工厂供配电技术（第3版）(下)课件.pdf

3第4章工厂电力负荷计算及短路计算内容提要:本章介绍中小型工厂电力负荷的运用情况和短路计算方 法。重点介绍了确定用电设备组计算负荷的两种常用方法一需要 系数法和二项式系数法。讲述了工厂计算负荷的确定方法及采用 无功补偿的措施。简要介绍了照明负荷的分析计算。对工厂供电 系统中的短路现象和短路效应进行了系统的分析，并介绍了短路 计算的一般方法：欧姆法和标幺值法。4.1.1工厂常用的用电设备1.生产加工机械的拖动设备2.电焊和电镀设备3.电热设备4.照明设备工厂的电力负荷计算及短路计算第四章生产加工机械的托动设备是机械加工类工厂的主要用电设备，也是工厂电力负荷的主要组 成部分，可分为机床设备和起重运输设备两种：机床设备是工厂金属切削和金属压力加工的主要设备，这些设备 的动力，一般都由异步电动机供给，根据工件加工需要，有的机床上 可能有几台甚至十几台电动机，这些电动机一般都要求能长期连续工 作，电动机的总功率可以从几百瓦到几十千瓦不等起重运输设备是工厂中起吊和搬运物料、运输客货的重要工具空压机、通风机、水泵等也是工厂常用的辅助设备，它们的动力 都由异步电动机供给，工作方式属于长期连续工作方式，设备的容量 可以从几千瓦到几十千瓦，单台设备的功率因数在0.8以上。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电焊设备是车辆、锅炉、机床等制造厂的主要用电设备，在中小型机械类工 厂中通常只作为辅助加工设备，负荷量不会太大。电焊包括利用电弧的高温进行焊接的电弧焊，利用电流通过金属连 接处产生的电阻高温进行焊接的电阻焊（接触焊），利用电流通过熔化 焊剂产生的热能进行焊接的电渣焊等。电焊机的工作特点是：1.工作方式呈一定的同期性，工作时间和停歇时间相互交替。2.功率较大，380V单台电焊机功率可达400kVA,三相电焊机功率最 大的可达1 OOOkVA以上。3.功率因数很低，电弧焊机的功率因数为0.3-0.35,电阻焊机的 功率因数为0.40.85o4.一般电焊机的配置不稳定，经常移动。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电镀设备电镀的作用是防止腐蚀，增加美观，提高零件的耐磨性或导电 性等，如镀铜、镀铭。另外，塑料、陶瓷等非金属零件表面，经过 适当处理形成导电层后，也可以进行电镀。电镀设备的工作特点是：1.工作方式是长期连续工作的。2.供电采用直流电源，需要晶闸管整流设备。3.容量较大，功率从几十千瓦到几百千瓦，功率因数较低，为0.40.62 o工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电热设备按其加热原理和工作特点可分为：电阻加热炉用于各种零件的热处理；电弧炉 用于矿石熔炼、金属熔炼；感应炉 用于熔炼和金属材料热处理；其他加热设备包括红外线加热设备、微波加热设备和等离子加热 设备等。中小型机械类工厂的电热设备一般较简单。电热设备的工作特点是：1.工作方式为长期连续工作方式。2.电力装置一般属二级或三级负荷。3.功率因数都较高，小型的电热设备可达到1。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章照明设备电气照明是工厂供电的重要组成部分，合理的照明设计和照明 设备的选用是工作场所得到良好的照明环境的保证。常用的照明灯具有：白炽灯、卤鸨灯、荧光灯、高压汞灯、高 压钠灯、鸨卤化物灯和单灯混光灯等。照明设备的工作特点：1.工作方式属长期连续工作方式。2.除白炽灯、卤鸨灯的功率因数为1外，其他类型的灯具功率因 数均较低O3：照质负荷为单相负荷，单个照明设备容量较小。4.照明负荷在工厂总负荷中所占比例通常在10%左右。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章工厂用电负荷的分类4号车间用电设备负荷级别1金属加工车间价格昂贵、作用重大、稀有的大型教控机床一级价格贵、作用大、教量多的教控机床二级2铸造车间冲天妒鼓风机、30t及以上的浇铸起重机二级3想处理车间井灰妒专用滓火起重机、井灰妒油槽抽油裒二级4布1压车间被造专用起重机、水压机、高压水泵、油压机二级5包版车间大型也铁用整流设备、4动流水作业生产线二级6模具成型车间隧道室鼓风机、舂扬机二级7层压制品车间压塑料机及供想锅妒二级8线缆车间冷却水泵、鼓风机、润滑泵、高压水泵、水压机、真空泵、液压泵、收线用 何设备、漆泵电加热设备二级9变压延单台60m3/min以上变压机二级有离住油先的寓心式压缩机、润滑油泵二级寓心式压缩机泄滑油泵一级工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.1.2工厂用电设备容量的确定用电设备的铭牌上都有一个“额定功率”，但是由于各用电设 备的额定工作条件不同，例如有的是长期工作制，有的是短时工作 制。