電力負(fù)荷和短路電流的計算課件

1、第2章 電力負(fù)荷和短路電流的計算2.1工廠的電力負(fù)荷2.2三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定2.3單相用電設(shè)備容量的確定 2.4短路的基本形式及原因2.5三相短路電流的計算2.6兩相和單相短路電流的計算電力負(fù)荷（設(shè)備）按工作制可分以下三類：（1）長期連續(xù)工作制 這類設(shè)備長期連續(xù)運行，負(fù)荷比較穩(wěn)定，例如通風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、電動發(fā)電機(jī)組、電爐和照明燈等。機(jī)床電動機(jī)的負(fù)荷雖然變動一般較大，但大多也是長期連續(xù)工作的。（2）短時工作制 這類設(shè)備的工作時間較短，而停歇時間相對較長，例如機(jī)床上的某些輔助電動機(jī)（如進(jìn)給電動機(jī)、升降電動機(jī)等）。（3）斷續(xù)周期工作制 這類設(shè)備周期性地工作-停歇-工作，如此反復(fù)運行，而工

2、作周期一般不超過10min，例如電焊機(jī)和起重機(jī)械。負(fù)荷持續(xù)率，又稱暫載率或相對工作時間，符號為，其定義為一個工作周期T內(nèi)工作時間t與工作周期T的百分比，即 式中，t0為工作周期T內(nèi)的停歇時間。T、t和t0的單位均為秒（s）。2.1工廠的電力負(fù)荷2.2三相用電設(shè)備組計算負(fù)荷的確定2.2.1用電設(shè)備容量的計算2.2.2需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷2.2.3二項式法確定計算負(fù)荷2.3.2單相設(shè)備組等效三相負(fù)荷的計算2.2.1用電設(shè)備容量的計算1.一般用電設(shè)備的額定容量用電設(shè)備的額定容量，是指用電設(shè)備在額定電壓下、在規(guī)定的使用壽命內(nèi)能連續(xù)輸出或耗用的最大功率。（1）電動機(jī)其額定容量是指其軸上正常輸出的最大功

3、率。因此其耗用的功率即從電網(wǎng)吸取的功率，應(yīng)為其額定容量除以其本身的效率。設(shè)備容量就是其銘牌額定功率，用有功功率PN表示，單位為瓦（W）瓦（kW）。（2）電爐其額定容量是指其在額定電壓下耗用的功率，而不是指其輸出的功率。設(shè)備的額定容量就按其銘牌容量來計算。（3）變壓器、互感器和電焊機(jī)等設(shè)備的額定容量按其銘牌容量來計算。一般用視在功率SN表示，單位為伏安（VA）或千伏安（kVA）。（4）電容器類設(shè)備的額定容量，則用無功功率Qc表示，單位為乏（var）或千乏（Kvar）。（5）照明燈具設(shè)備容量。白熾燈和碘鎢燈等其容量就按其銘牌容量計算，即為 （2-2）熒光燈其容量就按其銘牌容量乘1.2來計算，即為

4、（2-3）高壓汞燈鈉燈其容量就按其銘牌容量乘1.1來計算，即為 （2-4） 2.斷續(xù)周期工作制設(shè)備的額定容量對斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備組，其設(shè)備容量應(yīng)為各設(shè)備在不同負(fù)荷持續(xù)率下的銘牌容量換算到統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的容量之和。斷續(xù)周期工作制的用電設(shè)備常用的有電焊機(jī)和吊車電動機(jī)（電葫蘆、起重機(jī)、行車等），其容量換算要求如下：1）電焊機(jī)組的容量換算 要求統(tǒng)一換算到=100，因此可得換算后的設(shè)備容量為： （2-5）式中PN、SN為電焊機(jī)的銘牌容量（PN為有功容量，SN為視在容量）； 為與PN、SN對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率（計算中用小數(shù)）； 為其值為=100的負(fù)荷持續(xù)率（計算中用1）； 為銘牌規(guī)定的功率因數(shù)。2）

