第七章输电线路

1、2021-12-292021-12-291工矿企业供电工矿企业供电山西大同大学 张学成2021-12-292第七章第七章 输输 电电 线线 路路n本章知识要点 电压损失、经济电流密度和年最大负荷利用小时数等概念； 架空线路与电缆线路的结构组成及敷设方法； 各种输电导线型号及截面的选择原则和选择方法。n本章培养的能力与技能 能根据使用环境特征和架空线路、电缆的结构特征，合理地选择线路所用材料及电线、电缆的型号，并确定其敷设方式； 能根据用电负荷及电线、电缆的技术资料正确选择导线的截面。2021-12-293第一节第一节 架架 空空 线线 路路n输电线路的作用 输送电力，把发电厂、变电所和用户连接

2、在一起，构成电力系统。 n架空线路与电缆线路相比 缺点：受自然条件影响大，占有空间大，城市中架设影响市容美观，高压线路通过居民区有较大危险； 优点：投资费用低、建设速度快、容易发现故障和易于维护检修。n工矿企业应用仍较为普遍。*n一、架空线路的结构n二、架空线路的敷设2021-12-294一、架空线路的结构一、架空线路的结构n结构组成 一般由导线、绝缘子、金具、电杆、横担、拉线等组成。 高压架空线路还有避雷线和接地装置等。 图7-1。2021-12-2951导线导线n按结构分类 绝缘导线和裸导线，单股导线和多股绞线，一般采用多股裸绞线。n多股绞线的类型 铜绞线（TJ）：一般只用于腐蚀严重的地区

3、。 铝绞线（LJ）：一般用在10kV及以下线路。 钢绞线（GJ）：用于小功率的架空线路，或作避雷线与接地线。 钢芯铝绞线（LGJ）：钢线和铝线绞合而成。截面指铝线的截面积。n配电线路常用铝绞线，送电线路采用钢芯铝绞线。2021-12-2962电杆电杆n按材质分类 木杆、水泥杆和铁塔。 35kV及以下线路多用水泥杆。跨度较大的地方和110kV的线路一般采用铁塔。n电杆按作用和地位分类。图7-2。 直线杆：用于线路的直线段，起支撑导线的作用。 耐张杆：用于线路直线段数根直线杆之间。 转角杆：用于线路转弯处，转角常为30、45、60、90等。 终端杆：用于线路的始端和终端。 分支杆：用于线路的分支处

4、。 跨越杆：跨距大、电杆高、受力大。 换位杆：交换三相导线位置。2021-12-2973横担横担n作用 固定绝缘子，使导线保持足够的电气间距。n类型 木、铁、瓷横担。铁横担和瓷横担使用较普遍。n安装位置 直线杆装在负荷一侧；其它杆装在受力的反方向；耐张杆安装在电杆的两侧。 安装应与线路方向垂直； 多层横担应装在同一侧； 应水平安装，倾斜度不大于1。2021-12-2984绝缘子绝缘子n作用 又叫瓷瓶，用来固定导线，并使导线与横担和电杆之间绝缘。n类型 按电压：高压、低压绝缘子。 按用途和结构：针式、蝶式、悬式、瓷横担绝缘子、瓷拉紧绝缘子和防污型绝缘子等。图7-3。n用途 针式和悬式绝缘子用于直

5、线杆； 蝶式和悬式绝缘子用于耐张、转角、分支、终端杆； 防污型绝缘子用于空气特别污秽地区； 瓷拉紧绝缘子用于拉线绝缘。2021-12-2995金具金具n作用 连接、固定导线、安装横担和绝缘子、紧固和调整拉线等。n类型 图7-4。 安装针式绝缘子的直脚和弯脚； 安装蝶式绝缘子的穿心螺钉； 悬式绝缘子的挂环、 挂板、线夹； 将横担固定在电杆上的U型抱箍； 调节拉线松紧的花篮螺拴； 连接导线用的并沟线夹、压接管； 减轻导线振动的防振锤等。2021-12-29106拉线拉线n作用平衡电杆拉力，稳固电杆，防止电杆倾倒。n组成拉线抱箍、拉紧绝缘子、花篮螺拴、地锚（拉线底盘）和拉线等组成。n拉线按用途和结构

