第六组任务24短路计算标幺制法.docx
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第六组任务24短路计算标幺制法
供
配
电
系
统
负
荷
计
算
任
务
书
---长沙民政学院
一、任务安排表
职务
姓名
任务分工
备注
组长
黄德伍
节能灯的功率因素、无功
补偿计算及数据统计
按时完成任务
成员一
杨斌
打印机的功率因素及无功补偿计算
按时完成任务
成员二
李根
电脑的功率因素及无功补偿计算
按时完成任务
成员三
刘虎
风扇的功率因素及无功补偿计算
按时完成任务
成员四
李寒剑
饮水机的功率因素及无功补偿计算
按时完成任务
成员五
谢宗
电炉的功率因素及无功补偿计算
按时完成任务
成员六
吴艾
空调的功率因素及无功补偿计算
按时完成任务
二、办公楼负荷计算统计
序
号
设备
名称
数量（台）
单台设备功率（W）
设备功率总计（W）
日用电总功率（W）
平均每季度用电总功率（KW）
功率
因数
备注
1
节能灯
40
35
1400
14000
1260
1
平均每天工作10小时
2
打印机
3
350
1050
8400
7560
0.80
平均每天工作8小时
3
电脑
25
200
5000
40000
3600
0.80
平均每天工作8小时
4
风扇
18
50
900
7200
648
0.75
夏季平均每天工作8小时，冬季停用
5
饮水机
6
800
4800
38400
3456
1.00
平均每天工作8小时
6
电炉
6
1800
10800
86400
7776
1
冬季平均每天工作8小时，夏季停用
7
空调
8
2000
16000
128000
11520
0.80
平均每天工作8小时
总计
/
106
5235
39950
322400
35820
/
/
说明：
采集的数据可能有少许偏差，负载的工作时间是估算值，实际用电总功率请以实际为准，以上数据仅供参考。
由上述表格可知:
（1）照明类总功率为：
Pe=1400W；
查表知，需要系数Kd为0.8，
cosα=1.0，tanα=0
因此可求得:
有功计算负荷：
P30=0.8*1400W=1120W
无功计算负荷：
Q30=1120*0W=0var
视功计算负荷：
S30=1120/1.0=1120V.A
计算电流：
I30=
=2.94A
（2）非照明类总功率为：
Pe=38550W；
查表知，需要系数Kd为0.4，
cosα=0.8，tanα=0.75
因此可求得:
有功计算负荷：
P30=0.4*38550W=15420W
无功计算负荷：
Q30=15420*0.75W=11565var
视功计算负荷：
S30=15420/0.8=19275V.A
计算电流：
I30=
=50.6A
因此总计算负荷为（取Kεp=0.90，Kεq=0.95）
有功计算总负荷：
P30=0.90*（1120+15420）W=14886W
无功计算总负荷：
Q30=0.95*11565W=10986.75W
视功计算总负荷：
S30=
=18501V.A
计算总电流：
I30=10986.75V.A/（
*220）=28.83A
计算负荷统计表：
计算负荷
类型
有功计
算总负荷
P30（W）
无功计算总负荷Q30（var）
视功计算总负荷S30（VA）
计算总电流I30（A）
照明类
1120
0
1120
2.94
非照明类
15420
11565
19275
50.6
总计算负荷
16540
11565
20395
53.54
三、办公楼的负荷计算的柱状图
四、办公楼各负荷的功率因素
五、功率因素及无功补偿的计算
（1）补偿前的功率因素：
=16540/20395=0.81
（2）无功补偿容量：
按照规定，变电所高压侧功率因素应为0.90以上，即
。
因此，在变压器低压侧进行无功补偿时，要使变电所高压侧功率因素达到0.90以上，低压侧补偿后功率因因素应稍微高于0.90，这里取
，所以，可以求得低压侧需安装的并联电容器容量为：
Qc=16540*（tanrccos0.81-tanrccos0.95）=6538.3var
查附录表7可知，选择自愈式低压并联电容器：
BSMJ0.4-18-3，
台数N=6538.3/18=363.2,取N=364，则实际补偿容量为：
Qc=364*18var=6552var
（3）无功补偿后的主变压器容量和功率因素
①变电所低压侧的视在计算负荷为：
=17282.99V.A
