电力工程基础第二章课件
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电力工程基础第二章
电气与自动化工程学院卧式一般为汽轮发电机立式一般为水轮发电机发电机转子铁心线圈定子铁心和定子线圈氢汽冷却系统二发电机工作原理蒸汽热能火电厂水能水电厂汽轮机或水轮机带动发电机转子转动发电机转子绕组通有直流电流在空间中形成磁场在空间中形成一个旋转的磁场变化的磁力线切割定子线圈定子线圈中有感应电动势产生形成发电机的端电压发电机发电的过程就是将原动机转轴上的动能通过发电机转子与定子间的磁场耦合作用在定子绕组上变成电能的过程
运行维护简单；噪声低，需配 备一套油处理装置。 DW-35系列
少易劣化，常需要检修或换 油，需要一套油处理装置，不 易频繁操作。 SN10-10系列等 开断时噪声很大，维修周期 长，无火灾危险；需要一套压 缩空气装置，价格较高。 KW4-110～330 噪声低，维护工作量小；不检 修间隔周期长；运行稳定，安 全可靠，寿命长，目前价格较 高。 LN2-10/600、LW-500 运行维护简单，无火灾危险， 噪声低，可频繁操作。 ZN-10/600、ZN-35/1250
一次绕组磁动势 二次绕组磁动势
& I 1
N1 N2
A
& =I &N F 1 1 1 & =I &N F 2 2 2
3、电气设备的细分类 （见书本）
2、电气设备的粗分类
一次设备：直接生产和输送电能的设备。如发电机、变压器、开关电器、载流导 体、避雷器、互感器等。 二次设备：对一次设备进行测量、监视和操作的设备。如继电器、仪表、自动装 置等。
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
2.2 同步发电机
一、发电机的基本结构
额定电流不易做得大；灭弧装置 简单，灭弧能力差；开断小电流 时，燃弧时间较长；开断电路速 度较慢；油量多，有火灾的可 能。只生产35kV电压级产品。 开断电流大，对35kV以下可采 用加并联回路以提高额定电流， 35kV以上为积木式结构；全开 断时间短。 额定电流和开断电流都可做得较 大；适于开断大容量电路，动作 快，开断时间短。 额定电流和开断电流都可做得很 大；开断性能好，可适于各种工 况开断；SF6气体灭弧、绝缘性 能好；所以断开电压可做得较 高。 可连续多次操作，开断性能好， 灭弧迅速、动作时间短；开断电 流及断口电压不能做的很高，目 前主要生产35kV以下级。
运行维护简单；噪声低，需配 备一套油处理装置。 DW-35系列
少易劣化，常需要检修或换 油，需要一套油处理装置，不 易频繁操作。 SN10-10系列等 开断时噪声很大，维修周期 长，无火灾危险；需要一套压 缩空气装置，价格较高。 KW4-110～330 噪声低，维护工作量小；不检 修间隔周期长；运行稳定，安 全可靠，寿命长，目前价格较 高。 LN2-10/600、LW-500 运行维护简单，无火灾危险， 噪声低，可频繁操作。 ZN-10/600、ZN-35/1250
一次绕组磁动势 二次绕组磁动势
& I 1
N1 N2
A
& =I &N F 1 1 1 & =I &N F 2 2 2
3、电气设备的细分类 （见书本）
2、电气设备的粗分类
一次设备：直接生产和输送电能的设备。如发电机、变压器、开关电器、载流导 体、避雷器、互感器等。 二次设备：对一次设备进行测量、监视和操作的设备。如继电器、仪表、自动装 置等。
合肥工业大学 .电气与自动化工程学院
2.2 同步发电机
一、发电机的基本结构
额定电流不易做得大；灭弧装置 简单，灭弧能力差；开断小电流 时，燃弧时间较长；开断电路速 度较慢；油量多，有火灾的可 能。只生产35kV电压级产品。 开断电流大，对35kV以下可采 用加并联回路以提高额定电流， 35kV以上为积木式结构；全开 断时间短。 额定电流和开断电流都可做得较 大；适于开断大容量电路，动作 快，开断时间短。 额定电流和开断电流都可做得很 大；开断性能好，可适于各种工 况开断；SF6气体灭弧、绝缘性 能好；所以断开电压可做得较 高。 可连续多次操作，开断性能好， 灭弧迅速、动作时间短；开断电 流及断口电压不能做的很高，目 前主要生产35kV以下级。
电力工程基础ppt课件全文编辑修改
电力工程基础
第二章 电气设备的原理与功能
②用压缩空气或六氟化硫气体吹弧 将20个左右大气压的压缩空气或5个大气压左右的六
氟化硫气体（SF6）先储存在专门的储气罐中，断路器分 闸时产生电弧，随后打开喷口，用具有一定压力的气体 吹弧。
③产气管吹弧 产气管由纤维、塑料等有机固体材料制成，电弧燃
烧时与管的内壁紧密接触，在高温作用下，一部分管壁 材料迅速分解为氢气、二氧化碳等，这些气体在管内受 热膨胀，增高压力，向管的端部形成吹弧。
电力工程基础
第二章 电气设备的原理与功能
电力工程基础
第二章 电气设备的原理与功能
8. 交流电弧的特性