6、分类，图7-5。 普通拉线。又称尽头拉线，用于终端杆、分支杆、转角杆、耐张杆。平衡电杆所受拉力。 人字拉线。又叫侧面拉线或风雨拉线，用于交叉跨越加高杆或较长的耐张段中间的直线杆。抵御横线路方向的风力。 高桩拉线。又叫水平拉线，用于需要跨越道路的电杆上。 自身拉线。又叫弓形拉线，用于地形狭窄、受力不大的电杆，防止电杆受力不平衡或防止电杆弯曲。2021-12-2911二、架空线路的敷设二、架空线路的敷设n1敷设路径的选择 选取线路短、转角少、交叉跨越少的路径； 交通运输要方便，以利于施工和维护； 尽量避开河洼和雨水冲刷地带及有爆炸危险、化学腐蚀、工业污秽、易发生机械损伤的地区； 与建筑物保持一定的

7、安全距离；禁止跨越易燃屋顶的建筑物；避开起重机械频繁活动地区； 与工矿企业厂（场）区和生活区的规划协调，在矿区尽量避开煤田，少压煤； 妥善处理与通讯线路的平行接近问题，考虑其干扰和安全的影响。n2线路的敷设2021-12-29121）档距与弧垂）档距与弧垂n档距 同一线路上两相邻电杆之间的水平距离。n弧垂 架空线路的最低点与两端电杆导线悬挂点的垂直距离。n档距大小 与杆高、导线型号与截面、电压等级和线路通过的地区有关。 3kV10kV线路：城区40m50m，郊区50m100m； 低压线路： 城区30m50m，郊区40m60m。n导线的弧垂不宜过大和过小。2021-12-29132）导线的在电杆

8、上的排列方式）导线的在电杆上的排列方式n三相四线制线路 一般水平排列。零线靠近电杆、建筑物； 零线不应高于相线； 路灯线不应高于其它相线和零线。n高、低压线路同杆架设时 低压配电线路应架设在下方。n三相三线制线路 水平、三角、混合或垂直排列。2021-12-29143）导线的线间距离）导线的线间距离n取决于 档距、电压等级、绝缘子的类型和电杆的杆型等。表7-1。2021-12-29154）横担的长度与间距）横担的长度与间距n铁横担 一般采用65656角钢。n长度 取决于线间距离、安装方式和导线根数等。n上下层横担之间的距离见表7-2。 表7-2 10kV上下层横担之间的最小距离 mm杆 型 直

9、 线 杆分支或转角杆高压与高压 800500高压与低压12001000低压与低压6003002021-12-29165）电杆高度）电杆高度n水泥电杆的长度 电杆的长度有6m、7m、8m、9m、10m、12m、15m等几种， 电杆梢径有150、170、190mm几种， 电杆的锥度为175。n电杆高度取决于 杆顶所空长度（一般为100mm300mm）， 上下两横担的间距， 弧垂， 导线与地面及导线与跨越物的距离、 电杆埋地深度。n导线与跨越物的距离及电杆埋深见表7-3和表7-4。2021-12-2917第二节第二节 电缆线路电缆线路n与架空线路相比 缺点：投资大、查找故障困难、维护检修不便。 优点

10、：不受外界影响、不占地面和空间、不影响市容观瞻、使用安全可靠；可在地下、水中、隧道中、有火灾危险、有爆炸危险和化学腐蚀的场所敷设。n使用场所 在不宜架设架空线路的地区和不准架设架空线路的场所，如房屋、人口密集地区，风景区，受空间限制的工厂厂区，有爆炸、火灾、腐蚀的场所均应采用电缆线路。 矿井井下受空间限制和安全上的需要，除架线电机车外均采用电缆线路。2021-12-2918一、电缆的结构一、电缆的结构n电力电缆按绝缘材料可分为： 纸绝缘电缆、橡胶绝缘电缆、塑料绝缘电缆三种。2021-12-29191纸绝缘电缆纸绝缘电缆_1n结构：图7-7。n导电线芯 铜芯、铝芯。 铝芯严禁用于采区。n绝缘 油