5、吊車電動機(jī)組的容量換算要求統(tǒng)一換算到=25的負(fù)荷持續(xù)率，因此可得換算后的設(shè)備容量為： （2-6）式中，PN為吊車電動機(jī)的銘牌容量；N為與PN對應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率（銘牌數(shù)據(jù)）； 為25%的負(fù)荷持續(xù)率（計算中用0.25）?！纠?-1】 某裝配車間380V線路，供電給3臺吊車電動機(jī)，其中1臺7.5kW(=60%)，2臺3kW(=15%)。試求吊車電動機(jī)總?cè)萘俊?解: 按規(guī)定，吊車電動機(jī)容量要統(tǒng)一換算到=25%，由式（2-6） 可得三臺吊車電動機(jī)總?cè)萘繛? Pe=7.52+232=16.3（kW）2.2.2需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷1計算負(fù)荷的意義 計算負(fù)荷是指如果導(dǎo)體中通過一個假想不變負(fù)荷時所產(chǎn)生的最高溫升

6、正好與它通過實際負(fù)荷時產(chǎn)生的最高溫升相等，那么該假想不變負(fù)荷就稱為實際負(fù)荷的“計算負(fù)荷”，計算負(fù)荷實際上是一個虛設(shè)的負(fù)荷。由于導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時間大約需（34），為發(fā)熱時間常數(shù)，而截面在16mm2以上的導(dǎo)體的均在10min以上，也就是載流導(dǎo)體大約經(jīng)30min后可達(dá)到穩(wěn)定的溫升值。因此通常取半小時平均最大負(fù)荷P30（亦即年最大負(fù)荷Pmax）作為“計算負(fù)荷”。計算負(fù)荷是供配電設(shè)計計算的基本依據(jù)。如果計算負(fù)荷確定過大，將使設(shè)備和導(dǎo)線電纜選擇偏大，造成投資和有色金屬的浪費。如果計算負(fù)荷確定過小，又將使設(shè)備和導(dǎo)線電纜選擇偏小，造成設(shè)備和導(dǎo)線電纜運行時過熱，增加電能損耗和電壓損耗，甚至使設(shè)備和導(dǎo)

7、線電纜燒毀，造成事故。確定用電設(shè)備組計算負(fù)荷的方法，有需要系數(shù)法和二項式法。 2需要系數(shù)法 用電設(shè)備組的計算負(fù)荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負(fù)荷P30。在所計算的范圍內(nèi)，將用電設(shè)備按其設(shè)備性質(zhì)不同分成若干組，對每一組選用合適的需要系數(shù)，算出每組用電的計算負(fù)荷，然后由各組計算負(fù)荷求總的計算負(fù)荷，這種方法稱為需要系數(shù)法。需要系數(shù)法一般用來求多臺三相用電設(shè)備的計算負(fù)荷。用電設(shè)備組的設(shè)備容量Pe，是指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用）的額定容量PN之和，即Pe=PN。用電設(shè)備組進(jìn)線上的有功計算負(fù)荷應(yīng)為： （2-7）式中，K為設(shè)備組的同時系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時運行的設(shè)備容量與全部（不含備

8、用）設(shè)備容量之比；KL為設(shè)備組的負(fù)荷系數(shù)，即設(shè)備組在最大負(fù)荷時的輸出功率與運行的設(shè)備容量之比；e為設(shè)備組的平均效率，即設(shè)備組在最大負(fù)荷的輸出功率與其取用功率之比；WL為配電線路的平均效率，即配電線路在最大負(fù)荷時的末端功率（亦即設(shè)備組的取用功率）與其首端功率（亦即計算負(fù)荷P30）之比。令式（2-7）中的KKL/eWL =Kd，這里的Kd即“需要系數(shù)”。由此可得需要系數(shù)的定義式為： （2-8）即用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd，是用電設(shè)備組在最大負(fù)荷時需要的有功功率與其設(shè)備容量的比值。實際上，用電設(shè)備組的需要系數(shù)Kd與其工作性質(zhì)、設(shè)備臺數(shù)、設(shè)備效率及線路損耗等因素有關(guān)，附錄表A-1分別列出了工業(yè)和民用建筑

9、用電設(shè)備組的需要系數(shù)值，供計算參考。 （1）單臺設(shè)備的計算負(fù)荷當(dāng)只有一臺用電設(shè)備時，不能直接按附錄表A-1取需要系數(shù)，這是因為影響需要系數(shù)的幾個因素除用電設(shè)備本身的效率外均可能為1，此時的需要系數(shù)只包含了效率，因此 （2-9）無功計算負(fù)荷 （2-10）視在計算負(fù)荷 （2-11）計算電流 （2-12）（2）單組用電設(shè)備的計算負(fù)荷 （2-13） 式（2-13） 中：單組用電設(shè)備的設(shè)備容量總和； 無功計算負(fù)荷 （2-14） 視在計算負(fù)荷 （2-15） 計算電流 （2-16）以上各式中，cos 為用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)；tan為對應(yīng)于cos的正切值；UN為用電設(shè)備組的額定電壓；負(fù)荷計算中常用的單位：

