工厂供配电技术课件

工厂供配电技术第一章电力系统概论

本章将主要介绍电力系统的基本概念、供配电系统设计的相关基础知识，主要包括以下几个内容：电力系统和供配电系统概述电力系统的基本概念；供配电系统的组成；电力系统的运行特点及运行要求；电力系统的额定电压电力系统的电压分级；电力系统中各元件的额定电压规定；电力系统的中性点运行方式电力系统中性点运行方式基本概念；电力系统中性点各种运行方式特点及适用场合；第一章电力系统概论电能的质量指标电力系统电能质量衡量标准；各指标的具体含义；供配电系统的组成供配电系统设计的对象；供配电系统设计的主要内容；第一节电力系统的基本概念

一、电力系统1、电力系统的定义按对象描述： 发电厂、电力网及用电设备组成的统一整体；按过程描述： 由发电、变电、输电、供电、配电以及用电等 设备和技术组成的一个将一次能源转换成电能 的统一系统。第一章工厂供电系统的基本概念第一节电力系统的基本概念

2、电力系统的组成第一节电力系统的基本概念

第一节电力系统的基本概念

3．动力系统

动力系统：电力系统与“动力部分”的总和。动力系统、电力系统、电力网三部分的关系如下图所示。可见电力网是电力系统的组成部分；电力系统是动力系统的组成部分。第一节电力系统的基本概念

2、要求：（1）安全、可靠­——首要任务；（2）保证良好的供电质量（优质）；（3）经济性（高效）；（4）灵活、方便且有冗余；二、电力系统运行的特点和要求1、特点：（1）电能不能大量贮存；（2）电力系统电磁暂态过程非常短暂；（3）电力系统重要性。第二节电力系统额定电压额定电压：电气设备正常工作且能获得最佳技术性能和经济效果的电压。通常是指线电压，在电气设备铭牌上标出。

一、额定电压规定电力系统电压是有等级的。电压分级的原因分析：

由于，当输送功率S一定时，U越高，I越小，导线等载流部分的截面积越小，投资也就越小；但电压U越高，对于设备绝缘要求也就越高，变压器、杆塔、断路器等设备的绝缘投资也就越大，

综合考虑上述因素，对于一定的输送功率和输送距离总会有一最为合理的线路电压，此时最为经济。

第二节电力系统额定电压主要分成：220V,380V,3kV,6kV,10kV,35kV,110kV,220kV,500kV;在电力系统中同一电压等级下，不同的电气设备具有不同的额定电压规定。用电设备、电力线路、发电机以及变压器的额定电压规定分别予以介绍。第二节电力系统额定电压1、用电设备额定电压铭牌上标出的线电压，没有特殊规定；2、电力线路的额定电压：和所连接的用电设备的额定电压相等，又称网络的额定电压；3、发电机的额定电压：与网络额定电压为同一等级时，发电机的额定电压规定比网络电压高5%；标称值均为空载值。4、变压器额定电压：比较复杂，需视所处位置来确定；第二节电力系统额定电压变压器一次绕组与发电机直接相连时，其额定电压与发电机额定电压相等；不与发电机直接相连时，其额定电压与网络额定电压相等；变压器二次绕组与用户直接相连时，其额定电压比网络电压高5%；与用户不直接相连时，额定电压比网络电压高10%；第二节电力系统额定电压电力系统电压等级规定总结第二节电力系统额定电压例：图A为一升压变压器，一次侧接发电机，电压等级 为10KV；二次侧接输电网，电压等级（网络电压） 为220KV。第二节电力系统额定电压变压器一次侧额定电压为： UTn1=10.0*(1+5%)=10.5KV;变压器二次侧主抽头额定电压为：UTn2=220*(1+10%)=242KV;变压器二次侧5%抽头额定电压为：

UTn2+5%=242*(1+5%)=254KV;

（比主触头的额定电压高5%）变压器二次侧-5%抽头额定电压为：

UTn2-5%=242*(1-5%)=229.9KV;（比主触头的额定电压低5%）

第二节电力系统额定电压例：图B为一降压变压器，一次侧接输电网，网络额定电压为220KV；二次侧接配电网，网络额定电压为10KV。第二节电力系统额定电压变压器一次侧主抽头额定电压为： UTn1=Un1=220KV；一次侧+5%抽头的额定电压为： UTn1+5%=220*(1+5%)=231KV；一次侧-5%抽头的额定电压为： UTn1-5%=220*(1-5%)=209KV；二次侧主抽头额定电压为：UTn2=10*(1+10%)=11KV；第二节电力系统额定电压二、各种电压等级的适用范围注意对各电压等级对应的输送容量以及输送距离限制！！

第三节电力系统中性点运行方式一．电力系统中性点电力系统中性点指系统中星形联结的变压器或发电机的中性点。意义：电力系统的中性点运行方式是一个综合性问题，对于电力系统的运行特别是在系统发生单相接地故障时有明显的影响：它与电压等级、单相接地电流、过电压水平、保护配置等有关；直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性、主变压器和发电机的运行安全以及通信线路的抗干扰能力等。第三节电力系统中性点运行方式二．中性点运行方式及特点第三节电力系统中性点运行方式假定条件：三相对称电路：电源、线路和负载均是对称的；

C为相与地之间的总分布电容；表示其容抗；正常运行时的中性点不接地的电力系统1．中性点不接地的电力系统（1）系统正常时三相线电压对称;三相相电压对称;三相对地电容电流对称;第三节电力系统中性点运行方式三个对地电容电流平衡分析三相对地分布电容电流分别为：接地电流为：

结论：系统正常时，虚拟接地点的总电容电流相量和为0，即没有电流在地中流动。正常运行时的中性点不接地的电力系统第三节电力系统中性点运行方式（2）系统发生单相接地短路时（如C相接地）电压特征：C相对地电压为0；中性点对地电压不为0；

A相对地电压为：；升高为线电压；

B相对地电压为：；升高为线电压；

电流特征：将接地点作为广义节点，列KCL方程：第三节电力系统中性点运行方式由相量图得，相位上：超前；量值上：结论：一相接地的电容电流为正常运行时每相对地电容电流的3倍；第三节电力系统中性点运行方式（3）中性点不接地系统发生单相接地时特征：经故障相流入故障点的电流为正常时本电压等级每相对地总电容电流的3倍；中性点对地电压升高为相电压；非故障相的对地电压升高为线电压；线电压与正常时的相同，依然对称；（4）适用范围：中性点不接地系统仅仅适用于单相接地电容电流不大的电网：3-10kV电网中，单相接地电流：Id<30A；35-60kV电网中，单相接地电流：Id<10A；第三节电力系统中性点运行方式2．中性点经消弧线圈接地的电力系统

上述电路中如果发生单相接地故障时接地电流比较大，会出现断续电弧，由于电力线路中含有电阻、电感、电容，因此在单相弧光接地时，可能会形成串联谐振，出现过电压（正常时的2.5-3倍），导致线路上绝缘薄弱地点出现绝缘击穿；在此单相接地电容电流大于一定值的系统中，电源中性点经消弧线圈接地。第三节电力系统中性点运行方式发生单相接地故障时，流过中性点的电流时接地电容与流过消弧线圈的电感电流之和；超前900，而滞后

