工厂供电课件：第5章 工厂电力线路

1、1第5章 工厂电力线路 主要内容 （1）高低压线路的接线方式。（2）工厂电力线路的结构及敷设。（3）导线及电缆截面的选择计算。 电力线路的任务 作为电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。21. 放射式接线 特点 接线清晰，操作维护方便，各供电线路互不影响，供电可靠性较高，还便于装设自动装置，保护装置也较简单； 高压开关设备用的较多，投资高，某一线路发生故障或需检修时，该线路供电的全部负荷都要停电。放射式接线5.1.1 高压线路接线方式5.1 工厂电力线路的接线方式 每路高压配电回路直接向一个用户供电，沿线不分接其他负荷。3 2. 树干式接线 由高压母线引出的配电干线沿线连接了

2、数个负荷点的接线方式。特点 ： 出线大大减少，高压开关柜数量也相应减少，同时可节约有色金属的消耗量 因多个用户采用一条公用干线供电，各用户之间互相影响，当某条干线发生故障或需检修时，将引起干线上的全部用户停电，所以供电可靠性差。a) 单回路树干式接线4单侧供电的双回路树干式接线方式特点 供电可靠性提高，但投资也相应有所增加。b) 单侧供电的双回路树干式接线应用 可供电给二、三级负荷。5特点 若一侧干线发生故障，可采用另一侧干线供电，因此供电可靠性也较高，和单侧供电的双回路树干式相当。正常运行时，由一侧供电或在线路的负荷分界处断开，发生故障时要手动切换，而且寻查故障时也需中断供电。两端供电的单回

3、路树干式接线两端供电的单回路树干式接线应用 可用于对二、三级负荷供电。6两端供电的双回路树干式接线d) 两端供电的双回路树干式接线特点 供电可靠性比单侧供电的双回路树干式有所提高，而且其投资不比单侧供电的双回路树干式增加很多，关键是要有双电源供电的条件。应用 主要用于二级负荷，当供电电源足够可靠时，亦可用于一级负荷。73. 环形接线两端供电的树干式接线。特点 运行灵活，线路检修时可切 换电源；故障时可切除故障线段，缩短停电时间，供电可靠性高。应用 可供二、三级负荷，在现代化城市电网中应用较广泛。“开环”运行理由 由于闭环运行时继电保护整定较复杂，同时也为避免环形线路上发生故障时影响整个电网，所

4、以为了简化继电保护，限制系统短路容量，大多数环形线路采用“开环”运行方式，即环形线路中有一处开关是断开的。高压环形电网中通常采用以负荷开关为主开关的高压环网柜. 环形接线84总结 （1）供配电系统的高压接线实际上往往是几种接线方式的组合，究竟采用什么接线方式，应根据具体情况，考虑对供电可靠性的要求，经技术经济综合比较后才能确定。（2）对大中型工厂，高压配电系统宜优先考虑采用放射式接线，因为放射式接线的供电可靠性较高，便于运行管理。（3）由于放射式的投资较大，对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅区，可考虑采用树干式或环形配电。95.1.2 低压电力线路的接线方式1） 放射式接线低压放射式

5、接线102） 树干式接线(a) 低压母线放射式配电的树干式接线； (b) “变压器干线组”接线 11下图为一种变形的树干式接线，通常称为链式接线。链式接线的特点与树干式基本相同，适于用电设备彼此相距很近而容量均较小的次要用电设备。链式相连的设备一般不超过5台； 链式相连的配电箱不宜超过3台，且总容量不宜超过10 kW。 低压链式接线(a) 连接配电箱； (b) 连接电动机 12 3）环形接线 车间变电所低压侧可通过低压联络线相互连接成为环形。环形接线供电可靠性较高，任一段上的线路发生故障或检修时，都不致造成供电中断；或只短时停电， 一旦切换电源的操作完成，即能恢复供电。环形接线可使电能损耗和电