10、有功功率為“千瓦”（kW）；無功功率為“千乏”（kvar）；視在功率為“千伏安”（kVA）；電流為“安”（A）；電壓為“千伏”（kV）。 由于需要系數(shù)值與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)有很大關(guān)系，因此采用需要系數(shù)法計算時，首先要正確判別用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)，否則將造成錯誤。例如機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床電動機(jī)，應(yīng)屬小批生產(chǎn)的冷加工機(jī)床電動機(jī)，因為金屬切割就是冷加工，而機(jī)修車間不可能是大批生產(chǎn)。又如壓塑機(jī)、拉絲機(jī)和鍛錘機(jī)等，應(yīng)屬熱加工機(jī)床?！纠?-2】 已知某機(jī)修車間的金屬切削機(jī)床組，擁有電壓為380V的三相電動機(jī)11kW1臺，7.5kW3臺，4kW12臺，1.5kW8臺，0.75kW10臺。試求其計

11、算負(fù)荷。 解：此機(jī)床組電動機(jī)的總?cè)萘?為： =11kW1+7.5 kW3+4kW12+1.5kW8+0.75kW10 =101 kW查附錄表A-1中“小批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(jī)”項，得Kd=0.160.2（取0.2）, cos =0.5, tan =1.73，因此可求得:有功計算負(fù)荷 P30=0.2101kW=20.2 kW無功計算負(fù)荷 Q30 =20.2 kW1.73=34.95kvar視在計算負(fù)荷 計算電流 （3）多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷確定有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)結(jié)合具

12、體情況對其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計入一個綜合系數(shù)（又稱同時系數(shù)或參差系數(shù)）：Kp和Kq。對車間干線可取Kp=0.850.95， Kq=0.900.97對低壓母線：（1）由用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接負(fù)荷直接相加來計算時可取Kp=0.800.90, Kq=0.850.95；（2）由車間干線計算負(fù)荷直接相加來計算時可取Kp=0.900.95， Kq=0.930.97?？偟挠泄τ嬎阖?fù)荷為： P30=KpP30.i （2-17）總的無功計算負(fù)荷為： Q30= KqQ30.i （2-18）以上兩式中P30.i和Q30.i，分別為各組設(shè)備的有功和無功計算負(fù)荷之和。 總的視在計算負(fù)荷為： （2-19）總的計算電流

13、為： （2-20）【例2-3】有一機(jī)修車間，擁有冷加工機(jī)床52臺，共200kW；其中天車1臺，共5.1kW（=15%），通風(fēng)機(jī)4臺，共5kW；點焊機(jī)3臺，共10.5kW（=65%）。車間采用380/220V三相四線制供電，試確定車間的計算負(fù)荷P30、Q30、S30和I30。解： 先求各組的計算負(fù)荷。1冷加工機(jī)床：查附錄表A-1：取Kd=0.2，cos=0.5，tan=1.73 2天車：查附錄表A-1：取Kd=0.15，cos=0.5，tan=1.73 3通風(fēng)機(jī)：查附錄表A-1：取Kd=0.8，cos=0.8，tan=0.75 4點焊機(jī)：查附錄表A-1：取Kd=0.35，cos=0.6，tan=

14、1.33 5車間計算負(fù)荷取Kp=0.95, Kq=0.97 P30=KpP30.i=0.95（40+0.59+4+2.97）=45.2KW Q30= KqQ30.i=0.97（69.2+1.03+3+3.94）=74.9Kvar 2.2.3二項式法確定計算負(fù)荷二項式法應(yīng)用的局限性較大，但在確定設(shè)備臺數(shù)較少而設(shè)備容量差別懸殊的分支干線的計算負(fù)荷時，采用二項式法較之采用需要系數(shù)法更為合理，且計算也較簡便。1單組用電設(shè)備的計算負(fù)荷 二項式法確定有功計算負(fù)荷的基本公式為： P30=bPe+cPx （2-21）式中，bPe為用電設(shè)備組的平均負(fù)荷，其中Pe為用電設(shè)備組的設(shè)備總?cè)萘?，其計算方法與需要系數(shù)法相

