站用电计算
依据 DL/T 5153《火力发电厂厂用电设计规程》及新能源电站升压站设计惯例编制，负荷类别与典型示例参考 220kV 升压站站用电负荷统计表（初设阶段）整理（15 大类：通信设备、直流系统、交流不停电电源、继电保护、自动化监控、GIS间隔电源、主变辅助设备、主变风冷、SVG及无功补偿、接地变及小电阻、事故照明、正常照明、暖通空调、消防系统、检修电源、水泵/给排水等）。功能：①站用电负荷统计——详细分类录入，支持Excel/CSV 导入导出；②站用变容量计算——按需用系数法计算计算负荷，结合同时系数 K_t 与容量系数 K_c 选配站用变容量与台数（含事故工况 1 台退出 ≤130% 过载约束）；③负荷率校验——校验正常（40%~85% 经济运行）/事故两种工况下站用变负荷率；④低压侧短路电流估算（I_r、I_k″、i_p）；⑤消防泵启动母线电压降校核（GB 50055）。本工具用于方案比选与初步设计，正式工程以设计院图纸及规程最新版为准。
① 站用电负荷统计（可增删行 / Excel 导入）
表格列：负荷名称 | 类别 | 额定容量 P_e(kW) | 需用系数 K_x | 功率因数 cosφ | 台数 n | 计算负荷(kW)。Excel 导入列顺序：名称,类别,额定容量,需用系数,功率因数,台数（表头可省略）。
| # | 负荷名称 | 类别 | P_e(kW) | K_x | cosφ | 台数 | P_c(kW) | ✕ |
|---|
② 站用变容量计算参数
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 同时系数 K_t | - | 各最大负荷不同时出现的系数，一般取 0.85~0.9 | |
| 容量系数 K_c | - | 站用变容量裕度系数，一般取 0.75~0.85 | |
| 站用变额定电压 | kV | 站用变高压侧电压等级（新能源升压站常用 35kV） | |
| 站用变台数 | 台 | 一般升压站设 2 台站用变，互为备用 | |
| 单台备用（N+1） | - | N+1 配置时，运行台数 = 总台数 − 1 | |
| 站用变短路阻抗 | % | 400kVA 以下取 4%，以上取 4.5%~6% |
③ 消防泵启动校核参数（母线电压降）
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 消防泵单台功率 | kW | 最大单台消防水泵电机额定功率（默认按电动消防水泵控制柜典型值） | |
| 同时启动台数 | 台 | 火灾时同时启动的消防泵台数（一般 1 台） | |
| 启动方式 | - | 启动电流倍数 K_q：直接 6.5 / 星三角 2.3 / 软启动 3.0 / 变频 1.2 | |
| 启动功率因数 cosφ_q | - | 电机启动时功率因数较低，一般取 0.4~0.6 | |
| 允许母线电压降 | % | GB 50055 要求：启动时母线电压不宜低于额定值 85%（压降 ≤15%） |
计算结果
点击左侧「开始计算」后刷新
① 负荷统计汇总
| 结果 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 设备总容量 ΣP_e | - | kW | 全部负荷额定容量之和 |
| 计算负荷 ΣP_c | - | kW | ΣP_c = Σ(K_x·P_e·n) |
| 无功计算负荷 ΣQ_c | - | kvar | ΣQ_c = Σ(P_c·tanφ) |
| 视在计算负荷 ΣS_c | - | kVA | ΣS_c = √(ΣP_c²+ΣQ_c²) |
| 综合功率因数 | - | - | cosφ = ΣP_c / ΣS_c |
② 站用变容量计算
| 结果 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 计算负荷 S_d | - | kVA | S_d = K_t·ΣS_c（含同时系数） |
| 选型容量 S_need | - | kVA | S_need = S_d / K_c（含容量裕度） |
| 单台站用变所需容量 | - | kVA | S_per = max(S_need/运行台数, 事故约束) |
| 推荐站用变容量 | - | kVA | 按标准容量系列圆整（50/63/80/100/125/160/200/250/315/400/500/630/800/1000） |
| 推荐配置 | - | - | 台数 × 单台容量 + 运行方式 |
| 站用变型号建议 | - | - | GB 20052-2020 二级能效：SCB14 干式 / S13 油浸式 |
③ 负荷率校验（正常工况）
| 结果 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 站用变负荷率 β | - | % | β = S_d / (S_rec × 运行台数) |
| 经济运行区间 | - | % | 推荐 40%~85% |
| 负荷率校验 | - | - | 40% ≤ β ≤ 85% ? |
| 事故工况校验 | - | - | 1 台退出时剩余站用变过载校验（β ≤ 130%） |
④ 短路电流校验（站用变低压侧）
| 结果 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 低压侧额定电流 I_r | - | A | I_r = S_rec/(√3·U_low) |
| 三相短路电流 I_k″ | - | kA | I_k″ = I_r/(U_k%/100) |
