负荷计算和短路计算课件

项目六供配电系统的方案设计项目六供配电系统的方案设计任务三短路故障和短路电流计算任务四供配电系统电气设备的选择与校验项目六供配电系统的方案设计任务二电力负荷的计算任务一电气主接线方案设计任务三短路故障和短路电流计算任务四供配电系统电气设备的选

电气主接线方案设计是本课程的一次综合性实践环节。主接线的确定对供配电系统运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，必须处理好各方面的关系，综合分析有关影响因素，经过技术、经济比较，合理确定主接线方案。

通过设计可以巩固和加深对供配电系统的认识和理解；培养分析问题、解决问题以及理论联系实际的能力。任务一、电气主接线方案设计一、概述电气主接线方案设计是本课程的一次综合性实践环节

二、电气主接线的设计原则

（1）以任务书为依据开展设计工作；（2）严格遵循国家的规范、标准和规定；（3）确定合理的、经济的、满足供电要求的供电方案；（4）设计方案要考虑近期建设和远期发展的关系；（5）应选用高效率的、低能耗的、性能先进的新产品。二、电气主接线的设计原则（1）以任务书为依据开展设计工三、设计内容1.工厂变配电所设计包括总降压变电所设计和车间变电所设计2.供配电线路设计包括电源进线线路的设计和车间供配电线路设计3.工厂电气照明设计包括照明线路方案设计、负荷计算、导线选择和敷设方式的设计、配电箱及控制设备的选择。三、设计内容1.工厂变配电所设计

四、供配电系统设计程序（1）初步设计阶段

①负荷的统计及计算；②供配电系统的方案设计；③短路计算；④设备的选择与校验；⑤画电气主接线图和平面布置图；⑥撰写设计说明书⑦进行工程概预算

（2）施工图设计阶段主要是绘制施工图四、供配电系统设计程序（1）初步设计阶段

五、供配电系统设计的基础资料（1）对工厂的可供电源容量和备用容量（2）供电电源的电压等级、供电方式和电源回路数（3）负荷的性质（4）供电部门对工厂电能的计量方式及收费办法（5）对功率因素的要求（6）环境条件，如当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等，这些因素对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响。五、供配电系统设计的基础资料（1）对工厂的可供电源

①初步拟定2～3个技术可行方案②分别拟定高、低压侧的基本接线形式

③负荷统计和计算④选择主变。包括台数、运行方式、容量、型式、参数⑤通过经济比较计算确定一个最优方案⑥短路电流计算⑦设备的配置、选择和校验计算⑧绘制电气主接线图⑨撰写设计说明书五、电气主接线设计步骤①初步拟定2～3个技术可行方案五、电气主接线设计步骤六、电气主接线方案的经济比较

1.综合总投资计算方案的综合总投资为

Z0——主体设备投资，包括变压器、配电装置以及明显的大额费用，如拆迁、征地等费用。a——不明显的附加费用比例系数，如现场安装费用、基础加工、辅助设备的费用等。对110kV可取90，对35kV取100。六、电气主接线方案的经济比较1.综合总投资计算

（1）年折旧维护检修费UZC—折旧维护检修率。主变及配电装置取8%～10%；水泥杆线路取5%；铁塔线路取4%（2）年电能损耗费U△Aα—电能电价，可按当地实际电价计算（元/kw.h）

△A—年电能损耗（KW.h）2.计算年运行费用U2.计算年运行费用Ub、三绕组主变△A的计算Sn1、Sn2、Sn3——高、中、低三侧绕组的额定容量（KVA）Sm1、Sm2、Sm3——高、中、低压侧最大持续负荷（KVA）τ1、τ2、τ3——高、中、低压侧最大负荷年损耗小时数△Pk1、△Pk2、△Pk3——高、中、低压侧绕组中的额定铜损耗b、三绕组主变△A的计算Sn1、Sn2、Sn3——高、中、c、架空线路△A的计算式中：τ——年最大输送功率损耗小时数△Pm——在持续最大负荷时有功率损耗（KW）

式中：Pm——通过线路的最大持续功率（MW）l——线路长度（km）K——线路有功损耗系数c、架空线路△A的计算（1）Z1＞Z2U1＞U2选择方案2（2）Z1＞Z2U1＜U2用动态比较法和静态比较法抵偿年限法：若T＜5～8年，则选择方案1若T＞5～8年，则选择方案2计算费用最小法：第i种方案的计算费用3.经济最优方案的确定

C最小的方案为最经济的方案（1）Z1＞Z2U1＞U2选择方案23.经济任务二

电力负荷的计算一、工厂的电力负荷与负荷曲线连续运行工作制短时工作制断续周期工作制能长期连续运行，每次连续工作时间超过8小时，运行时负荷比较稳定。如：照明设备、电动扶梯、空调风机、电炉等。这类设备的工作时间较短，停歇时间较长。如：金属切削用的辅助机械(龙门刨横梁升降电动机、刀架快速移动装置)、水闸用电动机等。这类设备的工作呈周期性，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。如起重机、电焊机、电梯等。1.企业用电设备的工作制任务二电力负荷的计算一、工厂的电力负荷与负荷曲线连续运行2.负荷曲线

（1）负荷曲线的类型与绘制方法

负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的一种图形，反映了电力用户用电的特点和规律。在负荷曲线中通常用纵坐标表示负荷大小，横坐标表示对应负荷变动的时间。

根据需要绘制不同类型的负荷曲线：

①按所表示负荷变动的时间可分为日、月、年负荷曲线

②按负荷范围可分为全厂的、车间的或某设备负荷曲线；

③按负荷的功率性质可分为有功和无功负荷曲线等。

2.负荷曲线（1）负荷曲线的类型与绘制方法

日负荷曲线的绘制方法①以某个监测点为参考点，在24h中各个时刻记录有功功率表的读数，逐点绘制成如右图所示折线形状的折线形负荷曲线。②通过接在供电线路上的电度表，每隔一定的时间间隔（一般为半小时）将其读数记录下来，求出0.5h的平均功率，再依次将这些点画在坐标上，把这些点连成如右图所示阶梯状的阶梯形负荷曲线。

日负荷曲线的绘制方法（a）夏季日负荷曲线（b）冬季日负荷曲线（c）年负荷曲线图6-2年负荷曲线及绘制方法年负荷曲线分为：年运行负荷曲线和年持续负荷曲线（a）夏季日负荷曲线（b）冬季日负荷曲线

年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负荷持续时间（全年按8760h计）的关系。年每日最大负荷曲线，反映了全年当中不同时段的电能消耗水平，是按全年每日的最大半小时平均负荷来绘制的。年负荷持续时间曲线，反映了全年负荷变动与对应的负荷持负荷曲线的有关物理量①年最大负荷Pmax指全年中负荷最大的工作班内30分钟平均功率的最大值。因此年最大负荷Pmax有时也称为P30。

