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第三章负荷计算及短路计算第一节电力负荷与负荷曲线一、电力负荷的分级及其对供电电源的要求电力负荷: 既可指用电设备或用电单位（用户），也可指用电设备或用户所耗用的电功率或电流，视具体情况而定。
电力负荷：1、用电设备或用电单位（用户） ----一般所指2、用电设备或用电单位所消耗的电功率或电流。
(一)电力负荷的分级1．一级负荷中断供电将造成人身伤亡者；或政治、经济上将造成重大损失者。
在一级负荷中，特别重要的负荷是指在中断供电时将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷。
2．二级负荷二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，3．三级负荷三级负荷为一般的电力负荷，(二)各级电力负荷对供电电源的要求1．一级负荷对供电电源的要求要求应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到损坏。
对一级负荷中特别重要的负荷，除要求有上述两个电源外，还要求增设应急电源。
常用的应急电源有：独产于正常电源的发电机组，干电池，蓄电池，供电系统中有效地独立于正常电源的专门供电线路。
2．二级负荷对供电电源的要求要求做到当发生电力变压器故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。
通常要求两回路供电，供电变压器也应有两台。
3.三级负荷对供电电源的要求对供电电源无特殊要求二、电力负荷的类型按用途可分为：照明负荷和动力负荷按行业分：工业负荷、非工业负荷和居民生活负荷（民用电）电力负荷（设备）按工作制的分类工厂的用电设备，按其工作制分以下三类：1 、长期连续工作制2、短时工作制这类设备的工作时间较短，而停歇时间相对较长。
3、断续周期工作制三、用电设备的额定容量、负荷持续及负荷系数1、用电设备的额定容量 :对电动机: 额定容量指其轴上正常输出的最大功率。
对电机、电炉、电灯等设备，额定容量均用有功功率P N表示；对变压器和电焊机等设备，额定容量则一般用视在功率S N表示；对电容器类设备，额定容量则用无功功率Qc表示。
供配电系统的设计毕业论文目录摘要............................................... 错误!未定义书签。
第一章绪论 (2)1.1 供配电所设计的意义 (2)1.2 供配电所设计的要求 (2)1.3 本文的主要容 (3)第二章全厂设计资料 (3)第三章负荷计算和无功补偿 (6)3.1 负荷计算的目的和意义 (6)3.2 负荷计算 (7)第四章主接线的选择 (10)4.1 接线方案的选择 (10)4.2 主接线的选择及确定 (11)第五章短路电流计算 (13)5.1 短路电流计算 (13)5.2 短路电流计算结果 (16)第六章全厂主设备的选择 (17)6.1 电气设备选择 (17)6.2 所选设备参数 (20)第七章防雷与接地 (19)7.1 防雷设备 (21)7.2 接地装置 (21)结论 (20)参考文献 (21)致谢................................................ 错误!未定义书签。
第一章绪论1.1 供配电所设计的意义工厂供电设计的任务是保障电能从安全、可靠、经济、优质、地送到工厂的各个部门。
众所周知，电能是现在工业生产的主要能源和动力。
是用其它形式能转化为电能，电能又易于转换为其它形式的能量以供应用。
电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。
因此，电能在现代工业及整个国民经济生活中应用极为广泛。
电能在工业生产中的重要性，并不在于他在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低成本。
因此，一个稳定可靠的供配电系统对发展工业生产，实现现代化的工业，具有十分重要的意义。
由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家建设经济性社会具有更重要的战略意义。
因此在当今全球资源紧的局势下，一个好的供配电系统设计，对于节约能源、保护环境、支援国家经济建设，也具有重大的作用。