900，所以在接地点相互补偿。当与的量值差小于发生电弧的最小电流（最小生弧电流），电弧不会发生，不会出现串联谐振过电压现象。第三节电力系统中性点运行方式（1）特点：中性点对地电压升高为相电压；非故障相的对地电压升高为线电压；线电压与正常时的相同，依然对称；消弧线圈有消减小了接地电流，允许在单相接地故障时继续运行（2小时），在此时间内查找故障。（2）适用场合：

规定在中性点不接地系统中的3-60kV系统中，当电容电流超过规定数值时，需要采用消弧线圈接地：3-6kV的系统，大于30A;10kV的系统,大于20A;35-60kV的系统,大于10A;第三节电力系统中性点运行方式3．中性点直接接地的电力系统单相接地故障时，形成单相短路，短路电流比正常时大的多，立即跳闸；解决的问题：（1）.高压灭弧困难：220kV及以上的电压电网，除存在对地电容外，还存在较大的电晕损耗和泄漏损耗，因而在接地电流中既有有功分量又有无功分量，而消弧线圈只能补偿无功分量，接地点仍有较大的有功电流流过；电压等级越高，该值越大：100A-200A之上；致使电弧无法熄灭；第三节电力系统中性点运行方式（2）高压绝缘投资大：在中性点直接接地系统中，发生单相接地故障后，中性点电位不变化，致使非故障相对地电压即相电压基本不变化，所以可以有效克服线路以及高压设备高压绝缘投资问题；（3）低压单相设备运行需要：在380V/220V系统中，为了设备可靠接地以及单相设备的工作需要，也通常采用中性点直接接地运行方式。第四节电能的质量指标

衡量电能质量的三个指标：电压、频率、供电可靠性;一、电压

电压质量是以电压偏离额定电压的幅度（电压偏差）、电压波动与闪变和电压波形来衡量。1、电压偏差

电压偏差是以电压偏离额定电压的幅度，一般以百分数表示，即：

式中：ΔV%为电压偏差百分数， U为实际电压，UN为额定电压。第四节电能的质量指标2、电压波动电压波动是指电压的急剧变化。电压波动程度以电压最大值与最小值之差或其百分数表示，即：式中，为电压波动；为电压波动百分数；

为电压波动的最大值和最小值（kV）；

为额定电压（kV）。第四节电能的质量指标3、波形波形的质量是以正弦电压波形畸变率来衡量的。在理想情况下，电压波形为正弦波，但电力系统中有大量非线性负荷，使电压波形发生畸变，除基波外，还有各项谐波，电力系统中主要以3次、5次等奇次谐波为主。二、频率 频率的质量是以频率偏差来衡量。第四节电能的质量指标三、供电的可靠性供电可靠性是以对用户停电的时间及次数来衡量。通常采用供电可靠率表示供电可靠性，即实际供电时间与统计期全部时间的比值的百分数表示：式中：Ty为统计期实际供电时间之和（h）；Ts为统计期全部时间（h）；Tt为统计期内停电时间之和（h）；ti为统计期内每次停电时间（h）；第五节工厂供配电系统的组成2003年底，我国发电机装机容量38450万千瓦，发电量达19080亿度（kWh），居世界第二位。工业用户占据50%-70%，供配电系统的任务就是用户电能的供应和分配，是电力系统的主要组成部分；对于工厂供配电系统进行研究和设计很有必要。一、工厂供配电系统研究对象

从供电角度，工厂规模的分类：

第五节工厂供配电系统的组成 本科程主要介绍中小型工厂内部供配电系统的设计问题，设计整个工厂（企业）内部接受、变换、分配、消费电能的总电路；初步掌握中小型工厂的供电系统和电气照明系统的维护和设计的基本知识。二．工厂供配电系统总体构成：电源系统+变配电系统1．电源系统———外部供电系统；第五节工厂供配电系统的组成2．变配电系统——内部变配电系统第五节工厂供配电系统的组成总降压变电所——接受、变压、分配；

由降压变压器、高压配电装置、低压配电装置等组成。负责将35KV~110KV电压等级降至6KV~10KV，并由配电装置将电能送出。高压配电所——接受、分配电能； 为减少电能损失，在负荷中心，对6KV~10KV电压等级的电能进行重新分配，送至个车间变电所或者高压用电设备，即厂内电能中转站。第五节工厂供配电系统的组成第五节工厂供配电系统的组成车间变电所 将6KV~10KV电压等级电能降至380/220V电压，并通过低压配电盘送至各个用电设备。第二章电力负荷的计算计算负荷的实用计算方法设备容量的计算方法；需要系数法求解计算负荷；二项式法求解计算负荷；单相负荷的计算尖峰电流计算尖峰电流的基本概念尖峰电流的计算方法功率损耗与电能损耗的计算线路的功率损耗计算变压器的功率损耗计算电能损耗计算全厂负荷计算逐级计算方法第一节电力负荷与负荷计算一．电力负荷与电量1．电力负荷(electricpowerload)用电设备需用的电功率简称负荷或功率。区别：负荷与负载 负荷是功率； 负载耗电设备（耗电并能完成某种任务的装置、器件等）；第一节电力负荷与负荷计算2．电量 用电设备所需用的电能数量，即功率在一段时间内的累积；二、负荷计算的目的和内容1、负荷计算的目的工厂用电设备工作时的实际负荷不等于设备的额定负荷（安装容量）；在工厂供配电系统设计时，如果直接采用额定容量进行设计势必会造成浪费；应首先计算出全部设备的实际负荷。第一节电力负荷与负荷计算2、负荷计算的主要内容（1）求计算负荷（需用负荷，假想负荷）：即正常工作时的实际最大负荷。目的选择各级电压供电网络、变压器容量、电气设备的型号等；保证使其在通过正常最大工作电流时不至过热而损坏。（选择设备）（2）求尖峰电流：目的用于计算电压波动、电压损失，选择熔断器和保护元件等。（校验设备）（3）求平均负荷：目的计算全厂的电能需要量、电能损耗以及选择无功补偿容量等；（节能措施）第二节负荷曲线与计算负荷一、负荷曲线(loadcurve)1、负荷曲线 表示一组用电设备的功率随时间的变化图形。 纵轴为功率，横轴为时间。第二节负荷曲线与计算负荷2、负荷曲线的作用 负荷曲线能够直观的反映出用户的用电特点和规律；对于设计人员，获取资料有助于设计分析；对于运行人员而言，可以合理地、有计划地安排用户、车间、班次或者大容量设备的用电时间等，从而降低负荷高峰，填补负荷低谷，这种“消峰填谷”的办法可以使得负荷曲线比较平坦，有利于节电。3、特点：电力负荷不等于设备的额定功率，而是设备的实际消耗功率；负荷曲线是有规律的；第二节负荷曲线与计算负荷4、负荷曲线分类第二节负荷曲线与计算负荷5、负荷曲线绘制（1）日有功负荷曲线的绘制及意义主要采用描点和阶梯形绘制方法；意义：日有功曲线与时间轴之间所围成的面积为一天所消耗的有功电量。第二节负荷曲线与计算负荷（2）年持续负荷曲线的绘制根据日负荷曲线在全年的变化趋势特点，为了分析方便一般将其分为具有代表性两个类型：具有冬季日负荷特点的曲线—冬季日负荷曲线；具有夏季日负荷特点的曲线—夏季日负荷曲线；年持续负荷曲线的绘制需要借助于一年中具有代表性的夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线；