假设企业总是按年最大负荷持续工作，经过了时间Tmax所消耗的电能，恰好等于企业全年实际所消耗的电能，则这个假想时间就称为年最大负荷利用小时数。负荷曲线的有关物理量假设企业总是按年最大负荷持续工②年平均负荷和负荷系数在一年内消耗电能的平均值年平均负荷与最大负荷的比值称为负荷率为：

②年平均负荷和负荷系数年平均负荷与最大负荷的比值称为负荷率为二、

电力负荷的计算

计算负荷定义：全年中能持续30分钟运行的最大负荷，其平均功率为半小时最大负荷P30。通常称为计算负荷，并将其作为电气设备选择的依据。1.计算负荷的概念

计算负荷的物理意义：

设有一电阻R的导体，在某一时间内通过一变动负荷，其最高温升达到值，如果这一导体在相同时间内通过一个不变的负荷，最高温升也达到值，那么这个不变负荷就称为变动负荷的“计算负荷”，即“计算负荷”与实际变动负荷的最高温升是等值的。二、电力负荷的计算计算负荷定义：全年中能持续30

工程上为了取值和表达方便，一般把30分钟平均负荷所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷P30

。

供电线路上只连接一台用电设备时：

线路的计算负荷可按设备容量来确定，此时求单台电动机的计算负荷公式为：式中：PN——用电设备的额定功率，单位kW；

ηN——用电设备额定容量时的效率。

对白炽灯、电热设备、电炉变压器等：计算负荷在数值上就等于其额定功率，即：工程上为了取值和表达方便，一般把30分钟平均负荷所需要系数法二项式系数法需要系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，适用于变、配电所的负荷计算。二项式系数法考虑了用电设备中几台功率较大的设备，工作时对负荷影响的附加功率，适用于低压配电支干线和配电箱的负荷计算。负荷计算方法需要二项式系数法需要系数是按照车间以上的负荷情况来确定的，适2.按需要系数法确定计算负荷

设某组设备有几台电动机，其额定总容量为PN，这组电动机的有功计算负荷应为

（1）需要系数的含义因用电设备不一定满负荷运行，因此引入负荷系数KL；用电设备本身及线路有功率损耗，所以引入一个线路平均效率ηWL；用电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数K∑。用电设备的需要系数：2.按需要系数法确定计算负荷设某组设备有几台电动机有功计算负荷为（2）三相用电设备计算负荷的基本公式无功计算负荷为视在计算负荷为计算电流有功计算负荷为（2）三相用电设备计算负荷的基本公式无功计算①单组用电设备组的计算负荷已知某机修车间的金属切削机床组，有电压为380V的电动机30台，其总的设备容量为120kW。试求其计算负荷。

解例查表6-1中的“小批生产的金属冷加工机床电动机”项，可得Kd=0.16~0.2（取0.18计算），cosφ=0.5，tanφ=1.73，于是

①单组用电设备组的计算负荷已知某机修车间的金属切削机床组，②多组用电设备组的计算负荷在确定多组用电设备的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不会同时出现的因素，计入一个同时系数KΣ，其中有功同时系数为KΣP，无功同时系数为KΣQ，②多组用电设备组的计算负荷在确定多组用电设备的计算②多组用电设备组的计算负荷某机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。试求计算负荷（设同时系数K∑p、K∑Q均为0.9）。

解例以车间为范围，将工作性质、需要系数相近的用电设备合为一组，共分成以下3组。先求出各用电设备组的计算负荷。①冷加工电动机组。查表可得：Kd1=0.2，cosφ1=0.5，tanφ1=1.73，因此②多组用电设备组的计算负荷某机修车间的380V线路上，接有②通风机组。查表可得：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，tanφ2=0.75③只有一台电阻炉，计算负荷等于电阻炉的容量，即：以车间为范围，已知同时系数K∑p、K∑Q均为0.9，则车间计算总有功计算负荷为总无功计算负荷为总视在计算负荷为总的计算电流为用此电流即可选择这条380V导线的截面及型号。②通风机组。查表可得：Kd2=0.8，cosφ2=0.8，t3.按二项式法确定计算负荷应用场合在计算设备台数不多，而且各台设备容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系数法。基本公式

式中b、c为二项式系数，根据设备名称、类型、台数查表6-1选取。指用电设备中x台容量最大的设备容量之和。用电设备组的设备总容量

当用电设备组的设备总台数n＜2x时，则最大容量设备台数取x=n/2，且按“四舍五入”法取整，当只有一台设备时，可认为Pc=Pe；tgφ为设备功率因数角的正切值。Q30，S30，I30的计算公式与需要系数法的相同。3.按二项式法确定计算负荷应用场合式中b、c对多组用电设备

要考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷，再加上各组平均负荷，求出设备组的总计算负荷。

总的有功计算负荷为：总的无功计算负荷为：

对多组用电设备总的有功计算负荷为：某机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW，其中较大容量电动机有7.5kW2台，4kW2台，2.2kW8台；另接通风机1.2kW2台；电阻炉1台2kW。用二项式法求计算负荷（设同时系数K∑p、K∑Q均为0.9）。

解例①金属切削机床电动机组查表6-1，取b1=0.14，c1=0.4，x1=5，cosφ1=0.5，tanφ1=1.73，x=5，则(bPe)1=0.14×50=7kW(cPx)1=0.4(7.5×2+4×2+2.2×1)=10.08kW②通风机组查表6-1，取b2=0.65，c2=0.25，cosφ2=0.8，tgφ2=0.75，n=2＜2x，取x2=n/2=1，则(bPe)2=0.65×2.4=1.56kW(cPx)2=0.25×1.2=0.3kW③电阻炉(bPe)3=2kW(cPx)3=0某机修车间的380V线路上，接有金属切削机床电动机20台解例

显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cPx)1最大，故总计算负荷为：

与用需要系数法的计算结果相比较，按二项式法计算的结果比按需要系数法计算的结果大得多。可见，二项式法更适用于容量差别悬殊的用电设备的负荷计算。

显然，三组用电设备中，第一组的附加负荷(cPx)1最单相用电设备等效三相计算负荷的确定★现代建筑中的用电设备从供电的形式上可分为单相和三相两大类。单相：单相电动机、电热设备、电焊机和各种形式的家用电器设备。三相：电动机为动力的各种设备例如给水泵、集中式空调机、电梯等。★供电形式为三相供电系统时，根据设计规范中有关条款的规定必须将单相用电设备平均地分配到各个单相中。然后才能三相供电系统负荷计算。单相用电设备等效三相计算负荷的确定★现代建筑中的用电设备从单相用电设备组确定计算负荷的原则★按在三相供电系统中连接单相设备功率和三相设备功率的比例来制定。

◆如果单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，则不论单相设备如何连接，均可作为三相平衡负荷对待。

◆单相设备接于相电压时，在尽量使三相负荷均衡分配后，取最大负荷相所接的单相设备容量乘以3，便可求得其等效三相设备容量。◆单相设备接于线电压时，其等效三相设备容量Pe单台设备时2~3台设备时单相设备的设备容量最大负荷单相设备的设备容量单相用电设备组确定计算负荷的原则★按在三相供电系统中连接单4.工厂电气照明负荷的确定