| 短路冲击电流 i_p | - | kA | i_p = 1.8·√2·I_k″（高压侧系统阻抗忽略） |
⑤ 消防泵启动母线电压降校核
| 结果 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 消防泵启动电流倍数 K_q | - | - | 按启动方式取：直接 6.5 / 星三角 2.3 / 软启动 3.0 / 变频 1.2 |
| 启动容量 S_q | - | kVA | S_q = K_q·P_fp·n / cosφ_q |
| 母线短路容量 S_k | - | kVA | S_k = S_rec·运行台数 / (U_k%/100)（全部运行站用变并联） |
| 母线电压降 ΔU% | - | % | ΔU% ≈ S_q/(S_k+S_q) × 100%（不计启动前母线已有负荷，偏保守） |
| 电压降校验 | - | - | ΔU% ≤ 允许值（默认 15%）?（GB 50055-2011 第 2.3.1 条） |
电站短路电流估算（变电站及集电线路）
按一条集电线路（链形）核算：从 35kV 母线（系统侧电网经主变）出发，依次经 n 台箱变连接电缆逐级计算三相短路电流与电缆热稳定校核。各级短路点 = 高压侧母线、35kV 母线，以及每台箱变 35kV 侧（电缆末端）；电缆热稳定最小截面 S_min = I_k·√t / K（K：铜芯XLPE=143 / 铝芯XLPE=93 / 钢芯铝ACSR=95）。本简化版仅计系统侧贡献，未含箱变低压侧新能源电源注入（如需可加）。
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 电网短路容量 S″k（高压侧） | MVA | 220kV 强网可取 3000~8000（默认 8000） | |
| 变电站高压侧电压 U_HV | kV | 下拉选择 | |
| 主变压器容量 S_nT | MVA | 220/35 可取 200~250（默认 200） | |
| 主变压器短路阻抗 U_k% | % | 铭牌阻抗 | |
| 变电站低压侧电压 U_LV | kV | 下拉选择 | |
| 集电线路类型 | - | 选后自动生成 n 台箱变电缆行 | |
| 线缆单位长度电抗 x | Ω/km | 电缆约 0.13；架空约 0.38 | |
| 短路持续时间 t | s | 热稳定校验用（光伏/风电默认 0.36；储能默认 0.56） | |
| 电压系数 c | - | 最大运行取 1.1 | |
| 箱变数量 n | 台 | 更改类型/数量自动重排行（pv=8 / ess=5 / wt=6；光伏最多 16 台；编号自母线侧第1台起、新增台数加在末端） |
箱变连接电缆参数（按集电线路类型自动生成，可修改）
| 箱变 | 连接电缆规格（每相有效截面） | 该段电缆长度 (km) |
|---|
| 短路点 | 对称短路电流 I_k3 | 短路容量 S″_k | 冲击电流 i_p | 累计标幺电抗 X_Σ(pu) |
|---|---|---|---|---|
| ① 高压侧母线 | - | - | - | - |
| ② 35kV 母线（箱变起点） | - | - | - | - |
各级（箱变）短路电流与热稳定校核
| 箱变 | 对称短路电流 I_k3 | 短路容量 S″_k | 冲击电流 i_p | 累计阻抗 Z_Σ(pu) | 电缆规格 | 导体电阻 R0 | 热稳定 S_min | 校验 |
|---|
点击「开始计算」后，此处给出各段电缆热稳定校验汇总结论。
| 汇总 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 热稳定系数 K | - | 铜芯XLPE=143 / 铝芯XLPE=93 / 钢芯铝ACSR=95 | |
| 计算方法说明 | - | ||
电缆选型与压降计算
计算依据：按压降初选截面 S = ρ·L·I / (U·ΔU%·cosφ)，按材质（铜/铝）查表校核载流量；取标准截面后复算实际压降 ΔU% = √3·I·R·L·cosφ / U；短路热稳定截面 Smin = Ik·√t / K（K 为导体热稳定系数）。参考《电力工程电气设计手册》。
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 计算电流 I | A | 负载或逆变器输出电流 | |
| 电缆长度 L | m | 单程敷设长度 | |
| 系统电压 U | V | 交流线电压/直流电压 | |
| 回路类型 | - | 决定压降公式系数(三相 √3 / 单相·直流 2) | |
| 功率因数 cosφ | - | 直流取1 | |
| 导体电阻率 ρ | Ω·mm²/m | 按材质·温度选取（切换材质自动联动 K） | |
| 允许压降 | % | 一般≤3% | |
| 热稳定系数 K | - | 按材质·绝缘选取 | |
| 短路电流 Ik | kA | 故障点短路电流 | |
| 短路持续时间 t | s | 保护动作时间+断路器开断时间 |
| 输出结果 | 数值 | 单位 | 计算原则 |
|---|---|---|---|
| 按压降最小截面 | - | mm² | S=ρ·L·I/(U·ΔU%·cosφ) |
| 按载流量最小截面 | - | mm² | 查表(铜/铝) |
| 推荐截面 | - | mm² | 取标准截面 |
| 实际压降 | - | % | √3·I·R·L·cosφ/U |
| 热稳定最小截面 | - | mm² | Ik·√t/K |
