工业企业供电：工业企业供电网路的结线方式

1、4.3 工业企业供电网路的结线方式4.3.1 工业企业供电网络的组成和特点 (1)工业企业供电系统的组成： 外部送电线路（1），企业总降压变电站（2）， 企业内部高低压网路（3，5），车间变电站（4）. 1)外部供电线路 35110KV 高压进线 2)高压配电网路 610KV 向车间变电所或高压设备供电435214.3 工业企业供电网路的结线方式 3)低压配电网路 220/380V 向车间低压设备供电(2)工业企业供电网路构成： 按结构分为： 架空线路，电缆线路 按布置形式分为： 开式电网，闭式电网 （应用较多） 按结线方式分为： 放射式，树干式或环式(3)特点：企业供电网络与电力系统相比：

2、供电范围小，配电距离短，输送容量小。 就实质来说相似，故两者计算方法也相似。4.3.1 工业企业供电网络的组成和特点 4.3.2 对工业企业电力网路的基本要求 设计工业企业电力网时，应注意下面几个基本要求: (1)供电可靠性 -说明一个供电系统不间断供电的可靠程度 ，应与负荷等级相适应，不应盲目地强调供电可靠性。 在设计网路的结构方式时，除保安负荷外，不应考虑两个电源回路同时检修或发生事故。4.3 工业企业供电网路的结线方式 4.3.2 对工业企业电力网路的基本要求 (2)操作简单方便，运行安全灵活 便于倒闸操作、检查、和修理； 应尽量简化结线，减少供电层次。对于同一电压等级的高压网路，供电层

3、次一般不超过两极（下图超2级）。(3)运行经济 高压线路应尽可能深入负荷中心。(4)其它 应保证便于将来发展 考虑正常生产、检修和事故时的负荷分配 环境允许，尽可能采用架空线4.3 工业企业供电网路的结线方式 总降变610KV车间变380V35KV110KV本节结束4.3.3 工业企业电力网络的结线方式 结线方式原则上有三种：放射式；树干式；环式。 下面以高压配电线路为例，简要介绍其特点:(1) 放射式线路有三种：单回路放射式；双回路放射式；有公共备用干线的放射式 单回路放射式线路： 企业总降压变电站（或中央配电站）610KV母线上引出的每一条回路直接向一个车间变电站（或用电中心）配电，沿线不

4、接其它负荷；各车间变电站之间也无联系。4.3 工业企业供电网路的结线方式 4.3.3 工业企业电力网络的结线方式 图49 610KV单回路放射式线路优点：线路敷设简单，维护简便。 保护装置简化，便于实现自动化。 缺点：总降压变电站配出线较多。 采用架空线，出线困难。 线路或开关设备故障，线路上的全部负荷停电， 供电可靠性差。总降变610KV车间变不接其它负荷4.3 工业企业供电网路的结线方式 4.3.3 工业企业电力网络的结线方式 双回路放射式配电 针对上述的缺点3，再加一条回路为车间变供电 优点：任一条线路发生 故障或检修时， 另一线路继续供 电，可靠性高。 缺点： 总降压变电站 （a） 二

5、、三级负荷供电 配出线较多。 采用架空线， 出线困难。（b） 一级负荷供电 610KVQS220/380V610KVQF220/380V自动切换4.3 工业企业供电网路的结线方式 4.3.3 工业企业电力网络的结线方式 公共备用干线的放射式线路 在单回路放射式基础上，为每个车间连接一个公共的备用干线。 优点：与方式比较出 口线减少。 610KV备用干线220/380V4.3 工业企业供电网路的结线方式 4.3.3 工业企业电力网络的结线方式2树干式线路 二种方式:直接联线树干式，串联型树干式 直接联线树干式由总降压变电站引出的每路高压配电干线，沿车间厂房敷设，从干线上直接接出分支线引入车间变电

6、站。 优点：高压柜少，出线简单， 干线数目少，节省投资。 缺点：断路器QF或线路上任何 地方发生故障或检修， 全停电。 因此要求:分支数目限制 在5个以内，每台变压器 容量小于315 KVA。610KVQF车间1车间2车间34.3 工业企业供电网路的结线方式 4.3.3 工业企业电力网络的结线方式 串联树干式线路 干线进入每个车间变电站，联于母线N上，然后再引出，干线的进出侧均安装隔离开关。 优点：可以缩小停电范围 例：3号车间变电站附近线路上（N点）发生故障，干线始端断路器QF跳闸。找到故障点N后，拉开隔离器QS4，就可继续供电。 母线NQFQS3QS41234.3 工业企业供电网路的结线方