夏季和冬季在全年中占的天数视地理位置和气温情况而定：

第二节负荷曲线与计算负荷年持续负荷曲线的绘制方法：绘制夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线，并绘制年持续负荷的坐标系（注意横坐标最大值为365*24=8760h）；从夏季日负荷曲线和冬季日负荷曲线中的最大功率开始，以功率递减的顺序，依次绘制到年持续负荷曲线坐标系中：第二节负荷曲线与计算负荷假定P1在（a）上有t1小时，则全年以P1运行的总小时数为：T1=200*t1；若某一功率同时出现冬季、夏季日负荷曲线上，则二者换算后的时间相加。图中的P5同时出现在冬季、夏季日负荷曲线中。则换算之后的总时间为：T5=(t5+t5`)*200+t``5*165（h）最后将对应的功率和时间绘制到年持续负荷曲线中。第二节负荷曲线与计算负荷（3）年持续负荷曲线的意义 年持续负荷曲线与横轴所包围的面积代表了用户全年消耗的总电能。（4）注意日负荷曲线与年负荷曲线绘制的区别日负荷曲线是按照时间先后绘制，而年持续负荷曲线是按照负荷的大小和累计时间来绘制的。第二节负荷曲线与计算负荷二、与负荷计算相关的几个物理量1、年最大负荷和最大负荷利用小时数负荷最大工作班： 一年中最大负荷月份内最少出现2~3次的最大负荷工作班（防止偶然性）。年最大负荷：全年中最大工作班内，半小时平均功率的最大值，也称为30分钟最大负荷；表示为：或者第二节负荷曲线与计算负荷年最大负荷利用小时数 物理意义：用户以全年最大负荷持续工作运行小时所消耗的电能等于全年实际消耗的电能。即：有功无功

—用电负荷的均衡性的标志，越大越均衡；第二节负荷曲线与计算负荷2、平均负荷和负荷系数平均负荷(averageload)—

电力用户一段时间内消耗功率的平均值；表示为：；全年的平均有功负荷为：；负荷系数（loadcoefficient）最大工作班内平均负荷与最大负荷之比，又称负荷率、负荷曲线填充系数;第二节负荷曲线与计算负荷负荷系数用来表征负荷变化规律：其值越大，曲线越平坦，负荷波动越小；一般：；3、需用系数和利用系数需用系数： ；（按最大值进行准备）利用系数：；（按实际需要值进行评价）对于相同类型的工厂或车间具有相近的负荷系数、需用系数和利用系数，可以查表获得典型值。第二节负荷曲线与计算负荷4、尖峰负荷和低谷负荷尖峰负荷——在一昼夜间（连续24h内）用户出现的最大负荷（1h内平均值的最大值）；低谷负荷——在一昼夜间（连续24h内）用户出现的最小负荷（1h内平均值的最小值）；尖峰负荷与低谷负荷的出现时间与具体行业有关，并呈现一定的规律性。第二节负荷曲线与计算负荷三、计算负荷(calculatedload)计算负荷——等效负荷；按此负荷持续运行所产生的热效应，与按照实际变动负荷长期运行所产生的最大热效应相等。表示为：

1、用途及依据按发热条件选择导体和电器设备：当以计算负荷连续运行时，设备的发热温度不会超过其允许值。导体的发热时间常数T=10min；实验表明：导体到达恒定温升的时间约为3T-4T；故一般取30min来保证导体达到恒定温升。第二节负荷曲线与计算负荷2、计算 计算负荷要达到最高的恒定温升，故有：

第三节计算负荷的实用计算方法计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷选择的是否合理直接影响到电器以及导线电缆选择的经济性：过大会造成投资以及有色金属的浪费；过小选择的电气设备长期处于过负荷运行状态下，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘老化甚至烧毁；计算负荷情况复杂，影响因素诸多，难以精确计算；负荷是变化的；与设备的性能、生产组织、生产者的技能与能源供应的状况等多因素有关。计算负荷的方法较多：估算法、需要系数法、二项式法、单相负荷计算等近似求解方法。本节主要介绍两种：需要系数法和二项式法。

第三节计算负荷的实用计算方法一．设备容量的确定1、用电设备的额定容量 铭牌上标出的功率（或容量）——Pn；2、设备容量实际用电设备的实际工作性质决定了其并非一直工作在额定状态：有的长期工作，有的短期工作，有的反复工作；因而在求多个用电设备的实际消耗功率时，不能直接将其额定功率直接相加得到总的电力负荷。将各种用电设备的额定功率换算成同一的标准工作条件下（统一标准工作制下）的“额定功率”，称之为设备功率（设备容量）——Ps或者Pe。第三节计算负荷的实用计算方法3、用电设备的工作制以及对应设备容量的计算（1）连续工作制设备（长期工作制）特点：恒定负荷下运行，且运行时间长至足以使之达到热平衡状态。如：通风机、水泵、空气压缩机、发电机组、照明灯等；设备功率计算：；（2）短时工作制设备特点：恒定负荷下运行，短时间内连续工作，且能够达到热平衡。如：控制闸门的电动机；设备功率计算：第三节计算负荷的实用计算方法（3）断续周期工作制设备（反复短时工作制）特点：反复周期性短时工作，工作或停歇均不足达到设备的热平衡。如电焊机、吊车电动机等。暂载率（dutycycle又称负荷持续率）：其中：表示设备的工作周期；额定暂载率——注意:额定暂载率是设备的额定参数；第三节计算负荷的实用计算方法电焊机组：标准暂载率为：；设备功率：其中：为换算到标准暂载率下的设备负荷；

为设备额定参数；

第三节计算负荷的实用计算方法吊车电动机：标准暂载率为：设备功率：参数与上述相同第三节计算负荷的实用计算方法总结：周期短时工作的设备功率计算：需要将设备额定暂载率下的额定功率换算成标准暂载率下的设备功率。设备容量不是设备的计算负荷，实际上是换算到一定标准工作制下的额定负荷。实际中求解计算负荷的思路：第三节计算负荷的实用计算方法二、按需要系数法确定计算负荷设备分组：在所计算的范围内（如一条干线、一段母线或一台变压器），所有用电设备的计算负荷并不等于其设备容量之和，两者之间存在比值关系，即为需要系数：具体含义：需用系数是一综合系数，与需用系数的定义相结合，它标志着用电设备投入时，从供电网络实际取用的最大功率与用电设备组设备功率之比。第三节计算负荷的实用计算方法1、单个用电设备组的计算负荷其中：

