工厂供电 第三章
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第三章.：工厂供电系统
电器企业 氮肥厂 金属加工企业
Tmax 5 330 3 080 4 370 3 580 4 280 7 000 ~ 8 000 4 355
第三章 工厂供电系统
2. 平均负荷
平均负荷Pav是指电力负荷 在一定时间t内平均消耗的功率， 即：
Pav = Wt / t 年平均负荷Pav：
Pav = Wa /8 760
第三章 工厂供电系统
一、电力负荷分级
1.电力负荷的概念
电力负荷又称电力负载，其有两种含义： 一是指耗用电能的用电设备或用电单位（用户）。 一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流 大小，电力负荷的具体含义视具体场合而定。
第三章 工厂供电系统
2. 工厂电力负荷的分级
电力负荷的分级
类别
说明
对供电电源的要求
第三章 工厂供电系统
2. 年有功负荷曲线
年负荷持续时间曲线的绘制 a) 夏日负荷曲线 b) 冬日负荷曲线 c) 年持续负荷曲线
第三章 工厂供电系统
三、与负荷曲线和负荷计算有关的几个物理量
1. 年最大负荷
年最大负荷Pmax是指全年中负荷 最大的工作班组内消耗电能最大的 半小时的平均功率，因此年最大负 荷也称为半小时最大负荷P30。 年最大负荷和年最大负荷利用小时数
无功计算负荷 Q30 =24. 1 ×1. 73 =41. 7 kvar
Tmax 5 330 3 080 4 370 3 580 4 280 7 000 ~ 8 000 4 355
第三章 工厂供电系统
2. 平均负荷
平均负荷Pav是指电力负荷 在一定时间t内平均消耗的功率， 即：
Pav = Wt / t 年平均负荷Pav：
Pav = Wa /8 760
第三章 工厂供电系统
一、电力负荷分级
1.电力负荷的概念
电力负荷又称电力负载，其有两种含义： 一是指耗用电能的用电设备或用电单位（用户）。 一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流 大小，电力负荷的具体含义视具体场合而定。
第三章 工厂供电系统
2. 工厂电力负荷的分级
电力负荷的分级
类别
说明
对供电电源的要求
第三章 工厂供电系统
2. 年有功负荷曲线
年负荷持续时间曲线的绘制 a) 夏日负荷曲线 b) 冬日负荷曲线 c) 年持续负荷曲线
第三章 工厂供电系统
三、与负荷曲线和负荷计算有关的几个物理量
1. 年最大负荷
年最大负荷Pmax是指全年中负荷 最大的工作班组内消耗电能最大的 半小时的平均功率，因此年最大负 荷也称为半小时最大负荷P30。 年最大负荷和年最大负荷利用小时数
无功计算负荷 Q30 =24. 1 ×1. 73 =41. 7 kvar
工厂供电第3章-负荷计算与供配电线路
3.00
负荷计算与供配电线路
培训目标 ——了解工厂用电设备工作制的分类及计算 了解工厂用电设备工作制的分类及计算 负荷的运算思路； 负荷的运算思路； ——工厂变电所电气主接线形式和对电气主 工厂变电所电气主接线形式和对电气主 接线的基本要求； 接线的基本要求； ——工厂有、无总降压变电所或高压配电所 工厂有、 工厂有 时车间变电所的电气主接线及接线方案和配 电装置主接线图。 电装置主接线图。
• 1．单母线主接线 ． • 母线也称汇流排，即汇集和分配电能的硬 母线也称汇流排， 导线。母线的色标： 导线。母线的色标： • A相—黄色； 黄色； 相 黄色 • B相—绿色 绿色; 相 绿色 • C相—红色， 红色， 相 红色 • 母线的排列规律：从上到下ABC;对着来电 母线的排列规律：从上到下 对着来电 方向，从左到右ABC。 方向，从左到右 。
图3-13
• 2、配电装置式主接线图 • 原理式主接线图——按照电能输送和分配 原理式主接线图 按照电能输送和分配 主接线图 按照 的顺序用规定的符号和文字来表示设备的 的顺序用规定的符号和文字来表示设备的 相互连接关系。 相互连接关系。 • 配电装置式主接线图——即按高压或低压 配电装置式主接线图 主接线图 即按高压或低压 配电装置之间的相互连接和排列位置而画 和排列位置 配电装置之间的相互连接和排列位置而画 出的主接线图。 出的主接线图。
• 3、单母线带旁路母线 、
负荷计算与供配电线路
培训目标 ——了解工厂用电设备工作制的分类及计算 了解工厂用电设备工作制的分类及计算 负荷的运算思路； 负荷的运算思路； ——工厂变电所电气主接线形式和对电气主 工厂变电所电气主接线形式和对电气主 接线的基本要求； 接线的基本要求； ——工厂有、无总降压变电所或高压配电所 工厂有、 工厂有 时车间变电所的电气主接线及接线方案和配 电装置主接线图。 电装置主接线图。
• 1．单母线主接线 ． • 母线也称汇流排，即汇集和分配电能的硬 母线也称汇流排， 导线。母线的色标： 导线。母线的色标： • A相—黄色； 黄色； 相 黄色 • B相—绿色 绿色; 相 绿色 • C相—红色， 红色， 相 红色 • 母线的排列规律：从上到下ABC;对着来电 母线的排列规律：从上到下 对着来电 方向，从左到右ABC。 方向，从左到右 。
图3-13