课程设计（论文）题目某机械厂供配电系统设计学院机电与车辆工程学院专业电气工程与自动化学生学号 0205指导教师2016 年前言 (4)第一章选题背景 (6)设计的意义 (6)第二章系统总体方案设计 (7)设计内容及步骤 (7)第三章负荷计算 (8)计算负荷及无功功率补偿 (8)全厂负荷计算： (11)第四章变电所位置和型式的选择 (13)第五章变电所变压器和主接线方案设计 (15)主变压器的选择 (15)变电所主接线方案的选择 (15)装设一台主变压器的主接线方案 (15)主接线方案的选择 (16)第六章短路电流的计算 (17)确定短路计算基准值 (17)计算短路电路中各元件的电抗标幺值 (17)（1）.电力系统的电抗标幺值 (17)（2）.架空线路的电抗标幺值 (18)（3）.电力变压器的电抗标幺值 (18)K-1点（侧）的相关计算 (18)（1）.总电抗标幺值 (18)（2）.三相短路电流周期分量有效值 (18)（3）.其他三相短路电流 (19)（4）.三相短路容量 (19)K-2点（侧）的相关计算 (19)（1）.总电抗标幺值 (19)（2）.三相短路电流周期分量有效值 (19)（3）.其他三相短路电流 (19)（4）.三相短路容量 (19)第七章变电所一次设备的选择校验 (20)10kv侧一次设备的选择校验 (20)按工作电压选择 (20)按照工作电流选择 (20)按断流能力选择 (20)隔离开关，负荷开关和断路器的短路稳定度校验 (21)380V侧一次设备的选择校验 (25)高低压母线的选择 (27)第八章变压所进出与邻近单位联络线的选择 (27)10KV高压进线和引入电缆的选择 (27)10KV高压进线的选择校验 (27)由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 (28)作为备用电源的高压联络线的选择校验 (28)按发热条件选择 (29)校验电压损耗 (29)第九章降压变电所防雷与接地装置的设计 (31)变电所的防雷保护 (31)直击雷防护 (31)雷电波入侵的防护 (31)变电所公共接地装置的设置 (32)第十章设计总结 (33)总结 (33)参考文献 (34)前言电能是现代工业生产的主要能源和动力，电能不仅易于转换为其他形式的能量加以运用，而且容易从其他形式的能量转换而来：电能的输送有利于实现生产过程自动化，因为它的分配十分简单经济，便于控制，调节和测量。
变电所负荷计算和无功补偿的计算1 计算负荷的方法及负荷计算法的确定由于用电设备组并不一定同时运行，即使同时运行，也并不一定都能达到额定容量。
另外，各用电设备的工作制也不一样，有连续、短时、断续周期之分。
在设计时，如果简单地把各用电设备的额定容量加起来，作为选择导线截面和电气设备容量的依据，选择过大会使设备欠载，造成投资和有色金属的浪费；选择过小则会使设备过载运行，出现过热，导致绝缘老化甚至损坏，影响导线或电气设备的安全运行，严重时会造成火灾事故。
为避免这种情况的发生，设计时，应用计算负荷选择导线和电气设备。
计算负荷又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
在供电设计中，通常采用半小时的最大平均值作为按发热条件选择电气设备和导体的依据。
用半小时最大负荷来表示其有功计算负荷，而无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为、和。
我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。
由于需要系数法的优点是简便，适用于全产和车间变电所负荷的计算，因此本设计变电所的负荷的计算采用需要系数法。
2 需要系数法的基本知识(1).需要系数需要系数是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，即=/=/ 式(1)用电设备组的设备容量，是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量之和，即=。
而设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率。
但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不一定都满负荷，同时设备本身和配电线路都有功率损耗，因此用电设备组的需要系数为=/式(2)式中代表设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与30P 30Q 30S 30I dK d K max P e P 30P eP eP NK e P ∑NP dK K ∑LK e WLηηK ∑全部设备容量之比;代表设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比；代表设备组的平均效率；代表配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首段功率之比。
第三章 负荷计算及无功补偿广东省唯美建筑陶瓷有限公司 刘建川3．1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线（load curve ）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。
在直角坐标糸中，纵坐标表示负荷（有功功率和无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位） 日负荷曲线年负荷曲线年每日最大负荷曲线年最大负荷和年最大负荷利用小时数3．1．2 计算负荷计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，其物理量含义是计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷所产生的最高温升。