——该用电设备组的设备功率之和；

——用电设备组的需用系数；可查表；第三节计算负荷的实用计算方法例题：某车间有一冷加工车床组，共有电压为380V的电动机39台（其中3台10KW，8台4KW，18台3KW，10台1.5KW），试用需要系数法求该设备组的计算负荷。解：该用电设备组为连续工作制，故查表得：第三节计算负荷的实用计算方法带入可得：通过上例题可以看出：(1)如果该车间只有此组负荷，计算得到的计算负荷实际上是该车间的低压进线的计算负荷。(2)计算某一个设备组设备容量的方法，为多设备组的计算提供基础。第三节计算负荷的实用计算方法2．多个用电设备组的计算负荷如图，在配电干线或者变压器低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，而考虑各用电设备组的最大负荷不一定同时出现，引入一同时系数其中：分别为有功同时系数和无功同时系数，一般情况下相等；第三节计算负荷的实用计算方法

m为该配电干线或者车间变电所低压母线上所接的用电设备组总数；为其中某一设备组的参数；为该干线或低压母线上的计算电流；

可见，为多组用电设备的干线或者变压器低压母线上的计算负荷及计算电流；如果在变压器的低压母线上装无功补偿装置，补偿容量为，则低压母线上的无功计算负荷为：第三节计算负荷的实用计算方法注意无功补偿的特点：此时的低压母线上的有功计算负荷不变化；无功补偿后：第三节计算负荷的实用计算方法注意几点：由于各用电设备组的功率因数不一定相同，总的视在功率计算负荷和计算电流不能利用各组的视在功率以及计算电流直接相加得到，应由下式计算：查表获得的需要系数以及同时系数是长期积累的经验数据，一般认为与设备的数量以及设备之间的容量差距是否悬殊等因素无关，但这种处理方法考虑不够全面，是有条件的：只有当设备台数较多、总容量够大、没有特殊的大型用电设备时，表中的需要系数才比较负荷实际。算法适用对象：求用户、全厂和大型车间变电所的计算负荷；而在确定设备台数比较少的而且容量相差悬殊的分支干线的计算负荷时，通常采用二项式法计算。第三节计算负荷的实用计算方法三、按二项式法确定计算负荷计算

二项式法考虑了设备的平均负荷，还考虑了几台最大用电设备引起的附加负荷。第三节计算负荷的实用计算方法1．单个用电设备组的计算负荷计算公式：其中：

——设备组基本负荷；

——该用电设备组的设备功率之和； 设备功率计算方法同前；

——附加负荷，为台大容量设备的功率之和， 可以查表获得；

——二项式系数，与设备类型有关，可查表；第三节计算负荷的实用计算方法尖峰负荷产生的原因：大容量电动机的在某一阶段内满载运行或者频繁同时启动。第三节计算负荷的实用计算方法由计算得到的得：第三节计算负荷的实用计算方法2．多个用电设备组的计算负荷依然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进行补偿。利用二项式法求解多个用电设备组的计算负荷的方法如下：第三节计算负荷的实用计算方法注意：按二项式法确定计算负荷时，如果设备的总数少于表中规定的最大容量设备台数的2倍（即）时，其最大容量设备台数应该适当取小。一般按照：且“四舍五入”修约规则取整。

第四节单相负荷的计算

计算目的：保证系统的三相负荷尽可能平衡，避免某一相过大或者过小；

计算原则：1.三相线路中单相设备的总容量不超过三相总容量的15%时，单相设备可按照三相平衡设备进行计算；2．三相线路中单相设备的总容量超过三相总容量的15%时，需要把单相设备等效成三相设备容量，再加上原有的三相负荷，从而得到总的三相电路的计算负荷。

本节将介绍如何将单相有功负荷等效成三相负荷，单相无功负荷的等效方法与之相同。

第四节单相负荷的计算

一．单相用电设备接于相电压其中：——为等效三相设备负荷；——为最大负荷相的单相设备功率之和；

第四节单相负荷的计算二、单相设备接于线电压1、接于同一线电压时其中：为单相设备的最大容量；2、接于不同线电压时 设接于三个线电压的设备容量分别为P1、P2、P3，且cosφ1≠cosφ2≠cosφ3，当P1＞P2＞P3时，则等效三相设备容量为：第四节单相负荷的计算三．一般情况特点：系统中接于相电压、线电压的单相负荷均有；计算分两步进行：1、将接于线电压的单相负荷换算为接于相电压的单相负荷；设：

——为换算后接相电压的负荷；

——为接线电压的单相用电功率；引入有功功率转换系数： 无功功率转换系数：第四节单相负荷的计算转换公式：注意：1、查表可见： 无功换算系数也是如此；2、功率转换系数与功率因数有关；3．功率转换都是通过有功功率转换而来的；第四节单相负荷的计算2、将各相负荷相加，选出最大负荷，取其3倍作为等效三相负荷。 即：无功等效负荷计算方法同上；第五节尖峰电流计算尖峰电流:

单台或者多台设备持续1~2S的短时最大负荷电流；表示为：；尖峰电流主要是由于大容量电动机的起动、电压波动等原因造成的。与计算电流的区别计算电流——半小时平均电流的最大值；来源于计算负荷；尖峰电流——持续1~2S的短时最大负荷电流，尖峰电流比计算电流大得多。尖峰电流的计算目的选择熔断器、整定低压断路器和继电保护装置（整定继电保护装置的动作时间）、计算电压波动及检验电动机自起动条件等。第五节尖峰电流计算一、单台用电设备尖峰电流的计算实际上求给单台用电设备供电的支线尖峰电流；

即：尖峰电流=设备的起动电流；其中：

——为用电设备的起动电流倍数；对于鼠笼型电动机一般为：5~7；对于绕线型电动机一般为：2~3；对于直流电动机一般为：1.7；对于电焊变压器一般为：3；第五节尖峰电流计算二、多台用电设备尖峰电流的计算实质求多台用电设备供电的干线尖峰电流；1．一般情况：（设备不是同时起动）其中：

——设备中最大的起动电流；

——除具有最大起动电流的设备之外的其余（n-1）台电机设备的计算电流；

——为n-1台的同时系数；

第五节尖峰电流计算2．n台设备同时起动实质：求解给n台同时起动设备供电配电线路的尖峰电流；其中：

——所有参与同时起动设备的起动电流之和；第六节功率损耗与电能损耗的计算电流流过电力线路和变压器时，势必会功率和电能损耗。在进行用户或者全厂负荷计算时应该计入这部分损耗。本节介绍线路以及变压器的功率损耗。第六节功率损耗与电能损耗的计算一、供电线路的功率损耗参数意义：

——有功功率损耗；电流流过线路电阻引起的损耗；

——无功功率损耗；电流流过电路电抗引起的损耗；对于三相供配电线路：上式变换为：第六节功率损耗与电能损耗的计算注意：（1）单位：（2）利用计算电流求解，即得到的功率损耗是最大损耗功率。第六节功率损耗与电能损耗的计算二、变压器的功率损耗变压器两个试验：变压器一、二次绕组中存在电阻和电抗，变压器的功率损耗包含有功功率损耗和无功功率损耗。第六节功率损耗与电能损耗的计算１．变压器有功功率损耗：故变压器的有功损耗为：第六节功率损耗与电能损耗的计算２．变压器无功功率损耗：