• 2、配电装置式主接线图 • 原理式主接线图——按照电能输送和分配 原理式主接线图 按照电能输送和分配 主接线图 按照 的顺序用规定的符号和文字来表示设备的 的顺序用规定的符号和文字来表示设备的 相互连接关系。 相互连接关系。 • 配电装置式主接线图——即按高压或低压 配电装置式主接线图 主接线图 即按高压或低压 配电装置之间的相互连接和排列位置而画 和排列位置 配电装置之间的相互连接和排列位置而画 出的主接线图。 出的主接线图。
• 3、单母线带旁路母线 、
工厂供电课件第三章
Q 30 Q30 Qc
' 2
总视在计算负荷为：
S 30
(Q30 Qc ) 2 P30
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心的 确定
二、工厂负荷中心的确定
（一）负荷指示图 负荷指示图是将电力负荷按一定比例（例如以1mm 2面积代表□kW）用负荷圆的形式标示在工厂（或车 间）的平面图上，如图3-10所示。 （二）按负荷功率矩法确定负荷中心
B相 P B P B(1) P B(2) 21kW 7.56kW 28.6kW 30. 30. 30.
Q30.B Q30.B(2) 9.38k var
C相
P C P C (1) P C (2) 14kW 7.84kW 21.8kW 30. 30. 30.
（二）按年产量估算工厂计算负荷
W P30 W Aa Tmax （三）按逐级计算法确定工厂计算负荷
第四节 工厂的计算负荷及负荷中心 的确定
如图3-8所示，工厂的计算 负荷（这里举有功负荷为例） P30(1)，应该是高压母线上所 有高压配电线路计算负荷之 和，再乘上一个同时系数。 高压配电线路的计算负荷P30 (2) ，应该是该线路所供车间 变电所低压侧的计算负荷P30 (3) ，加上变压器的功率损耗 T 和高压配电线路的功率损P 耗 ，……如此逐级计算即 可求得供电系统中所有元件 P WL 的计算负荷。
工厂供电第三章
表3-3 配电屏前、后通道最小宽度不敷出
（mm）
形式 固定式
布置方式
屏前通道
屏后通道
单排布置
双排面对面布置 双排背对背布置 单排布置
1500
2000 1500 1800
1000
1000 1500 1000
抽屉式
双排面对面布置
双排背对背布置
2300
1800
1000
1000
(二)变配电所总体 布置的方案
名称 线图 点 优点 每个用户由独立线路供电 可靠性高，线路故障时只影响一个用 户；操作、控制灵活 多个用户由一条干线供电 高压开关设备少，耗用导线 也较少，投资省；易于 适应发展，增加用户时 不必另增线路 放射式结线 树干式结线
缺点 适用范围
高压开关设备多，耗用导线也多，投 资大；不易适应发展，增加用户 时，要增加较多线路和设备
第三节 工厂电力线路的结线方式
一、概述 电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和 分配电能的任务。 二、高压电力线路的结线方式 高压电力线路的结线方式，可按单电源供电、双电源 供电和环形供电等几种形式来讨论。 (一)单电源供电的结线方式
主要有放射式和树干式两种。
表3-4 放射式结线与树干式结线对比
中等职业教育国家规划教材
《工 厂 供 电》
笫2版
电子教案
工厂供电技术第三章工厂电力负荷计算
工厂供电技术第三章工厂电力负荷计算工厂电力负荷计算是指根据工厂生产设备的用电需求以及其他附属设
备的用电需求，确定工厂所需要的电力供应能力。正确地计算工厂的电力
负荷可以保证供电设备的正常运行，避免供电不足或供电过剩的问题。
工厂电力负荷计算的基本原则是在满足生产设备的用电需求的前提下，尽量减小供电设备的容量和投资成本。工厂电力负荷计算应综合考虑以下
几个因素：
1.生产设备的用电需求：生产设备是工厂的核心设备，对电力需求较大。需要考虑设备的额定功率、启动电流以及运行时的用电情况等。
2.办公设备和配套设备的用电需求：办公设备、照明设备、通风设备
等配套设备对电力负荷也有一定的要求。需要考虑这些设备的功率、使用
时间以及同时使用的数量等。
3.电力负荷的分布和使用特点：不同的设备在使用电力时有不同的使
用特点，有的设备在一段时间内同时工作，有的是轮换工作。需要对使用
特点进行分析，合理规划负荷的分布。
4.电力负荷的峰值和谷值：根据工厂的生产工艺和用电时间段的特点，确定电力负荷的峰值和谷值。合理利用谷值电力可以减小供电设备的容量
和投资成本。
在实际的工厂电力负荷计算中，可以采用基于经验的方法和基于计算
机软件的方法。
基于经验的方法是根据实际工厂的生产运行情况和用电需求，结合类
似工厂的用电负荷数据或者相关规范的要求，进行估算或者类比计算。这
种方法比较简便，但是不够准确，容易造成供电设备容量的过剩或者不足。
基于计算机软件的方法是通过使用专门的电力负荷计算软件，根据工
厂的布置和生产设备的情况，输入相关参数进行计算得出电力负荷。这种
工厂供电第三章
(2)电缆沟敷设
(3)沿墙敷设
(4)电缆桥架敷设
2.电缆敷设的一般要求