15、同；cPx 為用電設(shè)備組中x臺容量最大的設(shè)備投入運行時增加的附加負(fù)荷，其中Px是x臺容量最大設(shè)備的設(shè)備容量；按二項式法確定計算負(fù)荷時，如果設(shè)備總臺數(shù)n2x時，則x宜相應(yīng)地取小一些，建議取為x=n/2，且按“四舍五入”的修約規(guī)則取為整數(shù)。b、c為二項式系數(shù)。二項式系數(shù)b、c及最大容量的設(shè)備臺數(shù)x和、等值，可查附錄表A-1。其余的計算負(fù)荷Q30、S30和I30的計算公式與前述需要系數(shù)法相同。 如果用電設(shè)備組只有12臺設(shè)備時，就可認(rèn)為P30=Pe，即b=1、 c=0。對于單臺電動機(jī)，則P30=PN /，這里為電動機(jī)效率。當(dāng)設(shè)備臺數(shù)較少時， cos也宜適當(dāng)取大。二項式法較需要系數(shù)法更適于確定設(shè)備臺數(shù)較

16、少而容量差別較大的低壓分支干線的計算負(fù)荷?！纠?-4】試用二項式法確定例2-2所述機(jī)修車間金屬切削機(jī)床組的計算負(fù)荷。解：由附錄表A-1查得b=0.14，c=0.4，x=5，=0.5，=1.73。而設(shè)備總?cè)萘繛椋?=101kW（見例2-2）x臺最大容量設(shè)備的容量為：Px =P5=11kW1+7.5kW3+4kW1=37.5kW因此按式（2-21）可求得其有功計算負(fù)荷為：P30=0.14101kW+0.437.5kW=29.14 kW按式（2-14）可求得其無功計算負(fù)荷為： Q30=29.14 kW1.73=50.4 Kvar按式（2-15）可求得其視在計算負(fù)荷為：S30=29.14 kW/0.5

17、=58.3KVA按式（2-16）可求得其計算電流為： 2多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷采用二項式法確定多組用電設(shè)備總的計算負(fù)荷時，亦應(yīng)考慮各組設(shè)備的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的因素。因此在各組設(shè)備中取其中一組最大的附加負(fù)荷（cPx）max，再加上各組的平均負(fù)荷bPe。由此可得總的有功計算負(fù)荷為： （2-22） 總的無功計算負(fù)荷為： （2-23） 式（2-23）中， 為最大附加負(fù)荷 的設(shè)備組的平均功率因數(shù)角的正切值?？偟囊曉谟嬎阖?fù)荷S30仍按式（2-19）計算；總的計算電流I30仍按式（2-20）計算。 2.3單相用電設(shè)備容量的確定 2.3.1單相負(fù)荷計算原則 單相設(shè)備接在三相線路中，應(yīng)盡可能地均衡分配，使三相

18、負(fù)荷盡可能地平衡。如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備容量的15%時，則不論單相設(shè)備如何分配，單相設(shè)備可與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計算。如果單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備容量15%時，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。由于確定計算負(fù)荷的目的，主要是為了選擇供配電系統(tǒng)中的設(shè)備和導(dǎo)線電纜，使設(shè)備和導(dǎo)線電纜在最大負(fù)荷電流通過時不致過熱燒毀，因此在接有較多單相設(shè)備的三相線路中，不論單相設(shè)備接于相電壓還是接于線電壓，只要三相負(fù)荷不平衡，就應(yīng)以最大負(fù)荷相的有功負(fù)荷的3倍作為等效三相有功負(fù)荷，以滿足線路安全運行的要求。2.3.2單相設(shè)備組等效三相負(fù)荷的計算1單相設(shè)備接于相電

19、壓時的負(fù)荷計算單相設(shè)備接于相電壓時，其等效三相設(shè)備容量Pe應(yīng)按最大負(fù)荷相所接單相設(shè)備容量Pe.m 的3倍計算，即： Pe=3 Pe.m （2-24）其等效三相計算負(fù)荷則按前述需要系數(shù)法計算。2單相設(shè)備接于線電壓時的負(fù)荷計算由于容量為Pe.的單相設(shè)備接在線電壓U上產(chǎn)生的電流I=Pe./（Ucos），這一電流應(yīng)與其等效三相設(shè)備容量Pe產(chǎn)生的電流 相等，因此其等效三相設(shè)備容量為： （2-25） 3單相設(shè)備分別接于線電壓和相電壓時的負(fù)荷計算 首先應(yīng)將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量。然后分相計算各相的設(shè)備容量，并按需要系數(shù)法計算其各相的計算負(fù)荷。而總的等效三相有功計算負(fù)荷則為其最大有