因此这些铭牌上规定的额定功率不能直接相加来作为全厂的电 力负荷，而必须首先换算成同一工作制下的额定功率，然后才能相 加。经过换算至统一规定工作制下的“额定功率”称为设备容量，心用表示。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章用电设备的工作制1.长期连续工作制设备能长期连续运行，每次连续工作时间超过8h,而且运行时负荷比 较稳定，在计算其设备容量时，可直接查取其铭牌上的额定容量（额 定功率），不用经过转换。2.短时工作制设备工作时间较短，而停歇时间相对较长，在工厂负荷中所占比例很 小，在计算其设备容量时，也是直接查取其铭牌上的额定容量（额定 功率）。3.反复短时工作制设备工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此反复，且工作时间与停 歇时间有一定比例，用负荷持续率（或称暂载率）来表示工作周期内 的工作时间与整个工作周期的百分比值工厂的电力负荷计算及短路计算第四章设备容量的确定1.长期连续工作制和短时工作制的设备今量就是设备的铭牌 额定功率，即2.反复短时工作制设备的设备今量是将禁负荷持续率下的铭牌 领走功率换算到统一负荷持续率下的功率。负荷持续率可用一个 工作周期内工作时间占整个周期的百分比来表示：X100%十%o工厂的电力负荷计算及短路计算第四章起重机（吊车电动机）起重也动机的标准暂载率有15%、25%、40%、60%四种要求统一换算到=25%时的额定功率，即式中 PN（换算前）设备铭牌领定功率；Pe换算后设备叁量；&N设备铭牌暂载率；设值为25%的暂载率（计算中用0.251 o工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电焊机设备也焊设备的标准暂载率有50%、65%、75%、100%四种。要求统一换算到=100%,换算公式为：式中 Sn设备铭牌额定余量；cos如-设备铭牌功率因教。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电炉变压器组设备余量是指在额定功率下的有功功率，即Pe=SN COS 的式中 SN-电妒变压器的额定家量;cos如-电妒变压器的因教。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.1.3负荷曲线负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线。负荷曲线按负荷 对象分，有工厂的、车间的或某台设备的负荷曲线；按负荷的功率性质 分，有有功和无功负荷曲线；按表示的时间分，有年的、月的、日的和 工作班的负荷曲线；按绘制方式分，有依点连成的负荷曲线和梯形负荷 曲线.(b)梯形负荷曲线工厂的电力负荷计算及短路计算第四章1.负荷曲线的绘制火荷电线通常都绘制在直角坐标上,标表示负荷大小(功率kW、kvar)。横坐标表示负荷变动时间，纵坐(a)年负荷持续时间曲线(b)年每日最大负荷曲线工厂的电力负荷计算及短路计算第四章2.与负荷曲线有关的参数年最大负荷和年最大负荷利用小时(b)年平均负荷工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.2工厂计算负荷的确定指用统计计算求出的，用来选择和校验变压器余量及开关 设备、连接该负荷的也力线路的负荷值。是选择仪器仪表、整 定继也保护的重要数据。计算负苻确定过火，将使变压器家量、电器设备和导线截 面选择过大，造成投密浪希；计算负苻确定过小，则会引起所选变压器衮量不足或电气 设备、也力线路运行时也能旗耗增加，并产生过热、绝缘加速 老化等现象，卷至发生事故；“讨算负荷”通常用户30、。30、30，30分别表示负荷的有 功计算负荷、无功讨算负荷、视在讨算负荷和计算也流。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章负荷计算口的：主要是确定“计算负荷”，常用方法：需要条教法比较简便，使用广泛。因该宗教是按照车间以上的负苻情况来确定的，故适用于变配电所 的负苻计算。二项式宗教法考虑了用电设备中几台功率较大的 设备工作时对负苻影响的附加功率，计算结果往往偏 大，一般适用于低压配也支干线和配电并的负苻计算。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章、4.2.2单个用电设备的负荷计算h-对单台电动机，供也线路在30min内出现的最大平均负苻即计算负荷，即 _60=/N A对单个虫灯、单台电热设备、也妒变压器等设备，额定叁量就 作为其计算负苻，即4=A对单台反复短时工作制的设备，其设备衮量直接作为计算负苻,对于起重机和也焊类设备，还要根据负苻持续率进行换算。