供配电技术项目二 供配电系统负荷及短路计算任务一、任务一、 机加工车间电力负荷计算机加工车间电力负荷计算任务二、工厂计算负荷和耗电量计算任务二、工厂计算负荷和耗电量计算 任务三、电网尖峰电流计算任务三、电网尖峰电流计算任务四、任务四、 三相电力系统短路计算三相电力系统短路计算任务五、任务五、 电力系统稳定度校验电力系统稳定度校验供配电技术任务一、任务一、 机加工车间电力负荷计算机加工车间电力负荷计算供配电技术一、计算负荷（或负荷计算）一、计算负荷（或负荷计算）： 采用统计学统计学的方法，用来按发热条件发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。 或者就是计算工厂、车间或用户等所需的用电功率（电流），作为选择元器件、导线的基础。 按计算负荷选择的元器件、导线，以计算负荷连续运行时，其发热温度不超过允许值。二、计算负荷的意义二、计算负荷的意义： 选择元件选择元件 偏高偏高：浪费；偏低偏低：元件烧坏 计算合理合理可以省钱省钱两部电价制两部电价制： 基本电价基本电价：按变压器的安装容量收费，10元/KV.A 电度电价电度电价：按电能计量收费 总电费基本电价电费电度电价电费一、一、计算负荷计算负荷（或负荷计算）（或负荷计算）： 采用统计学统计学的方法，用来按发热条件发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。 或者就是计算计算工厂、车间或用户等所需的用电功率（电流），作为选择元器件、导线选择元器件、导线的基础。 按计算负荷选择的元器件、导线，以计算负荷连续运行时，其发热温度不超过允许值。二、二、计算负荷的意义计算负荷的意义： 选择元件选择元件 偏高偏高：浪费；偏低偏低：元件烧坏 计算合理合理可以省钱省钱两部电价制两部电价制： 基本电价基本电价：按变压器的安装容量收费，10元/KV.A 电度电价电度电价：按电能计量收费 总电费总电费基本电价电费电度电价电费供配电技术三、计算负荷有关的物理量三、计算负荷有关的物理量： 1、年最大负荷、年最大负荷Pmax和年最大负荷利用小时和年最大负荷利用小时Tmax： 1）年最大负荷年最大负荷：PmaxP30，负荷最大的工作班内，消耗电能最大的半小时的平均功率（出现23次）。 2）年最大负荷利用小时）年最大负荷利用小时：Tmax，假象时间，就是在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax运行消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际运行消耗的电能能。 Wa是年实际消耗电能。 三、三、计算负荷有关的物理量计算负荷有关的物理量： 1、年最大负荷年最大负荷Pmax和和年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时Tmax： 1）年最大负荷年最大负荷：PmaxP30，负荷最大的工作班内，消耗电能最大的半小时的平均功率（出现23次）。 2）年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时：Tmax，假象时间，就是在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax运行消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际运行消耗的电能能。 Wa是年实际消耗电能。 供配电技术 年最大负荷利用小时：年最大负荷利用小时：Tmax是个很重要得物理量，与工作班制有关： 一班制：18003000h 二班制：35004800h 三班制：50007000h供配电技术2、平均负荷和负荷系数、平均负荷和负荷系数： 1）平均负荷：Pav是一段时间t内平均消耗的功率。 2）年平均负荷： Wa是年耗电量。 2、平均负荷平均负荷和和负荷系数负荷系数： 1）平均负荷平均负荷：Pav是一段时间t内平均消耗的功率。 2）年平均负荷年平均负荷： Wa是年耗电量。 供配电技术3）负荷系数）负荷系数：又称负荷率。是用电负荷的平均功率Pav与其最大负荷Pmax的比值。 KL越接近于1越好。尽可能消峰填谷消峰填谷。 对于用电设备对于用电设备：负荷系数是输出功率P与设备额定功率PN的比值。 3）负荷系数负荷系数：又称负荷率负荷率。是用电负荷的平均功率Pav与其最大负荷Pmax的比值。 KL越接近于1越好。尽可能消峰填谷消峰填谷。 对于用电设备对于用电设备：负荷系数是输出功率P与设备额定功率PN的比值。 供配电技术负荷系数有时用百分值表示负荷系数有时用百分值表示 有功负荷率：有功负荷率：无功负荷率：无功负荷率：供配电技术四、求计算负荷的方法四、求计算负荷的方法求P30或Pmax 求计算负荷的方法 需要系数法需要系数法：国际普遍采用，用于设备台数多，容量相差不大的场所。如：车间、全厂的计算负荷的确定。 二项式法二项式法：用于确定设备台数较少，容量相差悬殊的低压干线和分支干线。求求P30或或Pmax 需要系数法需要系数法：国际普遍采用，用于设备台数多设备台数多，容量相差容量相差不大的不大的场所。如：车间、全厂的计算负荷的确定。 