20、功負(fù)荷相的有功計算負(fù)荷P30.m的3倍，即 P30=3 P30.m （2-26）總的等效三相無功計算負(fù)荷則為其最大有功負(fù)荷相的無功計算負(fù)荷的Q30.m的3倍，即Q30=3 Q30.m （2-27）將接于線電壓的單相設(shè)備容量換算為接于相電壓的設(shè)備容量 按下列換算公式進(jìn)行換算：A相 PA=pAB-APAB+pCA-APCA （2-28） QA=qAB-APAB+qCA-APCA （2-29）B相 PB=pBC-BPBC+pAB-BPAB （2-30） QB=qBC-BPBC+qAB-BPAB （2-31）C相 PC=pCA-CPCA+pBC-CPBC （2-32） QC=qCA-CPCA+qBC-

21、CPBC （2-33）式中，PAB、PBC、PCA分別為AB、BC、 CA相間接的有功設(shè)備容量；PA、 PB 、PC分別為換算成接于A、 B、 C相的有功設(shè)備容量；QA、 QB、 QC分別為換算成接于A、B、C相的無功設(shè)備容量；pAB-A、qAB-A等分別為相間負(fù)荷換算成單相負(fù)荷的有功和無功換算系數(shù)，如表2-1所列。表2-1相間負(fù)荷換算為單相負(fù)荷的功率換算系數(shù)功率換算系數(shù)負(fù)荷功率因數(shù)0.350.40.50.60.650.70.80.91.0pAB-A、pBC-B、pCA-C1.271.171.00.890.840.800.720.640.5pAB-B、pBC-C、pCA-A-0.27-0.17

22、00.110.160.20.280.360.5qAB-A、qBC-B、qCA-C1.050.860.580.380.30.220.09-0.05-0.29qAB-B、qBC-C、qCA-A1.631.441.160.960.880.80.670.530.29【例2-6】在某實驗室380/220V線路上，接有見表2-2中列出的用電設(shè)備組，試確定該線路上的計算負(fù)荷：P30、Q30、S30和I30。表2-2負(fù)荷資料用電設(shè)備名稱380V單頭手動弧焊機(jī)220V電熱箱接入相序ABBCCAABC設(shè)備容量21KVA（=65%）17KVA（=100%）10.3KVA（=50%）3KW6KW5KW設(shè)備臺數(shù)1122

23、112.4短路的基本形式及原因2.4.1短路的基本形式三相短路時，由于短路回路阻抗相等，因此三相電流和電壓仍是對稱的，故屬于對稱短路；三相短路發(fā)生的概率最小，只有5%左右，但它卻是危害最嚴(yán)重的短路形式。其他類型短路時，不僅每相電路中的電流和電壓數(shù)值不等，其相角也不同，這些短路屬于不對稱短路 。單相短路發(fā)生的概率最高，約占短路故障的65%70%2.4.2短路的原因（1）電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，如設(shè)備長期運行，絕緣自然老化；設(shè)備本身設(shè)計、安裝和運行維護(hù)不良；絕緣材料陳舊；絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿；設(shè)備絕緣正常而被過電壓（包括雷電過電壓）擊穿；設(shè)備絕緣受到機(jī)械損傷而使絕緣能力下降等都可能造成

24、短路，這是短路發(fā)生的主要原因。（2）氣象條件惡化，如雷擊過電壓造成的閃絡(luò)放電，風(fēng)災(zāi)引起架空線路斷線或?qū)Ь€覆冰引起電桿倒塌等。（3）人為過失，如運行人員帶負(fù)荷誤拉隔離開關(guān)，造成弧光短路；檢修線路或設(shè)備時未拆除檢修接地線就合閘供電，造成接地短路等。（4）其他原因，鳥獸跨越于裸露的相線之間或相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備導(dǎo)線的絕緣，造成短路。2.4.3短路的危害（1）短路電流通過導(dǎo)體時，使導(dǎo)體大量發(fā)熱，溫度急劇升高，從而破壞設(shè)備絕緣；同時，通過短路電流的導(dǎo)體會受到很大的電動力作用，使導(dǎo)體變形甚至損壞。（2）短路點可能會出現(xiàn)電弧。電弧的溫度很高，使電氣設(shè)備遭到破壞，使操作人員的人身安全受到威脅。（3