工厂的电气照明设计，一般应根据生产的性质、厂房自然条件等因素选择合适的光源和灯具，进行合理的布置，使工作场所的照明度达到规定的要求。

4.工厂电气照明负荷的确定工厂的电气照明设计，一（1）照明容量的确定①白炽灯、碘钨灯等不用镇流器的照明设备，容量通常指灯头的额定功率，即：Pe=PN②荧光灯、高压汞灯、金属卤化物灯需用镇流器的照明设备，其容量包括镇流器中的功率损失，所以一般略高于灯头的额定功率，即：Pe=1.1PN③照明设备的额定容量还可按建筑物的单位面积容量法估算，即：Pe=ωS/1000其中ω—建筑物单位面积的照明容量，单位为W/m2；S—建筑物面积，单位是m2（1）照明容量的确定①白炽灯、碘钨灯等不用镇流器的照明设备（2）照明计算负荷的确定

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，力求减少三相负荷不平衡状况。负荷计算公式应用需要系数法。

表6-2照明设备组的需要系数及功率因数（2）照明计算负荷的确定照明设备通常都是单相负荷，在5.全厂计算负荷的确定（1）用需要系数法计算全厂计算负荷

在已知全厂用电设备总容量Pe的条件下，乘以一个工厂的需要系数Kd即可求得全厂的有功计算负荷，即：P30=KdPe，其中Kd是全厂需要系数值。

表6-3全厂负荷的需要系数及功率因数5.全厂计算负荷的确定（1）用需要系数法计算全厂计算负荷表已知某开关电器制造厂用电设备总容量为4500kW，试估算该厂的计算负荷。

解例查表6-3取Kd为0.35，cosφ=0.75，则tanφ=0.882，得P30=KdPe=0.35×4500=1575kW

Q30=P30tanφ=1575×0.882≈1386kvar

已知某开关电器制造厂用电设备总容量为4500kW，试解例查表（2）用逐级推算法计算全厂的计算负荷从负荷端开始，逐级上推到电源进线端。用电设备组车间低压变压器出线车间低压变压器高压侧工厂变压器出线工厂输电进线端（2）用逐级推算法计算全厂的计算负荷从负荷端开始，逐级上推到（2）用逐级推算法计算全厂的计算负荷从工厂—系统逐级递推计算：（2）用逐级推算法计算全厂的计算负荷从工厂—系统逐级递推计算（2）用逐级推算法计算全厂的计算负荷电力变压器的功率损耗，在一般的负荷计算中，可采用简化公式来近似计算，如：有功功率损耗：无功功率损耗：

式中S30为变压器二次侧的视在计算负荷，它是选择变压器的基本依据。（2）用逐级推算法计算全厂的计算负荷电力变压器的功率损耗，在练习与计算5．已知线电压为380V的三相供电线路供电给35台小批量生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW，其中较大容量的电动机有7.5kW1台，4kW3台，3kW12台。试分别用需要系数法和二项式系数法确定其计算负荷。6．有一个机修车间，有冷加工机床30台，设备总容量为150kW，电焊机5台，共15.5kW，利用率只有65%，通风机4台，共4.8kW，车间采用380/220V线路供电，试确定该车间的计算负荷。练习与计算5．已知线电压为380V的三相供电线路供电给35台三、工厂供电系统的电能损耗及无功补偿

1.线路的电能损耗线路上全年的电能损耗用ΔW表示，其计算公式为：

式中电流是通过线路的计算电流；RWL是线路每相的电阻值；τ是一个假想的时间，与Tmax和cosφ有关。三、工厂供电系统的电能损耗及无功补偿1.线路的电能损耗线路

τ的物理含义：当线路或变压器中以最大计算电流流过τ小时后所产生的电能损耗，恰与全年流过实际变化的电流时所产生的电能损耗相等。τ与Tmax之间的关系如左图示。τ与Tmax的关系可用公式表达为：

当cosφ=1，且线路电压不变时，全年的电能损耗为：τ的物理含义：当线路或变压器中以最大计算电流流过τ小时2.变压器的电能损耗一是由铁损引起的电能损耗：上式表明：只要外施电压和频率不变，铁损所引起的电能损耗也固定不变，且近似于空载损耗ΔP0。

二是由铜损引起的电能损耗：

由式可知，由变压器铜损引起的电能损耗，与变压器负荷率β的平方成正比，且近似于短路损耗ΔPk。

因此，变压器全年的电能损耗为：2.变压器的电能损耗一是由铁损引起的电能损耗：3.工厂的功率因数和无功补偿（1）工厂的功率因数①瞬时功率因数

②平均功率因数平均功率因数又称为加权平均功率因数，按下式计算：WP是某一时间内消耗的有功电能；Wq是某一时间内消耗的无功电能。我国电业部门每月向工业用户收取的电费，规定要按月平均功率因数的高低来调整。3.工厂的功率因数和无功补偿（1）工厂的功率因数①瞬③最大负荷时的功率因数最大负荷时功率因数指在年最大负荷时的功率因数。按下式计算：（2）功率因数对供配电系统的影响一般交流供电线路中，大多数为电感性负载，致使功率因数偏低。当有功功率为一定值时，cos愈小（角愈大），其视在功率就愈大，因而供电线路中的电流大，线路的损失（电压和有效功率损耗）随之增大，不经济。③最大负荷时的功率因数（2）功率因数对供配电系统的影响一般交（2）功率因数对供配电系统的影响

①当用电设备的有功功率一定时，功率因数愈低，其供电线路的电流愈大，线路的电力损耗随之增加。

②功率因数低，通过线路的电流就大，线路电压降亦随之增加，从而影响用电设备的正常运转。

③发电机发出的功率是有限的，当无功功率增加时，有功功率下降，发电机的效率降低。国家标准GB/T3485-1998《评价企业合理用电技术导则》中规定：“在企业最大负荷时的功率因数应不低于0.9，凡功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理装置集中与就地无功补偿设备”。为鼓励提高功率因数，供电部门规定，凡功率因数低于规定值时，将予以罚款，相反，功率因数高于规定值时，将得到奖励，即采用“高奖低罚”的原则。

（2）功率因数对供配电系统的影响①当用电设备的有功功（3）电力电容器变电所内的并联电力电容器组（3）电力电容器变电所内的并联电力电容器组①电力电容器在电力系统中的作用由于电力系统中许多设备不仅要消耗有功功率，设备本身的电感损失也要消耗无功功率，使系统的功率因数降低。如果把能“发出”无功电力的电力电容器并接在负荷或供电设备上运行，那么，负荷或供电设备要“吸收”的无功电力正好由电容器“发出”的无功电力供给，从而起到无功补偿作用，这就是电力电容器在电力系统中的主要作用。①电力电容器在电力系统中的作用由于电力系统中许多设②电力电容器部分型号表示表6-4电力电容器部分型号表示②电力电容器部分型号表示表6-4电（4）调相机①调相机在电力系统中的作用大量的异步电动机和变压器需汲取大量的无功功率以供其励磁之用，造成电网功率因数降低，致使发电机和输配电设备的作用不能充分发挥，线路损耗和电压损失增大，输电质量变坏，甚至影响输电的稳定性。