故变压器无功功率损耗为：第六节功率损耗与电能损耗的计算三、供配电系统的年电能损耗（有功损耗）由于实际中负荷随时间不断变化，变压器以及线路中电能损耗难以精确计算，通常采用最大负荷损耗时间进行描述；的物理意义：当线路或者变压器中以最大计算电流流过小时后所产生的电能损耗与全年流过的实际电流所产生的损耗相等。与之间与有关，注意定义中采用的是计算电流而不是计算负荷，主要是考虑到无功负荷的影响。第六节功率损耗与电能损耗的计算1、线路注意：上式中采用计算电流进行求解，所以时间采用最大损耗时间。2．变压器注：此项已换算成计算负荷第七节全厂负荷计算

确定用户的计算负荷是选择电源进线和一、二次设备的基本依据，是供配电设计的基础。根据用户的供配电系统图，从用电设备开始，朝电源方向逐级进行计算，最后求出用户总的计算负荷的方法——逐级计算法。

本节系统介绍逐级计算法确定用户计算负荷的步骤。第七节全厂负荷计算0．单台用电设备的计算负荷目的：用于选择其开关设备和导线截面积。~12345678全厂负荷计算示意图第七节全厂负荷计算1．单个用电设备组的计算负荷~12345678全厂负荷计算示意图（1）设备分组；（2）设备容量计算;（3）需要系数或二项式法计算用电设备组的计算负荷；目的：用于选择车间配电干线以及干线上的电气设备；第七节全厂负荷计算车间变电所二次侧的计算负荷：——多个用电设备组的计算负荷目的：选择变压器容量和台数的选择。~12345678全厂负荷计算示意图第七节全厂负荷计算3.车间变压器一次侧的计算负荷：；——车间变压器的损耗；目的：选择高压配电线及其上的电气设备（开关、熔断器等）。~12345678全厂负荷计算示意图第七节全厂负荷计算4．配电所进线的计算负荷：——配电所高压用电设备计算负荷。目的：通过计算多个用电设备组的计算负荷，选择配电所进线和相应的电气设备。~12345678全厂负荷计算示意图第七节全厂负荷计算5．总降压变电所低压侧的计算负荷：目的：选择主变压器及其二次侧开关及保护设备。~12345678全厂负荷计算示意图第七节全厂负荷计算6．主变压器功率损耗：7．全厂计算负荷：——主变高压侧计算负荷目的：选择主变一次侧设备。8．地区变电所供给全厂的总负荷：——考虑高压输电线路的线损；目的：电源容量选择以及配电线路截面积的选择。~12345678全厂负荷计算示意图本章小结 本章介绍了负荷曲线的基本概念、类别及有关物理量，讲述了用电设备容量的确定方法，重点介绍了负荷计算的几种方法，讨论了功率损耗和电能损耗，详细分析了负荷计算的步骤：（1）负荷曲线是表征电力负荷随时间变化情况的一种图形。按照时间单位的不同，主要讨论了日负荷曲线和年负荷曲线。日负荷曲线是按照时间先后绘制，年持续负荷曲线以负荷大小为序进行绘制，掌握二者的区别。（2）与负荷曲线有关的几个物理量：年最大负荷，年最大负荷利用小时数，计算负荷，平均负荷，负荷系数等，年最大负荷利用小时数用以反映负荷的均衡性。分清各自的物理意义。110第一节短路的原因、后果、形式一、断路的原因（1）设备原因：自然灾害电气设备载流导体的绝缘破坏：绝缘自然老化、操作过电压、雷电过电压、绝缘受到机械损伤等。（2）操作原因：运行人员违规操作：带电拉、合开关，检修之后忘记拆除地线合闸等。（3）自然灾害：鸟兽跨越不同相的裸露导体。111二、断路的种类短路对称性短路：三相短路——k(3),影响最为严重不对称性短路两相短路——k(2)两相接地短路——k(1.1)

单相接地短路——k(1)

对称分析法进行分析；其中单相故障出现的可能性最大两相接地短路——k(1.1)两相短路——k(2)三相短路——k(3)单相接地短路——k(1)112三、断路的危害短路时系统电流增大，比正常电流大很多，三相短路时短路点电压甚至降到零。（1）元件发热，导体温度急速升高，绝缘损坏，甚至部件受热融化损坏；（2）电路电流引起较大的电动力，电气设备遭到机械破坏；（3）短路时电压降低，影响电气设备的正常运行。（4）破坏系统的稳定性：使并联运行的同步发电机失去同步，甚至造成整个系统的解列和崩溃；（5）单相接地故障产生不平衡磁场，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；（6）短路故障造成停电，给国民经济带来损失，人民生活造成不便。113由此可见，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，精心操作，排除隐患，尽量避免三相短路，保证系统安全运行；同时为减轻短路后果并防止故障扩大，需要计算短路电流，用于选择和校验电气设备、计算整定保护短路的继电保护装置及选择限制短路电流的电气设备（电抗器）等。三相短路是最严重的短路故障，三相短路的分析计算是其他短路分析的基础。本章着重分析三相短路故障的分析方法。114第二节无限大容量电力系统三相短路分析1、无限大容量电力系统，是指供电容量相对于用户的供电系统容量大很多的电力系统。无限大容量电力系统的特点是：当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所馈电母线上的电压保持不变；系统内阻抗为零；电力系统容量无限大。事实上，没有这样的理想化系统，系统容量不会是无限大，系统阻抗也不会是零。这只是一个合理的假设，以方便计算。115以下情况，供电系统电源侧认为是无穷大容量系统：（1）发生短路时系统母线电压降低很小，短路点距离电源较远。供电系统可以认为是无限大容量供电系统。（2）电力系统阻抗小，小于短路回路总阻抗的5%-10%；（3）供配电系统容量小，与电力系统相比容量小得多，例如50倍关系。116为何要认为是无穷大系统？（1）若满足无穷大系统条件，就可以不考虑电源阻抗对于短路点的影响，简化计算和分析。（2）但是，在距离发电机较近的发电机电力系统中，要考虑电源即发电机的暂态过程。117

2、无限大容量供电系统三相短路暂态过程（1）正常运行设电源A相各物理量为118

（2）三相短路分析

K点发生断路时，电路被分为左、右两侧独立的部分。右边：无源短路回路——零输入响应。纯衰减过程，最终数值衰减到零；将电感中的磁场能全部通过电阻消耗掉。左边：与电源相联的短路回路——全响应。由于短路后回路的阻抗变小，电流增大，但由于电感的存在，使得电流不能突变，即在任何时刻短路时，若忽略原来的负荷电流，短路点短路瞬间电流为零。根据电路理论，必然产生非周期分量电流。此非周期分量电流不断衰减，总的短路电流最终达到稳态短路电流。119短路瞬间，短路电流应该满足微分方程：120利用初始条件，确定非周期分量幅值的大小：