通常将以半小时平均负荷依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据。
3．2 用电设备额定容量的确定3．2．1 用电设备的一作方式（1）连续工作方式在规定的环境温度下连续运行，设备任何部份温升不超过最高允许值，负荷比较稳定。
（2）短时运行工作制（3）断续工作制用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间与停歇时间相互交替。
取一个工作时间内的工作时间与工作周期的百分比值，称为暂载率，即暂载率亦称为负荷持续率或接电率。
根据国家技术标准规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期为10min 。
吊车电动机的标准暂载率为15%、25%、40%、60%四种，电焊设备的标准暂载率为50%、65%、75%、100%，其中草药100%为自动焊机的暂载率。
3．2．2 用电设备额定容量的计算（1）长期工作和短时工作制的设备容量等于其铭牌一的额定功率，在实际的计算中，少量的短时工作制负荷可忽略不计。
（2）重复短时工作制的设备容量○1吊车机组用电动机的设备容量统一换算到暂载率为ε=25%时的额定功率，若不等于25%，要进行换算，公式为：2Pe Pn ==Pe 为换算到ε=25%时的电动机的设备容量εN 为铭牌暂载率Pn 为换算前的电动机铭牌额定功率注意：电葫芦、起重机、行车等都可以用电动机考虑○2电焊机及电焊装置的设备容量统一换算到ε=100%时的额定功率。
目录1.负荷计算和无功功率补偿 (1)1.1负荷计算 (1)1.2无功功率补偿 (2)2.变电所主变压器和主结线方案的选择 (3)2.1变电所主变压器的选择 (3)2.2变电所主结线方案的选择 (4)3.短路电流的计算 (5)3.1概述 (5)3.2短路电流的计算 (5)4.变电所一次设备的选择校验 (8)4.1 10KV侧一次设备的选择校验 (8)4.2 380V侧一次设备的选择校验 (8)5.变电所的保护装置 (9)5.1主变压器的继电保护装置 (9)5.2变电所主接线图 (9)6.附录 (11)1.负荷计算和无功功率补偿1.1负荷计算各厂和生活区的负荷计算如表1所示：1.2无功功率补偿由表1可知，该厂380V 侧最大负荷时的功率因数只有0.75。
而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.90。
考虑到主变压器的无功损耗大于有功损耗，因此380V 侧最大负荷功率因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V 侧所需无功功率补偿容量： 3012(tan tan )812.2[tan(arccos 0.75)tan(arccos 0.92)]var 370var C Q P k k ϕϕ=-=-= 选并联电容器为BW0.4—14—3型，总共容量84kvar ⨯5=420kvar 。
因此无功功率补偿后工厂380V 侧和10V 侧的负荷计算如表2。
表2 无功功率补偿后工厂的计算负荷项目cos φ 计算负荷P30/kw Q30/kvar S30/kva I30/A 380V 侧补偿前负荷 0.75 812.2 727.6 1090 1656380V 侧无功补偿容量 — 420380V 侧补偿后负荷 0.935 812.2307.6868.5 1320主变压器功率损耗 0.015S30=13 0.06S30=52 10KV 侧负荷总计0.92825.2359.6900522. 变电所主变压器和主结线方案的选择2.1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案：（1）装设一台主变压器 型式采用S9，选SN.T=1000KV A>S30=900KV A ，即选一台S9—1000/10型低损耗配电变压器。
第三章 负荷计算及无功补偿广东省唯美建筑陶瓷有限公司 刘建川3．1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线（load curve ）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。
在直角坐标糸中，纵坐标表示负荷（有功功率和无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）日负荷曲线年负荷曲线年每日最大负荷曲线年最大负荷和年最大负荷利用小时数3．1．2 计算负荷计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，其物理量含义是计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷所产生的最高温升。
通常将以半小时平均负荷依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据。