25、）短路電流通過線路，要產(chǎn)生很大的電壓降，使系統(tǒng)的電壓水平驟降，引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速突然下降，甚至停轉(zhuǎn)，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運行。 （4）短路可造成停電狀態(tài)，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。 （5）嚴(yán)重的短路故障若發(fā)生在靠近電源的地方，且維持時間較長，可使并聯(lián)運行的發(fā)電機(jī)組失去同步，嚴(yán)重的可能造成系統(tǒng)解列。 （6）不對稱的接地短路，其不平衡電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡磁場，對附近的通信線路、電子設(shè)備及其他弱電控制系統(tǒng)可能產(chǎn)生干擾信號，使通訊失真、控制失靈、設(shè)備產(chǎn)生誤動作。2.5三相短路電流的計算（1）選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時，需用短路電流校驗其動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能

26、的最大短路電流時不至于損壞；（2）選擇和整定用于短路保護(hù)的繼電保護(hù)裝置時，需應(yīng)用短路電流參數(shù)；（3）選擇用于限制短路電流的設(shè)備時，也需進(jìn)行短路電流計算。 短路計算中有關(guān)物理量一般采用以下單位：電流為“kA”（千安）；電壓為“kV”（千伏） ；短路容量和斷流容量為“MVA”（兆伏安） ；設(shè)備容量為“kW”（千瓦）或“kVA”（千伏安）；阻抗為“”（歐姆）等。三相短路電流常用的計算方法有歐姆法和標(biāo)幺制法兩種。歐姆法是最基本的短路計算方法，適用兩個及兩個以下電壓等級的供電系統(tǒng)；而標(biāo)幺制法適用多個電壓等級的供電系統(tǒng)。 需要進(jìn)行短路電流的計算，主要是因為：2.5.1歐姆法計算三相短路電流1短路計算公式

27、對無限大容量系統(tǒng)，三相短路電流周期分量有效值可按下式計算 2供電系統(tǒng)元件阻抗的計算 （1）電力系統(tǒng)的阻抗電力系統(tǒng)的電阻相對于電抗來說很小，可不計。其電抗可由變電器高壓饋電線出口斷路器的斷流容量Soc來估算。這一斷流容量可看作是系統(tǒng)的極限短路容量Sk，因此電力系統(tǒng)的電抗為 （2-37）式中 Uav高壓饋電線的短路計算電壓。但為了便于短路電路總阻抗的計算，免去阻抗換算的麻煩，Uav可以直接采用短路點的短路計算電壓； Soc系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，可查有關(guān)的手冊、產(chǎn)品樣本或本書附錄表A-4 （2）電力變壓器的阻抗變壓器的電阻RT可由變壓器的短路損耗Pk近似地求出 （2-38） 式中 Uav為短路點

28、的短路計算電壓； SN變壓器的額定容量； Pk變壓器的短路損耗，可以從有關(guān)手冊和產(chǎn)品樣本中查得。常用變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)，可查本書附錄表A-2、附錄表A-3。變壓器的電抗XT可由變壓器的短路電壓Uk%近似地求出 （ 2-39） 式中 Uk%變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)，可從有關(guān)手冊和產(chǎn)品樣本中查得。常用變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)，可查本書附錄表A-2、附錄表A-3。（3）電力線路的阻抗線路的電阻RWL，可由線路長度l和已知截面的導(dǎo)線或電纜的單位長度電阻R0求得 （2-40）線路的電抗XWL，可由線路長度l和導(dǎo)線或電纜的單位長度電抗X0求得 （2-41）導(dǎo)線或電纜的R0和X0可由附錄表A-5A-7查得。 如果線路的X

29、0數(shù)據(jù)不詳，對于35kV以下高壓線路，架空線取X0=0.38/km，電纜取0.08/km；對于低壓線路，架空線取0.32/km，電纜取0.066/km。（4）電抗器的阻抗 由于電抗器的電阻很小，故只需計算其電抗值 （2-42） 式中 XR%電抗器的電抗百分值，其數(shù)據(jù)可從有關(guān)手冊和產(chǎn)品樣本中查得； UN電抗器的額定電壓； IN電抗器的額定電流。注意：在計算短路電路阻抗時，若電路中含有變壓器，則各元件阻抗都應(yīng)統(tǒng)一換算到短路點的短路計算電壓去，阻抗換算的公式為 （2-43） （2-44）式中 R、X和Uav換算前元件電阻、電抗及元件所在處的電路計算電壓；R、X和換算后元件電阻、電抗及元件所在處的短路