121

短路全电流

周期分量——强制分量：由无穷大系统的电源电压和回路阻抗决定，电流幅值不变；与电源具有相同的变化规律，依然是正弦信号，频率与电源相同；

非周期分量——自由分量：按指数衰减；仅与电路参数有关。122短路电流的相量表示法：非周期分量的幅值，等于相量和在纵轴上投影之差。

非周期分量幅值并不是固定的，与短路时刻的初相位、断路前工作电流等因素有关系。

123当与纵轴垂直时，自由分量不存在，短路过程不经过暂态而直接进入稳态；短路电流非周期分量初始值最大时，短路电流最大，称为最严重短路情况。一般情况下，电力系统设备的短路阻抗特性为感性，电抗值比电阻值大得多，因此，在忽略电阻的情况下，短路时短路阻抗角124最严重短路条件：电压初相角为零。短路前电流为零，或功率因数等于1。125最严重短路电流波形1263、三相短路的有关物理量（1）短路过程：短路过程分为暂态过程和稳态过程从短路发生的时刻起，到短路电流的暂态分量衰减完毕为止的这段时间，称为短路的暂态过程（也叫过渡过程）。暂态过程后，即进入稳态过程。总的短路电流等于稳态分量和暂态分量之和。对于无限大容量系统，ZS=0，周期分量不衰减，不随时间变化，但非周期分量是随时间指数规律变化的，衰减时间常数为。因此，总的短路电流的最大瞬时值在暂态过程中某一时刻出现此时，ωt=π，t=0.01s。此时的电流称为冲击电流。三相短路时只有其中一相电流最为严重，因为不可能三相或者其中任两相同时满足上述的条件。127对于有限大容量系统，周期分量是变化的。例如少数或单台发电机（汽轮机），短路时系统阻抗是变化的，短路电流周期分量幅值也随之变化：首先表现为次暂态周期分量，然后是暂态周期分量，最后才是等同于无限大容量系统的周期分量。它们的幅值逐渐减小。“上演”次序为：128

周期分量的次暂态（也叫超瞬态）电流

周期分量的暂态（也叫瞬态）电流稳态短路电流表达式对于无穷大容量系统短路时129（2）任一时刻短路电流有效值（3）冲击电流、冲击电流有效值130短路电流冲击系数的分析对于纯电阻性电路，对于纯电感性电路，对于一般性电路，高压系统：低压系统：131（4）三相短路容量

三相短路容量用于选择和校验断路器的断路能力（断流能力）。

132第三节无限大容量供电系统三相短路计算计算短路电流，理论上可以采用两种方法：有名值法（欧姆法）和标幺值法。有名值法就是电压除以阻抗得到电流，主要应用于低压系统、一个电压等级的场合。实际运用中，电力系统通常普遍采用标幺值方法计算短路电流。一、采用欧姆法进行三相短路计算1331、电力系统的阻抗电力系统的电阻很小，可以不考虑。电力系统的电抗可以认为是上游断路器的短路阻抗，表示为：2、变压器的阻抗变压器电阻：变压器电抗：1343、电力线路的阻抗电阻：电抗：4、阻抗换算一个阻抗值换算到另一个计算电压值下时，乘以变比的平方。如135例题3-1求k-1点、k-2点的短路电流、短路容量。解:1、求k-1点的三相短路电流和短路容量（1）电力系统的电抗

（2）架空线电抗（电阻不足电抗的1/3，忽略）：136

（3）画出k-1点短路的等效电路图。（4）k-1点短路电流

k-1点短路容量1372、求k-2点的三相短路电流和短路容量（1）系统阻抗折算到k-2点：（2）架空线阻抗折算到k-2点：（3）电力变压器的阻抗（电阻太小，忽略）138（4）画出k-2点短路的等效电路图。（5）k-2点短路电流、短路容量：139二．标幺值法计算短路电流

1．标幺值：任意物理量的有名值与基准值的比值称为标幺值。140通常，以设备的额定值为基值。在计算系统短路电流时，设备较多，为了对各个设备标幺值进行统一，规定一个共同的基值，叫做系统基值。求出的标幺值称为系统标幺值（简称标幺值）。如

且有：141基值的选取原则：（1）容量基值选定（2）以各自段线路的平均电压为各级电压的基值（3）以各自线路电压基值下求得的标幺值等于换算到其他线路电压等级下的标幺值。例如：142

2、短路回路元件的标幺值阻抗电气元件铭牌标幺值（标称参数）一般都是以额定值为基准计算出来的，整个系统中电气设备很多，基准值就不一致。因此需要将所有元件换算成统一基准值下表示的标幺值。（1）发电机电抗标幺值（2）变压器的电抗标幺值143

（3）电抗器的标幺值电抗器的标称参数：电抗实际值：标幺值：144

（4）架空线路电抗标幺值（5）电源的电抗标幺值 对于供电系统而言，有时可以将电源侧看作无穷大系统，此时电力系统的阻抗相对很小，可以忽略；但若供电部门提供了电力系统的电抗参数，可以记入，然后再计算短路电流，这样更接近实际。计算时，有以下几种情况：

a.已知电力系统短路容量，或断路器的出口断流容量，可把它们看作系统的短路容量来估算系统电抗，即：145b.已知电力系统电抗有名值，则3、几个有用的物理量表达式146例：试求如图所示的供电系统中，总降压变电所10KV母线上的K1点和车间变电所380V母线上的K2点发生三相短路时的短路电流和短路容量，以及K2点发生三相短路时流经变压器３一次绕组的短路电流。~SQFSs=1000MVAWL15km,0.4Ω/km1T2T2500kVA,35/11kV,uk%=7.51km,0.38Ω/kmWL23T750kVA,10/0.4kV,uk%=4.5供电系统图K1K2147解：

(1)画出短路电流计算等效电路图。

(2)取基准容量Sd=100MVA，3个基准电压分别为Ud1=37kV，Ud2=10.5kV，Ud3=0.4kV。求各元件的电抗标幺值。系统S：

线路WL1：148

变压器1T和2T

线路2

变压器3

（3）求K1点三相短路电流和短路容量计算短路回路总阻抗标幺值149

计算K1点所在电压级的短路电流基准值

计算K1点短路电流各值：150

（4）计算K2点三相短路时的短路电流短路回路的总阻抗标幺值为：151四、其它相关短路问题

1、单相短路：大电流接地系统单相短路时，单相短路电流为

发电机附近短路时，零序阻抗较小，短路电流大于三相短路电流。电网中短路时，零序阻抗大，短路电流小于三相短路电流。

2、两相接地：大电流接地系统两相短路时，短路电流为152第四节短路电流的效应和校验一、概述导体电流的两种状态：

1、正常工作状态：电压和电流不超过额定值，电器能长期运行的状态。此时：导体发热和散热平衡，导体的温度不再升高，保持正常工作温度范围。导体的正常发热温度一般规定不超过70oC，室外导体不超过80oC。此温度称导体或电器的正常（长期发热）最高允许温度。产热途径：主要有电阻损耗，另外还有介质电流损耗、周围导体形成电磁感应损耗等。正常运行的电动力较小，可以不考虑。1532、短路状态：系统发生短路故障，电流突然增加几倍几十倍。短时间内产生大量的热，热量来不及散出，几乎全部用于导体温升，因此导体温度迅速升高。称为短路电流的热效应。短路发热引起以下损坏：热效应引起机械强度下降，甚至烧熔、气化，引起触头接触电阻增大。例如，铝导体短时发热超过200oC、铜导体超过300oC时，抗拉强度急剧下降。此温度称为导体或电器的短路（短时）最高允许温度。断路时电动力也很大。称为短路电流的电动力效应。它能使导体变形损坏。热效应和电动力效应用于检验设备的动稳定性和热稳定性154二、短路电流的电动效应和动稳定度两长直导体，电流分别为，则