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章需要系数法一个用电设备组中的设备并不一定同时工作，工作的设备也不一 定都工作在额定状态下，考虑到线路的损耗、用电设备本身的损耗等 因素，设备或设备组的计算负荷等于用电设备组的总容量乘以一个小 于1的系数，叫做需要系数（储）O在所需计算的范围内，将用电设备按其设备性质不同分成若干组,对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷，然后 由各组计算负荷求总的计算负荷，这种方法称为需要系数法。需要系 数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。需要系数法的基本公式：芍=K#1 二Z%工厂的电力负荷计算及短路计算第四章单组用电设备组的计算负荷确定有功计算负苻：无功计算负荷：视在计算负苻：计算电流：巴o=K0。30=30 tan(P工厂的电力负荷计算及短路计算第四章多组用电设备的计算负荷总的有功计算负荷：P30=Kf Z 30/总的无功计算负荷：。30=KwZ03Oz 总的视在计算负苻：,3=J&+Q；0 总的计算也流：T _ S302百工厂的电力负荷计算及短路计算第四章同时系数位应用范围Ka确定车间变电所低压线路最大负荷冷加工车间热加工车间动力站0.70.80.70.90.81.0确定配电所母线的最大负荷负荷小于5 OOOkW计算负荷为5 000-10 OOOkW计算负荷大于10 OOOkW0.91.0 0.85 0.8工厂的电力负荷计算及短路计算第四章二项式系数法在计算设备台数不多，而且各台设备余量相差较大的车间干线 和配电箱的计算负荷时宜采用二项式宗教法。基本公式为：P30=bP卢 cP*其余的计算负荷。30、S30和心的讨算公式与南述需要宗教法相同。对1或2台用也设备可认为尸30=尸e，即6=1,C=0o用也设备组的有功计算负苻的求取直接应用式，其余的计算负荷与 需要宗教法相同。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章确定多组用电设备的负荷多组用电设备的总计算负荷时，也要考虑各组用超设备的最 大负荷不同时出现的因素。与需要宗数法不同的是，这里不是讨 A一个小于1的综合宗教，而是在各组用电设备中取其中一组最大 的附加负荷(C?x)max，再加上各组平均负荷由此求出设备组的 总计算负苻。先求出每组用电设备的讨算负荷P30i、。30位则总的有功讨算负荷 为：尸30=ESR)z-+(C)max总的无功计算负荷为：。30=Z g tan(p+(cPx)max tan(pmax工厂的电力负荷计算及短路计算第四章禁小批量生产车间380V线路上接有金属切削机 京共20台（其中，10.5kW的4台，7.5kW的8台，5kW的8台）,车间有380V也焊机2台（每台衮量 20kVA,乐=65%，cos（pN=0.5J,车间有吊车 1 台 CllkW,eN=25%）,试计算此车间的设备参量。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章计算车间的设备容量1）金属切削机床的设备余量。金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以20台金属切削机床的总家量为：匕=WX=4xl0.5+8x7.5+8x5=142kW2）电焊机的设备今量。电焊机属于反复短时工作制设备，它的设 备家量应统一换算到=100%,所以2台电焊机的设备叁量为：Pq2=2Sn J.cosn=2 x 20 x Jo.65 x 0.5=16.1kW3J吊车的设备余量。吊车属于反复短时工作制设备，它的设备今 量应统一换算到=25%,所以1台吊车的家量为：4）车间的设备总衮量为：|累=142+16.1+11=169.1由工厂的电力负荷计算及短路计算第四章车间的计算负荷1J金属切削机床组的计算负苻，查附表1,取需要宗教和功率因 教为|Kd=0.2 cos。=0.5 tan夕=1.73巴 o（i）=0.2x 142 kW=28.4kW030=28.4 x 1.73kvar=49.IkvarS30=V28.42+49.12kVA=56.8kVADU 1JAo=8 A=86.3A 73x0.38工厂的电力负荷计算及短路计算第四章车间的计算负荷2)也焊机组的计算负荷。查附表1,取需要宗教和功率因教为Kd=0.35 cos(p=0.35 tan0=2.68工厂的电力负荷计算及短路计算第四章车间的计算负荷3J吊车组的计算负苻。查附表1,取需要条数和功率因教为Kd=0.15 cos。=0.5 tan 9=1.73工厂的电力负荷计算及短路计算第四章车间的计算负荷4）全车间的总计算负荷。根据同时宗教降表，取同时宗教，所 以全车间的计算负苻为：304=&沙.=0.8x(28.4+5.6+1.7)kW=28.6kW。30=Kg。