负荷计算与短路计算总结

负荷计算用电设备的工作制1、连续工作制：这类工作制的设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到热平衡状态。2、短时工作制：这类工作制的设备在恒定负荷下运行的时间短，而停歇时间长。3、短续周期工作制：这类工作制的设备周期性地时而工作，时而停歇如此反复运行，而工作周期一般不超过10min。1）负荷持续率（暂载率）FC：2）功率的换算：电动机：电焊变压器：%100xggtttFCFCPPNNFCSSNN2）负荷系数（负荷率）：用电负荷的平均负荷与其最大负荷的比值，即：设备的负荷系数：maxPPKavLmaxPPKavL确定计算负荷的系数一、计算负荷1、计算负荷：通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。2、表示方式：P30——有功计算负荷；Q30——无功计算负荷；S30——视在计算负荷；I30——计算电流。3、计算负荷的意义：计算负荷时供电设计的基本依据，确定的是否合理，直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。4、常用的计算负荷的方法：需要系数法和二项式法。二、按需要系数法确定计算负荷1、基本公式：用电设备组的有功计算负荷：需要系数：三相用电设备组有功计算负荷：三相用电设备组无功计算负荷：三相用电设备组视在计算负荷：三相用电设备组计算电流：elrlLtPKKP30elrlLtdPPKKK30edPKP30tan3030PQcos3030PSNUSI33030cos330NNNUPII例2-1已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW3台，4kW8台，3kWl7台，1.5kWlO台。试求其计算负荷。解：此机床组电动机的总容量为Pe=7.5kW×3+4kW×8+3kW×17+1.5kW×10=120.5kW查表得：Kd＝0.16～0.2（取0.2），cosφ=0.5，tanφ=1.73。有功计算负荷：P30＝0.2×120.5kW=24.1kW无功计算负荷:Q30=24.1kW×l.73=41.7kvar视在计算负荷:计算电流：KVAKWS2.485.01.2430AKVKVAI2.7338.032.48302、设备容量的计算：1）对一般连续工作制和短时工作制的用电设备组：就是设备组所有设备（不含备用设备）额定容量之和。2）对短续周期工作制的用电设备组：电焊机组：吊车电动机组：3、多组用电设备计算负荷的确定：1）同时系数的确定：车间干线取：K∑p=0.85～0.95K∑q=0.90～0.97低压母线取：a、由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取：K∑p=0.80～0.90K∑q=0.85～0.95FCSFCPPNNecosFCPPNe2b、由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取：K∑p=0.90～0.95K∑q=0.93～0.972）总计算负荷的确定：a、总的有功计算负荷：b、总的无功计算负荷：c、总的视在计算负荷：d、总的计算电流：3030PKPp3030QKQq23023030QPSNUSI33030例2-2某机修车间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7.5kWl台，4kW3台，2.2kW7台)，通风机2台共3kW，电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。解：先求各组的计算负荷(1)金属切削机床组查表，取Kd＝0.2，cosφ＝0.5，tanφ＝1.73故P30(1)＝0.2×50kW＝lOkWQ30(1)＝lOkW×1.73＝17.3kvar(2)通风机组查表，取Kd＝0.8，cosφ＝0.8，tanφ＝0.75P30(2)＝0.8×3kW＝2.4kWQ30(2)＝2.4kW×0.75＝1.8k(3)电阻炉查表，取Kd＝0.7，cosφ＝1，tanφ＝0P30(3)＝0.7×2kW＝1.4kWQ30(3)＝0因此380V线路上的总计算负荷为(取K∑p＝0.95，K∑q＝0.97)P30＝0.95×(10十2.4+1.4)Kw＝13.1kWQ30＝0.97×(17.3+1.8)kvar=18.5kvar在供电工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如表所示。KVAKVAS7.225.181.132230AKVKVAI5.3438.037.2230三、按二项式法确定计算负荷1、基本公式：bPe—二项式第一项，设备组的平均负荷；cPx—二项式第二项，投运x台容量最大的设备增加的附加负荷；Pe—设备组的设备总容量；Px—x台最大容量的设备总容量；b、c—二项式系数。xecPbPP30例2－3试用二项式法来确定例2－1所示机床组的计算负荷。解：查表得：b=0.14，c=0.4，x=5，cosφ=0.5，tanφ=1.73。设备组总容量为：Pe=120.5KWx台最大容量的设备容量为：Px=P5=7.5KW×3+4KW×2=30.5KW有功计算负荷为：P30=0.14×12.5KW+0.4×30.5KW＝29.1KW无功计算负荷为：Q30=1.73×29.1KW＝50.3KW视在计算负荷为：计算电流为：KVAKWS2.585.01.2930AKVKVAI4.8838.032.58302、多组用电设备计算负荷的确定：总的有功计算负荷：总的无功计算负荷：总的视在计算负荷：总的计算电流：max130)()(xniiecPbPPNUSI33030maxmax130tan)()tan(xniiecPbPQ23023030QPS例2－4试用二项式法来确定例2－2所示机修车间380V线路的计算负荷。解：先求各组的bPe和cPx。