荷：L3、L1两相间计算负荷：两相间计算负荷：取两个最大负荷，得：取两个最大负荷，得：等效三相计算无功为：等效三相计算无功为：等效三相视在功率、等效三相电流计算略。等效三相视在功率、等效三相电流计算略。1dKcos0.5tan1.73m121 (20 600)12000WLdePK P m231 (21 600)12600WLde

31、PK P m311 (19 600)11400WLdePK P 12231.5()1.5 (1200012600)36900Weqm Lm LPPPtan36900 1.7363837vareqeqQP3.6 负荷计算负荷计算 换算系数法换算系数法 要较为精确地分配单相线电压负荷，需用到换算系数法，公要较为精确地分配单相线电压负荷，需用到换算系数法，公式为：式为： L1相：相： （3-42） （3-43） L2相：相： （3-44） （3-45） L3相：相： （3-46） （3-47）式中：式中： 、 分别为接在分别为接在L1、L2相间的单相负荷换算到相间的单相负荷换算到L1相的有功、无功系

32、数，其余的系数依此类推。相的有功、无功系数，其余的系数依此类推。112 11231 131LLLLLPpPpP112 11231 131LLLLLQqPqP212 21223 223LLLLLPpPpP212 21223 223LLLLLQqPqP323 32331 331LLLLLPpPpP323 32331 331LLLLLQqPqP12 1Lp12 1Lq 3.6 负荷计算负荷计算 表表3.8给出了不同下，分配到各相的换算系数。给出了不同下，分配到各相的换算系数。 表表3.8 单相线电压负荷换算为相电压负荷系数单相线电压负荷换算为相电压负荷系数12 123 231 3LLLppp、12

33、223 331 1LLLppp、12 123 231 3LLLqqq、负荷换算系数负荷换算系数功率因数功率因数0.350.40.50.60.650.70.80.91.01.271.171.00.890.840.80.720.640.50.270.1700.110.160.20.280.360.51.050.860.580.380.30.220.090.050.291.631.441.160.960.880.80.670.530.2912 223 331 1LLLqqq、3.6 负荷计算负荷计算 例例3-8 用换算系数法，求例用换算系数法，求例3-7的等效三相计算负荷。的等效三相计算负荷。解：查

34、附录解：查附录2-2得：得： ， ， ，则各相间计算，则各相间计算负荷：负荷：L1相：相： L2相：相： L3相：相： L2相为最大负荷相，则等效三相负荷：相为最大负荷相，则等效三相负荷： 等效三相视在功率、等效三相电流计算略。等效三相视在功率、等效三相电流计算略。1dKcos0.5tan1.73112 11231 1311 120000 1140012000WLLLLLPpPpP 112 11231 1310.58 120001.16 1140020184varLLLLLQqPqP212 21223 2230 12000 1 1260012600WLLLLLPpPpP 212 21223 2

35、231.16 120000.58 1260021228varLLLLLQqPqP323 32331 3310 12600 1 1140011400WLLLLLPpPpP 323 32331 3311.16 126000.58 1140021228varLLLLLQqPqP3 1 1260037800WeqP 3 1 2122863684vareqQ 在负荷计算中，在负荷计算中，要把供配电系统的功要把供配电系统的功率损耗逐步加到总计率损耗逐步加到总计算负荷中去，如图算负荷中去，如图3.21所示。所示。 3.6 负荷计算负荷计算 3.6.6 供配电系统功率损耗供配电系统功率损耗 图图3.21中，中

36、， 是单组设备计算负荷，是单组设备计算负荷， 为为380V低压母线上低压母线上的总负荷，由母线上所有计算负荷相加再乘上同时系数得到。的总负荷，由母线上所有计算负荷相加再乘上同时系数得到。 等于等于 加上变压器损耗加上变压器损耗 ， 计入线路损耗计入线路损耗 就是就是 。10kV母线上的总计算负荷是母线上的总计算负荷是 ，由母线上所有计算负荷，由母线上所有计算负荷相加并乘上同时系数得到，相加并乘上同时系数得到， 是用户的总负荷，在是用户的总负荷，在 的基础上的基础上计入变压器损耗计入变压器损耗 得到。得到。 3.6 负荷计算负荷计算 3.6.6 供配电系统功率损耗供配电系统功率损耗 (6)mP