在交流电路中，电流瞬时值随时间变化，因而电弧的温 度、直径以及电弧电压也随时间变化，电弧的这种特性称为 动特性。由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定过程，跟 不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的 变化，这种现象称为电弧的热惯性。
d——三角形连接， 例 YNd11
电力工程基础
第二章 电气设备的原理与功能
2 性能参数 （1）变压器负载运行，二次侧端电压变化率∆u%。
变压器外特性
电力工程基础
（2）变压器损耗Σp。
第二章 电气设备的原理与功能
（3）变压器效率η。
电力工程基础
（四）变压器分类
第二章 电气设备的原理与功能
电力工程基础
（5）阻抗电压（短路电压），通常以额定电压的百分数表示Uk % 由变压器短路试验获得，其反映在变压器在额定负载下运行时， 漏阻抗压降的大小，相应的有短路损耗Pk
（6）空载电流，通常以额定电流的百分数表示 I0 % 由变压器空载试验获得，相应的有空载损耗P0
（7）连接组号
最全的电力工程基础知识(PPT82页)
值，以MW、GW计。
4. 额定频率：50Hz
5. 最高电压等级：指系统中最高电压等级线路的额定电压，
以kV计 。
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四、电力系统的特点
1．电能不能大量储存。 2．电力系统的过渡过程十分短暂。 3．与国民经济各部门的关系密切。
五、对电力系统的基本要求
1．保证供电的可靠性。 2．保证良好的电能质量。 3．为用户提供充足的电能。 4．提高电力系统运行的经济性。
全所停电后，将使该地区中断供电；
2终．端工变业电所企：业是供电电网的系末统端变电所，主要由地区变电所供电，其高压侧
为10～110kV，全所停电后，将使用户中断供电。
工厂供配电系统由总降压变电所、高压配电线路、车间变电
所、低压配电线路及用电设备组成。
➢总降压变电所：将35～110kV的供电电压变换为6～10kV的 高压配电电压，给厂区各车间变电所或高压电动机供电。
2．水电厂的总发电功率： P 9.8QH
3．水电厂的分类 ➢堤坝式水电厂 ✓坝后式：如三门峡、刘家峡、丹江口、三峡水电站 ✓河床式：如葛洲坝水电站 ➢引水式水电厂 ➢抽水蓄能电站
4．水电厂的组成：水库、水轮1机4 、电力系统
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1.2 发电厂的生产过程
5．水电厂的生产过程（见图1-4）
图1-6为供电线路上的 电压变化示意图。
24 图1-6 供电线路上的电压变化示意20图20/4/9
1.3 电力系统的电压与电能质量
变压器的额定电压
➢变压器其载的中供一电5%次时用绕一于、组补二：偿次相变绕压当组器于上满的是用电设备，其额定电压应
与电网的电额压定损电失；压另相外同5。%用于补
偿线路上的电压损失，用于
最全的电力工程基础知识PPT文档共84页
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
最全的电力工程基础知识
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
15、机会是不守纪律的。——雨果
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
最全的电力工程基础知识
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
电力工程基础_第二版_PPT教案
其结构和原理与电磁型电流继电器相似，在供配电系统 中多用低电压（欠电压）继电器。
➢动作电压：能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器 的动作电压，用Uop.K表示。 ➢返回电压：能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为 继电器的返回电压，用Ure.K表示。 ➢返回系数：是指继电器的返回电压与动作电压的比值。
➢ 当IK≤Ire时，VT1又变为导通，VT2又变为截止，触发器 又翻转到起始状态，继电器也随之复位。
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2．集成电路型电流继电器
✓由集成电路构成的静态继电器，也是由电压形成回路、整 流滤波回路、逻辑回路和执行回路四部分组成，但在具体构 成时也有些差别。 ✓电压形成回路与晶体管继电器相同，整流滤波回路由运算 放大器构成，逻辑回路由CMOS等数字电路构成。 ✓为了减小直流电压的脉动系数，减轻滤波负担，在整流电 路中采用的是由运算放大器构成的全波整流电路或裂相整流 电路。 ✓为了消除暂态过程中非周期分量及各种谐波分量的影响， 滤波回路一般都采用高品质因数的带通有源滤波器。