7、式 4.3.3 工业企业电力网络的结线方式3环式线路： 是串联型树干线路的改进：把两路串联型树干线路联络起来就构成了环式线路。 优点：运行灵活 干线上的任何地方发生故障时， 找到故障段，拉开两侧隔离开， 把故障段切除后其它车间可迅速 供电。 运行方式： 开环一般采用的方式 （开环点选择在什么地方最合理 ,要通过计算分析计算确定) 闭环继电保护整定较复杂。 QF1QS3QS412QF2QS5QS6344.3 工业企业供电网路的结线方式 本节结束4.4供电网路导线和电缆选择的原则选择原则 （1）发热问题：电流通过导线或电缆时引起发热，从而使其温度升高，当通过的电流超过其允许电流时，将使绝缘线和电缆

8、的绝缘加速老化，严重时将烧毁导线或电缆。引出：按导线或电缆的允许载流量来选择其截面。 4.4供电网路导线和电缆选择的原则（2）电压损失问题： 导线（电缆）截面大小不同其电阻、电抗不同，电流通过导线时在线路的电阻和电抗产生电压损失也不同。 电压不足引起电动机的转距大大降低（交流机转距正 比电压平方） 电压过高引起电动机的起动电流增加引出：根据线路的允许电压损失选择导线和电缆的截面 根据已知截面校验线路的电压损失是否超出允许范围。（3）架空线路的机械强度 架空线路经受风、雪、覆冰和温度变化的影响，因此必须有足够的机械强度。引出：按照机械强度条件选择 （4）经济条件 导线和电缆截面的大小，直接影响网

9、络的初投资及其电能损耗的大小。 截面小电能损耗增大，投资小 截面大电能损耗减小，投资大引出：按经济电流密度来选择导线和电缆的截面 综上所述，根据导线和电缆的实际运行情况提出4种选择方案，下面几节分别介绍这些方案的具体内容。本节结束4.4供电网路导线和电缆选择的原则4.5 按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面 4.5.1 按允许载流量选择导线和电缆的截面供电回路的基本构成：这里有如下各量： 导线允许载流量； 熔断器的熔体额定电流； 自动开关的脱扣器的整定电流； 电机的额定电流和启动电流下面首先介绍这些量值在选择导线截面的关系： 电机MQFFU导线或电缆4.5 按允许载流量和经济电流密度选择

10、的电缆的截面 4.5.1.1 导线和电缆的发热及其允许电流 (1)导线的允许电流（允许持续电流，即允许载流量） 指导线长期所能经受的电流，在此电流的作用下，导线最大温升不超过允许温升 。 可以证明允许电流与发热有关： 电流 导体 功率损耗（电阻） 热能 被导体本身吸收，导体温度升高 散入空气中通过产生变为4.5.1 按允许载流量选择导线和电缆的截面根据热平衡式，得： 最大允许持续电流（长期工作制） d 导线的直径 导线的电导系数 （与材质有关） 铜线： 铝线： 周围环境温度（一般选25） 导线最高允许温升 K散热系数，与导线（或电缆）的截面及散热场所，敷设方式等因素有关。（由此看出导线的截面与

11、允许电流 的关系。截面 ， ）4.5 按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面 4.5.1 按允许载流量选择导线和电缆的截面 值多根据试验测试。实际设计查手册，或从产品技术指标获得。但要根据导线的实际使用情况进行修正。（1）环境温度 不是25时(计算或试验取 )： 查附表15 （2）重复短时负荷即一个工作周期10min, 且工作时间情况1：对截面6mm2铜线： 对截面10mm2铝线： 用电设备暂载率（表明：同截面的导线电缆用于此种负荷情况下，允许的持续电流可提高）。4.5 按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面 4.5.1 按允许载流量选择导线和电缆的截面 情况2：对截面 6mm2铜线：

