第2章 供配电系统的负荷计算
2.1负荷计算的目的与意义
供配电系统的设计，首先要根据用户的基本原始资料即用电设备的容量，对系统中各个环节的电力负荷进行统计计算，其目的是确定供配电系统方案，并选择其中的各个元器件（如电力变压器，开关设备，导线及电缆等），以使其满足正常运行时负荷电流热效应的要求。另外，负荷计算也是合理地进行无功功率补偿的重要依据。
这种根据用电设备容量统计计算出来的，用来按发热条件选择供配电系统中各元器件的负荷值，称为计算负荷。按计算负荷选择的电气设备，导线和电缆，在计算负荷下连续运行时，其发热温度不会超过允许值。显而易见，计算负荷应是电气元器件连续运行时能够承受的最大负荷。
2.2负荷计算
此设计大楼变电所采用一台主变压器： (1） 分组计算 照明部分:
日光灯与消防照明灯负荷计算，
（Kd=0.7,cosφ=1，tanφ=0)
Pc =0.7×(1664×40W+100×50W)=71.56kW Qc= Pc×tanφ=71.56KW×0=0 Sc=
(Pc2+ Qc2)=
( 71.562+02) =71.56(KV.A)
Ic= Sc／3×UN=71.56KV.A／3×0.38KV=108.73（A） 计算机负荷计算，
（Kd=0.8,cosφ=0.8，tanφ=0.75)
Pc=Kd×PN=0.8×0.8KW×600=384KW Qc= Pc×tanφ=384KW×0.75=288(kvar) Sc=
(Pc2+ Qc2)=
(3842+2882)=480(KV.A)
Ic= Sc／3×UN=480KV.A／3×0.38KV=729.31（A） 电梯负荷计算，
（Kd=0.2,cosφ=0.5，tanφ=1.73) Pc=Kd×PN=0.2×10KW×3=6KW
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Qc= Pc×tanφ=6KW×1.73=10.38(kvar) Sc=
(Pc2+ Qc2)=
(62+10.382)=12(KV.A)
Ic= Sc／3×UN=12 KV.A／3×0.38KV=18.23（A） 电风扇负荷计算，
（Kd=0.8,cosφ=0.8，tanφ=0.75)
Pc=Kd×PN=0.8×60W×520=24.96 KW Qc= Pc×tanφ=24.96 KW×0.75=18.72(kvar) Sc=
(Pc2+ Qc2)=
（24.962+18.722）=31.2(KV.A)
Ic= Sc／3×UN=31.2KV.A／3×0.38KV=47.4（A） 空调负荷计算，
（Kd=0.4,cosφ=0.8，tanφ=0.8) Pc=Kd×PN=0.4×1KW×20=8KW Qc= Pc×tanφ=8KW×0.8=6.4(kvar) Sc=
(Pc2+ Qc2)=
(82+6.42)=10.24(KV.A)
Ic= Sc／3×UN=10.24KV.A／3×0.38KV=15.56（A）
(2)计算总计算负荷
因为，对于变电站总计算负荷，K∑P取值范围一般在0.85～1，K∑Q取值范围一般在0.95～1，所以取K∑P=0.9，K∑Q=0.97。则 Pc=0.9×(71.56+384+6+24.96+8)=445.06 KW Qc= 0.97×(0+288+10.38+18.72+6.4)=313.8(kvar) Sc=
(Pc2+ Qc2)=
（445.062+313.82）=544.56(KV.A)
Ic= Sc／3×UN=544.56KV.A／3×0.38KV=827.4（A）
设备的功率一览表 设备功率 照明灯 40W 电梯 10KW 计算机 800W 电风扇 60W 空调 1000W 2.3功率因数和无功功率的补偿 一、功率因数提高的意义 2.3.1功率因数
Kd 0.7 0.2 0.8 0.8 0.4 7
1.功率因数低的原因
功率因数低的根本原因是由于供配电系统中有无功功率的存在。变压器和电动机利用电磁感应原理工作，其绕组有电感存在，需要线路供给大量的无功功率；而线路本身存在有一定的电抗，也会需要无功功率；气体放电灯镇流器是电感性负荷，也需要无功功率。 2.功率因数低的影响
（1）使电力系统内的电气设备容量不能得到充分利用； （2）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能损耗 ； （3）影响供电质量。 3.提高功率因数的意义
提高功率因数，可以充分利用系统内各发电变电设备的容量，增加其输电能力，减少供电线路导线的截面，节约有色金属，减少电力网中的功率损耗和电能损耗，并降低线路中的电压损失，达到节约电能和提高供电质量的目的。 2.3.2无功功率补偿 一.无功补偿容量的确定 QN.C=Qc－Qc’ ＝Pc(tanφ-tanφ’) 二．无功功率补偿的容量计算
Pc=455.06KW Sc=544.56(KV.A) 功率因数：
cosφ= Pc／Sc=455.06／544.56=0.81
按规定，变电所高压测功率因数应为0.90以上，在变压器低压测进行无功补偿时，要使变电所高压测功率因数达到0.9以上，低压测补偿后的功率因数 应略高于0.90，所以这里取cosφ′=0.95。 QNC= Pc(tanφ- tanφ′)
= 455.06×(tanarccos0.810－tanarccos0.95) =174.41(kvar)
无功补偿后总的视在计算负荷为 SNC=
( Pc2+(QC- QNC)2)=475.93(KV.A)
cosφ= Pc／SNC=0.956
达到了功率因数在0.90以上的要求。
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第3章 短路计算
3.1短路概述 3.1.1短路的种类
三相交流系统的短路种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。 上述各种短路中，三相短路属对称短路，其它短路属不对称短路。因此，三相短路可用对称三相电路分析，不对称短路采用对称分量法分析，即把一组不对称的三相量分解成三组对称的正序、负序和零序分量来分析研究。在电力系统中，发生单相短路的可能性最大，发生三相短路的可能性最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的 重点是三相短路电流计算。
图3.1 短路种类
3.1.2 短路的原因
(1)电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大气过电压，绝缘受到机械损伤等。
(2)运行人员不遵守操作规程，如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸。
(3)鸟兽跨越在裸露导体上。 3.1.3 短路的危害
1. 短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏。
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2. 短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏。
3. 短路使系统电压降低，电流升高，电器设备正常工作受到破坏。 4. 短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。 5. 严重的短路将电力系统运行的稳定性，使同步发电机失步。
6. 单相短路产生的不平衡磁场，对通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰。 3.1.4 短路电流计算的目的 1. 正确地选择和校验各种电器设备 2. 计算和整定保护短路的继电保护装置 3. 选择限制短路电流的电器设备
3.2短路计算
如下图为阳江职业技术学院短主教学楼短路计算电路图 G （1）确定基准值 Sd?100MVA1QFK1WL1K3K42QFK2WL2 Uc1=10.5KV Uc2=0.4KV ,而
Id1?Sd/(3Ud1)?100MVA/(3?10.5)KV?5.5KAId2?Sd/(3Ud2)?100MVA/(3?0.4)KV?144KA（2）计算短路电路中各主要元器件的电抗标么值 1）
SOC?3?UNIOC?3?10?31.5?550MVA
*X1*?XSD?SD/SOC?100MVA/550MVA?0.182）架空线路电抗标么值x0=0.35Ω/km,则
X2*=x0lSd/ Uc1=0.35Ω/km×1km×100MV.A/(10.5kv)2=0.32 3)电力变压器电抗标么值UK℅=4.5，则
X3*= X4*= UK℅Sd/100SN=4.5×100×103KV.A/100×800KV.A=5.63 绘出短路等效电路如下图
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