①为防止电缆在地形发生变化时受过大的拉力，电缆在直埋 敷设时要比较松弛，可作波浪形埋设。 ②下列地点的电缆应穿管保护：电缆引入或引出建筑物或构 筑物；电缆穿过楼板及主要墙壁处；从电缆沟道引出至电 杆、或沿墙敷设的电缆距地面2m以下及地下0.3m深度的一 段；电缆与道路、铁路交叉的一段。 ③电缆与不同管道一起敷设时，应满足下列要求。 ④直埋电缆埋地深度不得小于0.7m，其壕沟离建筑物基础不 得小于0.6m。 ⑤电缆沟的结构应考虑到防火和防水。电缆沟从厂区进入厂 房处及隧道连接处应设置防火隔板。 ⑥电缆的金属外皮和金属电缆头及保护钢管和金属支架等， 均应可靠接地。
线路检修或故障时，相连设备全 部停电，因此供电可靠性较 低
适于暗敷线路，也适于供可靠性 要求不高的的小容量设备； 链式相连的设备不宜多于5 台，总容量不宜超过10kW
适用范围
变压器-干线式结线主要用于设备位置需经常调整的机械加 工车间。 在实际的工厂低压配电系统中，往往是以上几种结线方式的 组合。 《供配电系统设计规范》 （GB50052-95）规 定：“供电系统应简单 可靠，同一电压供电 系统的变配电级数不 宜多于两级”。
三、低压电力线路的结线方式
低压电力线路基本的结线方式有放射式，树干式及链式等三种 。 表3-5 低压电力线路常用的结线方式
工厂供电(刘介才第五版)第三章
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• 2. 断续周期工作制设备容量计算 • 将不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算 到一个规定的负荷持续率下的容量之和 • 容量换算公式： • 断续周期工作制的用电设备常用的有电焊 机和起重机用电动机
第二节 三相用电设备组计算负荷的 确定
• （1）电焊机 • 容量换算到ε=100%，因此换算后设备容量为
第二节 三相用电设备组计算负荷的 确定
• （2）起重机用电动机组 • 容量换算到ε=25%， =0.5，换算后设备容 ε 量为
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• （三）多组用电设备计算负荷的计算 • 引入同时系数（参差系数或综合系数）K∑p和 K∑q • 对车间干线,取 • 对低压母线分两种情况： • （1）电设备组计算负荷，取
第二节 三相用电设备组计算负荷的确定
• ηe为设备组的平均效率 • ηe =
• 设备组在最大负荷时的输出功率
• 设备组在最大负荷时的取用功率
• ηWL为配电线路的平均效率
ຫໍສະໝຸດ Baidu
•
• 配电线路在最大负荷时的末端功率 ηWL =• 配电线路在最大负荷时的首段功率
• 令
其中Kd为需要系数
• 则Kd =P30/Pe，由此可得P30=KdPe
• • • • 对于用电设备来说： KL =P/PN 其中P为输出功率，PN为额定容量 负荷系数通常用百分比来表示，即KL = Pav / Pmax×100%或KL =P/PN ×100% • 负荷系数的符号用β表示；或者有功负荷 系数用α表示，无功负荷系数用β表示
工厂供电第6版第三章
• （2）电力变压器的阻抗计算 ●变压器的电阻RT
●变压器的电抗XT
• （3）电力线路的阻抗计算 • ◆ 线路的电阻 • ◆ 线路的电抗
• 注意：在计算短路电路的阻抗时，假如电路内含 有电力变压器时，电路中各元件的阻抗都应统一 换算到短路点的短路计算电压去，阻抗等效换算 的条件是元件的功率损耗不变。 • 等效换算公式为
二、短路的危害
• 发生短路时，由于短路回路的阻抗很小，产生的短路电流 较正常电流大数十倍，有时可能高达数万甚至数十万安培。同时 ，系统电压降低，离短路点越近，电压降低越大；三相短路时， 短路点的电压可能降到零。因此，短路将造成严重危害。 ①短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏。 ②短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏。 ③短路使系统电压严重降低，电气设备正常工作受到破坏。例 如，异步电动机的转矩与外施电压的平方成正比，当电压降 低 时，其转矩降低使转速减慢，造成电动机过热而烧坏。 ④短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。 ⑤严重短路将影响电力系统运行的稳定性，使并联运行的同步发 电机失去同步，严重的可能造成系统解列，甚至崩溃。 ⑥单相短路产生的不平衡磁场，对附近的通信线路和弱电设备产 生严重的电磁干扰，影响其正常工作。 由上可见，短路产生的后果极为严重，在供配电系统的设计和 运行中应采取有效措施，设法消除可能引起短路的一切因素，使 系统安全可靠地运行。
工厂供配电技术第三章
电流速断保护整定公式
电流速断保护的“死区”及其弥补
图3 – 8 线路电流速断保护的保护区
3．单相接地保护 （1）绝缘监视装置
图3 – 9 绝缘监视装置原理图
（2）零序电流保护装置
图3-10 由三个电流互感器构成的零 序电流过虑器 （架空线路用）
图3-11 零序电流互感器的结构及接线 （电缆线路用）
④定时限和反时限过电流保护的比较 讨论：
定时限和反时限过电流保护的优缺点？
⑤线路的过负荷保护 线路的过负荷保护只对可能出现过负荷的电缆线路才予以装设， 一般延时后发出信号，其接线如图3 – 6所示。
图3 – 6 线路的过负荷保护线路图
2．电流速断保护 电流速断保护的组成及整定
图3 – 7 电流速断保护的原理图