调相机是吸收系统少量有功功率来供给本身的能量损耗，向系统发出无功功率和吸收无功功率的一种电气设备。

通过调节电力系统的无功功率以降低电网电能损耗，提高系统运行的经济性，还可调整网络节点电压，维持负荷电压的平衡，提高供电质量。（4）调相机①调相机在电力系统中的作用大量的异②调相机与电容器的比较a.静电电容器的最大优点是损耗小、效率高，损耗约占本身容量的0.3%～0.5%，调相机的有功功率损耗为额定容量的1.5%～5.5%。b.电容器设备费与总容量几乎无关，调相机则不然，当容量较大时，其单位造价比较低，而容量减小时，单位造价偏高。c.补偿方式上，调相机只能在负荷中心使用，静电电容器既可以集中使用，又可以分散使用。d.调相机最大优点是装设励磁装置，能得到均匀调压，既能发出无功功率又能吸收无功功率；电容器可用分级调压，当网络电压降低时输出功率急剧下降，。e.调相机装有自动励磁装置，在故障时能保持电力系统的电压，从而达到提高系统稳定性的目的；电力电容器对系统稳定性不起作用。f.调相机维护工作量大，电容器维护量小。②调相机与电容器的比较a.静电电容器的最大优点是损耗小、效（5）无功功率的补偿①提高自然功率因数a.合理选择电动机的容量，使其接近满载运转。b.对实际负载不超过额定容量40％的电动机，应更换为小容量的电动机。c.合理安排和调整工艺流程，改善用电设备的运转方式，限制感应电动机空载运转。

d.正确选择变压器容量，提高变压器负载率（一般为75％～80％比较合适）。e.对于负荷率在0.6～0.9的绕线式电动机，必要时可以使其同步化，这时电动机可以向电力系统输送出无功功率。（5）无功功率的补偿①提高自然功率因数a.合理选择电动机的（5）无功功率的补偿②人工补偿法a.使用同步电动机在过激磁方式呈现容性时运转，其功率因数超前0.8～0.9时，向供电系统输出无功功率，用来补偿用感性电设备所需要的无功功率。b.利用同步调相机作为无功功率电源，用来补偿所需要的无功功率。同步调相机是轴上不带机械负载的同步电动机。调节同步调相机的激磁电流的大小，可以改变其输出无功功率的大小，从而提高功率因数。这种方法目前已经很少使用。

c.采用静电电容器补偿。当将电容器C与感性负载并联，以提高线路的功率因数。这是目前用户、企业内广泛采用的一种补偿方式。

（5）无功功率的补偿②人工补偿法a.使用同步电动机在过如某变电站的计算负荷为2400kW，平均功率因数为0.67。如果要使其平均功率因数提高到0.9，问若在10kV侧固定补偿，需要补偿的容量为多少?如果采用BWF-10.5-1型电容器(Qr＝40kvar)，需装设多少个?解例需补偿的容量为：需装设的电容器个数：如某变电站的计算负荷为2400kW，平均功率因数为0.67。考虑三相均衡分配，应装设30台，每相10台，此时并联电容器的实际值为30×40kvar＝1200kvar。补偿后的实际功率为：考虑三相均衡分配，应装设30台，每相10台，此时并例6-6已知某工厂的有功计算负荷为650kW，无功计算负荷为800kvar。为使工厂的功率因数不低于0.9，现要在工厂变电所低压侧装设并联电容器组进行无功补偿，问需装设多少补偿容量的并联电容器？补偿前工厂变电所主变压器的容量选择为1250kV，则补偿后工厂变电所主变压器的容量有何变化？解：（1）补偿前的变压器容量

变电所二次侧的功率因数例6-6已知某工厂的有功计算负荷为650kW，无功计算负取补偿后的功率因素为0.92（3）变电所低压侧的视在计算负荷为补偿后重新选择变压器的容量为800kVA。（4）补偿后变压器的功率损耗为取补偿后的功率因素为0.92（3）变电所低压侧的视在计算负荷变电所高压侧的计算负荷为补偿后的功率因数为（5）无功补偿前后进行比较变电所高压侧的计算负荷为补偿后的功率因数为（5）无功补偿前后四、

尖峰电流的计算

尖峰电流Ipk是指单台或多台用电设备持续1~2秒的短时最大负荷电流。尖峰电流是由于电动机起动、电压波动等原因引起的，比计算电流大的多。计算尖峰电流的目的是选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。1.单台用电设备尖峰电流的计算

尖峰电流就是用电设备的起动电流，即

Ipk=Ist=KstIN

式中，Ist为用电设备的起动电流；IN为用电设备的额定电流；Kst为用电设备的起动电流倍数。四、尖峰电流的计算尖峰电流Ipk是指单台或多台用2.多台用电设备尖峰电流的计算多台用电设备的线路上，其尖峰电流应按正下式计算

或者

式中，Istmax为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流；（Ist－IN）max为用电设备组中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流与额定电流电流之和；

K∑为上述n–1台设备的同时系数，其值按台数多少选取，一般为0.7~1；Ic为全部设备投入运行时线路的计算电流。2.多台用电设备尖峰电流的计算多台用电设备的线路上，其尖峰电有380V配电干线，给三台电动机供电，已知IN1=5A，IN2=4A，IN3=10A，

Ist1=35A，Ist2=16A，Kst3=3，求该配电线路的尖峰电流。解例

Ist1–IN1=35–5=30A

Ist2–IN2=16–4=12A

Ist3–IN3=Kst3IN3–IN3=3×10–10=20A可见，（Ist–IN）max=30A，则Istmax=35A，取K∑=0.9，因此该线路的尖峰电流为

Ipk=K∑（IN2+IN3）+Istmax

=0.9×（4+10）+35=47.6A有380V配电干线，给三台电动机供电，已知IN1=5A，解任务三

短路故障和短路电流计算

一、短路故障的原因和种类1.短路故障的原因①设备或装置存在隐患。如绝缘材料陈旧老化、绝缘机械损伤、设备缺陷未发现和消除、设计安装有误等。②运行、维护不当。如不遵守操作规程，技术水平低，管理不善等。