37、(5)mP (4)mP (5)mP2TP (4)mP1LP (3)mP (2)mP (1)mP (2)mP1TP3.6 负荷计算负荷计算 1. 三相供配电线路损耗三相供配电线路损耗 三相供配电线路的有功功率损耗三相供配电线路的有功功率损耗 ，无功功率损耗，无功功率损耗 可按下式计算：可按下式计算： （3-48） （3-49）式中：式中：Im计算电流。计算电流。 每相导线的电阻、电抗。每相导线的电阻、电抗。 r0、x0单位长度单位长度(km)的电阻、电抗值。的电阻、电抗值。 l 线路每相计算长度，线路每相计算长度，km。用户内部的供配电线路通常比较短，线路损耗大多数可以省略用户内部的供配电线路通

38、常比较短，线路损耗大多数可以省略。LPLQ033LmmPI RI r l033LmmQI XI x lRX、3.6 负荷计算负荷计算 2. 变压器损耗变压器损耗 变压器的损耗包括有功功率损耗变压器的损耗包括有功功率损耗PT和无功功率损耗和无功功率损耗QT 。1) 有功功率损耗有功功率损耗 变压器的有功功率损耗由两部分组成，其中一部分为与负荷大变压器的有功功率损耗由两部分组成，其中一部分为与负荷大小无关的小无关的空载损耗，又称铁损，空载损耗，又称铁损，是变压器铁芯中涡流、磁滞产生的是变压器铁芯中涡流、磁滞产生的有功损耗。有功损耗。 另一部分是与负荷电流另一部分是与负荷电流(或功率或功率)平方成正

39、比的平方成正比的短路损耗，又称铜短路损耗，又称铜损，损，是变压器一、二次绕组的电阻产生的有功损耗。变压器有功功是变压器一、二次绕组的电阻产生的有功损耗。变压器有功功率损耗的计算公式：率损耗的计算公式： （3-50） 式中：式中： 、 变压器铁损和额定负载下的铜损，产品手变压器铁损和额定负载下的铜损，产品手册中可查到。册中可查到。 变压器额定容量与计算容量变压器额定容量与计算容量(计算视在功率计算视在功率)。2()mTFe Tcu N TN TSPPPS Fe TPcu N TPN TmSS、3.6 负荷计算负荷计算 2) 无功功率损耗无功功率损耗 变压器的无功功率损耗一部分是产生磁通引起的无功

40、损变压器的无功功率损耗一部分是产生磁通引起的无功损耗，另一部分是变压器一、二次绕组电抗上产生的无功损耗，耗，另一部分是变压器一、二次绕组电抗上产生的无功损耗，计算公式为：计算公式为： （3-51） 式中：式中： 变压器空载电流百分数，产品手册上可查到。变压器空载电流百分数，产品手册上可查到。 变压器短路变压器短路(阻抗阻抗)电压百分数，产品手册上可查到。电压百分数，产品手册上可查到。变压器的功率损耗还可以按下式粗略估算：变压器的功率损耗还可以按下式粗略估算： （3-52） （3-53）20% ()Q100100Tk TmTN TN TIuSSS0%TI%k Tu0.02TN TPSQ(0.08

41、 0.10)TN TS1. 功率因数降低的影响功率因数降低的影响 供配电系统中的变配电设备及用电设备大部分属于感性负载，供配电系统中的变配电设备及用电设备大部分属于感性负载，如电力变压器、电抗器、继电器、接触器、感应电动机、电焊机如电力变压器、电抗器、继电器、接触器、感应电动机、电焊机等，它们在工作时需要吸收无功功率，造成功率因数下降。等，它们在工作时需要吸收无功功率，造成功率因数下降。3.6 负荷计算负荷计算 3.6.7 无功功率补偿无功功率补偿 3.6 负荷计算负荷计算 无功功率影响无功功率影响 发电设备在容量为一定时，无功功率需求的增加将会造发电设备在容量为一定时，无功功率需求的增加将会

42、造成发出的有功功率的下降，而影响发电机的出力。成发出的有功功率的下降，而影响发电机的出力。 同时，无功功率在系统的输送中会造成诸多不利的影响，同时，无功功率在系统的输送中会造成诸多不利的影响，例如无功功率在通过线路时，会引起有功损耗、电网的电压损例如无功功率在通过线路时，会引起有功损耗、电网的电压损失。失。 在电网输送有功功率不变的前提下，无功增加而使总电流在电网输送有功功率不变的前提下，无功增加而使总电流增加，造成供配电系统中的变压器、导线以及测量仪器仪表等增加，造成供配电系统中的变压器、导线以及测量仪器仪表等的一次、二次设备的容量、规格尺寸增大，从而使投资费用增的一次、二次设备的容量、规格