1、金属切削机床组：查表得：b=0.14，c=0.4，cosφ=0.5，tanφ=1.73，故：bPe(1)＝0.14×50KW=7KWcPx(1)=0.4×(7.5KW×1+4KW×3+2.2KW×1)=8.68KW2、通风机组：查表得：b=0.65，c=0.25，cosφ=0.8，tanφ=0.75，故：bPe(2)＝0.65×3KW=1.95KWcPx(2)=0.25×3KW=0.75KW3、电阻炉：查表得：b=0.7，c=0，cosφ=1，tanφ=0，故：bPe(3)＝0.7×2KW=1.4KWcPx(3)=0以上各组中，附加负荷以cPx(1)为最大，因此总计算负荷为：P30=(7+1.95+1.4)KW+8.68KW=19KWQ30=(7×1.73+7.95×0.75+0)Kvar+8.68×1.73Kvar=28.6KvarKVAKVAS3.346.28192230AKVKVAI1.5238.033.3430在供电工程设计说明书中，是以电力负荷计算表形式表示。电力负荷计算表供电系统的功率损耗和电能损耗一、供电系统的功率损耗1、线路功率损耗的计算1）有功功率损耗：是电流通过线路电阻所产生的。2）无功功率损耗：是电流通过线路电抗所产生的。几何均距：是指三相线路各相导线之间距离的几何平均值。WLWLRIP2303WLWLXIQ23033321aaaaav变压器功率损耗简化计算方式：有功：无功：工厂供电系统的电能损耗1、线路的电能损耗：线路上全年的电能损耗30015.0SPT3006.0SQThTRIRIWWLWLa87603322302max30无功功率补偿1、无功补偿容量无功补偿率（比补偿容量）：是表示要使1KW的有功功率由COSφ提高到所需要的无功补偿容量Kvar值，其单位为“Kvar/KW”。30303030)tan(tanqcPPQQQctanqc2、并联补偿电容器数量的确定：无功补偿后的计算负荷1、总的无功计算负荷；2、总的视在计算负荷：qcQncCQQQ30302303030)(CQQPS例2－6某厂拟建一座降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为650kW，无功计算负荷为800kvar。为了使工厂(变电所高压侧)的功率因数不低于0.9，如果在低压侧装设并联电容器补偿时，需装设多少补偿容量?并问补偿前后工厂变电所所选主变压器的容量有何变化?解：1、补偿前应选变压器容量及功率因数值变电所低压侧的视在计算负荷为：变压器容量选择应满足的条件为SN.T≥S30，因此未进行无功补偿时，变压器容量应选为1250kV·A。这时变电所低压侧的功率因数为：KVAKVAS1031800650223063.01031650cos2、无功补偿容量：按规定，变电所高压侧的COSφ≥0.90，考虑到变压器的无功功率损耗，远大于有功功率损耗，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略于高压侧补偿后的功率因数0.9，这里取。要使低压侧功率因数由0.63提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量应为：取：3、补偿后的变压器容量和功率因数：补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：var)92.0arccostan63.0arccos(tan650KQCvar525KKVAKVAS704)530800(6502230var530KQC92.0cos因此补偿后变压器容量可选为800kV·A变压器的功率损耗为:变电所高压侧的计算负荷为:无功补偿后，工厂的功率因数(最大负荷时)为：这一功率因数满足规定(0.90)要求。KWKVASPT6.10704015.0015.030var2.4270406.006.030KKVASQTKWKWKWP6616.106501.30var312var2.42var)530800(1.30KKKQKVAKVAS731312661221.30904.0731661cos1.301.30SP4、无功补偿前后比较：主变压器容量在补偿后减少450KVA。KVAKVAKVASSTNTN4508001250..短路电流计算及电气设备的选择与校验短路冲击电流有效值短路冲击系数的选取：高压三相短路，Ksh=1.8，则：低压三相短路，Ksh=1.3，则：短路稳态电流：是短路电流非周期分量衰减完毕以后的短路全电流，其有效值用I∞表示。201.022)01.0(2)01.0()2(eIIiIInppshIKIshsh2)1(21Iish55.2IIsh51.1Iish84.1IIsh09.1对称短路电流的计算方法1、短路电流的计算步骤：1）绘出计算电路图；短路计算点得选择：使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。2）按短路计算点绘出等效电路图，并计算短路电路中各主要元件的阻抗。2、短路电流计算的条件：1）不论短路发生在何处，在计算时假定作用于短路点的电压Uc，是该电压等级线路电压的平均值Uav；2）由电源至短路点之间的短路阻抗应包括电阻和电抗。3、短路电流的计算方法：1）欧姆法，也成为有名单位制法；2）标幺值法，也成为相对单位制法。短路计算电路图4、工程中常采用的单位：电流——KA；电压——KV；短路容量和断流容量——MVA；设备容量——KW或KVA；阻抗——Ω。采用欧姆法进行短路计算1、计算公式：不计电阻时：三相短路容量：22)3(33XRUZUIcckXUIck3)3()3()3(3kckIUS2、电力系统的阻抗：电力系统的电抗，可由系统变电所高压馈电线出口断路器的断流容量Soc来估算。3、电力变压器的阻抗：1）变压器的电阻RT：2）变压器的电抗XT：occsSUX2NococUIS32)(NckTSUPRNckTSUUX100%24、电力线路的阻抗：1）线路的电阻RWL：由导线电缆的单位长度电阻R0值求得。2）线路的电抗XWL：由导线电缆的单位长度电抗X0值求得。5、阻抗值的换算：lRRWL0lXXWL02)(ccUU