11、浸纸绝缘、干绝缘和不滴流。 垂直落差：油浸纸绝缘不超过15m，干绝缘不超过100m，不滴流不限。n内护层 铅护套、铝护套。 铝护套严禁用于井下。 2021-12-29201纸绝缘电缆纸绝缘电缆_2n铠装层 无铠装、钢带铠装、细钢丝铠装和粗钢丝铠装。 钢带和细钢丝，敷设在倾角45以下场所。 倾角在45及以上应采用粗钢丝铠装电缆。n 外被层 无外被层、沥青油麻、聚氯乙烯、聚乙烯。 无外被层称裸铠装，为了防锈采用镀锌钢带。 沥青油麻，易燃且防蚀差。 塑料外被层，用于易燃和腐蚀性的场所。2021-12-2921电缆的型号电缆的型号2021-12-29222橡胶绝缘电缆橡胶绝缘电缆n 按用途：电气装备用

12、电缆、电力电缆和控制电缆。n 导电线芯：铜芯和铝芯；n 内护套：铅护套、聚氯乙烯套和橡胶套；n 铠装层：无铠装和钢带铠装；n 外被层：无外被层、麻外被层和内钢带铠装。n 矿用： 橡胶绝缘橡胶护套软电缆，也称橡套电缆。 分为：普通橡套电缆、阻燃橡套电缆和屏蔽橡套电缆三种。2021-12-29231）普通橡套电缆）普通橡套电缆n结构图7-8 导电芯线：铜芯。 线芯数：3、4、6、7等。 橡胶分相绝缘 防震橡胶芯 橡胶护套：为天然橡胶，易燃烧。n用于 无易燃易爆的场所。2021-12-29242）阻燃橡套电缆）阻燃橡套电缆n结构 与普通橡套电缆相同 护套采用氯丁橡胶。n用于 易燃易爆的场所。2021

13、-12-29253）屏蔽橡套电缆）屏蔽橡套电缆 n结构 图7-9 在导电芯线橡胶绝缘层外包有屏蔽层。 屏蔽层有半导体橡胶和铜丝尼龙编织网两种。 国产煤矿用低压屏蔽电缆如图。n作用 与检漏继电器 配合可超前切断电源。n高压煤矿用移动屏蔽监视型橡套电缆。图7-10。 2021-12-2926橡套电缆型号橡套电缆型号2021-12-29273塑料绝缘电缆塑料绝缘电缆n绝缘 交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯绝缘。n护套 聚氯乙烯护套。n导电芯线 铜芯和铝芯n其它 有铠装和无铠装、有屏蔽层和无屏蔽层、有外被层和无外被层等。n优点 具有抗酸碱、耐腐蚀、质量轻、敷设垂直落差不受限制等。n型号与纸绝缘同。2021-1

14、2-2928二、电缆的敷设二、电缆的敷设n1电缆敷设的一般要求n2电缆的敷设方式n3矿井井下电缆的敷设2021-12-29291电缆敷设的一般要求电缆敷设的一般要求n1）选择合适的敷设路径n2）电缆敷设时应注意的问题2021-12-29301）选择合适的敷设路径）选择合适的敷设路径n选择最短的路径；n选择最安全的路径，保证电缆不受机械损伤、化学腐蚀、地中电流等的伤害；n避免和减少穿越地下管道、公路、铁路及通讯电缆等；n避开规划中需要挖土的地方。2021-12-29312）电缆敷设时应注意的问题）电缆敷设时应注意的问题n 电缆的弯曲半径不得小于表7-7的数值。n 敷设高差不超过表7-8的规定。n

