负荷及短路计算原理.docx

负荷计算原理 工厂电力负荷分为最大负荷、尖峰负荷和最大负荷班的平均负荷。最大负荷是30min的最大平均负荷。最大负荷分别乘以适当系数，便可求得尖峰负荷和最大负荷班的平均负荷。它们又分别作为选择供配电设备、计算电压降、选择保护装置、计算电能消耗和选择补偿装置的依据。在进行负荷计算时，要根据供配电系统由最下级分支馈线逐级向总变电所推算。在生产车间内专门用于检修的电焊机或备用设备可不参与计算。要将不同工作制下的用电设备的额定功率换算为统一的计算功率。(1)长期工作制电动机的设备容量(P)等于其铭牌上的额定功率(Pe)。(2)反复短时工作制电动机(如起重机、轧钢车间辅助机械的电动机)的设备容量是指换算到统一负载持续率(Fc)下的额定功率。当采用需要系数法或二项式法计算时，要统一换算到Fc=25时的额定功率。(3)电焊机及电焊变压器的设备容量应统一换算到Fc=100时的额定功率(kW)。(4)电炉变压器的设备容量是指额定功率因数下的有功功率。(5)照明用电设备的设备容量是指灯头标出的功率；对于荧光灯及高压水银灯等还应计入镇流器的损耗功率，即灯管的额定功率分别增加20及8。最大负荷计算的方法主要有需要系数法二项式法和单位产品耗电量法。(1)需要系数(Kx)法。此法适合于长期工作制用电设备占多数的情况下，计算负荷之用。同类工作制的单组用电设备按下式计算：不同工作制的多组用电设备的计算公式为：式中P为最大负荷班内30min平均负荷中最大有功功率，kW；Q为最大负荷班内30min平均负荷中最大无功功率，kVA；S为最大负荷班内30min平均负荷中最大视在功率，kVA；尸。为用电设备组中，所有单个用电设备容量之和，kW；Kx为按用电设备分类的平均需要系数；tan为功率因数角的正切函数；Ky Kw为有功功率和无功功率的最大同时系数。(2)二项式法。此法适合于反复短时工作制用电设备占多数的情况下计算负荷之用。同类工作制的单组用电设备按下式计算：不同工作制的多组用电设备的计算公式为：式中Pnx为用电设备组中nx(长期工作制的为5台，反复短时工作制和短时工作制的为3台)台最大用电设备的设备容量之和，kW；c、b为二项式系数；(CPnx)max为从各用电设备组中选出的最大值，kW；tanx为与(CPnx)max相应的功率因数角的正切函数。(3)单位产品耗电量法。此法适合于初步设计及前期阶段计算负荷之用。式中Km为最大系数，是最大负荷与最大负荷班平均负荷之比；n为年电能利用率，是年平均负荷与最大负荷班的平均负荷之比；为单位产品耗电量，kWht；M为产品年产量，t；Tn为年工作小时数，h。 求得各车间负荷后，企业的总负荷按下式求得：式中P为企业各车间计算负荷有功功率的总和，kW；。Tanp为企业平均功率因数的正切函数，按补偿后的功率因数cosp=09092考虑；K为最大负荷同时系数，取09095。根据用电设备容量(或耗电量)和工作制度进行负荷计算。短路计算原理一、 短路的原因短路是指系统正常运行情况以外的，一切相与相之间或相与地之间金属性短接或经过小阻抗短接。供配电系统发生短路故障的主要原因有： 1电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备的绝缘材料自然老化；或由于绝缘强度不够而被正常电压击穿；2设备绝缘正常而被各种形式的过电压（包括雷电过电压）击穿； 3如输电线路断线、线路倒杆或受到外力机械损伤而造成的短路。 4工作人员由于未遵守安全操作规程而发生人为误操作，也可能造成短路。 5一些自然现象（如风、雷、冰雹、雾）及鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，也是造成短路的一个原因。二、短路后果 1短路电流增大，会引起电气设备的发热，损坏电气设备。 2短路电流流过的线路，产生很大的电压降，使电网的电压突然下降，引起电动机的转速下降，甚至停转。 3短路电流还可能在电气设备中产生很大的机械力（或称电动力）。此机械力可引起电气设备载流部件变形，甚至损坏。 4当发生单相对地短路时，不平衡电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通迅线路、铁路信号系统、可控硅触发系统以及其他弱电控制系统可能产生干扰信号，使通讯失真、控制失灵、设备产生误动作。 