电力工程基础_第二版_
会计学
1
6.1 继电保护的基本知识
一、继电保护的作用
电力系统继电保护装置是一种能反应电力系统中电气元 件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出 信号的一种自动装置。
它的基本任务是：
➢自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使 非故障部分迅速恢复正常运行. ➢能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求发出 报警信号、减负荷或延时跳闸。
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6.2 常用保护继电器
一、电磁型继电器（DL型）
1．电磁型电流继电器
结构：如图6-3所示。
工作原理：当在继电器线圈中
➢动作电压：能使继电器产生动作的最高电压，称为继电器 的动作电压，用Uop.K表示。 ➢返回电压：能使继电器返回到原始位置的最低电压，称为 继电器的返回电压，用Ure.K表示。 ➢返回系数：是指继电器的返回电压与动作电压的比值。
➢ 当IK≤Ire时，VT1又变为导通，VT2又变为截止，触发器 又翻转到起始状态，继电器也随之复位。
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2．集成电路型电流继电器
✓由集成电路构成的静态继电器，也是由电压形成回路、整 流滤波回路、逻辑回路和执行回路四部分组成，但在具体构 成时也有些差别。 ✓电压形成回路与晶体管继电器相同，整流滤波回路由运算 放大器构成，逻辑回路由CMOS等数字电路构成。 ✓为了减小直流电压的脉动系数，减轻滤波负担，在整流电 路中采用的是由运算放大器构成的全波整流电路或裂相整流 电路。 ✓为了消除暂态过程中非周期分量及各种谐波分量的影响， 滤波回路一般都采用高品质因数的带通有源滤波器。
电力工程基础_第二版_
会计学
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6.1 继电保护的基本知识
一、继电保护的作用
电力系统继电保护装置是一种能反应电力系统中电气元 件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出 信号的一种自动装置。
它的基本任务是：
➢自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使 非故障部分迅速恢复正常运行. ➢能正确反应电气设备的不正常运行状态，并根据要求发出 报警信号、减负荷或延时跳闸。
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6.2 常用保护继电器
一、电磁型继电器（DL型）
1．电磁型电流继电器
结构：如图6-3所示。
工作原理：当在继电器线圈中
电电力工第二章
还可以进一步改写为：
x1
0.1455lg
Dm r'
,r'
0.779r
在近似计算中，可以取架空线路的电抗为 0.40/ km
25
3.分裂导线三相架空线路的电抗
分裂导线采用了改变导线周围的磁场分布，等效地增 加了导线半径，从而减少了导线电抗。
可以证明：
x1
0.1445lg
Dm req
0.0157 n
req
Pk (12)
P' k (12)
(
I
I
N
N
/
2
)
2
4
P' k (12)
Pk (23)
Pk'
(
23)
(
I
I
N
N
/
2
)2
4Pk'(23)
然后，按照100/100/100计算电阻的公式计算各绕组电 阻。
15
按最大短路损耗求解（与变压器容量比无关）
Pk.max —— 指两个100%容量绕组中流过额定电流，另
27
• 电力线路的导纳
1. 三相架空线路的电纳
其电容值为：
C1
0.0241106 lg Dm
r
最常用的电纳计算公式：
b1
7.58 lg Dm
106
(S/km)
r
架空线路的电纳变化不大，一般为 2.85106 S / km
28
2.分裂导线线路的电纳
b1
7.58 lg Dm
10 6
(S/km)
req
超前功率因数
为正，感性无功 为负，容性无功
滞后功率因数
电工基础完整ppt课件
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电工基础
(3)、通电线圈产生的磁场 【右手螺旋定则】
磁通
电感 L N
i
B H
ppt课件完整
H N
l
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电工基础
4.3 磁场对电流的作用
ppt课件完整
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电工基础