| 热稳定校验 | - | - | 推荐截面≥热稳定截面 |
电缆截面选型与校验
按载流量与电压降双重约束，从标准截面系列自动选缆并校验；适用于低压配电、光伏集电线路电缆选型。
基准载流量：铜/铝芯 XLPE 三芯、空气中 30℃（直埋取土壤 20℃ 基准）、单回路参考值（IEC 大致值）。综合校正系数 Cd = Ca × Cs × Cg：
Ca = √[(θc−Ta)/(θc−Tr)]（θc=90℃ XLPE，Tr=30℃空气 / 20℃土壤）；
Cs = √(2.5/ρ)（仅直埋，ρ 单位 K·m/W，空气中取 1）；
Cg 敷设排列/成组：单层间距 1.0 / 并排紧贴 0.9 / 堆叠 0.75 / 成束 0.6。
压降公式：三相 S = √3·I·ρ·L·cosφ·100 / (U·ΔU%)，单相/直流系数取 2；ρ=0.0185(铜)/0.0283(铝) Ω·mm²/m。
| 参数 | 输入 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 回路类型 | - | 决定压降公式系数 | |
| 导体材质 | - | 影响 ρ 与基准载流量 | |
| 敷设方式 | - | 直埋启用土壤热阻 | |
| 计算电流 I | A | 回路最大工作电流 | |
| 电缆长度 L | m | 单程长度 | |
| 系统标称电压 U | V | 低压 400 / 中压 10000 | |
| 功率因数 cosφ | - | 阻性分量 | |
| 允许压降 ΔU% | % | 低压配电一般 ≤5% | |
| 环境温度 Ta | ℃ | 空气基准30 / 直埋基准25（GB 50217-2018） | |
| 土壤热阻系数 ρ | K·m/W | 仅直埋，空气中取1 | |
| 敷设排列(成组) | - | 成组校正 Cg |
| 结果 | 值 | 单位 | 判定 |
|---|---|---|---|
| 载流量控制最小截面 | - | mm² | - |
| 压降控制最小截面 | - | mm² | - |
| 推荐截面 | - | mm² | 取两者较大值 |
| 敷设校正系数（分开计算，Cd = Ca × Cs × Cg） | |||
| 环境温度系数 Ca | - | - | √[(θc−Ta)/(θc−Tr)] |
| 土壤热阻系数 Cs | - | - | 仅直埋 √(2.5/ρ) |
| 敷设排列系数 Cg | - | - | 间距/并排/堆叠/成束 |
| 综合校正系数 Cd | - | - | Ca × Cs × Cg |
| 载流量校验（允许容量 vs 电流） | - | A | - |
| 实际电压降 | - | % | - |
区块 C · 电缆动热稳定校验（独立）
依据 GB 50217 / IEC 949 绝热热稳定公式 S_min = I_k·√t / K 校验所填电缆截面能否承受短路热效应；电缆的动稳定由导体柔性自带、短路电动力很小，一般无需单独校验。
热稳定系数 K（查表）：铜芯 XLPE=143、铜芯 PVC=115、铝芯 XLPE=93、铝芯 PVC=76（对应导体初始/最终温度 XLPE 90/250℃、PVC 70/160℃）。
计算式：J = I_k²·t（焦耳积分，A²·s），S_min = I_k·√t / K；满足 S ≥ S_min 即热稳定通过。
| 参数 | 输入 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 短路电流 I_k | 短路点周期分量有效值 | ||
| 短路持续时间 t | s | 保护动作 + 断路器开断 | |
| 导体材质 | - | 影响 K 值 | |
| 绝缘类型 | - | 影响 θf 与 K 值 | |
| 电缆截面 S | mm² | 待校验截面 |
| 结果 | 值 | 单位 | 判定 |
|---|---|---|---|
| 热稳定系数 K | - | - | 查表（材质×绝缘） |
| 短路焦耳积分 I²t | - | A²·s | I_k²·t |
| 最小允许截面 S_min | - | mm² | I_k·√t / K |
| 热稳定校验 | - | - | - |
| 动稳定校验 | - | - | - |
| 综合结论 | - | - | - |
集电线路设计
按 光伏 / 风电 / 储能 三类分别进行 35kV 集电线路设计：自动按箱变台数生成回路、依据热稳定
S_min = I_k·√t / K 与载流量双重约束选缆、绘制手拉手（径向链式）连接简图并生成电缆选型表（填长度可算压降）。
计算口径：集电线路电压 35kV，各箱变低压侧汇集后经 35kV 集电线路送入升压站 35kV 母线；
每段电缆电流按下游箱变容量累加（径向链式，越靠近升压站电流越大）；
电压降 ΔU% = √3·I·(R·cosφ + X·sinφ)·100 / U（三相），其中
R = ρ·L/S（ρ 取运行温度≈80℃电阻率：铝芯 0.035、铜芯 0.021、钢芯铝绞线 0.039 Ω·mm²/m），
X = X'·L（电缆 X'≈0.10、单芯 0.11、架空钢芯铝绞线 X'≈0.40 Ω/km）；U=35000V。
热稳定系数 K：铝芯/铝合金芯 XLPE≈93、铜芯 XLPE≈143、钢芯铝绞线(裸导)≈95；S_min = I_k·√t / K。