5如果短路发生在靠近电源处，并且持续时间较长时，则可导致电力系统中的原本并联同步（不同发电机的幅值、频率、波形、初相角等完全相同吻合）运行的发电机失去同步，甚至导致电力系统的解列（电力网中不同区域、不同电厂的发电机无法并列运行），严重影响电力系统运行的稳定性。三、短路种类（一）、相间短路1三相短路 三相短路指供电系统中三相导线间同时短接。此时系统每相的阻抗均相同，从电源到负载三相仍然对称，故又叫对称性短路。2两相短路两相短路指三相供电系统中，任意两相间发生的短接。两相短路属于非对称性短路。（二）、接地短路1单相接地短路单相接地短路指在中性点接地系统中，任意一相经大地与电源中性点发生短接。2两相接地短路两相接地短路指在中性点不接地系统中，其中两不同相的单相接地所形成的相间短路；也指在中性点接地系统中，两相短路又接地的情况。 （ 三）、断相故障断相故障是指供电系统一相断开或两相断开的情况，这种故障属于不对称故障。 系统故障电流的大小与短路类型有密切关系，在中性线直接接地的电力系统中，两相短路电流约为三相短路电流的87%，单相接地短路电流约在三相短路电流的60125%之间。四、标么值法计算三相短路电流 （1）三相短路电流的波形图1 U相短路电流非周期分量最大时电流波形图 从图中可以看出，短路电流包括两部分。第一部分是短路电流的周期分量，在无穷大容量系统中，电源电压的幅值是常数，所以短路电流的周期分量的幅值也是不变的常数；第二部分是短路电流的非周期分量，这个量是随时间而逐渐衰减的指数函数，经过几个周期后，其值就会衰减到零。一次无穷大容量系统发生三相短路后，短路电流是一个按指数规律衰减的非周期函数。当非周期分量衰减到零后，电路进入一个新的稳定状态，其稳态电流就是短路电流的周期分量。 （2）产生最大短路电流的条件1）根据供电系统的实际情况，在系统发生三相短路时，负载的阻抗总是被短接掉，因此整个短路回路中只剩下短路点以前的线路阻抗，因此短路点距离电源越近，短路电流的数值越大。2）在10kV以上的系统高压线路一般总是感抗x远远大于电阻r，因此可以认为线路是纯感性的。3）短路电流的大小不仅与短路发生的地点有关，还与短路前电路的原始状态和短路发生的时刻有关。如果当发生短路的瞬间，恰好有一相的相电压瞬时值过零，即电压的“合闸相角”等于零，此时短路电流值比其他时刻发生短路的短路电流要大。4）电路在短路发生前处于空载状态，即电路中电流为零。当短路发生后经过半个周期0.01s的时间，短路电流会出现最大冲击值。 在实际供电系统中，如果将备用的供电线路投入（线路空载），但线路上已经存在三相短路的隐患，在合闸操作的瞬间又恰好有一相电压瞬时过零，则合闸操作瞬间就会产生最严重的短路故障。现场将此称为“无载线路合闸严重短路”。 （3）三相短路最大冲击电流的瞬时值ich从图1中可以看出，根据产生最大短路电流的条件，U相中短路电流周期分量和非周期分量叠加的结果是在短路后经过半个周期的时刻将会出现短路电流的最大瞬时值，此值称为短路冲击电流的瞬时值，用ich表示。实际的电网是由电抗和电阻共同组成的，短路电流的大小与短路地点发生的地点有关。因此引入短路冲击系数表示短路点的阻抗特性。当短路点以前的网络为纯电感时，此时的短路电流最大。当当短路点以前的网络为纯电阻，此时的短路电流最小。在10kV高压网中冲击系数取1.8，则短路瞬时冲击电流为 ich2.55Id 380/220V低压网中冲击系数取1.3，则短路瞬时冲击电流为 ich1.84Id 式中 Id短路电流的周期分量（kA）。（4）三相短路最大冲击电流有效值Ich高压网中冲击系数取1.8，则短路电流的最大有效值为 Ich1.52Id 低压网中冲击系数取1.3，则短路电流的最大有效值为 Ich1.09Id （5）三相短路电流周期分量有效值Id在短路计算中，如选短路点所在线路平均额定电压（Uav）为基准电压Ub，则三相短路电流周期分量为 式中 Uav 短路点所在线路的平均额定电压（kV）； Ub基准电压（kV）； X从电源到短路点之间的所有电气元件的电抗和（W）。三相短路电流周期分量的标么值为 即三相