12、 对截面10mm2铝线： 因其发热时间常数较小，温升较快，故其允许电流按长期工作制计算。4.5 按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面 4.5.1.2低压网路中的熔断器和自动开关与导线截面的配合 1)熔断器的组成及工作原理 熔断器由两部分组成： 熔管固定熔体，熔体断开时灭弧 熔丝线路短路保护，过负荷保护（照明）4.5.1 按允许载流量选择导线和电缆的截面 工作原理： 通过熔体的电流超过其 熔体值的倍数愈大，其 熔断时间愈短，反之， 熔断时间愈长。 利用熔丝熔断来切断电 路，实现保护。 熔断器的安秒特性 450208100122016熔断电流(A)熔断时间(S)INF4.5 按允许载流量和经

13、济电流密度选择的电缆的截面 4.5.1 按允许载流量选择导线和电缆的截面 2)熔断器熔体的选择 熔体在线路或电动机正常工作时不应熔断，即 正常运行时流经熔体的工作电流 单台电机支线： 干线：熔体在电动机启动时不应熔断 a） 对于单台电动机支线，应满足： 电动机启动电流 躲开电动机启动电流的计算系数（查表43）。（2 4）与熔体材料、熔体电流、电机轻重载启动方式有关。 4.5 按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面 MFU4.5.1 按允许载流量选择导线和电缆的截面b）对于配电干线熔体在尖峰电流的作用下不应熔断(PK-peak) 所有电动机的计算电流(A) 启动电流值最大的一台电动机的额定电

14、流（A） 启动电流值最大的一台电动机的启动电流倍数4.5 按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面 M1M2M3FU最后选择熔体额定电流，按、计算结果最大者选择.4.5.1 按允许载流量选择导线和电缆的截面4.5.1.3 按发热条件选择导线和电缆的截面1）导线和电缆在正常运行时，必须保证它不致因温度过高而烧毁。 4.5 按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面 电机MQFFU导线或电缆2）与熔断器等保护装置额定电流（或自动开关动作电流）配合计算系数 查表44（P85） 本节结束4.5.2 按经济电流密度选择导线和电缆的面积 截面小电能损耗增大，投资小 截面大电能损耗减小，投资大。导线截面和

15、费用关系用曲线表示如下：4.5 按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面 4.5.2 按经济电流密度选择导线和电缆的面积曲线1线路的投资（或称为年 折旧率，即国家为积累更 新设备的资金而每年提取的折旧费）及年维护和检修费。 随截面的增加而增加 曲线2线路的年电能损耗费用, 随截面的增加而减少；曲线3曲线1和曲线2的合成，即年运行费用。 导线截面4.5 按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面 年运行费率从曲线3看出，1、2曲线交点对应点，满足电能损耗低，且投资维护和检修费也较低，这一点所对应的截面， 称为经济截面321S最经济合理的截面-4.5.2 按经济电流密度选择导线和电缆的面积在工程

16、计算上，我们要考虑这样两个问题。（1）企业性质、规模不同，其负荷情况不同，我们可给出经济电流密度： -单位面积（ ）上的经济电流（A）4.5 按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面 （2）同样最大负荷 下一年中通过的最大负荷的时间不同，其电能损耗费用也不同。 即随着最大负荷利用小时 的增加，曲线2向上移，因此曲线3也向上移。则 值也增大， 也减小，也就是说对于 大的负荷要选择再大一点的导线截面，以减小电能损耗费用。 321S4.5.2 按经济电流密度选择导线和电缆的面积 根据上述两种因素，得出按经济电流密度选择导线和电缆的截面的方法： 已知线路最大负荷电流（即计算电流），及用户的种类和性质

17、。 根据用户种类和性质查表46或有关资料，得到 根据 ，及导线材料查表45，得到相应的 利用公式 计算导线的截面。4.5 按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面 本节结束4.6 按允许电压损失选择导线和电缆的截面。 4.6.1 电压降落、电压损失和电压偏差概念 （1）电压降落 指电网两端电压， 即始端电压 和终端电压 的向量差。 （2）电压损失 指线路两端电压的代数差（由于dc很小） I始端终端图415电压降落与电压损失的示意图4.6.1 电压降落、电压损失和电压偏差概念如以百分数表示则： （3）电压偏差 指网路中任一点（一般指终点）的实际电压与电网额定电压的代数差，以百分数表示为： dr