30,=08 X(49.1+15+2.9)kvar=53.6kvar+53.62kVA=60.8kVA60.8人/人=A=92.4A 73x0.38工厂的电力负荷计算及短路计算第四章用二项式系数法查附表1,取二项式系数 b=0.14 c=0.4 x=5 cos。=0.5 tan0=1.73=8=10.5kWx4+7.5kWxl=49.5kWRo=61+。巴=0.14xl42kW+0.4x49.5kW=39.7kWQo=39.7xl.73kvar=68.7kvar530=739.72+68.72kVA=79.4kVA,79.4kVA 人Ao=丁-=120.6AV3x0.38kV工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.2.4单相用电设备计算负荷的确定单相设备接于三相线路中，应尽可能地均衡分配，使三相负 荷尽可能平衡。如果均衡分配后，三相线路中剩余的单相设备总 家量不超过三相设备总今量的15%,可将单相设备总息量视为三 相负荷平衡进行负苻计算。如果超过15%,则应先将这部分单相 设备今量换算为等效三相设备今量，再进行负苻计算。1、单相设备接于相电压时等效三相设备今量产e按最大负苻相所接的单相设备今量尸加0的3僖计算，即 Pe=3Pem(p2、单相设备接于线电压时叁量乙夕为的单相设备接于线也压时，其等效三相设备叁量修为工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.2.5工厂电气照明容量的确定1 J不用镇流器的照明设备（如白炽灯、碘鸽灯）,其设备衮 量指灯头的额定功率，即Pe=PN2）用镇流器的照明设备（如荧光灯、高压汞灯、金属卤化物 灯）,其设备余量要包括镇流器中的功率强失，所以一般嗪嵩 于灯头的额定功率，即3）照明设备的额定表量还可按建筑物的单核面积余量法估算,即oS/1000工厂的电力负荷计算及短路计算第四章工厂电气照明负荷的确定照明设备通常都是单相负荷，在设计安装时应将它们均匀地 分配到三相上，力求臧少三相负荷不平衡状况。设计规范规定，如果三相电路中单相设备总余量不超过三相设备余量的15%时，则单相设备可按三相平衡负荷考虑；如果三相电路中单相设备总 衮量超过三相设备衮量的15%,且三相明显不对称时，则首先应 将单相设备家量换算为等效三相设备家量。换算的简单方法是：选择其中最大的一相单相设备余量乘三僖，作为等效三相设备衮 量，再与三相设备衮量相加，应用需要宗教法计算其计算负苻。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章照明设备组的需要系数及功率因数通常，车间的照明设备叁量都不会超过车间三相设备叁量的 15%o因此，我们可在确定了车间照明设备总余量后，按需要宗 教法单独计算车间照明设备的讨算负荷。光源类别需要系 数cos夕白炽灯荧光灯高压汞灯高压钠灯金属卤化物灯生产车间办公 室0.8-110.9(0.55)0.45-0.650.450.40-0.61变配电所、仓 库0.5-0.710.9(0.55)0.45-0.650.450.40-0.61生活区宿舍0.6-0.810.9(0.55)0.45-0.650.450.40-0.61室外11I-IU0.9(0.55)J贝1臼H KZX0.45-0.65，叩id K0.450.40-0.614.2.6 用需要系数法计算全厂荷L用需要宗数法计算全厂计算负荷在已知全厂用电设备总家量尸e的条件下，乘以一个工厂的需 要系教Kd即可求得全厂的有功讨算负苻，即%=K#工厂类别需要系数功率因数工厂类别需要系 数功率因数汽轮机制造厂0.380.88石油机械制造厂0.450.78锅炉制造厂0.270.73电线电缆制造厂0.350.73柴油机制造厂0.320.74电器开关制造厂0.350.75重型机床制造厂0.320.71橡胶厂0.50.72仪器仪表制造厂0.370.81通用机械厂0.40.72电机制造厂0.330.81工厂的电力负荷计算及短路计算第四章用逐级推算法计算全厂的计算负荷03；高压配电所尸305应为其所有出线上的计算负荷0306等之和，&2WL.丽厂、车间变电所T()A7,T&3_WL2 琢&I A&L2*14；1/6 H 丫 1 (M)用电设备组再乘上同时祭教o而。304要考虑线路WL2的损耗，因此0304=尸305+wL2尸303由尸304等几条干线上计算负苻之和乘以一个 同时索数羟而得。尸302还要考虑变压器的须耗，因此尸302三0303+加%+口 0尸301由0302等几条高压配也线路上计算负荷之和 乘以一个同时系教K而得。对中小型工厂来说，厂内高低压配也线路一般 不长，其功率演耗可嚓去不计。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电力变压器的功率损耗有功功率强耗:-0.015S30无功功率才员耗:AQt=0.06530工厂的电力负荷计算及短路计算第四章按年产量和年产值估算全厂的计算负荷已知工厂的年产量4或年产值3,根据工厂的单年产量耗超量。