③雷击，特大洪水、大风、冰雪、塌方等引起的线路倒杆、断线，鸟，鼠、蛇等小动物跨接裸导体等自然灾害。

任务三短路故障和短路电流计算一、短路故障的原因和种类2.短路故障的种类①单相短路短路电流仅在故障相中流过，故障相电压下降，非故障相电压会升高。

②二相短路短路回路中流过很大的短路电流，电压和电流的对称性被破坏。

③二相短路接地短路回路中流过很大的短路电流，故障相电压为零。④三相短路三相电路中都流过很大的短路电流，短路时电压和电流保持对称，短路点电压为零。

2.短路故障的种类①单相短路②二相短路③二相短路接地④三相短3.短路的危害①大电流产生巨大电动力，造成机械损坏（动稳定）；②烧毁设备（热稳定）；③电网大面积电压下降；④破坏电力系统的稳定；⑤影响电力系统通讯。3.短路的危害①大电流产生巨大电动力，造成机械损坏（动稳定）最严重三相短路时的电流波形图

最严重三相短路时的电流波形图短路计算的目的计算短路电流的具体目的是：①选择和校验电气设备；②进行继电保护装置的选型与整定计算；③分析电力系统的故障及稳定性能，④选择限制短路电流的措施；

短路计算的目的计算短路电流的具体目的是：4.短路计算方法简介短路计算方法有名单位制法标幺制法4.短路计算方法简介短路计算方法有名单位制法标幺制法5.短路电流的计算概述5.短路电流的计算概述负荷计算和短路计算课件三、采用欧姆有名值法进行短路计算欧姆法即有名单位制法。因其短路计算中的阻抗都采用有名单位“欧姆”而得名。在无限大容量系统中发生三相短路时，其三相短路电流周期分量有效值可按下式计算：

式中UC平均额定电压。在高电压的短路计算中，通常总电抗远比总电阻大，所以一般可只计电抗，不计电阻。三、采用欧姆有名值法进行短路计算欧姆法即有名单位1.电力系统的阻抗电力系统的电阻相对于电抗来说很小，一般不予考虑。电力系统的电抗由电力系统变电所高压馈电线出口断路器的断流容量SOC来估算，SOC可看作是电力系统的极限短路容量Sk，因此电力系统的电抗：XS＝UC2/SOC

式中，UC是高压馈电线的短路计算电压，SOC是系统出口断路器的断流容量，如只有开断电流IOC的数据，则断流容量：不计电阻时，三相短路电流的周期分量有效值为：

三相短路容量为：

1.电力系统的阻抗电力系统的电阻相对于电抗来说很小，2.电力变压器的阻抗式中UC、SN、ΔPk、Uk%均可从相关手册或产品样本查阅。

变压器的短路损耗

由短路损耗可近似地求出变压器的电阻：变压器的短路电压

由短路电压可近似地求出变压器的电抗：2.电力变压器的阻抗式中UC、SN、ΔPk、Uk%均可从相3.电力线路的阻抗求出短路电路中各元件的阻抗后，就化简了短路电路，求出其总阻抗，然后可计算短路电流周期分量①线路的电阻RWL可由导线、电缆的单位长度电阻R0值求得

②线路的电抗XWL可由导线、电缆的单位长度电抗X0值求得

式中R0、X0是分别为导线、电缆单位长度的电阻和电抗，l是线路长度。均可从相关手册或产品样本查阅。3.电力线路的阻抗求出短路电路中各元件的阻抗后，就化3.电力线路的阻抗

必须注意：电路内含有电力变压器，则电路内各元件的阻抗都应统一换算到短路点的短路计算电压。阻抗换算的公式为:

R、X和UC为换算前元件的电阻、电抗和电压；R’、X’和UC’为换算后元件的电阻、电抗和电压。3.电力线路的阻抗必须注意：电路内含有电力变压器，则采用标幺制法进行短路计算

标幺值无量纲。

按标幺制法进行短路计算，通常先选定基准容量Sd和基准电压Ud。工程设计中通常取基准容量Sd=100MVA；通常取元件所在处的短路计算电压为基准电压，即取Ud=Uc

则基准电流Id和基准电抗Xd可按下述公式计算：标幺值(相对值)＝有名值(有单位的物理量)基准值(与有名值同单位的物理量)采用标幺制法进行短路计算标幺值无量纲。标幺值线路的额定电压和基准电压（kV）假设短路发生在4WL，选基准容量为Sd，各级基准电压分别为Ud1=Uav1，Ud2=Uav2，Ud3=Uav3，Ud4=Uav4，则线路1WL的电抗X1WL归算到短路点所在电压等级的电抗X1WLˊ为～1WL的标幺值电抗为线路的额定电压和基准电压（kV）假设短路发生在4WL电力系统的电抗标幺值计算公式上述分析表明：变压器的变比标幺值等于1，这种近似估算法避免了多级电压系统中阻抗的换算，使得计算简单、结果清晰。这也是采用标幺制法计算短路电流具有的突出优点。电力变压器的电抗标幺值计算公式电力线路的电抗标幺值计算公式电力系统的电抗标幺值计算公式上述分析表明：变压器的变比标短路电路中各主要元件的电抗标幺值求出以后，即可根据其电路图进行电路化简，计算其总电抗标幺值。由于各元件电抗相对值与短路计算点的电压无关，因此不需要进行电压换算，这一点也是标幺制法的优越之处。

无限大容量电源系统的概念无限大容量电源系统是指其容量相对于一个工厂（或任意一个电力用户）的用电设备容量大得多的电力系统，以致馈电用户的线路上无论如何变动甚至发生短路时，系统变电站馈电母线上的电压能始终维持基本不变。在实际应用中，为了简化短路计算，通常把内阻抗小于短路回路总阻抗10%的电源或系统均作为无穷大容量电源进行分析。短路电路中各主要元件的电抗标幺值求出以后，即可根据其无限无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值

无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值三相短路容量的计算公式无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值无限大容量系统三相试用标幺制法计算下图所示供电系统中k-1点和k-2点的三相短路电流和短路容量。

解例①确定基准值Sd=100MVA，Uc1=10.5kV；Uc2=0.4kV试用标幺制法计算下图所示供电系统中k-1点和k-2点的三解例解②计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

查有关资料得电力线路的Soc=500MVA，所以查有关资料得架空线路的Xo=0.38Ω/km，所以查有关资料得电力变压器的Uk%=0.45，所以绘出短路等效电路如下图所示解②计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值查有关资料得架空线路解③求k-1点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值其它三相短路电流三相短路容量解③求k-1点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量三相解④求k-2点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值其它三相短路电流三相短路容量解④求k-2点的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量三相两相短路电流的计算图示电路发生两相短路时，短路电流为Uc为短路点的平均额定电压XΣ为短路回路一相总阻抗其他两相短路电流、、、等，都可以按前面的三相短路对应短路电流的公式进行计算。关于两相短路电流与三相短路电流的关系，可由

和两式比较可知，两相短路电流较三相短路电流小。两相短路电流的计算图示电路发生两相短路时，Uc为短单相短路电流的计算在中性点接地电流系统中或三相四线制系统中发生单相短路时，根据对称分量法可求得其单相短路电流为