15、 冬季电缆加热后敷设。电缆敷设时允许的最低温度见表7-9。n 下列地点的电缆应有金属管或罩加以保护： 电缆进入建筑物、隧道、穿过楼板及墙壁处； 电缆从地下或电缆沟引出地面时地面上2m一段，其根部深入地下0.1m。 变电所内的铠装电缆，如无机械损伤可能，可不加保护。2021-12-29322电缆的敷设方式电缆的敷设方式n直接埋地敷设n电缆沟敷设n电缆隧道敷设n排管敷设n架空与沿墙敷设等 工矿企业电缆隧道敷设和排管敷设较少采用。2021-12-29331）直接埋地敷设）直接埋地敷设_1n优点 不需其它设施，施工简便、造价低廉；电缆埋在地下散热好，电缆的载流量大。n缺点 电缆易受机械损伤、化学腐蚀、

16、电腐蚀，故其可靠性差，检修不方便。n适用范围 电缆根数少，且敷设距离较长时用。2021-12-29341）直接埋地敷设）直接埋地敷设_2n注意事项 埋深一般为700mm1000mm，但应在冻土层以下。否则应采取保护措施。 设永久性路径标志。 电缆上应铺盖水泥板或砖块。 应采用铠装电缆并有防腐层。 重要负荷的两路电源电缆，尽量不敷设在同一土沟内。 与其它设施平行与交叉时的最小间距和要求应符合有关规定。2021-12-29352）在电缆沟内敷设）在电缆沟内敷设_1n适用场合 与地下管道交叉不多，地下水位低，不易积灰积水的场所，且电缆根数较多（不超过12根）时采用n优缺点 投资省、占地少、走向灵活、

17、能容纳较多电缆。 维护检修不如隧道和架空敷设方便。2021-12-29362）在电缆沟内敷设）在电缆沟内敷设_2n特点 沟底应有5的坡度，盖板重量一般不超过50kg。 室内盖板与地坪相平，经常开启的采用钢盖板。变电所屋外盖板高出地面100mm。厂区盖板顶部低于地面300mm，盖板上铺以细土和砂子。 屋外电力电缆沟进入变电所或厂房内，在入口处应有耐火隔墙。 电缆沟的尺寸和布置要求应符合有关规定。2021-12-29373）架空与沿墙敷设）架空与沿墙敷设n特点 架空敷设：用专用卡子、帆布带或铁钩等，将电缆吊挂在镀锌钢绞线上。 沿墙敷设：用电缆钩将电缆吊挂于建筑物的墙壁上或梁、柱上。n优缺点 结构简

18、单、宜于解决与其它管线的交叉问题、维护检修方便。 容易积灰和受热力管道的影响。2021-12-29383矿井井下电缆的敷设矿井井下电缆的敷设n敷设方式 沿井筒、巷道和支柱敷设。与地面沿墙敷设基本相同。n敷设固定方法 倾角30以下用吊钩悬挂；用木耳子或帆布带沿柱子悬挂； 倾角30及以上用夹子、卡箍或其它夹持装置，固定在巷道壁上。n图7-13。2021-12-2939第三节第三节 车间线路的结构和敷设车间线路的结构和敷设n一、线路的结构n二、导线的敷设方式2021-12-2940一、线路的结构一、线路的结构n一般采用三相四线制系统，n导线用绝缘电线或电缆；车间内配电干线多采用裸导线。n多用铝线。移

19、动、剧烈振动、爆炸和腐蚀场所用铜线。n塑料绝缘电线用于室内明敷或穿管敷设。不宜在室外敷设。n氯丁橡皮绝缘电线耐油性好、不易霉、不延燃、气候适应性好、不易老化，适宜在室外敷设。2021-12-2941二、导线的敷设方式二、导线的敷设方式_1n明敷 将导线敷设于墙壁、天花板或桁架等处的表面。n暗敷 将导线敷设于墙壁、地坪或楼板内。2021-12-29422导线的敷设方式导线的敷设方式_2n绝缘电线的敷设方式 用瓷（塑料）夹、鼓形绝缘子或针式绝缘子沿墙壁、桁架或天花板明敷。表7-10 。 用木、塑料或金属线槽沿墙壁、桁架或天花板明敷。 穿钢管或塑料管明敷或暗敷。 沿钢索明敷。用绝缘子或穿管吊装在钢索