两长直导线电动力155一般电器设备的动稳定校验公式硬母线的电动力校验，首先满足：

156交流电动机反馈冲击电流对短路冲击电流的影响：当短路点附近的交流电动机的容量较大（电动机的额定电流之和超过系统短路电流的1%），或者交流电动机总容量超过100kW时，应计入交流电动机对短路点的反馈冲击电流：157三、短路电流的热效应和热稳定度短路时，可以认为导体电阻的产热全部用来使导体温升，如图。短路发热量求法：158对于短路假象时间，当发电机出口附近短路时，无限大容量系统中短路时，超瞬态周期分量电流等于短路稳态电流，对于短路时间，159求出短路发热量Qk后，利用下图，可求出短路最终发热温度θk160短路热稳定的校验条件θk1、一般电器设备的热稳定校验条件2、对于导体材料的热稳定校验条件第一节短路类型及其发生的原因和危害3．短路产生的原因（1）电气设备载流导体的绝缘破坏：绝缘自然老化、操作过电压、雷电过电压、绝缘受到机械损伤等。（2）运行人员违规操作：带电拉、合开关，检修之后忘记拆除地线合闸等。（3）鸟兽跨越不同相的裸露导体。第一节短路类型及其发生的原因和危害4．短路的危害短路时系统电流增大：比正常电流大数十倍，甚至数万倍；电压降低，距离短路点越近越低，三相短路时短路点电压甚至降到零。（1）元件发热，导体温度升高，绝缘损坏；（2）电路电流引起较大的电动力，电气设备遭到机械破坏；（3）短路时电压降低，影响电气设备的正常运行。（4）破坏系统的稳定性：使并联运行的同步发电机失去同步，甚至造成整个系统的解列和崩溃；第一节短路类型及其发生的原因和危害（5）单相接地故障产生不平衡磁场，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；（6）短路故障造成停电，给国民经济带来损失，人民生活造成不便。由此可见，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，排除因素，保证安全可靠运行；同时为减轻后果并防止故障扩大，需要计算短路电流，用于正确选择和校验电气设备、计算整定保护短路的继电保护装置及选择限制短路电流的电气设备（电抗器）等。三相短路是最严重的短路故障，而且三相短路的分析计算是其他短路分析的基础。本章着重分析三相短路故障的分析方法。第二节无限大容量供电系统三相短路分析一．无限大容量系统（无穷大系统）三个特征：端电压保持恒定；没有内阻抗；容量无限大——相当于理想的电压源。在供电系统中：供配电系统与电力系统相比容量小的多，供电系统的电源侧可以认为容量无限大；电力系统阻抗小于短路回路总阻抗的5%-10%，或者当短路点距离电源较远时，发生短路时电力系统母线电压降低很小。供电系统可以认为是无限大容量供电系统，不考虑电源对于短路的影响，简化分析。但在电力系统中会考虑电源（发电机的暂态过程）。第二节无限大容量供电系统三相短路分析

三相短路是对称的，可以采用单相等值电路进行分析，三相短路的系统图和电路图，以及单相等值电路如图所示。其中：为短路回路的电阻和电抗，为负载的电阻和电抗。二．无限大容量供电系统的三相短路暂态过程第二节无限大容量供电系统三相短路分析1．正常运行正常运行时，设电源侧A相电压为：

电流为：其中有效值关系为：

为功率因数角、阻抗角；为该相的初相角、合闸角；第二节无限大容量供电系统三相短路分析2．三相短路分析K处为三相短路点，此时电路被分成两部分：右边：无源短路回路——零输入响应，纯衰减过程，最终数值衰减到零；将电感中的磁场能全部通过电阻消耗掉，不予深入讨论。左边：与电源相联的短路回路——分析全响应；由于短路后回路的阻抗变小，电流增大，但由于电感的存在使得电流不能突变从而产生非周期分量电流，非周期分量电流不断衰减，电流最终达到稳态电路电流。（电路中的换路定则。）第二节无限大容量供电系统三相短路分析短路电流的变化满足下面的微分方程：（列KVL方程）为非齐次一阶微分方程，解为：其中：为短路电流周期分量幅值；

为短路回路的阻抗角；

为短路非周期分量初值；第二节无限大容量供电系统三相短路分析根据初始条件确定积分常数。根据换路定则，电感中的电流不能突变，所以在短路瞬间时，短路前工作电流与短路后电流相等，即：带入式（3-3）得短路全电流为：所以：第二节无限大容量供电系统三相短路分析第二节无限大容量供电系统三相短路分析三、三相短路的有关物理量1．短路周期分量的有效值其中：为线路首末端平均额定线电压；

为短路回路总阻抗；第二节无限大容量供电系统三相短路分析2．次暂态短路电流次暂态短路电流：短路电流周期分量在短路后第一个周期的有效值——

；在无穷大系统中：第二节无限大容量供电系统三相短路分析3．短路全电流的有效值短路电流中含有非周期分量，短路全电流不再是正弦波，故有：

若假设短路电流非周期分量在所取的周期内恒定不变，其值等于在该周期中心的瞬时值；周期分量的有效值为，则此时的全电流有效值，根据奇函数积分特点可得：第二节无限大容量供电系统三相短路分析4．短路冲击电流和冲击电流的有效值短路冲击电流是短路全电流的最大瞬时值，由图分析可知，短路全电流最大瞬时值出现在短路后半周期，即时，由短路全电流表达式可得：式中：为短路电流冲击系数；第二节无限大容量供电系统三相短路分析

对于纯电阻性电路；纯电感性电路；短路冲击电流的有效值为短路后第一个周期的短路全电流有效值，即：将短路电流冲击系数带入即得：第二节无限大容量供电系统三相短路分析5．稳态短路电流有效值短路稳态电流：短路非周期分量衰减完后的短路电流，表示为：；在无穷大供电系统中短路稳态电流便为短路电流的周期分量，用表示稳态短路电流有效值，即短路电流，则有：第二节无限大容量供电系统三相短路分析6．三相短路容量三相短路容量：

三相短路容量用于选择和校验断路器的断路能力（断流能力）。综上所述，无限大容量系统发生三相短路时，求出短路电流的周期分量有效值即可计算有关短路的所有物理量。第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算