通常可按下式求得

式中是电源的相电压；是单相短路回路的阻抗，式中RT和XT分别为变压器单相的等效电阻和电抗，Rφ-0和Xφ-0分别为相与零线或与PE线或PEN线的回路电阻和电抗，包括回路中低压断路器过流线圈的阻抗、开关触头的接触电阻及电流互感器一次绕组的阻抗等，可查有关手册或产品样本获得。

单相短路电流的计算在中性点接地电流系统中或三相四

在远离发电机的用户变电所低压侧发生单相短路时，正序阻抗Z1Σ约等于负序阻抗Z2Σ，单相短路电流为

三相短路电流为

比较上述两式可得出结论：在无限大容量系统中或远离发电机处短路时，两相短路电流和单相短路电流均较三相短路电流小，因此用于选择电气设备和导体的短路稳定度校验的短路电流，应采用三相短路电流；两相短路电流主要用于相间短路保护的灵敏度检验；单相短路电流主要用于单相短路保护的整定及单相短路热稳定度校验。

在远离发电机的用户变电所低压侧发生单相短路时，正序阻电力系统故障后的一般计算方法示意图等值对称分量法叠加原理电力系统故障后的一般计算方法示意图等值对称分量法叠加原理短路故障的原因有哪些？有哪几种短路形式？它们各自的特点是什么？

问题与思考某供电系统如下图所示。试求工厂配电所10kV母线上k-1点短路和车间变电所低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。

短路故障的原因有哪些？有哪几种短路形式？它们各自的特点任务四

供配电系统电气设备的选择和校验

电气设备选择的一般原则电气设备的额定电压不得低于所接电网的最高运行电压。电气设备的额定电流不小于该回路的最大持续工作电流或计算电流。应考虑设备的安装地点、环境及工作条件，合理地选择设备的类型，如户内户外、海拔高度、环境温度及防尘、防爆等。按正常工作条件选择任务四供配电系统电气设备的选择和校验电气设备选择的一般电气设备校验的一般原则短路热稳定校验：系统中有短路电流通过电气设备时，导体和电器各部件温度(或热量)不应超过允许值，应满足热稳定的条件短路动稳定校验：当短路电流通过电气设备时，短路电流产生的电动力应不超过设备的允许应力，即满足动稳定的条件开关设备断流能力校验对断路器、熔断器等能开断短路电流的开关设备，其断流容量不小于安装处的最大三相短路容量，即按短路情况校验电气设备校验的一般原则短路热稳定校验：短路动稳定校验：开关设试选择下图所示电路中高压断路器的型号和规格。已知10kV侧母线短路电流为5.3kA，控制QF的线路继电保护装置实际最长的动作时间为1.0s。

解例变压器高压侧最大工作电流按变压器的额定电流计算得

线路首端短路时流过断路器的电流最大，而线路首端k1点短路与母线k2点短路，其短路电流相等，即短路电流冲击值：试选择下图所示电路中高压断路器的型号和规格。已知10kV解例解短路容量

拟选用高压真空断路器，断路时间toc=0.1s。故短路假想时间高压断路器选择和校验结果根据选择条件和相关数据，可选用ZN3─10Ⅰ/630型高压真空断路器，其技术数据可由相关手册查出。

校验结果表明所选高压真空断路器满足要求。解短路容量拟选用高压真空断路器，断路时间toc=0.1s。高压熔断器的选择额定电压选择对于—般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压。对于充填石英砂具有限流作用的熔断器，则只能用在等于其额定电压的电网中，因为这种类型的熔断器能在电流达最大值之前就将电流截断，致使熔断器熔断时产生过电压。熔断器熔体额定电流选择：

熔断器额定电流应大于或等于所装熔体额定电流，即：IN.FU≥IN.FE高压熔断器的选择额定电压选择熔断器熔体额定电流选择：还应必须满足以下几个条件：①正常工作时熔断器的熔体不应熔断，要求熔体额定电流大于或等于通过熔体的最大工作电流。②在电动机启动时，熔断器的熔体在尖峰电流的作用下不应熔断。③对于6~10kV变压器，凡容量在1000kVA及以下者，可采用熔断器作为变压器的短路及过载保护，其熔体额定电流可取为变压器一次侧额定电流的1.4～2倍。④低压网络中用熔断器作为保护时，为了保证熔断器保护动作的选择性，一般要求上级熔断器的熔体额定电流比下级熔断器的熔体额定电流大两级以上。⑤应保证线路在过载或短路时，熔断器熔体未熔断前，导线或电缆不至于过热而损坏。

高压熔断器的选择还应必须满足以下几个条件：高压熔断器的选择

高压熔断器的校验极限熔断电流或极限熔断容量的校验①对有限流作用的熔断器，由于它们会在短路电流到达冲击值之前熔断，因此可按下式校验断流能力：

IOFF≥I"或SOFF≥S"式中：IOFF和SOFF是熔断器极限熔断电流和容量；

I"和S"分别是熔断器安装处三相短路次暂态有效值和短路容量②对无限流作用的熔断器，由于它们会在短路电流到达冲击值之后时熔断，因此可按下式校验断流能力：

IOFF≥Ish或SOFF≥Ssh式中：Ish和Ssh是熔断器安装处三相短路冲击电流有效值和短路容量③对有断流容量上、下限值的熔断器，其断流容量的上限值按上式进行校验；其断流容量的下限值IOFFmin和SOFFmin在小电流接地系统中应小于或等于最小运行方式下熔断器所保护线路末端两相短路电流的有效值和容量。高压熔断器的校验极限熔断电流或极限熔断容量的校验低压断路器过电流脱扣器的选择、整定与校验①低压断路器过电流脱扣器的选择过流脱扣器的额定电流应大于或等于线路的计算电流，即：

IN.OR≥I30②低压断路器过流脱扣器的整定a.瞬时过流脱扣器动作电流应躲过和大于线路的尖峰电流，即

IOp(o)≥KrelIpk

式中：Krel——可靠系数。对动作时间在0.02s以上的DW系列断路器可取1.35；对动作时间在0.02s及以下的DZ系列断路器宜取2~2.5。可见，断路器动作时间越短，越不易防止尖峰电流使其动作，所以可靠系数越要取大。b.短延时过流脱扣器动作电流和时间的整定应使过流脱扣器的动作电流IOp(s)躲过线路短时间出现的负荷尖峰电流Ipk，即