热稳定短路电流口径：输入的系统短路电流为 35kV 母线三相短路值，据此反推等值系统阻抗 Z_sys = U / (√3·I_k)；沿手拉手链路逐段叠加已选电缆阻抗 （R = ρ20℃·L/S、X = X′·L），每段热稳定按该段"始端"（靠升压站一侧节点）短路电流校核： S_min,k = I_k,k·√t / K。段1始端即 35kV 母线，越靠末端短路电流衰减越多、要求截面越小。
热稳定短路电流口径：输入的系统短路电流为 35kV 母线三相短路值，据此反推等值系统阻抗 Z_sys = U / (√3·I_k)；沿手拉手链路逐段叠加已选电缆阻抗 （R = ρ20℃·L/S、X = X′·L），每段热稳定按该段"始端"（靠升压站一侧节点）短路电流校核： S_min,k = I_k,k·√t / K。段1始端即 35kV 母线，越靠末端短路电流衰减越多、要求截面越小。
| 参数 | 输入 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 项目类型 | - | 决定推荐导体与敷设 | |
| 系统短路电流 I_k | kA | 35kV 母线三相短路电流；各段按本段始端（沿链路衰减后）电流校核热稳定 | |
| 短路持续时间 t | s | 默认 0.36s（光伏/风电）或 0.56s（储能），按实际保护动作时间修改；切换项目类型自动套用对应默认 | |
| 电缆敷设方式 | - | 光伏/储能可选直埋或支架/桥架；选后下方校正系数随环境(土壤/空气)变化 | |
| 📏 电缆敷设校正（按《电力工程电缆设计标准》GB 50217 附录D：环境温度校正分空气/土壤、土壤热阻校正、多根并列校正） | |||
| 敷设环境温度 θa | ℃ | 实际环境/土壤温度（土壤默认25、支架/桥架默认45） | |
| 导体最高允许温度 θm | ℃ | XLPE 绝缘额定 90℃ | |
| 敷设基准温度 θr | ℃ | 额定载流量基准（土壤25℃ / 空气40℃，随敷设方式自动切换） | |
| 土壤热阻校正 Kρ | - | 不同土壤热阻校正（GB 50217 附录D；基准表ρ=1.0，默认0.87；仅直埋可编辑，支架/桥架时禁用且取1） | |
| 并列回路数 | 回 | 多根并列校正（GB 50217 附录D 表D.0.4/表D.0.5；按100mm/s=d默认取值） | |
| 功率因数 cosφ | - | 压降计算用 | |
| 电缆负载率 | - | 设计电流 = 额定电流 × 负载率；默认 1.0 即按额定选缆(保守) | |
| 箱变台数 N | 台 | 修改后自动重排 N 行（光伏默认 8 台，风电默认 6 台，储能默认 5 台）；段长默认：光伏 1000/300 m、风电 3000/1500 m、储能 500/100 m（段1较远，其余相同） | |
导体载流量基准（可修改，单位 A；已含上方敷设校正系数 ×Ka×Kt）
集电线路连接简图（径向手拉手）
接地电阻与防雷保护计算
含两部分：A 复合接地网接地电阻（IEEE 80 简化式）、B 避雷针滚球法保护半径。
A：Rg ≈ ρ·(1/L + 1/√(20A))（ρ 土壤电阻率 Ω·m，A 接地网面积 m²，L 水平导体总长 m）。
B：rx = √(h(2hr−h)) − √(hx(2hr−hx))（hr 滚球半径：一类30/二类45/三类60 m）。
区块 A · 复合接地网接地电阻
| 参数 | 输入 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 土壤电阻率 ρ | Ω·m | 黏壤土≈50–100 | |
| 接地网面积 A | m² | 如 80×50 | |
| 水平导体总长 L | m | 网格总延长 | |
| 目标接地电阻 | Ω | 低压≤4 / 一般≤10 |
| 结果 A | 值 | 单位 | 判定 |
|---|---|---|---|
| 接地电阻 Rg | - | Ω | - |
区块 B · 避雷针滚球法保护半径
| 参数 | 输入 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 避雷针高度 h | m | 针尖高度 | |
| 被保护物高度 hx | m | 设备最高处 | |
| 滚球半径 hr | m | 二类=45 |
| 结果 B | 值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 保护半径 rx | - | m | 高度 hx 处水平保护半径 |
接地系统计算
依据 GB/T 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》、DL/T 621、IEEE Std 80-2000 编制，默认参数按 110kV 升压站（站区 80m×80m 主接地网）典型工况预置。左侧录入参数，右侧一键核算：①四极法土壤电阻率测试（Wenner/Schlumberger）与季节系数修正；②单根水平接地极；③多根垂直接地极组合（含利用系数）；④复合接地网接地电阻及规范允许值校验；⑤跨步电压/接触电压允许值与计算值校验；⑥接地材料热稳定最小截面 S_min = I_g·√t / C。接地网接地电阻采用 IEEE 80 简化式 R_g ≈ ρ·(1/L_m + 1/√(20A))。本工具用于方案比选与初步设计，正式工程以设计院图纸及规程最新版为准。
通用参数（①~⑥ 共用）
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 系统接地方式 | - | 升压站为大接地短路电流系统，选「有效接地」：R≤2000/I，I>4000A 时 R≤0.5Ω | |