二项式法二项式法：用于确定设备台数较少设备台数较少，容量相差悬殊容量相差悬殊的低压干线和分支干线干线和分支干线。供配电技术供配电技术（一）需要系数法（三相单组）：（一）需要系数法（三相单组）：安装容量和P30之间的关系 设备安装容量设备安装容量Pe：用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量PN之和。 用电设备组：用电设备组：车间同类设备的总称。这就要按设备不同运行特点，对设备合理分组。（书后附表1）1、单用电设备组： Kd查表查表供配电技术供配电技术注意： 1）适用于车间设备台数较多的情况，设备台数多，Kd取小值，台数少， Kd取大值。 2）计算分支干线的计算负荷，Kd应取大值。 3）Kd取大值，cos 也适当取大。 4）12台设备：Kd1，即P30Pe。 单台电动机：P30PN/ 5）查Kd时，千万注意设备组类别。注意注意： 1）适用于车间设备台数较多设备台数较多的情况，设备台数多，Kd取小取小值，台数少台数少， Kd取大取大值。 2）计算分支干线分支干线的计算负荷，Kd应取大应取大值。 3）Kd取大取大值，cos 也适当取大取大。 4）12台台设备：Kd1，即P30Pe。 单台电动机单台电动机：P30PN/ 5）查Kd时，千万注意设备组类别注意设备组类别。供配电技术2、设备容量（设备容量（Pe)的计算(不含备用设备不含备用设备）： 1）连续工作制和短时工作制的用电设备组：Pe为所有铭牌铭牌额定容量之和额定容量之和。 2）断续周期工作制周期工作制的用电设备组：额定容量要换算换算到规定负荷持续率下的容量，再叠加再叠加。 供配电技术（二）二项式法（三相单组）：（二）二项式法（三相单组）： 考虑了少数大容量设备少数大容量设备对计算负荷计算负荷的附加影响。 1、基本公式（单用电设备组）： P30bPecPx bPe：用电设备组的平均功率。 cPx：用电设备组中x台最大设备投入运行时，增加的附加负荷。 Px：为前x台容量最大设备的容量。 b、c为二项式系数，查附表1得到。x也可查表得到。（二）二项式法（三相单组）：（二）二项式法（三相单组）： 考虑了少数大容量设备少数大容量设备对计算负荷计算负荷的附加影响。 1、基本公式（单用电设备组）基本公式（单用电设备组）： P30bPecPx bPe：用电设备组的平均功率。 cPx：用电设备组中x台最大设备投入运行时，增加的附加负荷。 Px：为前x台容量最大设备的容量。 b、c为二项式系数，查附表1得到。x也可查表得到。供配电技术供配电技术注意： 1）设备总台数n小于表中规定最大设备台数x的2倍（即n2x），最大容量设备台数x宜适当取小。 建议：xn/2，四舍五入取整。 2）12台设备，P30Pe，对于电动机：P30PN/ 。 3）设备台数少，cos 适当取大。 4）该方法无理论数据，来源于设计实践，仅适用于机加工仅适用于机加工工业工业。注意注意： 1）设备总台数总台数n小于表中小于表中规定最大设备台数台数x的的2倍倍（即n2x），最大容量设备台数x宜适当取小。 建议：xn/2，四舍五入取整。 2）12台设备台设备，P30Pe，对于电动机：电动机：P30PN/ 。 3）设备台数少设备台数少，cos 适当取大取大。 4）该方法无理论数据，来源于设计实践，仅适用于机加工仅适用于机加工工业工业。供配电技术（三）需要系数法需要系数法（三相三相多用电设备多用电设备组组） 确定多用电设备组多用电设备组的干线干线、车间变电所低压母线车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各用电设备组最大负荷不同时出现的因素用电设备组最大负荷不同时出现的因素。 所以计入同时系数同时系数（参差系数、综合系数）。 有功负荷：Kp 无功负荷：Kq 用于选择干线、母线的截面、电器元件等。供配电技术求车间干线（母线）计算负荷求车间干线（母线）计算负荷（选择干线干线（母线母线）截面及其电器元件），步骤： （1）对同一干线（母线）的用电设备合理分组。 （2）求各用电设备组的安装容量Pe（i） （3）查表得到各组Kd， cos，tan。 （4）求各组计算负荷P30（i），Q30（i）。 （5）求干线（母线）计算负荷： 供配电技术注意： （1）总的无功计算负荷不能用P30*tan计算，总的视在计算负荷也不能用P30/cos来计算。 总的S30、I30不能够用各计算负荷、计算电流之和来计算。 因为：各组设备的功率因数不一定相同。 （2）在计算多用电设备组总的计算负荷时，各用电设备组的计算系数、功率因数均按表1系数计算，不必考虑台数多少而适当增大Kd或cos值的问题。注意注意： （1）总的无功计算负荷不能用总的无功计算负荷不能用P30*tan计算计算，总的视在计总的视在计算负荷也不能用算负荷也不能用P30/cos来计算来计算。 总的S30、I30不能够用各计算负荷、计算电流之和来计算。 因为因为：各组设备的功率因数不一定相同。 （2）在计算多用电设备组总的计算负荷多用电设备组总的计算负荷时，各用电设备组的计算系数、功率因数均按表1系数计算，不必考虑台数多少不必考虑台数多少而适当增大而适当增大Kd或或cos值的问题值的问题。供配电技术供配电技术供配电技术 （四）二项式法（三相多用电设备组三相多用电设备组） 采用二项式法确定多组用电设备干线或低压母线上的计算负干线或低压母线上的计算负荷荷时，也应考虑各用电设备组的最大负荷不同时出现的因素也应考虑各用电设备组的最大负荷不同时出现的因素。 