或 单住产值耗也量3工厂的全年耗电量明Wa-Aa-Bb全厂的有功计算负荷:W p a 30 五1 max工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.2.7 工厂的功率因数利延：功率因教是供用先宗统的一项重要的技术经济指标，它反映了供用也系统中无动功率消耗量在系统总余量中所占的 比重，反映了供用电系统的供也能力。分类：瞬时功率因数 运行中的工厂供用电宗统在第一时刻的功率因数值平均功率因教 第一规定时间段内功率因数的平均值最大负苻时的功率因数 配电余统运行在年最大负荷时的功率因教自然功率因教 用也设备或工厂在没有安装人工补偿装置时的功率因教总的功率因教 用也设备或工厂设置了人工补偿后的功率因教工厂的电力负荷计算及短路计算第四章工厂的功率因数计算瞬时功率因教P平均功率因教最大负苻时的功率因教Aocos 9=工厂的电力负荷计算及短路计算第四章无功功率补偿工厂中的用超设备多为感性负载，在运行过程中，除了消耗有功功率外，还需要大量的无功功率在也源至负苻之 间交换，导致功率因数降低，给工厂供 配也系统造成不利影响。提高功率因教的方法：提高自然功率因教人工补偿无动功率安装移相也叁器工厂的电力负荷计算及短路计算第四章补偿容量和补偿后计算负荷的计算补偿衮量的计算补楂后计算负荷的计算总的无功计算负苻补偿后的视在计算负苻Qc=P3Q(tan(p-tan(p030=。30 Qcn=Q cq c工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.2.8 尖峰电流的计算尖峰也流 持续时间12s的短时最大负荷也流。主要用来选择 踪新器和低压断路器，整定继电保护及检验电动机自起动条件等单台用电设备尖峰也流的计算T K T pk-1 st-st1 N多台用电设备尖峰电流的计算或者工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.3.1短路故障的原因概念：运行中的包力豕绕或工厂供配也系统的相与相或者相与地之间 发生的金属性非正常连接。原因:系统中带也部分的也专绝缘出现破坏，而引起这种破坏的原因 有过也压、雷击、绝缘材料的老化以及运行人员的误操作和施 工机械的破坏、鸟害、鼠害等工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.3.2短路故障的种类工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.3.3短路参数短路计算的目的：为了正确选择和校验电气设备，准确地 整定供配电系统的保护装置，避免在短路也流作用下演坏电专 设备，保证供配也系统中出现短路时，保护装置能可靠动作。无F艮大衮量也力系统，指其余量相对于用户供电系统余量 大得多的电力系统，当用户供电系统的负苻变动卷至发生短路 时，电力系统变也所馈电母线上的也压能基本保持不变。如果 也力索统的也源总阻抗不超过短路也路总阻抗的5%10%,或也力索统衮量超过用户供电条统衮量的50僖时，可将电力杀 统视为无F艮大衮量祭统。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章最严重情况时短路全电流的波形曲线图工厂的电力负荷计算及短路计算第四章短路计算的短路参数再 短路后第一个周期的短路电流周期分量的有效值，称为次 暂态短路也流有效值。卜司短路后经过半个周期（即0.01s）时的短路电流峰值，是整 国 个短路过程中的最大瞬时电流。这一最大的瞬时短路电流 称为短路冲击也流。国三相短路冲击也流有效值,S 流的有效值。回三相短路也流稳态有效值短路后第一个周期的短路也次暂忐三相短路余量工厂的电力负荷计算及短路计算第四章短路计算的公式对于高压也路的短路婢=2.55/对于低压超路的短路叱）=1.84/：）=1.09/工厂的电力负荷计算及短路计算第四章短路计算的方法简介当供配电条统中某处发生短路时，其中一部分阻抗被短 接，网路阻抗发生变化，所以在进行短路也流计算时，应先 对各电专设备的参数（电阻或电抗）进行计算。有名值法：也设备的电阻和电抗及其他也军参数用有名值（即有单传的值）表示标幺值法：也设备的电阻和电抗及其他也军参数用相对值 表示短路家量法：也与设备的电阻和电抗及其他也与参数用短路 家量表示工厂的电力负荷计算及短路计算第四章有名值法进行短路计算的步骤绘制短路回路等效电路计算短路回路中各元件的阻抗值求等效阻抗，化简电路计算三相短路电流周期分量有效值及其他短路参数 列短路计算表工厂的电力负荷计算及短路计算第四章标幺值法进行短路计算的步骤选择基准木量、基准电压、计算短路点的基准电流 绘制短路回路的等效也路计算短路回路中各元件的也抗标幺值求总包抗标幺值，化简也路计算三相短路也流周期分量有效值及其他短路参数 列短路计算表工厂的电力负荷计算及短路计算第四章无限大容量电源供电系统短路电流计算给出计算电路图确定短路讨算点按所选择的短路计算点给出等效电路图计算电路中各主要元件的阻抗等效电路化简求出其等效总阻抗计算短路也流和短路衮量。