43、尺寸增大，从而使投资费用增加。加。3.6 负荷计算负荷计算 2. 功率因数补偿规定功率因数补偿规定 我国我国供电营业规则供电营业规则中规定：除电网有特殊要求的用户外，中规定：除电网有特殊要求的用户外，用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，100kVA及及以上的高压供电用户为以上的高压供电用户为0.90以上；其他电力用户和大、中型电力排以上；其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业的为灌站、趸购转售电企业的为0.85以上；农业用电为以上；农业用电为0.80以上。以上。 在在功率因数调整电费办法功率因数调整电费办法中规定了不同功

44、率因数下的电费中规定了不同功率因数下的电费增收比例。无功功率应就地补偿平衡。用户应在提高自然功率因数增收比例。无功功率应就地补偿平衡。用户应在提高自然功率因数的基础上，按有关标准设计和安装无功补偿装置，及时、自动投切，的基础上，按有关标准设计和安装无功补偿装置，及时、自动投切，并防止无功倒送。并防止无功倒送。3.6 负荷计算负荷计算 3. 无功功率补偿形式无功功率补偿形式1）无功功率补偿装置类型）无功功率补偿装置类型并联电容器补偿装置并联电容器补偿装置 在无功功率变化速度较慢或无功功率需求较稳定的场合在无功功率变化速度较慢或无功功率需求较稳定的场合，宜选，宜选用带开关或接触器的并联电容补偿装置

45、。在无功功率变化速率较用带开关或接触器的并联电容补偿装置。在无功功率变化速率较快，且无功功率变化较大的场合，可选用以大功率晶闸管控制投切快，且无功功率变化较大的场合，可选用以大功率晶闸管控制投切的无功功率补偿装置。的无功功率补偿装置。同步补偿机同步补偿机 工艺条件要求或允许使用工艺条件要求或允许使用转速恒定的同步电动机拖动其工作机转速恒定的同步电动机拖动其工作机械的，可考虑选用同步电动机作无功功率补偿装置。械的，可考虑选用同步电动机作无功功率补偿装置。3.6 负荷计算负荷计算 静态无功功率补偿装置静态无功功率补偿装置 无功功率变化频率或变化的幅值大时，无功功率变化频率或变化的幅值大时，必须采用

46、静态补偿装置。必须采用静态补偿装置。如大型的炼钢炉、轧钢机等冲击性负荷，需要对其无功冲击负荷进如大型的炼钢炉、轧钢机等冲击性负荷，需要对其无功冲击负荷进行补偿，应采取静态无功功率补偿装置。行补偿，应采取静态无功功率补偿装置。3.6 负荷计算负荷计算 2）并联电容器组的装设位置（补偿方式）并联电容器组的装设位置（补偿方式） 实际中广泛应用的补偿无功功率的并联电力电容器（简单经济、实际中广泛应用的补偿无功功率的并联电力电容器（简单经济、便于运行维护），其装设的位置因不同的补偿方式而不同。补偿的便于运行维护），其装设的位置因不同的补偿方式而不同。补偿的电容器组越靠近补偿的负荷，其补偿覆盖区域就越大，

47、节能的效果电容器组越靠近补偿的负荷，其补偿覆盖区域就越大，节能的效果也就越好。也就越好。 电力电容器的补偿方式通常分为三种：个别补偿、分组补偿和电力电容器的补偿方式通常分为三种：个别补偿、分组补偿和集中补偿。集中补偿。 个别补偿个别补偿就是将电力电容器装设在需要补偿的电气设备附近，就是将电力电容器装设在需要补偿的电气设备附近，使用中与电气设备同时运行和退出。使用中与电气设备同时运行和退出。3.6 负荷计算负荷计算 个别补偿处于供电的末端负荷处，它可补偿安装地点前面所有高、个别补偿处于供电的末端负荷处，它可补偿安装地点前面所有高、低压输电线路及变压器的无功功率，能最大限度地减少系统的无功低压输电

48、线路及变压器的无功功率，能最大限度地减少系统的无功输送量，使得整个线路和变压器的有功损耗减少，及导线的截面、输送量，使得整个线路和变压器的有功损耗减少，及导线的截面、变压器的容量、开关设备等的规格尺寸降低，它有最好的补偿效果。变压器的容量、开关设备等的规格尺寸降低，它有最好的补偿效果。 其缺点是：其缺点是： ()普遍采用时总体投资费用大。普遍采用时总体投资费用大。 ()由于设置地点分散，不便于统一管理。由于设置地点分散，不便于统一管理。 () 处于工作现场附近，易受到周围不良环境的影响。处于工作现场附近，易受到周围不良环境的影响。 ()因设备退出运行时也同时切除电容器，所以利用率低。因设备退出