| 土壤电阻率 ρ | Ω·m | 升压站站址设计采用值，可由①四极法测得后回填 | |
| 表层电阻率 ρ_s | Ω·m | 站区 100~150mm 碎石层，典型 2000~5000 | |
| 接地体埋深 h | m | 主接地网埋深，GB/T 50065 不宜小于 0.8m | |
| 故障切除时间 t_s | s | 后备保护动作+断路器全分闸时间（110kV 取 0.5s） | |
| 入地故障电流 I_g | A | 单相接地短路电流经架空地线/电缆屏蔽分流后的入地分量 | |
| 人体重量 m | kg | 影响跨步/接触电压允许值（按 m^0.5 修正） |
① 土壤电阻率测试（四极法）
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 测试方法 | - | Wenner：四极等距 a；Schlumberger：电流极距 a、电位极距 b | |
| 电极间距 a（相邻） | m | 站区宜取 a≈20m 以反映接地网埋深范围内土壤 | |
| 电位极距 b | m | 仅 Schlumberger：内电位极半距（Wenner 取 b=a） | |
| 实测视在电阻 R | Ω | 接地电阻测试仪读数 | |
| 季节系数 ψ | - | 修正至最不利季节（湿区 1.2~1.5 / 干区 1.0~1.2） |
② 水平接地极（单根直线导体）
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 水平接地体长度 L | m | 升压站接地网单边长度（80m×80m 站区） | |
| 导体直径 d | mm | −50×5 热镀锌扁钢等值直径约 12mm | |
| 形状系数 A | - | GB/T 50065-2011 表 A.0.2：单根直线形取 0；L 形/十字形/多射线/闭合环形按形状取正值（表列约 −0.6~5.65） |
③ 垂直接地极组合（n 根 + 利用系数）
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 单根垂直接地极长度 l | m | L50×5 角钢 / DN50 钢管，标准长度 2.5m | |
| 垂直接地极直径 d | mm | 钢管外径 / 角钢等值直径 | |
| 根数 n | 根 | 升压站沿接地网周边均匀敷设，典型 20~40 根 | |
| 极间距离 s | m | 宜取 s≥2l，本例 s/l=2；范围 1~5 可扩展查表 | |
| 利用系数 η_v（可选） | - | 留空按 s/l、n 自动查表；也可手填覆盖 |
④ 复合接地网接地电阻
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 水平接地导体总长 L_m | m | 80m×80m 站区、8m 网格 ≈ 2×11×80 ≈ 1700m | |
| 接地网面积 A | m² | 接地网外缘包围面积（80×80） | |
| 网格导体直径 d_g | mm | 用于⑤跨步/接触系数计算的导体直径 | |
| 网格导体间距 D | m | 升压站主接地网网格 5~10m，本例 8m | |
| 网格内垂直接地极根数 n_g | 根 | 0 表示纯水平网；>0 叠加垂直接地极 | |
| 垂直接地极长度 l_g | m | 仅在 n_g>0 时参与计算 | |
| 垂直接地极直径 d_gv | mm | 仅在 n_g>0 时参与计算 | |
| 垂直接地极利用系数 η_g | - | 网格内垂直接地极利用系数 |
⑤ 跨步电压 / 接触电压校验
本项无需单独输入：由「通用参数」与「④复合接地网」的 R_g′、网格几何（间距 D、面积 A、导体总长 L_m）、埋深 h 自动推算地电位升 GPR、IEEE 80 网格系数 K_m/K_s 及跨步/接触电压。
⑥ 接地材料热稳定校验
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 接地材料 | - | 切换自动带出热稳定系数 C | |
| 热稳定系数 C | A·√s/mm² | 钢≈70 / 铜≈210 / 铝≈120（可调整） | |
| 选用导体截面 S | mm² | −50×5 热镀锌扁钢 = 250mm²（升压站常用） |
计算结果
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① 土壤电阻率
| 结果 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 实测土壤电阻率 ρ_m | - | Ω·m | ρ_m = K·R（Wenner K=2πa；Schlumberger K=πa²/b） |
| 设计采用电阻率 ρ_d | - | Ω·m | ρ_d = ψ·ρ_m（可回填上方通用参数 ρ） |
② 水平接地极
| 结果 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 等值半径 b | - | m | b = d/2 |
| 单根水平接地电阻 R_h | - | Ω | R_h = ρ/(2πL)·[ln(2L²/(b·h)) + A]，A 为形状系数 |
③ 垂直接地极组合
| 结果 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 单根垂直接地极 R_v | - | Ω | R_v = ρ/(2πl)·[ln(8l/d)−1]（GB/T 50065 式 A.0.1-1） |