因此，无功补偿后主变压器容量可选为20KV.A（查看附录表8）。
②变压器的功率损耗：
△PT=0.015*S’30=0.015*17282.99=259.24W
△QT=0.06*S’30=0.06*17282.99=1036.98W
③变电所高压侧的计算负荷为：
P’30=16540+259.24W=16799.24W
Q’30=（11565-6552）+1036.98var=6049.98var
S’30=
=17855.4V.A
④补偿后的功率因素
=16799.24/17855.4=0.94
所以，变电所高压侧功率因素满足规定要求。
六、功率因素及无功补偿前后对照表
计算
负荷
补偿
前后
有功计
算总负荷
P30（W）
无功计算总负荷Q30（var）
视功计算总负荷S30（VA）
功率
因素
无功补偿容量
补偿电容型号与台数
补偿前
16540
11565
20395
0.81
6552var
BSMJ0.4-18-3
N=364台
补偿后
16799.24
6049.98
17855.4
0.94
七、功率因素及无功补偿前后折线图
由上图可知，补偿后有功功率增加，无功功率减少，功率因素增大，从而提高了（电源）电网的效率，提高电网的安全水平，从而提高了整个电力系统的效益和安全。
八、总计算负荷及变压器的选择
（1）学校总负荷统计（数据来自各小组）
组别
总负荷（KW）
第一组
1984.65
第二组
1995.64
第三组
480.72
第四组
1578.55
第五组
100.79
第六组
16.54
第七组
687.36
第八组
526.88
总计
7371.13
（2）学校总负荷计算
学校总功率为：
Pe=7371.13KW；
查表知，需要系数为
Kd为0.6，
cosα=0.5，tanα=1.73
因此可求得:
有功计算负荷：
P30=0.6*7371.13KW=4422.68KW
无功计算负荷：
Q30=4422.68*1.73KW=7651.24Kvar
视功计算负荷：
S30=7651.24/0.5=15302.48KV.A
计算电流：
I30=
A
=40163.99A
（3）学校总负荷计算表
计算负荷
负荷大小
有功计算负荷
4422.68KW
无功计算负荷
7651.24Kvar
视功计算负荷
15302.48KV.A
计算电流
40163.99A
（4）变压器的选择
根据变电所一、二级负荷情况，确定选四台主变压器，其中单台容量St应满足下列条件：
St=（0.6～0.7）*S30=（0.6～0.7）*15302.48KV.A=（9181～10711）KV.A
变压器的容量等级有：
0、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000、2500、3150、4000、5000、6300、8000、10000、12500、16000、20000、25000、31500、40000、50000、63000、90000、120000、150000、180000、260000、360000、400000kVA。
通常，容量为630KVA及以下的变压器统称为小型变压器；800~6300KVA的变压器称为中型变压器；8000~63000KVA的变压器称为大型变压器；90000KVA以上的变压器称为特大型变压器。
因此，从以上数据中初步确定每台主变压器容量为1250KV.A的大型变压器。
考虑到我们学校的年平均气温（约22°C）并且主变压器装于室内，所以变压器的实际容量为：
St’=（0.92-
）*1250KV.A=1125KV.A
为了留一点余量，我们选择变压器的容量为2000KV.A的大型变压器。
类型为：
SCB10-2000/10/0.4
变压器类型
变压器容量
变压器台数
SCB10-2000/10/0.4
2000KV.A
4台
（5）SCB10-2000/10变压器型号参数规格
商标
安得利（ANDELI）
型号
SCB10-2000/10
结构形式
环氧树脂浇注干式电力变压器
绕组数
三相
规格容量
2000KV.A
电压等级
10-0.4（KV）
冷却方式
AN/AF
调压方式
无励磁调压
联接组标号
Dyn11/Yyn0
短路阻抗
6%
（6）SCB10-2000/10变压器性能特点
1.SCB10变压器与scb10型相比,空载损耗，空载电流和噪声更低;
2.安全,防火,无污染,可直接运行于负荷中心;
3.机械强度高,抗短路能力强,局部放电小,热稳定性好,可靠性高,使用寿命长;