49、运行时也同时切除电容器，所以利用率低。 个别补偿适合于长期平稳运行的，无功功率需求量大的设备设个别补偿适合于长期平稳运行的，无功功率需求量大的设备设置。置。3.6 负荷计算负荷计算 分组补偿，分组补偿，即对用电设备组，每组采用电容器进行补偿。其利即对用电设备组，每组采用电容器进行补偿。其利用率比个别补偿大，所以电容器总容量也比个别补偿小，投资比个用率比个别补偿大，所以电容器总容量也比个别补偿小，投资比个别补偿小。但其对从补偿点到用电设备这段配电线路上的无功是不别补偿小。但其对从补偿点到用电设备这段配电线路上的无功是不能进行补偿的。能进行补偿的。 集中补偿集中补偿的电力电容器通常设置在变、配电所

50、的高、低压母线的电力电容器通常设置在变、配电所的高、低压母线上，如图。这种方式投资少，便于集中管理；同时能补偿用户高压上，如图。这种方式投资少，便于集中管理；同时能补偿用户高压侧的无功功率以满足供电部门对用户功率因数的要求。但其对母线侧的无功功率以满足供电部门对用户功率因数的要求。但其对母线后的内部线路没有无功补偿。电力电容器设置在低压母线上，能补后的内部线路没有无功补偿。电力电容器设置在低压母线上，能补偿母线前面的变压器、高压配电线路及系统的无功功率。偿母线前面的变压器、高压配电线路及系统的无功功率。 工厂及民用供配电系统中，电力电容器常采用高、低压混合补工厂及民用供配电系统中，电力电容器常

51、采用高、低压混合补偿形式，以互相补充，发挥各补偿方式的特点。偿形式，以互相补充，发挥各补偿方式的特点。3.6 负荷计算负荷计算 3.6 负荷计算负荷计算 4. 无功补偿计算无功补偿计算 功率因数补偿装置的补偿容量功率因数补偿装置的补偿容量Qc可按下式计算：可按下式计算： （3-54） 式中：式中：Pav平均负荷，也可用计算负荷平均负荷，也可用计算负荷Pm乘以负荷系数乘以负荷系数代替，代替，负荷系数可取负荷系数可取0.70.8。 补偿前、后功率因数角的正切值。补偿前、后功率因数角的正切值。 qc补偿率，见表补偿率，见表3.9。 装设了无功补偿装置以后，在确定补偿地点前面的总计算负荷装设了无功补偿

52、装置以后，在确定补偿地点前面的总计算负荷时，应扣除无功补偿容量，即总的无功计算负荷：时，应扣除无功补偿容量，即总的无功计算负荷： （3-55）式中：式中：Qm补偿后的计算无功功率。补偿后的计算无功功率。 Qm补偿前的计算无功功率。补偿前的计算无功功率。 由由(3-55)式可看出，加装无功补偿装置后。计算无功功率减少，式可看出，加装无功补偿装置后。计算无功功率减少，计算视在功率与计算电流亦相应减小。计算视在功率与计算电流亦相应减小。12tantan、mmcQQQ12(tantan)cavavcQPPq3.6 负荷计算负荷计算 补偿前的功率因数补偿前的功率因数cos1补偿后的功率因数补偿后的功率因

53、数cos20.850.860.880.900.920.940.960.981.000.600.710.740.790.850.910.971.041.131.330.620.650.670.730.780.840.900.981.061.270.640.580.610.660.720.770.840.911.001.200.660.520.550.600.650.710.780.850.941.140.680.460.480.540.590.650.710.790.881.080.700.400.430.480.540.590.660.730.821.020.720.340.370.420.4

54、80.540.600.670.760.960.740.290.310.370.420.480.540.620.710.910.760.230.260.310.370.430.490.560.650.850.780.180.210.260.320.380.440.510.600.800.800.130.160.210.270.320.390.460.550.750.820.080.100.160.210.270.330.400.490.700.840.030.050.110.160.220.280.350.440.650.850.000.030.080.140.190.260.330.420.6