3.4 继电保护回路和自动装置回 路认识
3.4.1 工厂高压线路的继电保护
1．线路的过电流保护 （1）定时限过电流保护装置组成和原理
图3 – 3 定时限过电流保护装置原理电路图
（2）反时限过电流保护装置的组成和原理
图3 – 4 交流操作的反时限过电流保护装置原理图
（3）过电流保护装置的动作原理和整定
5．变压器的差动保护 差动保护是反映被保护元件两侧电流差而动作的保护装置。
图3-16 变压器差动保护的工作原理图
3.4.4自动装置回路认识
1、电力线路的自动重合闸装置（ARD） 自动重合闸装置，按其操作方式可分为机械式和电气式；按组成 元件可分为有机电型、晶体管型和微机型；按重合闸次数可分为 一次重合式、二次重合式和三次重合式。
工厂供电-第3章--短路电流及其计算
② 架空线路的电抗
X 2
X
0l
(Uc2 Uc1
)2
0.38( / km) 5km ( 0.4kV 10.5kV
② 三相次暂态短路电流和短路稳态电流
I (3)
I (3)
I (3) k 1
=2.86kA
③ 三相短路冲击电流及其有效值
i(3)
sh
2.55I (3) =2.55 2.86kA
7.29kA
I (3) sh
1.51I (3) =1.51 2.86kA
4.32kA
④ 三相短路容量
Xs Uc2 Soc
式中 Uc——高压馈电线的短路计算电压(kV), 采用短路点的短路计算电压
Soc——系统出口断路器的断流容量，(MV•A)， 可查有关手册或产品样本。
21
电力变压器的阻抗
变压器的电阻RT
Pk
3I
2 N
RT
3(
SN 3Uc
)2 RT
( SN Uc
)2 RT
故
RT
Pk
27
解：1.求k－1点的三相短路电流和短路容量( Uc1 =10.5kV)
(1) 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
工厂供电第3章供电系统ppt课件
•
变电所的电气主接线是由电力变压器、各种
开关电器、电流互感器、电压互感器、母线、电力电
缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备以一定次
序相连接的接受和分配电能的电路。
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28
• 2. 主接线的要求
• （1）安全性 必须保证在任何可能的运行方式及检 修状态下运行人员及设备的安全。
• （2）可靠性 能满足各级用电负荷供电可靠性要求。
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32
• 2. 双母线接线
•
对于特别重要的负荷，当采用单母线分段接
线，可靠性不能满足要求时，可考虑采用双母线接线，
如图所示。W1为工作母线，W2为备用母线，其间通 过断路器QF连接起来，QF称为母联断路器。
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33
• 2.2.3 无汇流母线的主接线
•
前面分析的各种有母线的主接线形式中所采
简单的一类。在这种接线中所有电
源和引出线回路都连接于同一母线
上。
•
单母线制的可靠性和灵
活性都较低，母线或连接于母线上
的任一隔离开关发生故障或检修时，
都将影响全部负荷的用电。
完整编辑ppt
31
单母线分段接线
•
为了提高单母线接线的供电可靠性和灵活性，
可采用断路器分段的单母线接线，如图所示，图中的
QF3称为分段断路器。
工厂供电刘介才.第三章课后答案
4)三相短路容量
) (3 ) S k( 3 −2 = 3U c2 I k − 2 = 3 × 0 .4 kV × 33 .7 kA = 23 .3 MV ⋅ A
在工程设计说明书中，往往只列短路计算表，如下表所示。 短路计算表 短路 计算点 k-1 k-2 三相短路电流／kA 三相短路容量／MV·A
( 3) I sh
100MV ⋅ A = 1.59 (10.5kV ) 2
3)电力变压器的电抗标幺值 由附录表 5 查得， U k ％=5
* * X3 = X4 =
5 × 100MV ⋅ A 5 ×100 ×10 3 kV ⋅ A = = 5.0 100 × 1000kV ⋅ A 100 × 1000kV ⋅ A
绘短路等效电路图如下图所示：
解：1.确定基准值
S d = 100 MV ⋅ A ， U c1 = 10.5kV ， U c2 = 0.4kV Id 1 = Sd 100 MV ⋅ A = = 5.50 kA 3U c1 3 × 10 .5 kV Sd 100MV ⋅ A = = 144kA 3U c 2 3 × 0.4kV
Id 2 =
I k( 3 )
3.08 33.7
I
"( 3 ) ( 3) I∞ (3 ) i sh
S k(3 )
56.O 23.3
3.08 33.7
《电力安全知识》 工厂供电第3章2-2007-9-18
• ③三个单相电压互感器或一个三相双 绕组电压互感器接成Y0/Y0形
• ④三个单相三绕组电压互感器或一个 三相五芯柱式三绕组电压互感器接成 Y0/Y0/△形
• 以上为复习内容
工厂供配电技术
第三章 工厂变配电所电气设备
• 工厂变配电所常用的低压开关电器