与需要系数法不同，二项式法不是计入一个同时系数，而在用电设备组中取其中一组最大附加负荷用电设备组中取其中一组最大附加负荷cPx，再加上各组平均再加上各组平均负荷负荷bPe，得到其总的有功计算负荷： tanmax为最大附加负荷（cPx）max的设备组平均功率因数角的正切值。 （四）二项式法（三相多用电设备组三相多用电设备组） 采用二项式法确定多组用电设备干线或低压母线上的计算负多组用电设备干线或低压母线上的计算负荷荷时，也应考虑各用电设备组的最大负荷不同时出现的因素也应考虑各用电设备组的最大负荷不同时出现的因素。 与需要系数法不同，二项式法不是计入一个同时系数，而在用电设备组中取其中一组最大附加负荷用电设备组中取其中一组最大附加负荷cPx，再加上各组平均再加上各组平均负荷负荷bPe，得到其总的有功计算负荷： 供配电技术 注意：计算各用电设备组总计算负荷时，b、c、x、cos 均取附表1中的值，不论各组设备台数多少。 注意注意：计算各用电设备组总计算负荷时计算各用电设备组总计算负荷时，b、c、x、cos 均取附表均取附表1中的值中的值，不论各组设备台数多少不论各组设备台数多少。供配电技术供配电技术供配电技术五、拓展：五、拓展：单相用电设备组计算负荷的确定单相用电设备组计算负荷的确定（一）概述（一）概述 1、单相设备容量单相设备容量Pe 15的三相设备容量的三相设备容量Pe 平衡平衡。 总的设备安装容量单相容量三相容量总的设备安装容量单相容量三相容量 例：单相为10KW，三相为100KW，求安装容量。 解:因(10/100)*100%15的三相的设备容量的三相的设备容量 单相容量 三相容量，而后与三相设备容量叠加，作为总安装容量。 3、三相不平衡时，取最大负荷相有功负荷的三相不平衡时，取最大负荷相有功负荷的3倍，作为等倍，作为等效三相有功计算负荷。效三相有功计算负荷。 P303P30.m，Q Q30303Q3Q30.m30.m 转化为供配电技术4、求含单相用电设备的设备组的计算负荷的过程： 计算单相设备的安装容量，而后与三相设备安装容量相加，得到总的安装容量Pe，再利用需要系数法，二项式法求计算负荷。计算单相设备安装容量Pe 总安装容量单相设备安装容量三相设备容量采用需要系数法或二项式法求P30、Q30、S30、I30 4、求含单相用电设备的设备组的计算负荷的过程求含单相用电设备的设备组的计算负荷的过程： 计算单相设备单相设备的安装容量安装容量，而后与三相设备安装容量相与三相设备安装容量相加加，得到总的安装容量得到总的安装容量Pe，再利用需要系数法，二项式法需要系数法，二项式法求计算负荷。供配电技术（二）单相设备设备组的等效三相负荷的计算（二）单相设备设备组的等效三相负荷的计算 1、单相设备接与相电压时，等效三相设备安装容量Pe ： Pe=3Pe.m Pe.m 为单相负荷最大相的单相设备容量 认为：单相等效三相安装容量为最大相安装容量的单相等效三相安装容量为最大相安装容量的3倍倍。ABC（二）（二）单相设备设备组的等效三相负荷的计算单相设备设备组的等效三相负荷的计算 1、单相设备接与相电压单相设备接与相电压时，等效三相设备安装容量等效三相设备安装容量Pe ： Pe=3Pe.m Pe.m 为单相负荷最大相的单相设备容量 认为：单相等效三相安装容量为最大相安装容量的单相等效三相安装容量为最大相安装容量的3倍倍。供配电技术例：单相为20KW，三相为30KW，求计算负荷。 解:Pe30KW320KW90KW 而后再利用需要系数法进行计算ABC供配电技术 2、单相设备接于线电压时的等效三相设备安装容量单相设备接于线电压时的等效三相设备安装容量： 而后再采用需要系数法求计算负荷。 2、单相设备接于单相设备接于线电压时线电压时的等效三相设备安装容量的等效三相设备安装容量： 而后再采用需要系数法求计算负荷。 供配电技术3、单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算、单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算： 步骤： 1）先分组。 2）线容量相容量。 3）利用需要系数法计算各相计算负荷。 4）各组同相相加。 5）取最大计算负荷P30.m， 则总的计算负荷：P30=3P30.m，Q30=3QQ30=3Q30.m 30.m ABC3、单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算单相设备分别接于线电压和相电压时的等效三相负荷计算： 步骤： 1）先分组先分组。 2）线容量线容量相容量相容量。 3）利用需要系数法计算各相计算负荷需要系数法计算各相计算负荷。 4）各组同相相加各组同相相加。 5）取最大计算负荷取最大计算负荷P30.m， 则总的计算负荷总的计算负荷：P30=3P30.m，Q30=3QQ30=3Q30.m 30.m 供配电技术线容量转换成相容量： A、B、C三相顺着记；线相转换有联系。转换系数查表23； 无功靠有功来转换。 供配电技术思考题：1、什么是年最大负荷？什么是年最大负荷利用小时？什么是年最大负荷？什么是年最大负荷利用小时？2、什么是计算负荷？求计算负荷的意义？