1．电磁力的大小
磁场
电流
有效
强弱
大小
长度
ppt课件完整
F=B I ι
B------均匀磁场的磁感应强度(特斯拉T) I ------导线中的电流强度(安)
拔 出
ppt课件完整
原磁 通减 少
感应 电流 磁通
原磁通 减少
感应磁通 与之方向
相同
56
判断电感工应基础电动势（感应电流）方向的具体方法：
插
入N
-
+
1、先确定原磁通方向及其变化趋势( 是增加还是减少)；
2、根据楞次定律确定感应磁通方向 如果原磁通的趋势是增加,则感应 磁通与原有磁通方向相反；
反之，原有磁通的变化趋势是减少 ，则感应磁通与原有磁通方向相同。 3、根据感应磁通方向，应用右手螺 旋定则确定感应电流及感应电动势方
图5-12 主磁通和漏磁通
图 5-13 有 分 支 磁 路
对称分支磁路 和 不对称有分支磁路
ppt课件完整
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电工基础
A
· N2
aX
N1
x
·
A
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电工基础
ppt课件完整
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电工基础
应用
ppt课件完整
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电工基础
ppt课件完整
涡流的害处
在交铁变芯磁场 作用发下热，整 块铁芯中产 生的线旋圈涡状 感应绝电缘流称 为涡流。
电力工程电力工程第5次课(第二章第一节)-PPT精品文档
• 线路开始出现电晕的电压称为临界电压， 经过大量试验数据，得到临界电压的经验 公式如下：
式 中 ： ｍ１ — — 导 线 表 面 粗 糙 系 数 ， 对 绞 m m rl g 1 2 r
ｍ2 — — 气 象 系 数 ， 晴 朗 天 气 为 １ ， 雨 雾 天 气 <１ ， 最 恶 劣 情 况 为 0.8 — — 空 气 相 对 密 度 ， ＝ 3.86b/273+t, 式 中 ， b为 大 气 压 力 （ 厘 米 汞 柱 ） ， t 为 空 气 温 度 （C ） D eq - - - - - 线 路 几 何 均 距 ｒ ——导线半径
实际上，设计线路时是不允许在正 常条件下发生电晕的，而要避免电晕， 就必须提高电晕临界电压，使之大于线 路实际运行电压，由公式可见，要提高 临界电压，主要是增大半径和几何均距 。增大几何均距要增大杆塔尺寸从而增 加线路造价，同时与均距呈对数关系， 其变化影响不大，而半径与电压成正比 ，所以增加半径是有效方法。
Uk % =
N T
UN
100
2 U % U k N X 1 （ 0 ） T S N
式中， Uk%—变压器短路电压百分数， UN、SN—意义同RT 。
（3）电导GT 电导是表示变压器铁芯损耗的参数， 可由变压器的空载损耗△P0求得。 变压器的空载有功损耗包括两部分 ，原边绕组中的铜耗和变压器的铁芯损 耗。因为空载电流较小，铜耗较小。可 近似认为空载有功损耗为铁芯损耗， △P0≈UN2GT。即有
图2-1 三相四分裂导线的示意图
D 0 . 0 1 5 7 e q x 0 . 1 4 4 5 l g ( / k m ) 1 r n e q
式中 n— 每相分裂根数，n=2、3、4； req— 分裂导线的等值半径，mm或cm。
电力系统工程基础讲义
电力工程基础 2015.2
§1-2
我国的电力工业
一、电力工业发展概况
电力工业发展史上的第一： 火电：1882年上海杨树浦；水电：1912年云南石龙坝240kW； 核电：1991年浙江秦山300MW； 输电线路：1974年甘肃刘家峡水电站陕西关中地区330kV交 流，1981年河南姚孟火电厂到武汉500kV交流，1988年葛州 坝水电站到上海南桥变电站±500kV直流。新疆准东至四川 的±1100千伏特高压直流输电工程计划于2015年建成投运。
电气设备的额定电压：电气设备制造厂根据所规定的电 气设备工作条件而确定的电压。 电气设备的额定电压 ＝系统的额定电压UN 发电机的额定电压 ＝110% UN 变压器 是一种特殊的电气设备 一次绕组 相当 于电气设备＝ UN 二次绕组 相当 于发电设备＝110% UN
电力工程基础 2015.2
电力工程基础 2015.2
二、电力系统负荷曲线的基本概念及其分类
电力系统负荷曲线 分类： 按时间分类： 日负荷曲线 日负荷持续曲线 年最大负荷曲线 年持续负荷曲线 按用电特性分类： 指根据部门分类的用户负荷曲线
电力工程基础
2015.2
三、电力系统日负荷曲线
最小负荷 最大负荷 基荷 峰荷 腰荷
Pdav Pd max
核聚变能：轻核聚变所释放的能量十分巨大，如氘聚合成一公 斤氦，所释放的能量相当于一万吨标准煤完全燃烧放出的能量。
电力工程基础 2015.2