4.散热性能好,过负载能力强,强迫风冷时可提高容量运行;
5.防潮性能好,适应高湿度和其它恶劣环境中运行;
6.可配备完善的温度监测和保护系统,采用智能信号温控系统,可自动监测并同屏显示相绕组各自的工作温度,可自动启动，停止风机,并有报警，跳闸等功能设置;
7.体积小,重量轻,占地空间少,安装费用低。
九、短路计算（标幺制法）
（1）短路计算电路简图如下
（2）短路计算
1）确定基准值
取Sd=100MV.A,Ｕc1=1.05Un=10.5kv,Uc2=0.4KV,所以，
Id1=
=100MV.A/（
*10.5KV）=5.50KA
Id2=
=100MV.A/（
*0.4KV）=144.34KA
2）计算短路电路中各主要元器件的电抗标幺值
①电力系统的电抗标幺值:
由断路器型号（LK-VLBS（H）-IAR12/630）知，
Soc=
Un*Ioc=
*12KV*630KA=13094.3MV.A
则X1*=Sd/Soc=100MV.A/13094.3MV.A=0.0076
②电力线路的电抗标幺值:
查P41表3-2知，X0=0.35Ω/Km.
则X2*=Xo*L*
=0.35Ω/Km*8Km*
=2.54
③电力变压器的电抗标幺值:
由附录8查得Uk%=4.5%
X3*=X4*=X5*=X6*=
=4.5*100*103KV.A/（100*2000KV.A）=2.25
绘制短路等效电路如下图所示（图中标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点）：
3）求K-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
①总电抗标幺值
X
*=X1*+X2*=0.0076+2.54=2.5476
②三相短路电流周期分量有效值
Ik-1（3）=
=5.50KA/2.5476=2.16KA
③其他三相短路电流
I
（3）=Ik-1（3）=2.16KA
ish（3）=2.55Ik=2.55*2.16KA=5.51KA
Ish（3）=1.51Ik=1.51*2.16KA=3.26KA
④三相短路容量
Sk-1（3）=
=100MV.A/2.5476=39.25MV.A
4）求变压器并列运行时K-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
①总电抗标幺值
X
*=X1*+X2*+X3*//X4*//X5*//X6*=0.0076+2.54+0.56=3.11
②三相短路电流周期分量有效值
Ik-2（3）=
=144.34KA/3.11=46.41KA
③其他三相短路电流
I
（3）=Ik-2（3）=46.41KA
ish（3）=1.84Ik=2.55*46.41KA=118.35KA
Ish（3）=1.09Ik=1.51*46.41KA=70.08KA
④三相短路容量
Sk-2（3）=
=100MV.A/3.11=32.15MV.A
5）求变压器分列运行时K-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
①总电抗标幺值
X
*=X1*+X2*+X3*=0.0076+2.54+2.25=4.8
②三相短路电流周期分量有效值
Ik-2（3）=
=144.34KA/4.8=30.07KA
③其他三相短路电流
I
（3）=Ik-2（3）=30.07KA
ish（3）=1.84Ik=1.84*30.07KA=55.33KA
Ish（3）=1.09Ik=1.09*30.07KA=32.78KA
④三相短路容量
Sk-2（3）=
=100MV.A/4.8=20.83MV.A
短路计算表
短路计算点
总电抗标幺值
三相短路电流/KA
三相短路容量/MV.A
Ik（3）
I
（3）
ish（3
Ish（3）
Sk（3）
K-1点
2.5476
2.16
2.16
5.51
3.26
39.25
K-2点
变压器并
列运行
3.11
46.41
46.41
118.35
70.08
32.15
变压器分
列运行
4.8
30.07
30.07
55.33
32.78
20.83
从以上计算结果可以看出，两台变压器分列运行时的短路电流比并列运行时的电流小得多。
所以，在实际工程中变压器通常采用分列运行方式来限制其低压母线的短路电流。
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