、什么是计算负荷？求计算负荷的意义？3、确定用电设备计算负荷的方法？每种方法适用场所？4、单台电动机计算负荷如何确定？用电台数少时，Kd和cos应如何变化？5、用电设备组的安装容量如何确定？6、有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷，应考虑什么因素？7、用电设备台数少，容量相差悬殊时，采用什么方法确定计算负荷？8、怎样判断三相是否平衡？设备安装容量如何计算？ 9、 三相不平衡时，如何确定三相有功计算负荷？为什么？ 作业：1、习题23 思考：习题21供配电技术子任务一：子任务一：某变电所一台主变压器，其低压侧有功计算负荷某变电所一台主变压器，其低压侧有功计算负荷P30（2）为为650kw，无功计算负荷无功计算负荷Q30（2）为为800kvar，使高压侧功使高压侧功率因数率因数cos 不低于不低于0.9，问：在低压侧补偿容量为多少？用几个，问：在低压侧补偿容量为多少？用几个BCMJ0.4103型电容器？补偿前后变压器容量有何变化？型电容器？补偿前后变压器容量有何变化？计算过程计算过程子任务二：子任务二：工厂有功计算负荷工厂有功计算负荷P30600kw，无功计算负荷无功计算负荷Q30400kvar，两班生产，求年耗电量。两班生产，求年耗电量。计算过程计算过程任务二、工厂计算负荷和耗电量计算任务二、工厂计算负荷和耗电量计算 供配电技术 工厂计算负荷工厂计算负荷是选择工厂电源进线及主要电气设备，包括主变压器的基本依据，也是计算功率因数及无功补偿容量的基本依据。求工厂计算负荷的方法：求工厂计算负荷的方法：1、逐级计算法逐级计算法（以求有功计算负荷为例，无功计算负荷同理） 从负荷端向工厂电源端将其逐级相加，只要分别乘以各级配电点的各自同时系数就可求得。 注意：电力变压器有功损耗： 一般工厂一般忽略高低压线路的功率损耗。一、工厂计算负荷的确定一、工厂计算负荷的确定供配电技术如不忽略，线路的功率损耗为如不忽略，线路的功率损耗为:供配电技术PWL1(j)供配电技术2、按需要系数法：Pe：为全厂设备安装容量；Kd：为工厂的需要系数，查附表2（P368），机械类工厂需要系数。供配电技术3、按年产量估算： Tmax：年最大负荷利用小时，附表2中有部分工厂数据 供配电技术4、按年产值法估算工厂计算负荷： 供配电技术5、参照同类工厂 逐级计算法、需要系数法逐级计算法、需要系数法：适用于机械工业适用于机械工业。按年产量、年产值估算法按年产量、年产值估算法：适用于发酵或酿造行业。或用于粗适用于发酵或酿造行业。或用于粗算计算负荷算计算负荷。 供配电技术1、工厂的功率因数、工厂的功率因数 1）瞬时功率因数： 或功率因数表读出 2）平均功率因数： 月平均功率因数0.85奖，0.85奖，0.85罚。 供配电技术 3）最大负荷功率因数： 一般工厂应大于0.9，不到0.9应补偿 4）自然功率因数：未装补偿装置时功率因数。 有：瞬时值、平均值 3）最大负荷功率因数最大负荷功率因数： 一般工厂应大于0.9，不到0.9应补偿 4）自然功率因数自然功率因数：未装补偿装置时功率因数。 有：瞬时值、平均值 供配电技术2、无功功率的补偿、无功功率的补偿 1）提高自然功率因数提高自然功率因数： （1）电动机尽可能满载运行。 （2）合理安排生产。 （3）合理选择变压器的容量。变压器负荷率在7080 之间，小于30考虑切除或更换。 2）人工补偿人工补偿： （1）电容器）电容器。 （2）同步调相机）同步调相机。同步补偿机又称同期调相机，它实际上是不带机械负荷，空载运行的同步电动机。 供配电技术3、并联电容器补偿形式、并联电容器补偿形式（1）高压集中补偿）高压集中补偿：电容器装在高压配电所高压母线上，只补偿高压母线前边的无功功率。 常用常用。（2）低压集中补偿）低压集中补偿：电容器装在车间配电所低压母线上，补偿低压母线前的所有无功功率，减少变压器容量。（3）单独就地补偿）单独就地补偿：电容器分散装在各车间或用电设备附近，补偿范围最大，效果好，但有时利用效率不高。并联电容器补偿区示意图并联电容器补偿区示意图供配电技术4、补偿容量计算补偿容量计算 要求：最大负荷功率因数cos 0.9，如 cosR ，R 可忽略。低压线路短路计算中低压线路短路计算中： R (1/3)X ，计入R 影响。 否则忽略。高压线路短路计算中高压线路短路计算中：XR ，R 可忽略可忽略。低压线路短路计算中低压线路短路计算中： R (1/3)X ，计入计入R 影响影响。 否则忽略否则忽略。供配电技术5、注意单位注意单位： 电流电流：kA，电压电压：kV，设备容量设备容量：KW、KV.A， 阻抗阻抗：， 短路容量和断流容量短路容量和断流容量：MV.A6、短路电流的计算方法短路电流的计算方法： 欧姆法欧姆法有名单位制法 标幺值法标幺值法相对单位制法5、注意单位注意单位： 电流电流：kA，电压电压：kV，设备容量设备容量：KW、KV.A， 阻抗阻抗：， 短路容量和断流容量短路容量和断流容量：MV.A6、短路电流的计算方法短路电流的计算方法： 欧姆法欧姆法有名单位制法 标幺值法标幺值法相对单位制法供配电技术（二）欧姆法（有名单位制法）：电路参数有单位。（二）欧姆法（有名单位制法）：电路参数有单位。 1、基本公式：、基本公式：短路电路的阻抗只计算主要元件：短路电路的阻抗只计算主要元件： 电力系统、变压器、电力线路等电力系统、变压器、电力线路等。