三、火力发电厂
1. 火力发电厂？ 将煤、油、天然气或其它燃料的化学能转换成电能的工厂。 2. 分类： 按容量大小： 大型电厂、中型电厂、小型电厂 按燃料种类： 燃煤、燃油、燃气 按原动机： 蒸汽轮机、燃气轮机 按输出能量： 凝汽式电厂和热电联产电厂 按机组热力参数：低压、中压、高温高压 超高压、亚临界、超临界电厂 3. 能量转换过程： 燃料的化学能 热能 机械能 电能 4. 火电厂的组成 火电厂由三大主机（锅炉，汽轮机，发电机）及其辅助 设备组成。
§1-2
我国的电力工业
一、电力工业发展概况
电力工业发展史上的第一： 火电：1882年上海杨树浦；水电：1912年云南石龙坝240kW； 核电：1991年浙江秦山300MW； 输电线路：1974年甘肃刘家峡水电站陕西关中地区330kV交 流，1981年河南姚孟火电厂到武汉500kV交流，1988年葛州 坝水电站到上海南桥变电站±500kV直流。新疆准东至四川 的±1100千伏特高压直流输电工程计划于2015年建成投运。
电气设备的额定电压：电气设备制造厂根据所规定的电 气设备工作条件而确定的电压。 电气设备的额定电压 ＝系统的额定电压UN 发电机的额定电压 ＝110% UN 变压器 是一种特殊的电气设备 一次绕组 相当 于电气设备＝ UN 二次绕组 相当 于发电设备＝110% UN
电力工程基础 2015.2
电力工程基础 2015.2
二、电力系统负荷曲线的基本概念及其分类
电力系统负荷曲线 分类： 按时间分类： 日负荷曲线 日负荷持续曲线 年最大负荷曲线 年持续负荷曲线 按用电特性分类： 指根据部门分类的用户负荷曲线
电力工程基础
2015.2
三、电力系统日负荷曲线
最小负荷 最大负荷 基荷 峰荷 腰荷
Pdav Pd max
核聚变能：轻核聚变所释放的能量十分巨大，如氘聚合成一公 斤氦，所释放的能量相当于一万吨标准煤完全燃烧放出的能量。
电力工程基础 2015.2
三、火力发电厂
1. 火力发电厂？ 将煤、油、天然气或其它燃料的化学能转换成电能的工厂。 2. 分类： 按容量大小： 大型电厂、中型电厂、小型电厂 按燃料种类： 燃煤、燃油、燃气 按原动机： 蒸汽轮机、燃气轮机 按输出能量： 凝汽式电厂和热电联产电厂 按机组热力参数：低压、中压、高温高压 超高压、亚临界、超临界电厂 3. 能量转换过程： 燃料的化学能 热能 机械能 电能 4. 火电厂的组成 火电厂由三大主机（锅炉，汽轮机，发电机）及其辅助 设备组成。
电力系统基础ppt课件
Dsb DS d ,
Dsb 3 DS d 2 ,
Dsb 4 DS d 3
分裂导线的等值电感按下式计算：
L 0 ln Deq
2
Dsb
输电线的等值电抗可以统一表达为：
x 0.1445lg Deq / km DS (Dsb )
●讨论：
1）由于Dsb>>DS,分裂导线等值电抗 较小，所以超高压输电线常采取分裂导 线；
1、电阻的计算
r0
s
－导线的电阻率，对于铜导线：18.8 • mm2 / km ；
对于铝导线：31.5 • mm2 / km。 S－导线载流部分的标称截面积，单位：mm2 。
2、电感的计算：
根据电磁场理论的基本知识，
L
i
，
M AB
AB
iB
对于非铁磁材料制成的圆柱形导线，
单导线自感：L 0 (ln 2l 1)H / m 2 Ds
La
Lb
Lc
0 2
ln Deq Ds
其中，三相导线互几何均距
Deq 3 D D D 12 23 31
电力系统中，220KV以上的输电线长采 取分裂导线。具体说来，220KV线路不 分或双分，330KV线路双分裂，500KV 线路三分裂或四分裂，如图示：
d
d: 分裂间距
d
d
双分、三分和四分裂导线的自几何均距分别定义为：
2) 导线间距、导线截面的尺寸会影响 Deq，Ds，Dsb等的数值，从而影响输 电线的等值电抗大小，但由于它们均位 于电抗表达式的对数符号内，故影响不 显著。
3、电容和电纳的计算：
●三相输电线等值电容：
C
0.0241 lg Deq (D)
电工学第2章正弦交流电路PPT课件
p=ui=Um sin(ωt+90°) Imsinωt
=UmIm cosωtsinωt =UIsin2ωt
电感元件的功率波形
上式表明， 电感元件的瞬时功率是一个幅值为UI 并以2ω的角频率随时间而变化的正弦量。瞬时功率 的变化曲线如右图所示。
26
当p>0时，表明电感元件吸收能量并作负载 使用，即将电能转换成磁场能量储存起来；
1. 相位角（或相位）——（ωt +ψi） 2. 初相位——t=0时的相位角，即ωt +ψi|t=0＝ψi
初相位不同，正弦波的起始点不同，如下图所 示。
(a)ψi＝0
(b)ψi＞0
(c)ψi<0
由于正弦量是周期性变化量，其值经2π后又重复，所
以一般取主值，| ψi |≤π。
8
2.1.3 初相位
在一个正弦交流电路中， 电压u和电流i的频率是相同的， 但初相位却可以不同。设：
19