3．2 用电设备额定容量的确定3．2．1 用电设备的一作方式（1）连续工作方式在规定的环境温度下连续运行，设备任何部份温升不超过最高允许值，负荷比较稳定。
（2）短时运行工作制（3）断续工作制用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间与停歇时间相互交替。
取一个工作时间内的工作时间与工作周期的百分比值，称为暂载率，即*100%%100%0t t T t t ε==+ 暂载率亦称为负荷持续率或接电率。
根据国家技术标准规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期为10min 。
吊车电动机的标准暂载率为15%、25%、40%、60%四种，电焊设备的标准暂载率为50%、65%、75%、100%，其中草药100%为自动焊机的暂载率。
3．2．2 用电设备额定容量的计算（1）长期工作和短时工作制的设备容量等于其铭牌一的额定功率，在实际的计算中，少量的短时工作制负荷可忽略不计。
（2）重复短时工作制的设备容量○1吊车机组用电动机的设备容量统一换算到暂载率为ε=25%时的额定功率，若不等于25%，要进行换算，公式为：2Pe Pn ==Pe 为换算到ε=25%时的电动机的设备容量εN 为铭牌暂载率Pn 为换算前的电动机铭牌额定功率注意：电葫芦、起重机、行车等都可以用电动机考虑○2电焊机及电焊装置的设备容量统一换算到ε=100%时的额定功率。
若不等于铭牌暂载率不等于100%，应进行换算，公式为：cos e n P P S ==ΦPe ：换算到100%时电焊机或电焊装置的设备容量Pn ：换算前的交流电焊机的额定功率Sn ：换算前的交流电焊机的额定视在功率εN ：在Sn 与Pn 相对应的铭牌暂载率cos Φ：在Sn 时的额定功率因数(3)电炉变压器的设备容量是指在额定功率因数下的额定功率Pe=Pn=Sn cos Φ(4)照明设备的设备容量白炽灯、碘钨灯设备容量就等于灯泡上樯注的额定功率；荧光灯还要考虑镇流器的功率损耗（约为灯管功率的20%），其容量应为灯管额定容量的120%；高压水银灯亦要考虑镇器的功率损耗（约为灯泡功率的10%）；（5）不对称单相负荷的设备容量应力求将单相设备均匀分配到三相上，减少三相不对称情况。
设计规程规定，在计算范围内，单相用电设备的总容量如不超过三相用电设备总容量的15%时，可按三相对称分配，如超过15%，则设备容量Pe 应按3倍相负荷的原则进行换算。
设备接于相电压和线电压时，设备容量Pe 的换算接于相电压时：Pe=3*Pe •m ΦPe ：等效三相设备容量Pe •m Φ：最大负荷所接的单相设备容量接于线电压时：Pe l =•Pe ：接于同一线电压的单相设备容量3．3 负荷计算的方法目前常用的方法是需要糸数法、二项式法和利用糸数法。
前两种方法用得比较多。
需要糸数法适用于计算变、配电所的负荷；二项式法适用于低压配电支干线和配电箱的计算。
（1）需要糸数法需要糸数法考虑了以下的几个因素Ld WL K K K ηη∑=K η：同时使用糸数K L ：负荷糸数WL η：线路供电效率η：用电设备的在实际运行功率时的平均效率实际上，Kd 一般用测量统主来确定（2）二项式法CE P bPe cPx =+3．3．1 需要糸数法（1）单台用电设备的计算负荷○1有功负荷 考虑到单台用电设备也有满载运行的时候，其计算负荷CA L Pe P η•= ○2无功容量 tan CA L CA L Q P ϕ••=计算的目的：用于选择分支线一的开关设备（2）用电设备的计算负荷○1有功计算负荷 一个车间内有很多的用电设备，在进行负荷计算时，要将用电设备按需要糸数表上的分类方法详细分成若干组，然后进行设备组的负荷计算2CA P Kd Pe •=∑Kd ：用电设备组上的需要糸数Pe ∑：用电设备组上的总容量之和○2无功计算负荷 22tan CA CA Q P ϕ••=○3视在计算负荷22/cos CA CA S P ϕ••==（3）确定车间配电干线及其上的开关设备当车间配电线上有多个用电设备时，需将该干线上的用电设备组的计算负荷相加，然后乘以最大负荷同时糸数，即得该配电干线的计算负荷。
计算变电所低压母线上的计算负荷，亦采用同样的方法。
○1总有功功率计算负荷32CA CA P K P ∑=∑○2总无功功率计算负荷32CA CA Q K Q ∑=∑ ○3总视在功率计算负荷3CA S =K ∑：最大负荷时的同时利用糸数计算目的：用于选择车间配电干线上的开关设备，或者用于低压母线的选择及车间变电所电力变压器容量的选择如果在变电所的低压母线上并联有无功功率补偿的静电电容器组，其容量为Q C3，当计算Q CA3时，要减去无功功率容量。
即323CA CA C Q K Q Q ∑=∑-（4）确定车间变压器的高压侧的计算负荷将车间变电所低压母线上的计算负荷加上车间变压器的功率损耗，即可得其高压侧负荷。
432CA CA T P P P =+∆432CA CA T Q Q Q =+∆4CA S =P CA4、Q CA4、S CA4：变压器高压侧的有功、无功、视在功率的计算负荷22,T T P Q ∆∆：变压器的有功损耗和无功损耗但是，在计算负荷时，车间变压器尚未选出，无法根据变压器的有功损耗与无功损耗的理论公式进行计算，因此，一般按下列经验到式进行估算。