（二）（二）欧姆法欧姆法（有名单位制法有名单位制法）：电路参数有单位。）：电路参数有单位。 1、基本公式基本公式：短路电路的阻抗只计算主要元件短路电路的阻抗只计算主要元件： 电力系统、变压器、电力线路电力系统、变压器、电力线路等等。供配电技术2、各元件阻抗：、各元件阻抗：1）电力系统的阻抗计算电力系统的阻抗计算： Uc取短路点的短路计算电压，不用换算。取短路点的短路计算电压，不用换算。 Soc系统出口断路器的断流容量出口断路器的断流容量，查手册或产品样本（附表8）。如果没有给出可以利用断路器开断电流Ioc、UN计算得到Soc。2、各元件阻抗各元件阻抗：1）电力系统的阻抗计算电力系统的阻抗计算：供配电技术阻抗换算问题阻抗换算问题： 元件所处电压等级不同，阻抗值不能相互叠加，必须换算到元件所处电压等级不同，阻抗值不能相互叠加，必须换算到同一电压等级（短路点同一电压等级（短路点Uc），），各阻抗才能相互叠加。各阻抗才能相互叠加。电力变压器一次和二次侧电压不同，需要进行阻抗折算。折算原则：元件消耗的功率不变折算原则：元件消耗的功率不变。元件消耗的功率： 电阻（有功功率）： 电抗（无功功率）：供配电技术计算电力系统电抗，计算电力系统电抗，Uc取短路点的短路计算电压，不用换算。取短路点的短路计算电压，不用换算。供配电技术2）电力变压器的阻抗计算电力变压器的阻抗计算： Uc取短路点的短路计算电压，不用换算取短路点的短路计算电压，不用换算。 Pk为变压器的短路损耗（负载损耗），查手册样本(附表5)。 SN为变压器的额定容量。2）电力变压器的阻抗计算电力变压器的阻抗计算：供配电技术 Uc取短路点的短路计算电压，不用换算取短路点的短路计算电压，不用换算。 Uk为变压器的短路电压（阻抗电压）百分值短路电压（阻抗电压）百分值，查手册或样本（附表5）。 SN为变压器的额定容量。2）电力变压器的阻抗计算电力变压器的阻抗计算：2）电力变压器的阻抗计算电力变压器的阻抗计算：供配电技术3）电力线路的阻抗计算电力线路的阻抗计算： R0、X0为线路单位长度电阻、电抗值为线路单位长度电阻、电抗值，见附表6。 查R0根据线截面。 查X0根据线截面和线间几何均距。 R0、X0可按表计算。电力线路每相单位长度电抗平均值 (/km)线路结构线路电压35KV及以上610KV220/380V架空线路0.400.350.32电缆线路0.120.080.0663）电力线路的阻抗计算电力线路的阻抗计算：供配电技术总结总结：电力系统、电力变压器阻抗计算公式中，均含有：电力系统、电力变压器阻抗计算公式中，均含有电压，直接把电压取为短路计算电压，免去换算。电压，直接把电压取为短路计算电压，免去换算。 线路阻抗计算中，不含有电压，要换算到短路计算线路阻抗计算中，不含有电压，要换算到短路计算点电压下的阻抗。点电压下的阻抗。 供配电技术 任务：任务： 某工厂供电系统如图所示，已知电力系统出口断路器为SN10-10II型。试求工厂变电所高压10KV母线上k1点短路和380V母线上k2点短路的三相短路电流和短路容量。 8 81010-3-38 81010-3-3欧姆法欧姆法(4)S91000(DYn11)S91000(DYn11)供配电技术解：1、求求k1点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量 （Uc110.5KV） （1）计算短路电路中各元件的电抗及总电抗计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 1）电力系统的电抗电力系统的电抗：查附表8得SN1010II型断路器的断流容量Soc500MV.A。2）架空线路的电抗架空线路的电抗：查表31得X00.35 /km3）绘制绘制k1点短路得等效电路点短路得等效电路，如图 a）供配电技术（2）计算三相短路电流和短路容量计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值2）三相短路次暂态电流和稳态电流三相短路次暂态电流和稳态电流3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值供配电技术4）三相短路容量三相短路容量供配电技术2、求求k2点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量 （Uc20.4KV） （1）计算短路电路中各元件的电抗及总电抗计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 1）电力系统的电抗电力系统的电抗：查附表8得SN1010II型断路器的断流容量Soc500MV.A。2）架空线路的电抗架空线路的电抗(折算到折算到0.4kV侧侧）):表31得X00.35 /km3）电力变压器的电抗电力变压器的电抗：查附表5得Uk5，所以供配电技术4）绘制绘制k2点短路得等效电路点短路得等效电路，如图 b）8 81010-3-38 81010-3-3供配电技术（2）计算三相短路电流和短路容量计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值2）三相短路次暂态电流和稳态电流三相短路次暂态电流和稳态电流3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值供配电技术4）三相短路容量三相短路容量供配电技术（三）标幺制法（相对单位制法）：电路参数无单位。