18、idrift（偏移） U2所标注点的实际电压代数值。 本节结束4.6 按允许电压损失选择导线和电缆的截面 4.6.2 电力网中电压损失的计算分两种情况讨论 （1）终端接一集中负荷的三相线路（放射式线路） 三相交流线路中各相负荷平衡时，各相导线中的电流值均相等，电流与电压间的相位差亦相同。 计算其一相的电压损失，再按一般方法换算成线电压损失。图416 集中负荷的三相线路始端终端4.6.2 电力网中电压损失的计算 电流I滞后 角 电压 和 相差 从图中看出 电压降落： 相电压矢量图（感性负载）4.6.2 电力网中电压损失的计算 电流I滞后 角 滞后 角 电压 和 相差 从图中看出 电压降落： 电压

19、损失： 电压损失相电压矢量图（感性负载）4.6.2 电力网中电压损失的计算由图中可看出： 每相电压损失为：换算成线电压损失为：如果负荷以三相功率形式表达，则由于 电压损失4.6.2 电力网中电压损失的计算在实际计算中，常采用线路的额定电压 来代替 ，（误差极小），故：P,Q负荷的三相有功和无功（kW，kvar）R,X线路的电阻和电抗（ ） 线电压损失（V） 线路的额定电压（kV） 4.6.2 电力网中电压损失的计算 （2）负荷的树干式线路（2）负荷的树干式线路 1）确定各段干线的负荷 假设各段线路上的功率损耗略去不计。各干线负荷如下 各支线负荷支线干线4.6.2 电力网中电压损失的计算第一段干

20、线： 第二段干线： 第三段干线： 4.6.2 电力网中电压损失的计算2) 各段干线上的电压损失3)总的电压损失：（设有n段干线）（负荷以干线表示）4) 总的电压损失的其它表示方法： 4.6.2 电力网中电压损失的计算 各段负荷以支线的负荷表示，以本例为例： 从电源到各支线负荷间的干线电阻和电抗，如下图所示 4.6.2 电力网中电压损失的计算 计算电压损失用的负荷距图4.6.2 电力网中电压损失的计算 按电压损失百分数表示(注意单位换算) 4.6.2 电力网中电压损失的计算以线路长度和单位长度电阻、电抗表示 工业企业电力电网中，线路总长不长， 各段的截面和结构都一样，即 相同。 即： 每公里线路

21、电阻和电抗 如负荷距图所示所以有：上二式与力学上的力矩公式相似，故通常称为负荷距法（注：在计算电压损失时应用普遍，应熟练地掌握） 此公式也用于集中负荷的三相线路，此时n=14.6.2 电力网中电压损失的计算结论： 从4-6、4-7看出电压损失与下列因数有关： （1）负载大小：P、Q； （2）电缆属性，如材质、截面等，既单位长度的 大小； （3）电缆长度。 本节结束4.6 按允许电压损失选择导线和电缆的截面首先，我们将电压损失计算公式分成两项： 由有功负荷及电阻引起的电压损失 由无功负荷及电抗引起的电压损失问题求解的思路：寻找电压损失与导线截面的关系 4.6.3 按允许电压损失选择单电源线路的导

22、线截面4.6.3 按允许电压损失选择单电源线路的导线截面 导线的电阻率 导线的电导系数 铜线 铝线 S 导线的截面积 电源的频率 导线的半径 三相导线间的几何均距 导线的相对导磁系数可看出，它们都与导线的截面有关，且有：4.6 按允许电压损失选择导线和电缆的截面4.6.3 按允许电压损失选择单电源线路的导线截面将 代入上式得 与总的负荷力矩有关 与导线材料有关 与电网电压有关 所谓按允许电压损失选择线路的导线截面，就是令 允许电压损失百分数通过求解这个方程，求解出S 。 但是，观察 的计算公式，会发现计算起来非常复杂， 4.6 按允许电压损失选择导线和电缆的截面4.6.3 按允许电压损失选择单电源线路的导线截面所以我们分成两种情况，采用不同的处理方法。 1不计 时 在满足下列任一条件时， ,故可略去（1）负载 : 导线： 导线截面小于 导线截面小于 （2）照明线路，因其无功负荷为零。（3）截面在 以下的三芯电缆（因 小，X小）。 的线路负载：功率因数高（负荷有关）无功损耗Q小，故可略 4.6 按允许电压损失选择导线和电缆的截面导线： 截面小，R小，X小 故可略 4.6.3 按允许电压损失选择单电源线路的导线截面这种情况：令 即 或所以如果已知 及负荷距，便可求得导线截面2计及 时 上述所例情况