在电阻元件的交流电路中，电压u与电流i 相 位相同、频率相同。其波形图、相量图如下所示：
根据 i=Imsinωt ；u=iR=ImRsinωt
可知电压幅值: Um=Im R；
U=I R
如果用相量来表 示电压与电流的
•
•
U
•
Um
•
R
或
••
U IR
关系，则有： I I m
20
瞬时功率：p=ui= Umsinωt Imsinωt=UmImsin²ωt
③指数形式可改写为极坐标形式：
A=r
三种复数式可以互相转换。复数的加减运 算可用直角坐标式；复数的乘除运算用指数形 式或极坐标形式则比较方便。
13
e e 例如: 设A1= a1+jb1 ＝r1 j 1 ；A2= a2+jb2 ＝r2 j 2
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电力工程基础
第2章 负荷计算与无功功率补偿
第2章 负荷计算与无功功率补偿
2.1 电力负荷与负荷曲线 2.2 计算负荷的确定 2.3 功率损耗与电能损耗计算 2.4 企业计算负荷的确定 2.5 无功功率补偿 2.6 尖峰电流的计算
2020/5/5
2
2.1 电力负荷与负荷曲线
一、负荷计算的目的及意义
2.2 计算负荷的确定
求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法、利 用系数法和单位产品耗电量法等。
二、用电设备的工作制及设备容量的计算
1．用电设备的工作制 ➢连续运行工作制（长期工作制） ➢短时运行工作制（短时工作制） ➢断续周期工作制（反复短时工作制）
暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的 百分比值，即
计算负荷是选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等额 定参数的依据。
二、电力负荷的分级
1．一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重 大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。
✓供电方式:由两个独立电源供电。 2．二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报 废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。
取冬季为213天，夏季为152天，则图中功率P1所占时间为：
T1(t1t1)213
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四、与负荷曲线有关的物理量
1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数
➢年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均
功率，即
PmaxP30
➢年最大负荷利用小时数Tmax： 在此时间内，用户以年最大负荷
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t 10% 0 t 10% 0
T
tt0
吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和60%四种
电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和100%四种
2．设备容量Pe的确定
➢对长期工作制的用电设备： Pe PN ➢对反复短时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统 一暂载率下的额定功率。
✓年最大负荷曲线（图2-2 ）：或称运行年负荷曲线。
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Pmax
Pmax
8 12 16
()
a
钢铁工业
Pmax
100
90
80
70
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40
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c
农村加工业
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()
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食品行业
Pmax
100
90
80
70
60
50
40
30
✓ 单相设备接于相电压时：Pe 3Pe.m 式中，Pe 为等效三相设备容量（kW）；P e .m 为最大负荷相所
接的单相设备容量（kW）。
✓ 单相设备接于同一线电压时： Pe 3Pe.