（三）标幺制法（相对单位制法）：电路参数无单位。 1、标幺值：、标幺值：2、基准值的选择基准值的选择：基准容量基准容量：Sd100MV.A基准电压基准电压：Ud取元件所在处的短路计算电压元件所在处的短路计算电压作为基准电压。 Ud=Uc。基准电流：基准电抗：（三）（三）标幺制法（相对单位制法）标幺制法（相对单位制法）：电路参数无单位。：电路参数无单位。 1、标幺值标幺值：2、基准值的选择基准值的选择：供配电技术3、主要元件电抗标幺值的计算主要元件电抗标幺值的计算：基准基准：Sd100MV.A ，Ud=Uc1）电力系统的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值： 2）电力变压器的电抗标幺值电力变压器的电抗标幺值：3、主要元件电抗标幺值的计算主要元件电抗标幺值的计算：1）电力系统的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值： 2）电力变压器的电抗标幺值电力变压器的电抗标幺值：供配电技术 3）电力线路电抗的标幺值电力线路电抗的标幺值： Uc为该线路所在处的短路计算电压。为该线路所在处的短路计算电压。 注意：注意：不论短路发生在那一电压等级段，只要选取短路段不论短路发生在那一电压等级段，只要选取短路段的短路计算电压为基准电压，则任一段线路的电抗实际值对的短路计算电压为基准电压，则任一段线路的电抗实际值对基准值的标幺值，等于该电抗实际值乘以基准容量后，被该基准值的标幺值，等于该电抗实际值乘以基准容量后，被该线路所在区间的短路计算电压的平方去除。线路所在区间的短路计算电压的平方去除。总结：总结：标幺值法得出的电抗标幺值，直接叠加得到总的电抗标幺值法得出的电抗标幺值，直接叠加得到总的电抗标幺值，无须因电压等级不同再进行折算，比欧姆法简便标幺值，无须因电压等级不同再进行折算，比欧姆法简便。 3）电力线路电抗的标幺值电力线路电抗的标幺值：供配电技术4、短路电流和短路容量短路电流和短路容量：基准基准：Sd100MV.A ，Ud=Uc4、短路电流和短路容量短路电流和短路容量：供配电技术供配电技术项目：项目： 某工厂供电系统如图所示，已知电力系统出口断路器为SN10-10II型。试求工厂变电所高压10KV母线上k1点短路和380V母线上k2点短路的三相短路电流和短路容量。 (4)S91000(DYn11)S91000(DYn11)短路计算电路图短路计算电路图标幺制法标幺制法供配电技术解： （1）确定基准值确定基准值 取Sd100MV.A，Uc1=10.5KV.A，Uc20.4KV.A （2）计算短路电路中各主要元件电抗的标幺值计算短路电路中各主要元件电抗的标幺值基准电流基准电流：1）电力系统电抗的标幺值电力系统电抗的标幺值：查附表8得SN1010II型断路器的断流容量Soc500MV.A。解： （1）确定基准值确定基准值 取Sd100MV.A，Uc1=10.5KV.A，Uc20.4KV.A （2）计算短路电路中各主要元件电抗的标幺值计算短路电路中各主要元件电抗的标幺值1）电力系统电抗的标幺值电力系统电抗的标幺值：查附表8得SN1010II型断路器的断流容量Soc500MV.A。供配电技术2）架空线路电抗的标幺值架空线路电抗的标幺值:查表31得X00.35 /km3）电力变压器电抗的标幺值电力变压器电抗的标幺值：查附表5得Uk5，所以等效电路图如下等效电路图如下：5.05.02）架空线路电抗的标幺值架空线路电抗的标幺值:查表31得X00.35 /km3）电力变压器电抗的标幺值电力变压器电抗的标幺值：查附表5得Uk5，所以供配电技术（3）计算计算k1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路容量点的短路电路总电抗标幺值及三相短路容量 1）总电抗标幺值 2）三相短路电流周期分量有效值3）其它三相短路电流（3）计算计算k1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路容量点的短路电路总电抗标幺值及三相短路容量 1）总电抗标幺值总电抗标幺值 2）三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值3）其它三相短路电流其它三相短路电流供配电技术4）三相短路容量三相短路容量4）三相短路容量三相短路容量供配电技术（4）计算计算k2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路容量点的短路电路总电抗标幺值及三相短路容量 1）总电抗标幺值总电抗标幺值 2）三相短路电流周期分量有效值3）其它三相短路电流（4）计算计算k2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路容量点的短路电路总电抗标幺值及三相短路容量 1）总电抗标幺值总电抗标幺值 