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章Y 采用欧姆法进行短路计算三相短盛时，三相短路也流周期分量有效值不计也阻，则三相短路也流的周期分量有效值三相短路参量sf)=工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电力系统的阻抗电J力条统的也抗Xs=U；IS断流衮量工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电力变压器的阻抗支压器的电阻号乃。3/。3吗/电）2%=U了U 9Rt变压器的电抗X?4%。/nxt/Uc)x100/o-(SNXr/Uf)xlOO/oI Uk%.uA工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电力线路的阻抗线路的电阻R膛线路的也抗X明Rl=Rix 附=x。/电力线路每相的单柱长度电抗平均值线路结构线 路 电 压35kV及以上610kV220/3 80V架空线路0.40.350.32电缆线路0.120.080.066工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电力线路的阻抗-阻抗等效换算的条件是元件的功率演耗不变ap=u2/r aq=u2/x阻抗换算的公式IR=R(Uc)2!X=X(幺)2工厂的电力负荷计算及短路计算第四章采用标幺制法进行短路计算标幺制法，即相对单传制法，因其短路计算中的 有关物理量是采用标幺值而乱名。任一物理量的标幺值，为该物理量的实际值与所 选定的标准值的比值，即A*4d=A4工厂的电力负荷计算及短路计算第四章1.采用标幺制法进行短路计算按标幺制法进行短路计算时，一般是先选定基准衮量Sd和基 准赳压Ud。基准衮量，基准超压，工程设计中通常取S100MVA 通常取元件所在处的短路计算电压,即取，=C选定了基准余量方和基准电压U-之后，基准也流基准也抗晶工厂的电力负荷计算及短路计算第四章各主要元件的电抗标幺值1J也力系统的电抗标幺值X*=工=五/正=9s Xd 黑/Sd S,2J也力变压器的电抗标幺值3J电力线路的标幺值工厂的电力负荷计算及短路计算第四章二相短路无限大余量系绕三相短路电流周期分量有效值的标幺值二 二 1 一江F三相短路电流周期分量有效值三相短路余量工厂的电力负荷计算及短路计算第四章短路电流的计算两相无F艮大参量系统中发生两相短路时只计也抗三相：由肥=每单相:5 2|Z412-2 左得:73/2=0.866工厂的电力负荷计算及短路计算第四章4.3.5短路的效应及危害也力系统中出现短路故障后，由于负载阻抗被短接，电 源到短路点的短路阻抗很小，使也源至短路点的短路也流比 正常时的工作电流大几十僖兽至几百僖。在大的也力系统中,短路电流可达几万安塔至几十万安塔，强大的也流所产生的 热和也动力效应将使也气设备受到破坏，短路点的也孤将烧 毁电气设备，短路点附近的也压会显著降低，严重情况将使 供也受到影响或被迫中断。不对称短路所造成的零序电流，还会在邻近的通信线路内产生感应也动势干扰通信，亦可能 危及人身和设备的宴全。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章短路电流的电动力效应1J 一般也器：要求也器的极F艮通过也流（动稳定也流）峰值大于最大短路电流峰值，即max sh2）绝缘子：要求绝缘子的最大允许抗夸就苻大于最大计 算我荷，即工2外工厂的电力负荷计算及短路计算第四章短路电流的热效应对成套也与设备，因导体材料及截面均已确定，故达到极F艮 温度所需的热量只与电流及通过的时间有关对导体和也缆mm导体和电缆的选择就面大于等于鼠即热稳定合格工厂的电力负荷计算及短路计算第四章常用导体和电缆的最高允许温度.最高允许温度（）导体的材料和种类 正常时 短:路时铜 70 300铜（镀锡）只A 700LI IJ L u J、Y又J，ZUU硬导体 有-铝 70 200钢 70/v JUUt a 铜芯lOkV 60 250油溥纸缩绥由缗 _铝芯 10kV 60 200一 忆铜芯 80 230TfnA 擎 7 1格 4 tt 酉_乂永乙密电猊i A|Zj-kH GA铝心 80 200工厂的电力负荷计算及短路计算第四章5第5章供电线路的导线和电缆内容提要:本章介绍工厂供配电线路的选择方式。包括工厂架空线路、电缆线路和绝缘导线、母线等的线型选择和导线截面确定的方法：按发热条件选择、按经济电流密度选择、按电压损耗选择、按机械 强度校验等。并简单介绍了母线的校验原则。