• 1、低压刀开关和负荷开关
• (1)低压刀开关
工厂供配电技术
第三章 工厂变配电所电气设备
• (3) RM型熔断器的熔体用锌片冲制 成变截面形状，它的断流能力大， 具有快速灭弧和限流作用，保护性 能好，运行安全可靠。广泛用于发 电厂和变电所中，作为电动机的保 护和断路器合闸控制回路的保护。
工厂供配电技术
第三章 工厂变配电所电气设备
• (4) RTO型熔断器熔体由多条冲有网孔 和变截面的紫钢片并联组成，中部焊 有“锡桥”，指示器熔体为康铜丝， 与工作烙体并联。熔管上盖板装有明 显的红色熔断指示器。它具有很高的 分断能力和良好的安秒特性，在低压 电网保护中与其他保护电器配合，能 组成具有一定选择性的
工厂供配电技术
第三章 工厂变配电所电气设备
• 5、电气触头基本要求 • ①满足正常负荷的发热要求 • ②具有足够的机械强度 • ③具有足够的动稳定度和热稳定度。 • ④具有足够的断流能力。
工厂供配电技术
第三章 工厂变配电所电气设备
• 3.2 工厂变配电所常用的高、低压设备
• ④三个单相三绕组电压互感器或一个 三相五芯柱式三绕组电压互感器接成 Y0/Y0/△形
• 以上为复习内容
工厂供配电技术
第三章 工厂变配电所电气设备
• 工厂变配电所常用的低压开关电器
• 1、低压刀开关和负荷开关
• (1)低压刀开关
工厂供配电技术
第三章 工厂变配电所电气设备
• (3) RM型熔断器的熔体用锌片冲制 成变截面形状，它的断流能力大， 具有快速灭弧和限流作用，保护性 能好，运行安全可靠。广泛用于发 电厂和变电所中，作为电动机的保 护和断路器合闸控制回路的保护。
工厂供配电技术
第三章 工厂变配电所电气设备
• (4) RTO型熔断器熔体由多条冲有网孔 和变截面的紫钢片并联组成，中部焊 有“锡桥”，指示器熔体为康铜丝， 与工作烙体并联。熔管上盖板装有明 显的红色熔断指示器。它具有很高的 分断能力和良好的安秒特性，在低压 电网保护中与其他保护电器配合，能 组成具有一定选择性的
工厂供配电技术
第三章 工厂变配电所电气设备
• 5、电气触头基本要求 • ①满足正常负荷的发热要求 • ②具有足够的机械强度 • ③具有足够的动稳定度和热稳定度。 • ④具有足够的断流能力。
工厂供配电技术
第三章 工厂变配电所电气设备
• 3.2 工厂变配电所常用的高、低压设备
工厂供电——第三章__短路电流计算
谢 谢 大 家 工厂供电——第三章__短路电流计算
第3章短路电流及其计算
讲解内容：
第一节 短路的原因、后果及其形式 第二节 无限大容量电力系统发生三相短路时的物理 过程和物理量 第三节 无限大容量电力系统中短路电流的计算 第四节 短路电流的效应及稳定度校验
学习说明：
重点掌握： 1.了解短路的原因、后果及其形式； 2.重点掌握三相短路电流的计算； 3.掌握短路电流的效应和稳定度校验。
S (3) k 2
3U
c2
I
(3) k 2
3 0.4kV 23.2kA 16.1MV A
28
短路电流计算表
短路 计算
点
三相短路电流/kA
I (3) k
I (3)
I (3)
i (3)
sh
I (3) sh
k-1 2.77 2.77 2.77 7.06 4.18
k-2 32.2 32.2 32.2 59.2 35.1
低压电路发生短路时Ksh=1.3,因此
ish 1.84I Ish 1.09I
16
无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：
i,u
i, u
i ish
ikk
i i pip
ninpp
i
ish
np(0) i
uuu
uu
iii
第3章短路电流及其计算
讲解内容：
第一节 短路的原因、后果及其形式 第二节 无限大容量电力系统发生三相短路时的物理 过程和物理量 第三节 无限大容量电力系统中短路电流的计算 第四节 短路电流的效应及稳定度校验
学习说明：
重点掌握： 1.了解短路的原因、后果及其形式； 2.重点掌握三相短路电流的计算； 3.掌握短路电流的效应和稳定度校验。
S (3) k 2
3U
c2
I
(3) k 2
3 0.4kV 23.2kA 16.1MV A
28
短路电流计算表
短路 计算
点
三相短路电流/kA
I (3) k
I (3)
I (3)
i (3)
sh
I (3) sh
k-1 2.77 2.77 2.77 7.06 4.18
k-2 32.2 32.2 32.2 59.2 35.1
低压电路发生短路时Ksh=1.3,因此
ish 1.84I Ish 1.09I
16
无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线如下图：
i,u
i, u
i ish
ikk
i i pip
ninpp
i
ish
np(0) i
uuu
uu
iii
工厂供电第3章
sh kp
低压系统中：由于电阻较大，τ较小，一般取τ =0.008s， Ksh=1.3 ish 1.84 I kp
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第三章 短路电流及其计算
4）最大有效值Ish——三相短路全电流第一周波的有效值。 假定：无限大容量系统中,在一个周期内，周期分量的振幅为常 数。非周期分量的有效值等于该周期中点的瞬时值。 则有： T