55、20.860.000.050.110.170.230.300.390.590.88000.0.060. 110.180.250.340.540.900.000.600.120.190.280.48表表3.9 无功补偿率无功补偿率3.6 负荷计算负荷计算 3.6 负荷计算负荷计算 1. 短路原因短路原因 供配电系统在运行过程中，会出现各种故障，使正常运行状态遭供配电系统在运行过程中，会出现各种故障，使正常运行状态遭到破坏。短路是系统严重的故障。所谓到破坏。短路是系统严重的故障。所谓短路短路，就是系统中各种非正常，就是系统中各种非正常的相与相之间或相与地之间的短接。系统发生短路的原因很多，归纳的相

56、与相之间或相与地之间的短接。系统发生短路的原因很多，归纳有下列几点：有下列几点： 1) 电气设备绝缘的破坏。例如电气设备长期运行绝缘自然老化，电气设备绝缘的破坏。例如电气设备长期运行绝缘自然老化，设备质量低劣绝缘本身有缺陷，安装、防护不当造成绝缘机械性损设备质量低劣绝缘本身有缺陷，安装、防护不当造成绝缘机械性损伤，非正常的超过绝缘耐压水平的电压等都能使绝缘击穿而造成短路伤，非正常的超过绝缘耐压水平的电压等都能使绝缘击穿而造成短路事故。事故。3.7 短路电流计算短路电流计算 3.7.1 概述概述 1. 短路原因短路原因 2) 自然的原因。例如由于大风、下雪导线覆冰、直接雷击等引起自然的原因。例如

57、由于大风、下雪导线覆冰、直接雷击等引起架空线倒杆断线，鸟兽跨越在裸露的相与相、或相与地之间，树枝碰架空线倒杆断线，鸟兽跨越在裸露的相与相、或相与地之间，树枝碰到高压电线，户外变配电设备遭受直接雷击等造成的短路事故。到高压电线，户外变配电设备遭受直接雷击等造成的短路事故。 3) 人为的因素。例如运行人员违反操作规程带负荷拉闸，违反人为的因素。例如运行人员违反操作规程带负荷拉闸，违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸，人为疏忽接错线，野蛮施工挖电业安全工作规程带接地刀闸合闸，人为疏忽接错线，野蛮施工挖断电缆、挂断架空线，运行管理不善造成小动物进入高压带电体内断电缆、挂断架空线，运行管理不善造成小动物进

58、入高压带电体内形成的短路事故等等。形成的短路事故等等。3.7 短路电流计算短路电流计算 3.7.1 概述概述 3.7 短路电流计算短路电流计算 2. 短路类型短路类型 在三相系统中，可能发生的短路故障有：三相短路在三相系统中，可能发生的短路故障有：三相短路K(3)，两相，两相短路短路K(2) ，单相短路，单相短路K(1)和两相接地短路和两相接地短路K(1-1) 。3.7 短路电流计算短路电流计算 三相短路是三相短路是对称短路对称短路，其他均为，其他均为非对称短路非对称短路。 供配电系统中，单相短路的可能性最大，三相短路的机会最供配电系统中，单相短路的可能性最大，三相短路的机会最少。但一般情况下

59、三相短路电流最大，造成的后果也是最严重的。少。但一般情况下三相短路电流最大，造成的后果也是最严重的。同时，当对不对称短路采用对称分量法后，可归结成对称的短路计同时，当对不对称短路采用对称分量法后，可归结成对称的短路计算，因此算，因此对称三相短路的研究也是不对称短路计算的基础对称三相短路的研究也是不对称短路计算的基础。3.7 短路电流计算短路电流计算 3. 短路后果短路后果 供配电系统发生短路后，系统总阻抗比正常运行时小很多，短供配电系统发生短路后，系统总阻抗比正常运行时小很多，短路电流超过正常工作电流许多倍，可高达数万安培，会带来下列严路电流超过正常工作电流许多倍，可高达数万安培，会带来下列严

60、重的后果：重的后果： 1) 巨大的短路电流通过设备，能将载流导体短时间内加热到很巨大的短路电流通过设备，能将载流导体短时间内加热到很高温度，极易造成设备过热、导体熔化而损坏。高温度，极易造成设备过热、导体熔化而损坏。 2) 载流导体间将产生很大电动力的冲击，可能引起电气设备机载流导体间将产生很大电动力的冲击，可能引起电气设备机械变形以至损坏。械变形以至损坏。 3) 短路时系统电压骤然下降，严重影响电气设备的正常运行，给短路时系统电压骤然下降，严重影响电气设备的正常运行，给用户带来很大影响。用户带来很大影响。3.7 短路电流计算短路电流计算 4) 保护装置动作切除故障，会造成一定范围的停电。并且