30、計算電壓。注意短路計算中所考慮的幾個元件的阻抗，只有電力線路和電抗器的阻抗需要換算。而電力系統(tǒng)和電力變壓器的阻抗，由于它們的計算公式中均含有Uav，因此計算阻抗時，公式中Uav直接代以短路點的計算電壓，就相當(dāng)于阻抗已經(jīng)換算到短路點一側(cè)了。 3歐姆法短路計算步驟 （1）繪出計算電路圖，將短路計算中各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號；確定短路計算點。短路計算點應(yīng)選擇在可能產(chǎn)生最大短路電流的地方。一般來說，高壓側(cè)選在高壓母線位置，低壓側(cè)選在低壓母線位置；系統(tǒng)中裝有限流電抗器時，應(yīng)選在電抗器之后。（2）按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖。并在上面將短路電流所流經(jīng)的主要元件表示出來，并標(biāo)明其

31、序號。 （3）計算電路中各主要元件的阻抗，并將計算結(jié)果標(biāo)于等效電路元件序號下面分母的位置。 （4）將等效電路化簡，求系統(tǒng)總阻抗。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。（5）按照式（2-34）或式（2-35）計算短路電流和短路電流的最大瞬時值即短路沖擊電流。在高壓電路中發(fā)生三相短路時，短路沖擊電流 （2-45）短路沖擊電流有效值 （2-46）式中：I為短路次暫態(tài)電流的有效值，它是短路后第一個周期的短路電流周期分量的有效值。在無限大容量的系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)母線電壓維持不變，所以其短路電流周期分量

32、有效值IK在短路全過程中也維持不變，即I=IK=I，I為短路穩(wěn)態(tài)電流。在低壓電路中發(fā)生三相短路時， 短路沖擊電流 （2-47）短路沖擊電流有效值 （2-48）（6）最后按式（2-36）求出短路容量。【例2-7】如圖2-2所示某供配電系統(tǒng)，試求35kV母線上k-1點短路和變壓器低壓母線上k-2點短路的三相短路電流、沖擊電流和短路容量。2.5.2標(biāo)幺制法計算三相短路電流1標(biāo)幺值 任一物理量的標(biāo)幺值，是它的實際值與所選定的基準(zhǔn)值的比值。它是一個相對值，沒有單位。標(biāo)幺值以上標(biāo)*表示，基準(zhǔn)值以下標(biāo)d表示。 注意：在說明一個物理量的標(biāo)幺值時，必須說明其基準(zhǔn)值，否則標(biāo)幺值是沒有意義的。原則上說，電壓、電流、

33、功率、阻抗這四個物理量的基準(zhǔn)值是可以任意選取的，但由于這些物理量彼此之間存在一定的約束關(guān)系，所以可獨立選取的基準(zhǔn)值實際只有兩個，另外兩個物理量的基準(zhǔn)值通過推導(dǎo)得出?；鶞?zhǔn)值中一般選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud?；鶞?zhǔn)容量，工程設(shè)計中通常取Sd=100MVA?；鶞?zhǔn)電壓，通常取元件所在處的短路點計算電壓，Ud=Uav=1.05UN。選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓后，基準(zhǔn)電流、基準(zhǔn)電抗根據(jù)下式計算 （2-49） （2-50）2電抗標(biāo)幺值的計算取Sd=100MVA，Ud=Uav，則（1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值根據(jù)系統(tǒng)提供的短路容量SK來進(jìn)行計算。若電力系統(tǒng)短路容量SK未知，則可由電力系統(tǒng)變電站高壓饋電線路的出口斷路器的斷路容量SOC代替，斷路容量SOC可由附錄表A-4查得。電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值（2-51） （2）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 式中 SN電力變壓器的額定容量，MVA； UK%電力變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)，其值可查電力變壓器數(shù)據(jù)附錄表A-2A-3。（2-52）（3）電力線路的電抗標(biāo)幺值 式中 l導(dǎo)線或電纜線路的長度，km； X0導(dǎo)線或電纜的單位長度電抗，/km；（4）電抗器的電抗標(biāo)幺值 式中 XR%電抗器