| 采用利用系数 η_v | - | - | 由 s/l、n 查表（或手填覆盖） |
| 组合后接地电阻 R_group | - | Ω | R_group = R_v/(η_v·n) |
④ 复合接地网（升压站主接地网）
| 结果 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 埋深修正因子 K_h | - | - | K_h = 1 + 1/(1 + h·√(20/A))（IEEE 80 式 57 埋深项） |
| 水平网接地电阻 R_g | - | Ω | R_g = ρ·[1/L_m + (1/√(20A))·K_h]（IEEE 80 式 57） |
| 叠加垂直接地极后 R_g′ | - | Ω | n_g>0：R_g′=(R_g·R_v′)/(R_g+R_v′)，R_v′=R_v/(η_g·n_g) |
| 规范允许接地电阻 R_allow | - | Ω | 有效接地：2000/I_g，I_g>4000A 时取 0.5Ω 控制 |
| 接地电阻校验 | - | - | R_g′ ≤ R_allow ?（GB/T 50065-2011 第 4 章） |
⑤ 跨步电压 / 接触电压校验
| 结果 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 地电位升 GPR | - | V | GPR = I_g·R_g′ |
| 网格等效参数 n | - | - | n = 2·L_m/L_p，L_p=4√A（正方形近似） |
| 不规则系数 K_i | - | - | K_i = 0.644 + 0.148·n |
| 接触（网孔）系数 K_m | - | - | IEEE 80 式(81)，含 K_ii/K_h 边缘与埋深修正 |
| 跨步系数 K_s | - | - | K_s = (1/π)[1/2h + 1/(D+h) + (1/D)(1−0.5^(n−2))] |
| 允许接触电压 U_t,allow | - | V | (174 + 0.17·ρ_s)·m^0.5/√t_s（GB/T 50065，70kg） |
| 允许跨步电压 U_s,allow | - | V | (174 + 0.7·ρ_s)·m^0.5/√t_s（GB/T 50065，70kg） |
| 计算接触电压 U_t（网孔） | - | V | U_t = ρ·K_m·K_i·I_g/L_m |
| 计算跨步电压 U_s | - | V | U_s = ρ·K_s·K_i·I_g/L_m |
| 接触电压校验 | - | - | U_t ≤ U_t,allow ? |
| 跨步电压校验 | - | - | U_s ≤ U_s,allow ? |
⑥ 热稳定校验
| 结果 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 热稳定最小截面 S_min | - | mm² | S_min = I_g·√t_s / C |
| 热稳定校验 | - | - | S ≥ S_min ? |
线路损耗（线损）计算
对已选定的电缆截面核算实际有功损耗与年损耗费用（区别于截面选型）。
三相损耗 ΔP = 3·I²·R，单相/直流 ΔP = 2·I²·R；
单程电阻 R = ρ·L/S（ρ：铜 0.0185 / 铝 0.0283 Ω·mm²/m）。
电流 I = P×1000 /(√3·U·cosφ)（三相）。
| 参数 | 输入 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 回路类型 | - | 决定损耗公式 | |
| 导体材质 | - | 决定电阻率 | |
| 系统电压 U | V | 低压 400 / 中压 10000 | |
| 负荷功率 P | kW | 线路输送功率 | |
| 功率因数 cosφ | - | 阻性分量 | |
| 电缆截面 S | mm² | 已选截面 | |
| 电缆长度 L | m | 单程长度 | |
| 年运行小时 h | h | 满载等效 | |
| 电价 | 元/kWh | 用于费用 |
| 结果 | 值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 计算电流 I | - | A | 由 P/U/cosφ |
| 单程电阻 R | - | Ω | ρ·L/S |
| 线路有功损耗 ΔP | - | W | 实时损耗 |
| 年损耗电量 | - | kWh | ΔP·h/1000 |
| 年损耗费用 | - | 元 | 电量×电价 |
| 线损率 | - | % | ΔP/输入功率 |
无功补偿与功率因数校正
将系统功率因数由 cosφ₁ 提升至目标 cosφ₂，所需并联电容补偿容量
Qc = P·(tanφ₁ − tanφ₂)（kvar），
其中 tanφ = √(1−cos²φ)/cosφ。补偿可减小视在功率、释放变压器容量。
| 参数 | 输入 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 有功负荷 P | kW | 最大有功 | |
| 当前功率因数 cosφ₁ | - | 补偿前 | |
| 目标功率因数 cosφ₂ | - | 补偿后 |
| 结果 | 值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 补偿前无功 Q₁ | - | kvar | P·tanφ₁ |