5.1.1工厂常用架空线路裸导线型号的选择1.铝绞线(LJ)户外架空线路采用的铝绞线导电性能好，重量轻，对风雨的抵抗力较 强，但对化学腐蚀的抵抗力较差，多用在10kV及以下线路上，其杆距 不超过100125m。2.钢心铝绞线(LGJ)此种导线的外围用铝线，中间线心用钢线，解决了铝绞线机械强度差 的缺点。由于交流电的趋肤效应，电流实际上只从铝线通过，所以钢 心铝绞线的截面面积是指铝线部分的面积。在机械强度要求较高的场 所和35kV及以上的架空线路上多被采用。3.铜绞线(TJ)铜绞线导电性能好，对风雨及化学腐蚀的抵抗力强，但造价高，且密 度过大，选用要根据实际需要而定。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章5.1.2工厂常用电力电缆型号的选择1.油浸纸绝缘铝包或铅包电力电缆（如铝包铝心ZLL型，铝包铅心 ZL型）该电缆具有耐压强度高，耐热能力好，使用年限长等优点，使用最 普遍。这种电缆在工作时，其内部浸渍的油会流动，因此不宜用在 有较大高度差的场所。2.塑料绝缘电力电缆这种电缆重量轻，耐腐蚀，可以敷设在有较大高度差，甚至是垂直、倾斜的环境中，有逐步取代油浸纸绝缘电缆的趋势。目前生产的有 两种：一种是聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套的全塑电力电缆（VLV和 VV型），已生产至10kV电压等级。另一种是交联聚乙烯绝缘、聚氯 乙烯护套电力电缆（丫几丫和丫户型），已生产至35kV电压等级。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章5.1.3工厂常用绝缘导线型号及选择配电线路及从电杆上引进户内的线路多为绝缘导线。绝缘导线的线芯材料有铝芯和铜芯两种。塑料绝缘导线型号有：BLV塑料绝缘铝芯线，BV塑料绝缘铜芯线，BLVV（BVV）塑料绝缘塑料护套铝（铜）芯线，BVR塑料绝缘铜芯软线。橡皮绝缘导线型号有：BLX（BX）棉纱编织橡皮绝缘铝（铜）芯线，BBLX（BBX）玻璃丝编织橡皮绝缘铝（铜）芯线，BLXG（BXG）棉纱编 织、浸渍、橡皮绝缘铝（铜）芯线（有坚固保护层，适用面宽），BXR 棉纱编织橡皮绝缘软铜线等。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章5.2导线和电缆截面的选择导线、电缆截面的选择必须满足安全、可靠的条件。1）发热条件 通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的发热温度,不应超过其正常运行时的最高允许温度。2）电压损耗条件 通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的电压 损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。3）经济电流密度35kV及以上的高压线路及35kV以下的长距离、大 电流线路，其导线（含电缆）截面宜按经济电流密度选择，以使线 路的年运行费用支出最小。4）机械强度 导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允 许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定 度。母线则应校验其短路的动稳定度和热稳定度。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章导线和电缆的选择过程10kV及以下的高压线路和低压动力线路发热条件一电压损耗、机械强度低压照明线路，电压损耗一发热条件、机械强度对长距离大电流线路和35kV及以上的高压线路，经济电流密度一发热条件、电压损耗、机械强度对于电力电缆有时还必须校验短路时的热稳定度，看其在短路电流 作用下是否会烧毁。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章5.2.1按发热条件选择导线和电缆的截面1、三相系统相载J面的选择导线和包缆的正常发热温度不能超过其允许值/al/max相同截面下，铜的我流能力是铝的1.3僖根据环境温度查出或乘上温度修正宗教求出相应的允许莪流量,环境温度修正宗教最大负苻曲流/max的选取：选降压变压器高压侧的导线时，取变压器额定一次电流。