供配电系统中通常具有多个电压等级，利用常规的有名值计算短路电流，必须将所有元件的阻抗归算到同一电压等级下才能进行计算。在电力系统分析中通常采用标幺值计算的方法进行计算。一．标幺值的基本概念1．标幺值 任意物理量的有名值于基准值的比值称为标幺值。第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算按照对应关系得到：2．基准值的选择基准容量、基准电压、基准电流、基准阻抗分别表示为：。原则上基准值可以任选。但为了计算方便，在基准值选择时满足以下两个条件：第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算由上述两关系式可以看出，4个基准量中只有两个是独立的，通常选择基准容量和基准电压，按照下式求解基准电流和基准阻抗。原则上基准值的选择是任意的。为计算方便，同时考虑以下两个因素：（1）通常选择某元件的额定容量（题目中明确给出的，如发电机或者变压器）；或者令；（2）取故障点所在的线路平均额定电压（计算电压）：第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算二、短路回路元件的标幺值阻抗 短路计算时需要计算短路回路中各个电气元件的阻抗以及短路回路的总阻抗。由于各电气元件标称的额定值，是按照其额定值为基准的，整个系统中的基准不一致，所以需要首先要将所有元件换算成统一基准值表示的标幺值。第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算1．发电机第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算发电机标称参数：，其中电抗标幺值以换算到统一基准值下：为基准，第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算2．变压器变压器标称参数：其中：

为短路电压百分数。忽略变压器的电阻，则：得：换算成以为基准的标幺值为：第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算3．电抗器标称参数：其中，百分电抗则有名值为：以为基准值的标幺值为：由于各电压级的平均电压与额定电压近似相等，对于发电机、变压器以及电抗器可以分别通过下列式子求取：第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算4．架空线路和电缆5．电力系统的电抗标幺值 对于供电系统而言，有时可以将电源侧看作无穷大系统，此时电力系统的阻抗相对很小，可以忽略；但若供电部门提供了电力系统的电抗参数，可以计入，然后再计算短路电流，更接近实际。（1）已知电力系统电抗有名值第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算（2）已知电力系统出口断路器的断流容量

将系统变电所高压馈线出口断路器的断流容量看作系统的短路容量来估算系统电抗，即：（3）已知电力系统出口处的短路容量第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算6．短路回路的总阻抗标幺值短路回路的总阻抗标幺值由短路总电阻标幺值和总电抗标幺值决定：一般地，若，则可忽略电阻，即；通常高压系统的短路计算中，由于总电抗远大于电阻，只计及电抗；低压系统中需要计及电阻。第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算三、三相短路电流计算

无穷大系统发生三相短路故障时，短路电流的周期分量的幅值和有效值保持不变，而且相关的等都与短路电流的周期分量有关，因此只要计算出短路电流的周期分量的有效值即可。第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算1．计算方法（1）三相短路电流周期分量有效值第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算由得：上式表明，短路电流周期分量有效值的标幺值等于短路回路总阻抗标幺值的倒数。实际计算中，由短路回路总阻抗标幺值求出短路电流周期分量有效值的标幺值，然后再计算短路电流的有效值。第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算（2）冲击短路电流由前面分析可知：第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算（3）三相短路容量

可见，三相短路容量在数值上等于基准容量与三相短路电流标幺值或三相短路容量标幺值的乘积，而且三相短路容量标幺值与三相短路电流的标幺值相等。２．计算步骤（１）根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，包括与短路计算相关的元件，标出各元件的参数和短路点；（２）画出计算短路电流的等效电路图，每个元件用一个阻抗表示，电源用一个小圆圈表示，并标出短路点，同时标出元件的序号和阻抗，一般分子标序号，分母标阻抗；（３）选择基准电压和基准容量，计算各元件的阻抗标幺值，再将等效电路图化简，求出短路回路总阻抗的标幺值；简化方法：串并联、星－三角变换等；（４）由短路回路总阻抗标幺值计算短路电流的标幺值，再计算短路其他相关量。第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算例：试求如图所示的供电系统中，总降压变电所10KV母线上的K1点和车间变电所380V母线上的K2点发生三相短路时的短路电流和短路容量，以及K2点发生三相短路时流经变压器３一次绕组的短路电流。~SQFSs=1000MVAWL15km,0.4Ω/km1T2T2500kVA,35/11kV,uk%=7.51km,0.38Ω/kmWL23T750kVA,10/0.4kV,uk%=4.5供电系统图K1K2解：

(1)画出短路电流计算等效电路图。

(2)取基准容量Sb=100MVA，3个基准电压分别为Ub1=37kV，Ub2=10.5kV，Ub3=0.4kV。求各元件的电抗标幺值。系统S：

线路WL1：变压器1T和2T

线路2

变压器3

（3）求K1点三相短路电流和短路容量计算短路回路总阻抗标幺值计算K1点所在电压级的短路电流基准值

计算K1点短路电流各值：（4）计算K2点三相短路时的短路电流短路回路的总阻抗标幺值为：

供配电系统发生三相短路时，从电源到短路点的系统电压下降，严重时短路点电压降到０；接在短路点附近运行的电动机的反电动势可能大于电动机所处系统的残压，此时电动机和发电机一样向短路点馈送短路电流，同时电动机受到制动（能耗制动）。一般只考虑电动机对冲击电流的影响：第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算四．电动机对三相短路电流的影响其中，：电动机的短路电流冲击系数，低压电动机取1.0；高压电动机取1.4~1.6;：为电动机的次暂态电动势标幺值；：为电动机次暂态电抗的标幺值；：为电动机的次暂态短路电流标幺值；：为电动机的额定电流；第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算考虑场合：（1）高压电动机单机或者总容量大于800kW，低压电动机单机或者总容量大于20kW；（2）在靠近电动机引出端附近发生三相短路时，才考虑电动机对冲击电流的影响；（3）计算短路后的短路电流或者在考虑冲击电流的影响时才计入电动机的反馈电流。考虑电动机的影响后，短路点的冲击短路电流为：第三节无限大容量供电系统三相短路电流的计算两相以及单相短路电流用于校验继电保护的灵敏度，下面介绍无限大容量系统两相以及单相短路电流的实用计算方法。一、两相短路电流的计算如图所示无限大容量系统发生两相短路第四节两相和单相短路电流的计算如图所示无限大容量系统发生两相短路，短路电流为：第四节两相和单相短路电流的计算其中：为短路回路一相总阻抗；该关系同样适用于冲击电流：；二、单相短路电流的计算大接地电流系统或者低压三相四线制系统发生单相短路时，单相短路电流为：其中：为单相短路回路相线与大地或者中线之间的阻抗。第四节两相和单相短路电流的计算

短路电流通过导体或电气设备，会产生很大的电动力和较高的温度，称为短路的电动力效应（electro-dynamiceffect）和热效应(thermaleffect)；主要用于检验设备的动稳定性和热稳定性。第五节短路电流的效应一、短路电流的电动力效应

电动力：导体通过电流时相互间电磁作用产生的力。 正常工作时电流不大，电动力很小；短路时特别是短路冲击电流流过瞬间，产生的电动力最大。第五节短路电流的效应1．两平行载流导体间的电动力第五节短路电流的效应