| 补偿后无功 Q₂ | - | kvar | P·tanφ₂ |
| 需补偿容量 Qc | - | kvar | - |
| 补偿前视在功率 S₁ | - | kVA | P/cosφ₁ |
| 补偿后视在功率 S₂ | - | kVA | P/cosφ₂ |
| 释放视在功率 ΔS | - | kVA | S₁−S₂ |
钢材重量计算（电缆支架 · 槽钢 · 方钢）
计算依据：钢材理论重量按国家标准型材截面计算，密度取 7.85 g/cm³（7850 kg/m³）。
角钢每米重量按 GB/T 706 等边角钢：∠40×4 = 2.422、∠50×5 = 3.770、∠60×6 = 5.420 kg/m；
槽钢每米重量按 GB/T 707 热轧槽钢（[5~[40c，见下拉）；
方钢每米重量 W = a² × 0.00785（a 为边长 mm）。
电缆支架：支架个数 = 沟长 ÷ 间距（取整），单侧每排 1 个、两侧每排 2 个；角钢规格仅决定"每米重量"，单根支架所用角钢长度由"单个支架用量"独立输入（默认 2.7 m）。
一、电缆沟电缆支架重量
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 电缆沟长度 | m | 默认 1000 | |
| 敷设方式 | - | 默认单侧 | |
| 支架间距 | m | 默认 0.6 | |
| 角钢规格 | - | 默认 0.5；仅决定每米重量 | |
| 单个支架用量 | m | 单根支架所用角钢长度，默认 2.7 |
| 输出结果 | 数值 | 单位 | 计算原则 |
|---|---|---|---|
| 支架个数（每侧） | - | 个 | 沟长÷间距(取整) |
| 支架总数（含两侧） | - | 根 | 个数×侧数 |
| 单根支架重量 | - | kg | 单个支架用量×每米重量 |
| 角钢总用量长度 | - | m | 总根数×单个支架用量 |
| 支架总重量 | - | kg | 总根数×单根重 |
| 支架总重量 | - | t | ÷1000 |
二、槽钢重量计算
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 槽钢规格 | - | GB/T 707 热轧槽钢 | |
| 自定义每米重量 | kg/m | 仅选"自定义"时生效 | |
| 槽钢总长度 | m | 可填工程总用量 |
| 输出结果 | 数值 | 单位 | 计算原则 |
|---|---|---|---|
| 每米重量 | - | kg/m | 取自规格 |
| 总长度 | - | m | — |
| 槽钢总重量 | - | kg | 长度×每米重 |
| 槽钢总重量 | - | t | ÷1000 |
三、方钢重量计算
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 常用边长预设 | - | 选择后自动填入边长 | |
| 方钢边长 | mm | 也可手动输入 | |
| 总长度 | m | 可填工程总用量 |
| 输出结果 | 数值 | 单位 | 计算原则 |
|---|---|---|---|
| 每米重量 | - | kg/m | 边长²×0.00785 |
| 总长度 | - | m | — |
| 方钢总重量 | - | kg | 长度×每米重 |
| 方钢总重量 | - | t | ÷1000 |
一体化电源(UPS选型)（DL/T 1074-2019 交直流一体化）
依据 DL/T 1074-2019《电力用直流和交流一体化不间断电源设备》 及 DL/T 5044-2014 第 6.11 节：
一体化电源中 UPS 与直流系统共用同一组蓄电池，UPS 侧仅计算逆变器容量，不另算电池。
计算负荷应乘以可靠系数（信息网络设备 ×1.5，其他最大计算负荷 ×1.3）；
最大冲击电流应 ≤ UPS 额定电流的 1.5 倍；负荷率宜 ≤ 80%；冗余可采用单机 / N+1 / 1+1 双重化；
应急供电时间一般 8~30min（有柴油发电机可取短）。UPS 有功功率 P = 0.9×S_ups(kW)（cosφ≈0.9）以「UPS 逆变输入」行写入直流系统负荷清单一并核算，由直流系统按 I = K·P/Un,dc 折算电流（K 取 0.6）。
安装海拔超过 1000m 时，空气密度降低、散热变差，UPS 须按 DL/T 5491-2014 表C.2-2 降容系数 Kd 对容量降容校正：应选容量 = 计算负荷 /(负荷率上限 × Kd)；本工具内置该表并随输入海拔自动查取（1000m 取 1.00，5000m 取 0.67，中间线性插值）。
一、UPS 系统参数
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| UPS 输出型式 | - | 三相/单相 | |
| 逆变器效率 η | - | 0.90~0.95，默认 0.92 | |
| 安装海拔 | m | 默认 1000；>1000m 按 DL/T 5491-2014 表C.2-2 降容系数 Kd 修正容量 | |
| 共用直流系统电压 Un,dc | V | 与直流系统一致 | |
| 负荷率上限（建议） | - | ≤0.80 | |
| 冗余方式 | - | 可靠性要求选择 | |
| 应急供电时间（建议） | min | 8~30，有柴发可取短 | |
| 信息网络设备可靠系数 | - | DL/T 5044 取 1.5 | |
| 其他负荷可靠系数 | - | DL/T 5044 取 1.3 |
二、UPS 负荷清单（用户逐项录入）