20、上。n裸导线和母线的敷设方式 用绝缘子明敷。母线暗敷时应采用插接式母线。n不同导线及不同敷设方式时的适用环境场合见表7-11 。2021-12-2943第四节第四节 输电导线截面的选择输电导线截面的选择n一、选择导线截面的条件2021-12-29441选择导线截面的一般原则选择导线截面的一般原则n 按长时允许电流选择。不超过长时允许温度。n 按允许电压损失选择。保证电压质量。n 按经济电流密度选择。保证供电的经济性。n 按机械强度选择。避免断线。n 按短路时的热稳定条件选择。不超过短时允许温度。2021-12-29452各种导线截面的选择条件各种导线截面的选择条件n1）高压架空导线 按3选，按

21、1、2、4校。n2）高压电缆 按3选，按1、2、5校。n3）低压导线和电缆 干线：线长按2选，线短按1选； 移动电缆支线：按4或1选； 低压线路不考虑3、裸导线不考虑5； 井下：考虑起动时电压损失； 绝缘线与保护配合得当。 按长时允许电流选择。 按允许电压损失选择。 按经济电流密度选择。 按机械强度选择。 按短路热稳定条件选择。2021-12-2946二、按长时允许电流选择导线截面二、按长时允许电流选择导线截面n导线长时允许电流不小于流过导线的最大长时工作电流。n ：见表7-12。n ：查表7-13。n ：3台电动机，取电动机的额定电流。 3台按下式计算 ：capsoIIKpIsoKcaIwm

22、N3Ndecacos310UPKI2021-12-2947三、按允许电压损失选择导线截面三、按允许电压损失选择导线截面n1电压损失的计算 电压损失：电网始、末两端电压的算术差值。 1）线路的电压损失 终端负荷的电压损失 分布负荷的电压损失。 2021-12-2948 终端负荷的电压损失终端负荷的电压损失_1edcbaIZIXIRI2U1Ucos,IQPO2UXR ,1Un相电压损失为edaeoaodoaocoaobUUU21sincosIXIRU2021-12-2949 终端负荷的电压损失终端负荷的电压损失_2n线电压损失为n用功率表示n电缆线路 NwUQXPRUQXPRUsincos3wXR

23、IUwN3cosPRUIRU2021-12-2950 终端负荷的电压损失终端负荷的电压损失_3n将 代入式（7-3）式（7-5），则n线路每千米电阻、电抗见表7-14。LxXLrR00与sincos300 xrILUw00QxPrULUNw0w0N3cosPr LUIr LU2021-12-2951 分布负荷的电压损失分布负荷的电压损失 _1OBCAP2, Q2P1, Q1P3, Q3R1, X1R2, X2R3, X3p1, q1p2, q2p3, q3n从O点到C点整个线路的电压损失为 332211332211NN3333N2222N1111321w1XQXQXQRPRPRPUUXQRPU

24、XQRPUXQRPUUUU2021-12-2952 分布负荷的电压损失分布负荷的电压损失_2nn段线路，则线路的总电压损失为n如果各段线路的导线型号和截面相同，则niiiniiiXQRPUU11Nw1niiiniiiLQxLPrUU1010Nw12021-12-29532）变压器的电压损失）变压器的电压损失_1n变压器电压损失的相对值 n则变压器的电压损失为TT2NTT2NTT2NTT2NT2NTT2NTsin3cos3UXIURIIIUUTxTrTNTTsin%cos%uuSSUT2NTT100%UUU2021-12-29542）变压器的电压损失）变压器的电压损失_2n式中100%TNTNS

25、Pur22xzr%uuu2021-12-29552按允许电压损失选择导线截面按允许电压损失选择导线截面_1n1）允许电压损失的确定 根据电压偏移允许值和变压器二次侧电压偏移值确定。 计算电网的允许电压损失 电网末端允许的电压偏移见表7-15。 允许电压损失也可用下式计算 允许电压损失应不小于实际电压损失 线路的允许电压损失可参考表7-16选取。p20 Tp minUUUp2N Tp minUUUUUp2021-12-29562按允许电压损失选择导线截面按允许电压损失选择导线截面_2n2）按允许电压损失选择导线截面 架空线路：电抗为0.36km0.42km， 电缆线路：电抗为0.08km。 先假