IOp(s)≥KrelIpk

式中：Krel——可靠系数。取1.2。低压断路器过电流脱扣器的选择、整定与校验①低压断路器过电流脱低压断路器过电流脱扣器的选择、整定③长延时过流脱扣器动作电流和时间的整定其动作电流只需躲过线路的计算电流I30，即IOp(1)≥KrelI30式中：Kel——可靠系数。取1.1。长延时过流脱扣器的动作电流应躲过线路过负荷的持续时间，其动作特性通常为反时限，即过负荷电流越大，动作时间越短，一般动作时间为1~2h。④过流脱扣器与被保护线路的配合允许绝缘导线或电缆短时过负荷，过负荷越严重允许运行的时间越短。反之，过电流保护的动作时间越短，过电流保护的动作电流允许整定的越大；动作时间越长，动作电流整定的越小。只有这样，当线路过负荷或短路时，才能避免绝缘导线或电缆因过热烧毁而低压断路器不会跳闸的事故发生，因此要求:IOp≤KOLIal式中：Ial——绝缘导线或电缆的允许载流量；KOL——绝缘导线或电缆的允许短时过负荷系数。对瞬时和短延时过流脱扣器取4.5；对长延时过流脱扣器取1；对保护有爆炸性气体区域内的线路，应取0.8。低压断路器过电流脱扣器的选择、整定③长延时过流脱扣器动作电流低压断路器过电流脱扣器的灵敏度校验为了保证低压断路器的瞬时或短延时过流脱扣器在系统最小运行方式下在其保护区内发生最轻微的短路故障时就能可靠地动作，过流脱扣器动作电流的整定值必须满足过电流保护灵敏度的要求。保护灵敏度可按下式进行校验：

Ksen=Ik.min/Iop≥1.3

式中：Iop——低压断路器瞬时或短延时过流脱扣器的动作电流。Ik.min——被保护线路末端在系统最小运行方式下的最小短路电流。对TT、TN系统取单相接地短路电流；对IT系统取两相短路电流。低压断路器过电流脱扣器的灵敏度校验为了保证低压断路器低压断路器型号规格的选择和校验选择低压断路器应满足如下条件：①低压断路器的额定电压应不低于安装处的额定电压。②低压断路器的额定电流应不低于它所安装的脱扣器额定电流。③低压断路器的类型应符合安装条件、保护性能的要求，并应确定操作方式，即选择断路器的同时应选择其操作机构。④低压断路器还应满足安装处对断流能力的要求。低压断路器必须进行断流能力的校验：①对动作时间在0.02s以上的断路器，其极限分断电流Ioc应不小于通过它的最大三相短路电流周期分量有效值，即

②对动作时间在0.02s及以下的断路器，其极限分断电流Ioc或ioc应不小于通过它的最大三相短路冲击电流或，即

低压断路器型号规格的选择和校验选择低压断路器应满足如下条件：电流互感器的选择①电流互感器型号的选择根据安装地点和工作要求选择电流互感器的型号。②电流互感器额定电压的选择电流互感器额定电压应不低于装设点线路额定电压。③电流互感器变比选择电流互感器一次侧额定电流有20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、1200、1500、2000（A）等多种规格，二次侧额定电流均为5A。一般情况下，计量用的电流互感器变比的选择应使其一次额定电流I1N不小于线路中的计算电流I30。保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选得大一些。④电流互感器准确度选择及校验准确度选择的原则：计量用的电流互感器的准确度选0.2～0.5级，测量用的电流互感器的准确度选1.0～3.0级。为了保证准确度误差不超过规定值，互感器二次侧负荷S2应不大于二次侧额定负荷S2N，所选准确度才能得到保证。电流互感器的选择①电流互感器型号的选择电流互感器的校验①电流互感器准确度校验

准确度校验公式为：S2≤S2N

二次回路的负荷S2取决于二次回路的阻抗Z2的值，即：式中I2N是电流互感器二次侧额定电流，一般取5A；│Z2│是电流互感器二次回路总阻抗。电流互感器的二次负载阻抗为计算等效阻抗，并不一定等于二次侧实际测量阻抗。②电流互感器的动稳定校验电流互感器动稳定校验条件为：式中Kes为电流互感器的动稳定系数。③电流互感器的热稳定校验热稳定校验条件为：式中Kt为电流互感器的热稳定系数。电流互感器的校验①电流互感器准确度校验电压互感器的选择电压互感器的一、二次侧均有熔断器保护，所以不需要校验短路动稳定和热稳定。电压互感器的选择如下：①按装设点环境及工作要求选择电压互感器型号。②电压互感器的额定电压应不低于装设点线路额定电压。③按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。计量用电压互感器准确度选0.5级以上，测量用的准确度选1.0～3.0级，保护用的准确度为3P级和6P级。电压互感器的选择电压互感器的一、二次侧均有熔断器保护电压互感器的校验为了保证准确度的误差在规定的范围内，二次侧负荷S2应不大于电压互感器二次侧额定容量，即

S2≤S2N

其中：

仪表、继电器电压线圈消耗的总有功功率和总无功功率。式中和分别为电压互感器的校验为了保证准确度的误差在规定的范围内，二次侧负你能回答吗？高低压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高低压断路器及低压刀开关在选择时，哪些需校验断流能力？

问题与思考在低压断路器的选择中，为什么过流脱扣器的动作电流要与被保护的线路相配合？

在熔断器的选择中，为什么熔体的额定电流要与被保护线路相配合？

你能回答吗？高低压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高低压供配电线路母线、导线和电缆的选择母线、导线和电缆都是用来输送和分配电能的导体。在供配电系统中，它们选择的是否恰当，关系到供配电系统能否安全、可靠、优质、经济地运行。（1）硬母线

工厂变电所中，硬母线通常用来汇集和分配电流，因此也被称为汇流排，简称母线。硬母线按所使用的材料不同分为硬铜母线和硬铝母线、铝合金母线等；按截面形状不同硬母线又分为矩形、圆形和槽形、管形等结构。供配电线路母线、导线和电缆的选择母线、导线和电缆都是用来输母线、导线和电缆形式的选择（1）硬母线硬铜母线的电阻率较低、机械强度较大、抗腐蚀能力较强，因此在硬母线材料中属于最好的。因其价格较贵，所以实用中仅用于空气中含有腐蚀性气体的屋外配电装置中。

硬铝母线电阻率略高于铜，但铝轻且相对铜母线价格低，因此广泛应用于工厂企业的变电所。硬钢母线的电阻率大，交流电路使用会产生铁损耗，电压损失也较大，但机械强度高且最便宜，所以在工作电流不大于200~300A的电路中，尤其在接地装置中，采用钢母线作为接地母线仍较普遍。

母线、导线和电缆形式的选择（1）硬母线硬铜母线的母线、导线和电缆形式的选择母线的排列方式应考虑散热条件好、且短路电流通过时具有一定的热、动稳定性。常用的排列方式有水平布置和垂直布置两种。

对于容量不大的工厂变电所多采用矩形截面的母线。另外，母线表面涂漆可以增加热辐射能力，而且有利于散热和防腐。因此，电力系统统一规定：交流母线A、B、C三相按黄、绿、红标示，接地的中性线用紫色，不接地的中性线用蓝色，十分方便识别各相的母线。母线、导线和电缆形式的选择母线的排列方式应考虑散母线的型号表达说明母线的型号表达说明母线、导线和电缆形式的选择（2）架空母线架空导线是构成工厂供配电网络的主要元件，在屋外配置中也常采用架空导线作母线，又称为软母线。高压架空线路，一般采用铝绞线，当挡距较大、电杆较高时，宜采用钢芯铝绞线。