| # | 负荷名称 | 类别 | 功率 (kW) | cosφ | 启动倍数 | 操作 |
|---|
「启动倍数」仅对冲击负荷(如大屏/风机)生效并参与最大冲击电流校核，普通负荷保持 1。
三、计算与导出
点击「开始计算」后，此处给出逆变器容量、负荷率、冗余配置、最大冲击校核与直流侧输入电流。
一体化电源(直流系统选型)（DL/T 5044-2014 阶梯法）
依据 DL/T 5044-2014《电力工程直流电源系统设计技术规程》 附录 C「阶梯法」进行蓄电池容量计算：
Ccₖ = Kk · Σ(i=1..k) (Iᵢ−Iᵢ₋₁) / Kc( Tₖ − Tᵢ₋₁ )，
随机(5s)冲击 Cr = Ir/Kcr，
设计容量 C = max(Cc₁…Ccₙ) + Cr。
其中 Kk=1.40（可靠系数）；I₀=0；Tₖ 为截至第 k 阶段末的累计放电时间；Kc 为容量换算系数，取自表 C.3-3（阀控式密封铅酸蓄电池 2V 单体，已内置）。第 i 项增量电流 (Iᵢ−Iᵢ₋₁) 的放电时间 = 「自第 i 阶段起至第 k 阶段末」的剩余放电时间 Tₖ−Tᵢ₋₁（i=1 时分母为全程 Tₖ，i=k 时分母为单阶段 tₖ）。
蓄电池只数按下式校核：浮充 n·Uf≈1.05Un、均充 n·Ue≤1.10Un、放电末期 n·Uterm≥0.875Un。
一、系统参数
| 参数 | 数值 | 单位 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 直流系统标称电压 Un | V | 220V 或 110V 系统 | |
| 变电站电压等级 | kV | 影响事故照明与通信电源放电时间（220kV及以上通信取4h，其他取2h；事故照明均取2h） | |
| 蓄电池组数 | 组 | 重要站可设 2 组 | |
| 单体蓄电池终止电压 Uterm | V | 阀控铅酸一般取 1.85~1.90V | |
| 浮充电压 Uf（单体） | V | 2.23~2.27，默认 2.25 | |
| 均充电压 Ue（单体） | V | 2.30~2.35，默认 2.33 | |
| 可靠系数 Kk | - | DL/T 5044 取 1.40 | |
| 充电装置系数（1.0~1.25） | - | (1.0~1.25)·I₁₀ + Ijc，默认 1.10 | |
| 充电模块额定电流 | A | 高频开关模块单台容量 | |
| 蓄电池只数 n（留空自动推荐） | 只 | 留空则按 1.05Un/Uf 推荐并校核 |
二、事故放电阶段定义（时间轴，自下而上阶梯）
| 阶段 | 阶段名称 | 持续时长 tk (min) | 操作 |
|---|
各阶段时长均须 > 0，按发生先后自上而下排列；总时长即事故放电时间（默认 1+29+30+60+120 = 240min = 4h，5 个阶段）。220kV 及以上变电站通信电源按 4h 考虑，其他按 2h；事故照明固定 2h，可修改终止阶段。
三、直流负荷清单（用户逐项录入，工具据此聚合各阶段电流；计算电流 = 功率 × 负荷系数K × 1000/Un）
| 选用 | # | 负荷名称 | 类别 | 功率 (kW) | 负荷系数 K | 或电流 (A) | 起止阶段 | 操作 |
|---|
「类别=经常负荷」计入 Ijc（充电容量）并贯穿全事故；「事故初期/持续」按起止阶段参与阶梯；「随机冲击」单列入 Ir；「一体化电源」由 UPS 模块一键写入（一体化共用蓄电池，贯穿全部事故阶段）。负荷系数 K 按 DL/T 5044 附录 A 典型取值（UPS/控制保护 0.6、照明 1.0、断路器 1.0、通信 0.8）；若「或电流(A)」填了数值则直接采用该电流、忽略功率与 K。
四、计算与导出
点击「开始计算」后，此处给出逐阶段容量推导、蓄电池只数校核、充电装置选型与结论汇总。
电压暂降与电能质量综合评估
💡 模型：采用阻抗分压器法计算故障期间母线残余电压（暂降幅值）——
Upu = ZL /(ZS + ZL)，其中 ZS=Un²/Ssc 为系统等效阻抗，ZL 为母线至故障点线路阻抗。
故障类型修正：三相短路 U = ZL/(ZS+ZL)；两相相间短路 U = 0.5×[1 + ZL/(ZS+ZL)]（对称分量法，Z1=Z2 假设，远端→1、近端→0.5）；
单相接地残余电压与中性点接地方式、变压器接线组别及零序阻抗强相关，需对称分量法逐案计算，本工具按三相短路模型保守估算（实际故障相通常更低）。
随后将（幅值, 持续时间）与 ITIC/CBEMA 耐受包络比对，判定敏感设备是否脱扣。
依据：IEEE 493 / IEEE 1346、IEC 61000-4-11、GB/T 30137（电压暂降）。结果为工程估算，用于方案比选与设备选型。
系统参数
线路与故障
架空线 0.35~0.45；电缆 0.10~0.25
仅单相接地用；架空线约 3.0
保护与设备
主保护 60~100ms；后备 300~500ms
仅"自定义"生效
暂降计算结果
系统阻抗 ZS
—
Ω
线路阻抗 ZL
—
Ω
受影响相数 / 故障类型
—
残余电压（暂降幅值）
—
pu
电压跌落深度
—
%
设备耐受电压
—
pu
ITIC 该时长耐受下限
—
pu
ITIC 判定
—
综合结论
—
ITIC / CBEMA 耐受包络与暂降工作点
不同故障点距离的暂降幅值（距离敏感性）
⚠️ 口径说明：本工具采用工程近似——① ITIC 包络取标准曲线的分段线性近似；② 不平衡故障按序网系数简化，未逐相求解；
③ 未计及变压器接线组别对暂降的传播。用于方案比选与设备选型裕度判断，不作为电能质量仲裁依据。