2）三相短路电流周期分量有效值三相短路电流周期分量有效值3）其它三相短路电流其它三相短路电流供配电技术4）三相短路容量4）三相短路容量供配电技术四、拓展（两相短路电流的计算）四、拓展（两相短路电流的计算） 1、由欧姆定律基本公式、由欧姆定律基本公式,已知已知每相阻抗每相阻抗Z,两相短路电流两相短路电流:四、四、拓展（两相短路电流的计算）拓展（两相短路电流的计算） 供配电技术2、类似于三相短路计算、类似于三相短路计算: 高压电路发生三相短路时： 在1000kV.A及以下的电力变压器二次侧、低压电路中发生三相短路：3、两相短路电流与三相短路电路之间的关系（远离发电机远离发电机） 2、类似于三相短路计算类似于三相短路计算: I(2)I(2)=Ik(2)，3、两相短路电流与三相短路电路之间的关系两相短路电流与三相短路电路之间的关系（远离发电机远离发电机） 供配电技术（五）拓展（单相短路电流的计算）（五）拓展（单相短路电流的计算） 1、工程计算单相短路电流：、工程计算单相短路电流：|Z0|为单相回路阻抗模，为单相回路阻抗模，U为相电压。为相电压。2、远离发电机发生短路时、远离发电机发生短路时（五）（五）拓展（单相短路电流的计算）拓展（单相短路电流的计算） 供配电技术总结：总结：远离发电机时远离发电机时，三相短路电流最大，两相短路及单相短，三相短路电流最大，两相短路及单相短路电流均小于三相短路电流。路电流均小于三相短路电流。 所以三相电路中，选择校验电气设备用三相短路电流。所以三相电路中，选择校验电气设备用三相短路电流。供配电技术思考题： 1、 什么是无限大容量电力系统？为什么一般工厂可以将电力系统视为无限大？ 2、工程计算中，三相短路冲击电流的计算公式。、工程计算中，三相短路冲击电流的计算公式。 3、短路电流计算常用哪两种方法？ 4、短路计算中，短路点的短路计算电压如何选取？请列出短路计算电压序列。 5、短路计算要计算哪些主要元件的阻抗值？ 6、欧姆法计算短路阻抗时，变压器两侧按照什么条件换算阻抗？如何换算？ 作业：思考题 2、习题31、32供配电技术任务五任务五 短路电流的效应和稳定度校验短路电流的效应和稳定度校验 一、概述一、概述 1、电动效应、电动效应：平行带电导体之间的产生的电动力电动力。2、热效应热效应：电流通过导体、电器产生热量热量。 3、动稳定度动稳定度： 正常时：导体中流过的电流很小，电动效应不明显。 短路时：导体中流过短路短路电流很大，电动效应很明显。 如果电器、导体通过短路电流时，不因电动力损坏，说明动稳定度合格。 4、热稳定度、热稳定度： 正常时：导体中电流小，I2Rt产生的热量少，热效应不明显。 短路时：导体中电流很大，I2Rt产生的热量多，热效应很明显。 如果电器、导体通过短路电流时，没有被烧怀，说明热稳定度合格。 供配电技术子任务子任务1、工厂变电所、工厂变电所380V侧母线短路电流侧母线短路电流Ik(3)=33.7KA，ish(3）62KA，母线上接有母线上接有380V感应电动机感应电动机250KW，cos=0.7，0.75，母线采用母线采用LMY10010硬铝母线，水平放置，档硬铝母线，水平放置，档距为距为900mm，档数大于档数大于2，相邻两相母线轴线距，相邻两相母线轴线距160mm，求该求该母线三相短路时，最大电动力，并校验其动稳定度。母线三相短路时，最大电动力，并校验其动稳定度。计算过程计算过程1 计算过程计算过程2 计算过程计算过程3 二、短路电流的电动效应和动稳定度二、短路电流的电动效应和动稳定度 供配电技术1、短路时的最大电动力、短路时的最大电动力1）平行过电流导体的电动力公式）平行过电流导体的电动力公式： a为两导体轴线间的距离，l为档距， 04 107N/A2，为真空磁导率 供配电技术2）两相短路时的最大电动力）两相短路时的最大电动力： ish（2）为两相短路冲击电流 3）三相短路时的最大电动力）三相短路时的最大电动力： ish（3）为三相短路冲击电流 中间相产生的电动力最大。中间相产生的电动力最大。 单位：力：N，电流：A，长度：m4）三相短路与两相短路时的最大电动力的关系三相短路与两相短路时的最大电动力的关系：校验动稳定度采用校验动稳定度采用ish(3)，Ish(3) 。 ish（3）为三相短路冲击电流为三相短路冲击电流 中间相中间相产生的电动力最大产生的电动力最大。 供配电技术2、短路动稳定度的校验条件、短路动稳定度的校验条件1）一般电器的动稳定度校验条件）一般电器的动稳定度校验条件imax、Imax为电器极限通过电流极限通过电流（动稳定电流动稳定电流）峰值峰值和有效值有效值。（附表8）供配电技术2）绝缘子的动稳定度校验条件）绝缘子的动稳定度校验条件 Fa1：绝缘子的最大允许负荷，查手册或产品样本。 Fc：短路时作用于绝缘子上的计算力。供配电技术3）硬母线的动稳定度校验条件）硬母线的动稳定度校验条件 a1为母线材料的最大允许应力（为母线材料的最大允许应力（Pa），），硬铜母线TMY型，取140MPa，硬铝母线LMY型，取70MPa。 c为母线通过为母线通过ish(3)时受到的最大计算应力时受到的最大计算应力。 M为母线通过ish(3)时受到的弯曲力矩。 母线档数为12档时： 母线档数大于2档时： l为母线档距供配电技术 W为母线的截面系数， 注：b为母线水平宽度，h为母线垂直高度供配电技术3、对短路计算点附近交流电动机对短路计算点附近交流电动机反馈冲击电流反馈冲击电流的考虑的考虑计入条件： 短路点附近交流电动机额定电流之和短路点附近交流电动机额定电流之和系统短路电流的系统短路电流的1。 