选高压也衮器的引入线应为电息器额走也流的1.35僖；选低压也衮器的引入线应为电息器额走也流的1.5僖工厂的电力负荷计算及短路计算第四章5.2.1按发热条件选择导线和电缆的截面2、中性线和保护线截面的选择1J中性线（N线）糊面的选择一般三相负荷基本平衡的低压线路 三次谐波也流相当突出的三相线路 三相线路分出的两相三线线路和单 相双线线路4 2 0.544N 44=4工厂的电力负荷计算及短路计算第四章5.2.1按发热条件选择导线和电缆的截面2）保护线（PE线）糊面的选择 16 mm2“PE 42 216mm 16mm24力 35mm2Ape N 03）保护中性线（PEN线）糊面的选择PEN线就面选择应同时满足中性线和保护线选择的条 件，取其中的最大就面工厂的电力负荷计算及短路计算第四章5.2.2按经济电流密度选择导线和电缆的截面就面选得越大，电能演耗就越小，但线路投资及维修管 理费用就越高；反之，截面选得小，线路投资及维修管理会 用虽然低，但也能损耗则增加，综合考虑这两方面的因素，定出总的经济效益为最好的截面，称为经济就面。族经济电流密度Zee计算出导线的经济就面4c 4c=/maxec导线材料年最大负荷利用小时数3 OOOh以下3 000-5 OOOh5 000h以上铝线、钢芯铝 线1.651.150.90铜线3.002.251.75铝芯电缆1.921.731.54铜芯电缆2.502.252.00工厂的电力负荷计算及短路计算第四章|5.2.3按机械强度校验导线截面工厂供配曲线路选用的导线按机械强度进行校验，就应 保证所选的架空裸导线和不同敷设方式的绝缘导线的截面不 应小于其最小允许截面的要求架空裸导线的最小就面导线种类最小允许截面（mm?）备注35kV3 10kV低压铝及铝合金线353516*与铁路交叉除越时 应为35mm2钢芯铝绞线352516规程规定110kV架空线路不得采用单股线工厂的电力负荷计算及短路计算第四章5.2.4线路电压损耗的计算超压损耗 是指线路首端也压和末端电压的代数差高压配电线路C6-lOkVJ的允许也压损耗不得超过线路领走也 压的5%；从配电变压器一次侧出口到用电设备更也端的低压输配电线路 的电压须耗，一般不超过设备领定也压（220V、38OVJ的5%；对视觉要求较高的照明线路，则不得超过其额定电压的2%3%工厂的电力负荷计算及短路计算第四章l,电压损耗的计算1J集中负荷的三相线路也压演耗的计算公式线路总的也压演耗线路的也压损耗 电压损耗电压才员耗的百分值u=p、R+p2R2+%X+q2X2 工(pR+qX)KU=pRIUnU=EpL/(%Un)=m/(%Un)At/%=xlOO%NAU%=1。吃/%=登%阴 U：(C/)工厂的电力负荷计算及短路计算第四章计算系数c线路类型线路额定电 压/V计算系数C/kWnrmm-2铝导线铜导线三相四线或三相三 线220/38046.216.5两相三线20.534.0单相或直流2207.7412.81101.943.21工厂的电力负荷计算及短路计算第四章电压损耗的计算2J均匀分布负荷的三相线路电压旅耗的计算AU=L2Ro(L+L2/2)=Ro W+Z2/2)工厂的电力负荷计算及短路计算第四章按允许电压损耗选择、检验导线截面按允许电压须耗选择导线就面分两种情况：一是各段线路截面相同，二是各段线路截面不同。当供电较短时常采用统一就面的导线，根据允许电压强耗来校 验导线就面是否满足也压强耗的条件AU%AUal%“均一无感”线路，可以计算该导线截面A=mca,%工厂的电力负荷计算及短路计算第四章5.2.5 母线的选择U对一般汇流母线按持续工作电流选择母线就面【al 2/3O2J对年平均负荷、传输家量较大的母线，宜按经济电流密度也 择其截面3J硬母线动稳定校验(yal(yc 4)母线热稳定度校验最小允许就面校验其热稳定度=F)xN工/c母线实际就面大于最小允许就面时 4 2 4nhi工厂的电力负荷计算及短路计算第四章第6章工厂供配电系统的保护内容提要:本章首先讲述供电系统保护装置的作用及其基本要求，接 着分别介绍工厂高压线路和电力变压器的继电保护、熔断器保护、低压断路器保护、过压保护和防雷保护及接地的知识。其中重点介 绍工厂高压线路过流保护及变压器保护。接地是本章学习的重点。内容提要供配电系统保护装置的作用和要求常用保护继电器的类型与结构工厂高压线路继电保护电力变压器的保护工厂低压供电系统的保护电气设备的防雷与接地工厂的电力负荷计算及短路计算第四章6.1供配电系统保护装置的作用和要求1.供配电系统保护装置的作用保护装置的作用是：在发生故障时自动检测出故障，迅速而有 选择地将故障区域从供电系统中切除，以免系统设备继续遭到破 坏。另一作用是及时发现系统中不正常运行，如过载、欠电压等 情况时，能发出报警信号，以便及时处理，保证安全可靠地供电。2.过电流保护装置的基本要求为了使保护装置能够正确地反映故障并起到保护作用，过电流 保护装置必须满足以下四个基本要求，即选择性、快速性、可靠 性和灵敏性。工厂的电力负荷计算及短路计算第四章 选择性 当供电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置应先动 作，切除故障，而供电系统的其它无故障部分继续运行，满足这一要求 的动作就叫有选择性。如果供电系统发生故障时，离故障最近的保护装 置不动作，而离故障点远的保护装置动作，这叫失去选择性。快速性 保护装置应尽快动作，迅速切除故障。可靠性 保护装