26、定线路的电抗值，然后根据线路电阻上的允许电压损失选择导线的截面积。 线路电阻上的电压损失为 导线满足电压损失的最小截面为 电缆线路可忽略电抗。 3deNrNNsc10KP LPRUUUA3deNminNNscp r10KP LPRAUUU选出A后，再求电抗值。若实际电抗值假定电抗值，则所选截面合适，否则应校验电压损失，或重新计算。2021-12-2957四、按经济电流密度选择导线截面四、按经济电流密度选择导线截面n经济截面 年运行费用最小时的导线截面。n经济电流密度 年运行费用最小时的导线的电流密度。n图7-16 n导线的经济截面 n选取 的标准截面；表7-17 。n年最大负荷利用小时数 线路

27、全年的送电量，都按最大负荷输送所需要的时间。n年最大负荷利用小时数可参考表7-18选取。 mneedIAIeAAmaxmaxPWT2021-12-2958五、按机械强度选择导线截面五、按机械强度选择导线截面n架空导线的最小截面应符合表7-19的要求；n矿用橡套电缆的最小截面应符合表7-20的要求。2021-12-2959六、按短路时的热稳定条件选择导线截面六、按短路时的热稳定条件选择导线截面n按式（3-56）计算导体的最小热稳定截面。 2021-12-2960七、按启动条件校验导线截面七、按启动条件校验导线截面n启动时电网上的电压损失过大 使电动机的端电压过低；造成电动机因启动转距不足而无法启

28、动； 控制电动机的电磁启动器吸力线圈，也会因电压太低无法维持吸合状态，造成自动跳闸，使电动机停止运行。n应按最严重的情况，即启动电流最大、距离最远的电动机直接启动，其它设备都正常工作时的条件，校验电缆截面。2021-12-29611电动机的最小启动电压电动机的最小启动电压n电动机的最小启动电压，按下述条件确定 1）满足电动机的最小启动转距 2）满足吸力线圈有足够的吸持电压2021-12-29621）满足电动机的最小启动转距）满足电动机的最小启动转距n电动机的最小启动电压与额定电压的关系为 煤矿生产机械所需最小启动转矩倍数K，见表7-21。n电动机的最小启动电压为n无数据时，可按电机端电压不低于

29、75%UN 校验。st min2st minst minN2st NNst NNMUMMKMUMMst minNKUU2021-12-29632）满足吸力线圈有足够的吸持电压）满足吸力线圈有足够的吸持电压n校验启动器安装处的电压，是否满足启动器吸持电压的要求nU不符合上式时，电动机的最小启动电压应按下式确定n认为最小启动就是电动机的实际启动电压。n按电动机在该电压下启动的条件，分别计算启动时电网各部分的电压损失。st minbl stN0.75UUUUst minNbl st0.75UUU2021-12-29642启动时电压损失的计算启动时电压损失的计算n1）支线电缆的电压损失n2）干线电缆的

30、电压损失n3）变压器的电压损失2021-12-29651）支线电缆的电压损失）支线电缆的电压损失n选择启动时电压损失最大的一条支线计算。n根据式（7-5），启动电动机支线的电压损失为n电动机的实际启动电流为blbl ststblstststscbl3cos3cosLUI RIAst minstst NNUIIU2021-12-29662）干线电缆的电压损失）干线电缆的电压损失n根据式（7-25），启动时干线电缆的电压损失为n为了计算方便将上式写成如下形式msms stms stms stscms3cosLUIAmsms stststca rewm rescms3coscosLUIIA3deN remsms stststscmsN103cosKPLUIAU2021-12-29673）变压器的电压损失）变压器的电压损失n根据式（7-11）启动时变压器的电压损失为n启动时整个低压电网的