I kpm 2 I kp
短路电流 周期分量 有效值
0 . 01
令
L R
)
当L→0时，Ksh →1 当R→0时，Ksh →2
i sh 2 K sh I kp
∴1 ＜ Ksh ＜2
适于工厂 变电所
则有：
或
i sh
2 K sh I k
高压系统中：一般τ=（0.05～0.2）s，一般取τ =0.05s， Ksh=1.8 i 2.55I
三相短路全电流第一周 波的有效值
16
返 回
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第三章 短路电流及其计算
4、无限大容量系统中的物理量之间的关系
I kp I I I 0 . 2 I K
Ikp——短路电流周期分量的有效值； I∞——稳态短路电流有效值（非周期分量衰减为零后的全短路 电流）；
I″——次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量第一周波的
低压系统中：由于电阻较大，τ较小，一般取τ =0.008s， Ksh=1.3 ish 1.84 I kp
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第三章 短路电流及其计算
4）最大有效值Ish——三相短路全电流第一周波的有效值。 假定：无限大容量系统中,在一个周期内，周期分量的振幅为常 数。非周期分量的有效值等于该周期中点的瞬时值。 则有： T
I kpm 2 I kp
短路电流 周期分量 有效值
0 . 01
令
L R
)
当L→0时，Ksh →1 当R→0时，Ksh →2
i sh 2 K sh I kp
∴1 ＜ Ksh ＜2
适于工厂 变电所
则有：
或
i sh
2 K sh I k
高压系统中：一般τ=（0.05～0.2）s，一般取τ =0.05s， Ksh=1.8 i 2.55I
三相短路全电流第一周 波的有效值
16
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第三章 短路电流及其计算
4、无限大容量系统中的物理量之间的关系
I kp I I I 0 . 2 I K
Ikp——短路电流周期分量的有效值； I∞——稳态短路电流有效值（非周期分量衰减为零后的全短路 电流）；
I″——次暂态短路电流有效值，短路电流周期分量第一周波的
工厂供电第三四章总结
主变压器容量的选择：
装设一台主变压器 Sbn S js
装设两台主变压器
S S ' (n1)bn
js ( )
车间变电所单台变容量上限：1000KVA或1250KVA
2. 电力变压器并列运行必须满足哪些条件? （1）变压器的一、二次额定电压必须对应相等。 （2）变压器的阻抗电压（短路电压）必须相等。 （3）变压器的连接组别必须相同。 （4）变压器的容量尽量相同或相近，最大容量与最小容量之比不超过3
(3) k3
1.52 4.96 7.54
（KA）
• 三相短路容量： Sk3 3Uav2Ik(33) 3 6.34.96 54.12（MV.A）
S S S U I S I S k3
j
k3 k3
j
k3
0.542 100 54.2(MV .A)
j
2. 某工厂供电系统如图示，断路器为SN10-10。试 求K1,K2店的短路电流和短路容量。
• 冲击电流：
ish1
2.55I
(3) k1
2.55 3.31
8.44（KA）
• 冲击电流有效值：
Ish1
1.52
I
(3) k1
1.52 3.31
5.03（KA）
• 三相短路容量：
Sk1
3Uav1I
(3) k1
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图3－３年负荷曲线
(a)年负荷曲线 (b)日负荷曲线
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 （三）负荷曲线的有关参数 1.年最大负荷Pmax 年最大负荷Pmax就是全年中有代表的最大负荷班内，消耗 电能最大的半小时平均负荷，也称为半小时最大负荷，用 P30表示。 2. 年最大负荷利用小时Tmax 年最大负荷利用小时Tmax是这样一个假想时间，在此时间 内，电力负荷按年最大负荷Pmax持续运行所耗用的电能， 恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能，
PN Pe N S e N cos
PN Pe N 3 S e N cos
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 例题3—1 某小批量生产车间采用380V线路供电，车间有 380V电焊机3台，每台容量为20kV.A, εN=75%, ,试计算设 备容量。
2
2
I 30
30
3U N
P30i —表示所有各组设备的有功计算负荷之和(kW)；
Q30 i
—表示所有各组设备的无功计算负荷之和(kvar)；
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
例题3—4某工厂机加车间380V低压母线上，共接有3组用 电设备，其中有冷加工机床电动机20台，每台容量为11kW； 通风机3台，每台容量为2kW；电动葫芦一个，3kW （ε=40%），试确定该车间总的计算负荷。 解：1.先求各用电设备组的计算负荷 （１） 冷加工机床电动机机床组