20
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0
4
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d
市政生活
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装机容量 负荷
图2-1 日有功负荷曲线
a）折线图 b）梯形图
机组检修
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（月）
图2-2 年最大负荷曲线
6
✓全年时间负荷曲线（图2-3 ）：或称年负荷持续曲线。
图2-3 全年时间负荷曲线的绘制 a）冬季典型日负荷曲线 b）夏季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线
✓供电方式:由双回路供电。
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3．三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 ✓供电方式:对供电电源无特殊要求。
三、负荷曲线
1．负荷曲线的分类 ➢按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线 ➢按负荷持续时间分：日负荷曲线和年负荷曲线
2．负荷曲线的绘制 ➢日负荷曲线（图2-1） ：逐点描绘法、梯形曲线法 ➢年负荷曲线：
✓ 高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损 失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率 的1.1倍。
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15
➢单相负荷的设备容量：
当单相用电设备的总容量不超过三相用电设备总容量的 15%时，其设备容量可直接按三相平衡负荷考虑；当超过15% 时，应将其换算为等效的三相设备容量，再同三相用电设备一 起进行三相负荷计算。换算方法如下：
折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。
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QI2R， t R 当 、 Q 一 定I时 1， t
而PI，同一周 期 t，的 因此P 1
∴
Pe N
PN
✓ 吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容 量：指统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即
Pe PN
N 25
流导体大约经半小时（30min）后可
电气设备的一个假想的持续达负到稳荷定值温，升值称为计算负荷，用Pc（或
Qc 、Sc 、 Ic ）表示。
通常把根据半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的 “最 大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依 据，因此
Pc Pmax P30
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一、概述
Kd
Pmax P30 PN PN
➢利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电设
备额定功率 PN之比值，即
Ku
Pav PN
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4．计算负荷
一般中小截面导体的发热时间常数τ
为10min以上，而导体通过电流达到
通过负荷的统计计算求稳出定温的升、的用时间以大按约发为3热τ～条4τ件，即选载择导体和
Pav
Wt t
年平均负荷为（图2-5）:
Pav
Wa 8760
➢负荷系数 KL：平均负荷与最大负荷
的比值，即
KL
Pav Pmax
图2-5 年平均负荷
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KL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。
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3．需要系数和利用系数
➢需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部 用电设备额定功率 PN 之比值，即
2PN
N
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Hale Waihona Puke 14✓ 电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100%时 的额定功率（kW），即
P eP N
N P N 100
NSNcoN sN
➢照明设备的设备容量：
✓ 白炽灯、碘钨灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率；
✓ 荧光灯应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的20%）， 其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍；
持续运行所消耗的电能恰好等于
全年实际消耗的电能，如图2-4所
示。
8760
Tmax
Wa Pmax
pdt
0
Pmax
图2-4 年最大负荷与年最大负荷利用小时数
可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。
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2．平均负荷与负荷系数
➢平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即
第2章 负荷计算与无功功率补偿
第2章 负荷计算与无功功率补偿
2.1 电力负荷与负荷曲线 2.2 计算负荷的确定 2.3 功率损耗与电能损耗计算 2.4 企业计算负荷的确定 2.5 无功功率补偿 2.6 尖峰电流的计算
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2.1 电力负荷与负荷曲线
一、负荷计算的目的及意义
2.2 计算负荷的确定
求计算负荷的方法有：需要系数法、二项式系数法、利 用系数法和单位产品耗电量法等。
二、用电设备的工作制及设备容量的计算
1．用电设备的工作制 ➢连续运行工作制（长期工作制） ➢短时运行工作制（短时工作制） ➢断续周期工作制（反复短时工作制）
暂载率（负荷持续率）：指设备工作时间与工作周期的 百分比值，即
计算负荷是选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等额 定参数的依据。
二、电力负荷的分级
1．一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，重大设备损坏，重 大产品报废，或在政治、经济上造成重大损失。
✓供电方式:由两个独立电源供电。 2．二级负荷：中断供电将造成主要设备损坏，大量产品报 废，重点企业大量减产，或在政治、经济上造成较大损失。
取冬季为213天，夏季为152天，则图中功率P1所占时间为：
T1(t1t1)213
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四、与负荷曲线有关的物理量
1．年最大负荷和年最大负荷利用小时数
➢年最大负荷Pmax ：指全年中消耗电能最多的半小时的平均
功率，即
PmaxP30
➢年最大负荷利用小时数Tmax： 在此时间内，用户以年最大负荷
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吊车：标准暂载率有15%、25%、40%和60%四种
电焊机：标准暂载率有50%、65%、75%和100%四种
2．设备容量Pe的确定
➢对长期工作制的用电设备： Pe PN ➢对反复短时工作制的用电设备：其设备容量是指换算到统 一暂载率下的额定功率。
✓年最大负荷曲线（图2-2 ）：或称运行年负荷曲线。
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✓ 单相设备接于相电压时：Pe 3Pe.m 式中，Pe 为等效三相设备容量（kW）；P e .m 为最大负荷相所
接的单相设备容量（kW）。
✓ 单相设备接于同一线电压时： Pe 3Pe.