对SL7、S7、S9、S10等低损耗电力变压器：23230.0150.06T CA T CA P S Q S ∆=∆=估算目的：用于选择车间变电所中高压配电线上及其上的开关设备（5）确定全车间变电所中高压母线上的计算负荷若车间变电所的高压母线上接有多台变压器和高压用电设备时，将车间各变压器高压侧计算负荷及高压用电设备计算负荷相加，即得车间变电所高压母线上的计算负荷。
5445445CA CA MCA CA M CA P P P Q Q Q S =∑+=∑+=其中，P 4M 、Q 4M 为中间高压用电设备的有功及无功功率。
（6）确定总降压变电所高压母线上的计算负荷确定总降压变电所6—10KV 母线上的高压出线计算负荷P CA6时，应将计算负荷P CA5加上供配电线路中的功率损耗。
但由于工业企业厂区内范围不大，且高压线路中的电流较小，故在高压配电线路中中功率损耗较小，在负荷计算中可忽略不计。
故有656565CA CA CA CA CA CA P P Q Q S S ===计算目的：用于选择总降压变电所出线及其上的开关设备（7）确定总降压变电所低压侧母的计算负荷将总降压变电所6—10KV 出线上的计算负荷（P CA6，Q CA6）分别相加后，乘以各自最大负荷的同时糸数K Σ，就可以求得总降压变电所低压侧母线上的计算负荷。
如果根据经济比较结果，决定在总降压变电所6—10KV 二次母线侧采用电力电容器进行无功功率补偿，则在计算总无功功率Q CA7时，应减去补偿设备的容量Q C7767677CA CA CA CA C CA P K P Q K Q Q S ∑∑=∑=∑-=计算目的：用于计算总降压变电所低压母线以及选择总降压变电所主变压器容量。
（8）确定全厂总计算负荷将总降压变电所低压侧母线上的计算负荷（P CA7，Q CA7）加上主变压器的功率损耗（△P T1，△Q T1），即可求得全厂总计算负荷8718718CA CA T CA CA T CA P P P Q Q Q S =+∆=+∆=计算目的：全厂总计算负荷的数值可作为向供电部门申请全厂用电的依据，并作为资料进行高压供电线路的电气计算，选择高压进线导线及进线开并设备。
此外，沿可求得全厂最大负荷时的功率因数和需要糸数的计算值88cos 8()CA CA P S Pca Kd ca Pe ϕ==∑ 需要糸数法由于简单易行，为设计人员普遍接受，是目前通用的求取计算负荷的方法。
但这种方法的缺点是将需要糸数K D 看作与负荷群中设备多少及设备容量悬殊情况都无关的固定值，这是不严格的。
事实上，只有设备数量足够多，总容量足够大，且无特大型用电设备时，K D 才能趋于稳定。
比较适合全厂或大型变电所的计算负荷。
3.3.2二项式法二项式法是考虑一定数量大容量用电设备对计算负荷的影响而得出的方法。
（1）基本公式Pca=bPe+cPx计算负荷Pca 由bPe+cPx 两项组成，故称为二项式法。
式中，bPe 表示用电设备的平均功率，其中Pe 用电设备组的设备总容量，其计算方法用前面的需要糸数法；cPx 为表示用电设备组中x 台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px 是x 台最大容量的设备总容量；b,c 为二项式糸数。
Qca,Sca 的与前述需要糸数计算方法相同。
必须注意：按二项式法确定计算负荷时，如果设备总台数n 少于附录表中的最大容量设备台数x 的2倍（即n<2x ）时，其最大容量设备台数x 宜适当取小，建议为x=n/2，且按“四舍五入”法修约规则取整数。
如时用电设备组只有1—2台设备时，就可认为Pca=Pe 。
对于单台电动机，则/N Pca P η=，P N 为电动机的额定容量，η为效率。
在设备台数少时，cos Φ也适当取大。
（2）多组用电设备负荷的确定采用二项式法确定多组用电设备总的计算负荷时，亦应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现糸数。
但不是计入一个同时糸数，而是在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷cPx ，再加上各组的平均负荷bPe ，由此求得其总的有功计算负荷，即()()max Pca bPe cPx =∑+总的无功计算负荷为tan ()max tan Qca bPe cPx ϕϕ=∑+max总的视在计算负荷Sca =式中：cPx 为各组用电设备中附加负荷最大的一组附加负荷，这是考虑到多个用电设备组中，各组大容量用电设备不可能同时出现的缘故。
ΣbPe 为各组的平均负荷bPe 的总和。
Tan Φ为各用电设备组的功率因数的正切值。
tan Φmax 为最大附加负荷(cPx)max 的设备组的平均功率因数角的正切值。
由于二式项法不仅考虑了用电设备最大负荷时的平均功率，而且考虑了少数容量最大的设备投入运行时对总计算负荷的额外影响，所以该法比较适用于确定设备台数较少而容量差别很大的低压干线和分支线的计算负荷。