PN Pe N 3 S e N cos
解：由于电焊机属于反复短时工作制设备，应将设备容量 统一换算到ε100=100%的容量，所以3台电焊机的设备容量 为
PN Pe N 3 S e N cos
3 20 0.75 0.5 26 （kW）
cos
工厂供电技பைடு நூலகம் 第三章 工厂电力负荷计算
P30—有功功率计算负荷(kW)； Q30—无功功率计算负荷(kvar)； Kd—设备组的需要系数； Pe—三相设备组设备总容量(kW)； S30—视在功率计算负荷(kV.A)； I30—计算电流(A)； UN—用电设备的额定电压(kV) cos —用电设备组平均功率因数
2 P p i 2 S30 KP30 P30Q30 30
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
Q30 i
总有功计算负荷 P30 K p P30i 总无功计算负荷 Q30 K q Q30i 总视在计算负荷 S P Q 30 30 30 总计算电流 S
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
（二）多组用电设备组计算负荷的确定 多组用电设备组中，由于各组用电设备的最大负荷不同时 出现的因素，因此，在确定低压干线或低压母线上计算负 荷时，应该对有功和无功计算负荷计入一个同时系数KΣ， 有功同时系数用 表示，无功同时系数用 表示。 对于车间低压干线有功同时系数取 ，无功同时系数取 ； 对于低压母线，由用电设备组计算负荷直接相加计算时取 ， 无功同时系数取 ；由车间干线计算负荷直接相加计算时， 可取 ，所以得多组用电设备组负荷计算基本公式。
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 ３. 单相用电设备等效三相设备容量的换算 单相设备接于相电压时,按最大负荷相所接的单相设备容量 Pepu乘以3来计算其等效三相设备容量： Pe 3Pem
单相设备接于线电压时,按最大负荷相所接的单相设备容量 Pepu乘以 来计算其等效三相设备容量：
N 25
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 例题3—2某车间有一台吊车电动机，ε=40%时的铭牌额定 容量为18kW, ,UN=380V。试计算设备容量。 解： P P 2P 2 18 0.40 22.8 （kW）
N
e
N
N
N
25
S 30 ( 2)
I 30( 2)
P30(2) 4.8 6 KVA cos 0.8
S 30( 2)
3U N 6 6 9.1A 3 0.38 0.66
P3022) 3K d2 26 0.8 6 4.8 e( ( ) P ( ) e
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 3.平均负荷Pav
Pmax
年负荷曲线
P/kW
Pmax
年负荷曲线
Pav
0 t/h
Tmax
8760
P/kW
0 t/h
Tmax
8760
图3-4 年最大负荷和年最大负荷利用小时 图3—5 年平均负荷 平均负荷Pav是指电力负荷在一定时间内消耗功率的平均值，即
Pe 3Pem
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 二、电力负荷曲线 表示电力负荷随时间变化情况的曲线，称电力负荷曲线。 （一）日负荷曲线
图3－１逐点描绘的有功负荷曲线
图3－２阶梯形的有功负荷曲线
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 （二）年负荷曲线
Q30(1) P (1) tan 551.73 95.2k var 30 P30(1) 55 S 30 (1) 110KVA cos 0.5 S 30(1) 110 110 I 30(1) 167A 3U N 3 0.38 0.66
P3022) 3K d2 26 0.8 6 4.8 e( ( ) P ( ) e
电葫芦设备组电葫芦换算为ε=25%时的设
备容量
tan 1.73
cos 0.5
查附表1机加车间装配类吊车组得
Pe(3) 2PN N 2 3
P (3) Kd P (3) 0.15 3.78 0.57kW 30 e
Q30(3) P30(3) tan 0.57 1.73 0.99
t t 100% 100% T t t0
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 （二）用电设备的容量
经过换算统一规定的工作制下的额定功率称为设备的额定 容量，用PN表示
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 （二）用电设备的容量
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线
4.负荷系数 负荷系数是表征负荷曲线的不平坦程度，也就是负荷变动 的程度。负荷系数KL又称负荷率，是指平均负荷与最大 负荷的比值，即