通常架空导线选用裸导线，按其结构不同可分为单股线和多股绞线。绞线又有铜绞线、铝绞线和钢芯铝绞线之分。在工厂中最常用的是铝绞线；在机械强度要求较高的35kV及以上架空线路多采用钢芯铝绞线。母线、导线和电缆形式的选择（2）架空母线架空导线是（3）电力电缆电力电缆广泛应用于工厂配电网络，其结构主要由导体、绝缘层和保护层三部分组成。其中导体一般由多股铜线铝线绞合而成，以便于弯曲。线芯成扇形，以减小电缆的外径。绝缘层用于将导体线芯之间及线芯与大地之间良好地绝缘。保护层用来保护绝缘层，使其密封并具有一定的强度，以承受电缆在运输和敷设时所受的机械力，也可防止潮气侵入。

（3）电力电缆电力电缆广泛应用于工厂配电网络，其结构主要由导母线、导线和电缆形式的选择（3）电力电缆电缆的主要优点是供电可靠性高，不受雷击、风害等外力破坏；可埋于地下或电缆沟内，使环境整齐美观；线路电抗小，可提高电网功率因数。缺点是投资大，约为同级电压架空线路投资的10倍；而且电缆线路一旦发生事故难于查寻和检修。低压电缆线路，一般采用铝芯电缆；但特别重要的或有特殊要求的线路，可采用铜芯绝缘线。

母线、导线和电缆形式的选择（3）电力电缆电缆的主要母线、导线和电缆截面的选择（1）选择条件为保证供配电线路安全、可靠、优质、经济地运行，供配电线路的母线、导线和电缆截面的选择必须满足以下几个条件：（1）通过正常最大负荷电流时产生的温度不应超过其正常运行时的最高允许温度。（2）通过正常最大负荷电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。对于厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。（3）35kV及以上高压线路及电压35kV以下但距离长、电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小，企业内的10kV及以下线路可不按此原则选择。（4）裸导线和绝缘导线截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，由于有内外护套，机械强度一般满足要求，不需校验，但需校验短路热稳定度。除此之外，绝缘导线和电缆截面的选择还要满足工作电压的要求。母线、导线和电缆截面的选择（1）选择条件为保证供母线、导线和电缆截面的选择（2）按发热条件选择截面电流通过导线时，要产生能耗，使导线发热。裸导线温度过高还会使接头处氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化最后可发展到断线。而绝缘导线和电缆的温度过高时，又可使绝缘加速老化甚至烧毁。因此，母线、导线和电缆的截面还应按发热条件来选择。使其允许载流量Ial不小于通过相线的计算电流I30。即：

Ial≥I30

在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳态温度超过允许值的最大电流称为导线的允许载流量。导线和电缆的允许载流量可查阅有关设计手册。当给出铝线的载流量时，铜线的载流量可按相同截面的铝线载流量乘以1.29即可得出。母线、导线和电缆截面的选择（2）按发热条件选择截面电流母线、导线和电缆截面的选择（2）按发热条件选择截面为了满足机械强度的要求，对于室内明敷的绝缘导线，其最小截面不得小于4mm2；对于低压架空导线，其最小截面不得小于16mm2。架空裸导线的最小允许截面见表3-1表3-1架空裸导线的最小允许截面单位：mm2母线、导线和电缆截面的选择（2）按发热条件选择截面（3）按经济电流密度选择导线和电缆的截面

导线截面大小，直接影响线路投资和年计算费用。根据经济条件选择导线和电缆的截面，应从两个方面来考虑:

1.选择大截面电能损耗降低，投资及维修管理费用高；

2.选择小截面电能损耗增加，投资及维修管理费用降低；综合上述两方面因素，制定出比较合理的经济效益最好的截面，称为经济截面。对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度。我国规定的导线和电缆经济电流密度见下表3-2

（3）按经济电流密度选择导线和电缆的截面导线截面大（1）选择经济截面例1有一条长度为5km的10kVLJ型铝绞线架空线路，已知计算负荷为1380kW，cosφ=0.7，Tmax=4800h，试选择其经济截面，并检验其发热条件和机械强度。

解查手册后，初选标准截面为95mm2的LJ-95型铝绞线。相线计算电流由表3－2查得根据式（3.2）可得导线经济截面为（1）选择经济截面例1有一条长度为5km的10kVLJ型铝（2）校验发热条件从手册中可查到LJ-95型铝绞线的载流量在室外25℃时等于325A，此值大于相线计算电流114A，显然满足发热条件。（3）校验机械强度查表3-1得10kV架空铝绞线的最小截面为35mm2，小于截面，因此所选铝绞线满足机械强度。

（2）校验发热条件从手册中可查到LJ-95型铝绞线的（4）按允许线路电压损耗选择导体截面

由于线路阻抗的存在，所以线路通过电流时会产生电压损耗。按规定，高压配电线路的电压损耗一般不超过线路额定电压的5%；从变压器低压侧母线到用电设备受电端的低压配电线路的电压损耗，一般不超过用电设备额定电压的5%；对视觉要求较高的照明线路，则为2%~3%。如线路的电压损耗值超过了允许值，则应适当加大导线截面。（4）按允许线路电压损耗选择导体截面由于线路阻抗IT线路都是三相三线制，选择相线截面即可。

例2有一条采用BLV-500型铝芯塑料线室内明敷的220/380V的IT线路，计算电流为50A，当地最热月的日最高气温均值为30℃。试按发热条件选择此线路的导线截面。

解室内环境温度应为30＋5=35℃；35℃时明敷的BLV-500型铝芯塑料线截面为10mm2时，查阅课本表3-3可得绝缘导线明敷现时的允许载流量为Ial=51A，此值大于计算电流50A，满足发热条件。因此，相线截面选10mm2、规格为BLV-500-3×10。

IT线路都是三相三线制，选择相线截面即可。例2有一条采用B热稳定与动稳定校验（1）热稳定校验常用最小允许截面校验其热稳定度，计算公式为：上式中

是三相短路稳态电流，单位：A是假想时间，单位：S

C是导体的热稳定系数，单位：As0.5/mm2，铝母线C=87As0.5/mm2；铜母线C=171As0.5/mm2。母线实际截面大于最小允许截面时可满足热稳定要求。热稳定与动稳定校验（1）热稳定校验常用最小允许截面校验其热稳热稳定与动稳定校验（1）动稳定校验

σC是母线短路时三相短路冲击电流所产生的最大计算应力。

上式中

是母线材料的最大允许应力，单位：Pa硬铝母线的硬铜母线的热稳定与动稳定校验（1）动稳定校验σC是母线短路时三END谢谢大家！END项目六供配电系统的方案设计项目六供配电系统的方案设计任务三短路故障和短路电流计算任务四供配电系统电气设备的选择与校验项目六供配电系统的方案设计任务二电力负荷的计算任务一电气主接线方案设计任务三短路故障和短路电流计算任务四供配电系统电气设备的选

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