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图2-1 日有功负荷曲线
a）折线图 b）梯形图
机组检修
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图2-2 年最大负荷曲线
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✓全年时间负荷曲线（图2-3 ）：或称年负荷持续曲线。
图2-3 全年时间负荷曲线的绘制 a）冬季典型日负荷曲线 b）夏季典型日负荷曲线 c）全年时间负荷曲线
✓供电方式:由双回路供电。
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3．三级负荷：所有不属于一、二级负荷的电力负荷。 ✓供电方式:对供电电源无特殊要求。
三、负荷曲线
1．负荷曲线的分类 ➢按性质分：有功负荷曲线和无功负荷曲线 ➢按负荷持续时间分：日负荷曲线和年负荷曲线
2．负荷曲线的绘制 ➢日负荷曲线（图2-1） ：逐点描绘法、梯形曲线法 ➢年负荷曲线：
✓ 高压水银荧光灯和金属卤化物灯也应考虑镇流器中的功率损 失（约为灯泡功率的10%），其设备容量可取灯管额定功率 的1.1倍。
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➢单相负荷的设备容量：
当单相用电设备的总容量不超过三相用电设备总容量的 15%时，其设备容量可直接按三相平衡负荷考虑；当超过15% 时，应将其换算为等效的三相设备容量，再同三相用电设备一 起进行三相负荷计算。换算方法如下：
折算方法：按同一周期等效发热条件进行换算。
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QI2R， t R 当 、 Q 一 定I时 1， t
而PI，同一周 期 t，的 因此P 1
∴
Pe N
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✓ 吊车电动机组（包括电葫芦、起重机、行车等 ）的设备容 量：指统一换算到ε=25%时的额定功率（kW），即
Pe PN
N 25
流导体大约经半小时（30min）后可
电气设备的一个假想的持续达负到稳荷定值温，升值称为计算负荷，用Pc（或
Qc 、Sc 、 Ic ）表示。
通常把根据半小时平均负荷所绘制的负荷曲线上的 “最 大负荷”称为计算负荷，并作为按发热条件选择电气设备的依 据，因此
Pc Pmax P30
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一、概述
Kd
Pmax P30 PN PN
➢利用系数Ku：负荷曲线中的平均计算负荷Pav与全部用电设
备额定功率 PN之比值，即
Ku
Pav PN
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4．计算负荷
一般中小截面导体的发热时间常数τ
为10min以上，而导体通过电流达到
通过负荷的统计计算求稳出定温的升、的用时间以大按约发为3热τ～条4τ件，即选载择导体和
Pav
Wt t
年平均负荷为（图2-5）:
Pav
Wa 8760
➢负荷系数 KL：平均负荷与最大负荷
的比值，即
KL
Pav Pmax
图2-5 年平均负荷
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KL越大，负荷曲线越平坦，负荷波动越小。
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3．需要系数和利用系数
➢需要系数Kd：负荷曲线中的最大有功计算负荷Pmax与全部 用电设备额定功率 PN 之比值，即
2PN
N
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Hale Waihona Puke 14✓ 电焊机及电焊变压器的设备容量：指统一换算到ε=100%时 的额定功率（kW），即
P eP N
N P N 100
NSNcoN sN
➢照明设备的设备容量：
✓ 白炽灯、碘钨灯的设备容量：等于灯泡上标注的额定功率；
✓ 荧光灯应考虑镇流器中的功率损失（约为灯泡功率的20%）， 其设备容量应为灯管额定功率的1.2倍；
持续运行所消耗的电能恰好等于
全年实际消耗的电能，如图2-4所
示。
8760
Tmax
Wa Pmax
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图2-4 年最大负荷与年最大负荷利用小时数
可见：年负荷曲线越平坦，Tmax越大；年负荷曲线越陡，Tmax越小。
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2．平均负荷与负荷系数
➢平均负荷Pav：电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，即