P KL PN
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
2.求车间低压母线总计算负荷，查表3—1取 ， K p 0.9 K q 0.97
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 一、工厂电力负荷 电力负荷通常是指用电设备或用电单位，即电能用户,也可 以指用电设备或用电单位所消耗电能的功率或电流值的大 小。
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲 线 (一)用电设备的工作制 1.工厂用电设备的工作制 2.长期连续运行工作制设备 3.短时工作制设备 4.断续周期工作制设备
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
例3—3己知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为 380V，11kW的电动机8台；15kW的22台；4kW的8台，试 用需要系数法确定其计算负荷P30、Q30、S30、I30。 解：求机床组电动机设备总容量
Pe 11 8 15 22 4 8 450
对用电设备来说，负荷系数就是设备在最大负荷时输出的 功率P与设备的额定容量PN的比值，即 P KL PN 式中 KL—负荷系数； P—最大负荷时输出的功率（kW）；
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第二节 用电设备组计算负荷的确定 一、需要系数法确定计算负荷 （一）用电设备组计算负荷 有功计算负荷 P30 K d Pe 无功计算负荷 Q30 P30 tan 视在计算负荷 P30 S 30 cos 计算电流 S 30 I 30 3U N
经过换算统一规定的工作制下的额定功率称为设备的额定 容量，用PN表示。 １.一般长期连续工作制和短时工作制的三相用电设备容量， 就等于其铭牌上标出的额定容量，不需要经过转换计算， 。 ２.断续周期工作制用电设备容量，需要换算到标准暂载率 下的功率,这类设备主要有电焊机类设备和吊车类电动机。
PN Pe N S e N cos
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 电焊机类设备铭牌标出负荷持续率εN有：50%、65%、 75%、100%等四种。为了计算简便，一般要求设备容量统 一换算到标准暂载率ε100=100%。则对于ε100=100%的设 备容量为
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
通风机设备组通风机设备组
P ( 2) 3 2 6kW e
cos 查附表1，取Kd=0.8， 0.8 tan 0.75 因此得
P ( 2) Kd P ( 2) 0.8 6 4.8kW 30 e
Q30( 2) P ( 2) tan 4.8 0.75 3.6k var 30
Wt Pav t
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 平均负荷也可以通过负荷曲线来计算，如图3—5所示。年 负荷曲线与两坐标轴所包围的曲线面积即年所消耗的电能 恰好等于虚线与坐标轴所包围的面积，即年平均负荷为
Wa Pav 8760
式中 Pav—平均有功计算负荷（kW）； Wt—在t时间内电能消耗量（kW.h）； Wa—年电能消耗量（kW.h）； t—为实际用电的时间（h）； 8760—全年365天用电时间（h）；
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
第一节 工厂电力负荷及负荷曲线 吊车类电动机铭牌标出负荷持续率εN有：15%、25%、 40%、60%等四种。为了计算简便，一般要求设备容量统 一换算到标准暂载率ε25=25%下。对应于ε25=25%的设备 容量为
Pe Pe 2Pe N
查附表1，小批生产的金属冷加工机床电动机组，得 cos Kd=0.16～0.2,取Kd=0.2， 0.5 tan 1.73 由公式得
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
P Kd Pe 0.2 450 90kW 30 Q30 P tan 901.73 155.7k var 30 P30 90 S 30 180KVA cos 0.5 S 30 180 180 I 30 273A 3U N 3 0.38 0.66
Pe(1) 2011 220kW
查附表1取Kd=0.25 cos 0.5 tan 1.73
P30(1) K d Pe(1) 0.25 220 55
工厂供电技术 第三章 工厂电力负荷计算
因此得
P (1) Kd P (1) 0.25 220 55kW 30 e
40 6 0.63 3.78kW 100
S 30 (3)
I 30(3)
P30(3) 0.57 1.14KVA cos 0.5
1.14 1.14 1.73A 3 0.38 0.66
S 30(3)
3U N
P3022) 3K d2 26 0.8 6 4.8 e( ( ) P ( ) e