或者：短路点附近交流电动机总容量超过或者：短路点附近交流电动机总容量超过100KW。 短路使电动机端电压骤降，电动机定子电动势高于外电压，从而形成反馈电流。大容量大容量电动机机对短路点反短路点反馈冲冲击电流流计入条件计入条件： 短路点附近交流电动机额定电流之和短路点附近交流电动机额定电流之和系统短路电流的系统短路电流的1。 或者：或者：短路点附近交流电动机总容量超过短路点附近交流电动机总容量超过100KW。供配电技术交流电动机最大反馈电流交流电动机最大反馈电流：EM*为电动机的次暂态电动势的标幺值，表33。XM*为电动机的次暂态电抗的标幺值，表33。C为电动机的反馈冲击电流倍数，表33。Ksh.M为电动机的短路电流冲击系数， 310KV电动机取1.41.7； 380V电动机取1。INM为电动机的额定电流。注意注意：ish.M衰减很快，计算短路冲击电流时才考虑。 供配电技术任务任务1：题目：题目 解： （1）计算母线短路时所受到的最大电动力 接于母线的感应电动机额定电流为：计入计入ish.M查表33，C6.5，380V电动机Ksh.M=1。供配电技术（2）校验母线短路时的动稳定度母线在F(3)作用时的弯曲力矩为母线档数大于2档：子任务子任务1：题目：题目母线的截面系数为：所以母线在三相短路时所受到的计算应力为：而硬铝母线（LMY）允许应力为： 所以该母线满足短路动稳定度的要求。供配电技术任务任务2： 校验工厂变电所380V侧LMY母线（10010mm2）的短路热稳定度，已知此母线的短路稳态电流33.7KA，短路保护动作时间为0.6s，低压断路器的断路时间为0.1s，该母线正常运行时最高允许温度为55oC。热稳定度？计算过程计算过程1 计算过程计算过程2 计算过程计算过程3三、短路电流的热效应和热稳定度三、短路电流的热效应和热稳定度 供配电技术1、短路时的发热过程和发热计算、短路时的发热过程和发热计算1）导体的发热过程L导体在短路前正常负荷时的温度K导体在短路后实际达到的最高温度0体周围介质温度t1发生短路开始时刻t2保护装置动作切除故障时刻tk短路时间图3-11 短路前后短路前后导体的温度体的温度变化化供配电技术2）导体发热热量计算思路思路：确定温度K知道热量Qk发热计算是确定发热计算是确定K，以判断导体和电器是否满足要求以判断导体和电器是否满足要求。Qk:短路电流在tk内所产生的热量Ik(t)短路全电流的有效值，随时间变化。I短路稳态电流短路稳态电流timaima短路发热的假想时间。短路发热的假想时间。图3-12 短路短路发热的假想的假想时间供配电技术3）短路假想发热时间（）短路假想发热时间（ tima）及近似计算）及近似计算短假想发热时间（ tima）重要的物理量。时间单位：S无限大容量电力系统无限大容量电力系统：I=I，则：tk为实际短路时间。Top ：保护装置最长的动作时间（整定时间整定时间）Toc ：断路器的断路时间断路时间图3-12 短路短路发热的的假想假想时间供配电技术toc为断路器的断路时间 一般高压断路器一般高压断路器（如油断路器）：toc=0.2s 高速断路器高速断路器（真空断路器）：toc0.10.15s。4）工程计算，由）工程计算，由Lk ,而后与导体最高允许温度比较而后与导体最高允许温度比较L导体正常负荷是的温度k ,短路时最高温度供配电技术横坐标K：导体加热系数纵坐标：导体温度确定步骤如下：图图3-13 3-13 用来确定用来确定k 的曲的曲线 供配电技术123456 （1）查表确定查表确定L（附表7）L为正常负荷温度或取额定负荷最高允许温度。（2）L在曲线上找在曲线上找a点点（3）aKL（4）KL和Kk分别为负荷时和短路时导体加热系数。A为导体截面积，单位mm2，时间：s，电流：A，K：104A2s/mm4。（5）从横坐标上确定Kk。（6）Kkb点。（7）b点k。供配电技术2、短路热稳定度的校验条件、短路热稳定度的校验条件 1）一般电器的热稳定度校验条件(允许发热量允许发热量实际发热量实际发热量) It为电器热稳定电流，（附表8或手册） t为电器热稳定试验时间，（附表8或手册） 2）母线及绝缘导线母线及绝缘导线等导体的热稳定度校验条件等导体的热稳定度校验条件（1）按最高允许温度校验）按最高允许温度校验：k.max为导体在短路时的最高允许温度（附表7）。k按前方法确定。供配电技术（2）按最小允许截面校验按最小允许截面校验：C为导体的热稳定系数，查附表7或手册。单位：As1/2mm-2注意单位： 截面积A：mm2，时间：S。供配电技术子任务子任务2 题目题目 解： L55oC查曲线得：供配电技术查图铝导体曲线得：满足短路热稳定度要求。子任务子任务2 题目题目 供配电技术另外解，按照允许最小截面校验。查附表7得：而母线实际截面为A1000mm2Amin，所以母线热稳定度满足要求。子任务子任务2 题目题目 供配电技术思考题： 1、电动效应、热效应、动稳定度、热稳定度的概念。 2、采用什么电流校验短路动稳定度？ 3、硬母线的动稳定度校验条件？电缆用校验动稳定度吗？ 4、导体、电器短路时发热温度不超过允许温度，短路热稳定度合格吗？ 5、一般电器热稳定度校验条件，母线、导体热稳定的校验条件？ 作业：习题3-3、 3-4。