6、压损耗减少，但是环形系统的保护装置及其整定配合比较复杂，如配合不当，容易发生误动作， 反而会扩大故障停电范围。 低压环形接线 135.2.1 架空线路的结构与敷设1架空线路的特点 （1）优点 成本低，投资少，安装容易，维护和检修比较方便，容易发现和排除故障，在供电区域之外的电源引人线路及部分供电区域内得到广泛应用。（2）缺点 易受环境(如气温、大气质量和雨雪大风、雷电等)影响，一旦发生断线或倒杆事故，将可能引发事故；而且，架空线路要占用一定的地面和空间，有碍观瞻、交通和整体美化，因此其使用受到一定的限制。目前，现代化的城市和工厂有减少架空线路、采用电缆线路的趋势。5.2 电力线路的结构和敷设1

7、4 架空线路的导线 作用 是架空线路的主体，担负着输送电能的任务。 架空线路的结构a) 低压架空线路 b) 高压架空线路1低压导线 2针式绝缘子 3、5横担 4低压电杆 6高压悬式绝缘子 7线夹 8高压导线 9高压电杆 10避雷线类型 按电压分 低压导线 常用低压架空导线额定电压为220380V。 高压导线 高压架空导线的额定电压大多为10kV及以上。 2架空线路的结构 架空线路由导线、电杆、绝缘子和线路金具等主要元件组成。15 铝导线 导电性能、机械强度和耐腐蚀性虽比铜导线差，但它质轻价廉，因此在可以以铝代铜的场合，应优先采用。 钢线 机械强度很高，且价廉，但导电性差，功率损耗大，并且易生锈

8、，所以，钢线一般只用作避雷线，而且必须镀锌、其最小使用截面不得小于25mm2 。 按导线材料分 铜线 导电性能好，机械强度高，耐腐蚀，但价格贵。 架空线路的结构a) 低压架空线路 b) 高压架空线路1低压导线 2针式绝缘子 3、5横担 4低压电杆 6高压悬式绝缘子 7线夹 8高压导线 9高压电杆 10避雷线16 按导线结构分 裸导线 高压架空导线一般采用裸导线 单股线 多股绞线a) 铝绞线(LJ)b) 铜绞线（TJ）c) 钢芯铝绞线(LGJ) 绝缘导线 低压架空导线大多采用绝缘导线。尤其是工厂、城市10KV及以下的架空线路，如安全距离不能满足要求，或者靠近高层建筑、繁华街道及人口密集区，还有空

9、气严重污染和建筑施工场所。175.2.2 电缆线路的结构与敷设 1电缆线路的作用 主要用于传输和分配电能。 2电缆线路的特点（1）优点 受外界因素(雷电、风害等)的影响小，供电可靠性高，不占路面，不碍观瞻，发生事故不易影响人身安全。在建筑或人口稠密的地方，特别是有腐蚀性气体和易燃、易爆的场所，不方便架设架空线路时，宜采用电缆线路。在现代化工厂和城市中，电缆线路已得到日益广泛的应用。（2）缺点 成本高，投资大，查找故障困难，工艺复杂，施工困难。 18 3、电缆的结构电缆是一种特殊结构的导线，由线芯、绝缘层和保护层三部分组成，还包括电缆头。电缆结构的剖面示意图如图所示。 电缆的剖面图1铅皮 2缠带

10、绝缘 3线芯绝缘 4填充物 5线芯导体19 图5-17 油浸纸绝缘电缆1缆芯（铜芯或铝芯） 2油浸纸绝缘层 3麻筋（填料） 4油浸纸（统包绝缘） 5-铅包 6涂沥青的纸带(内护层) 7浸沥青的麻被（内护层） 8钢铠（外护层）9麻被（外护层） 图5-18 交联聚乙烯绝缘电缆1缆芯（铜芯或铝芯） 2交联聚乙烯绝缘层 3聚氯乙烯护套（内护层） 4钢铠或铝铠（外护层） 5聚氯乙烯外套（外护层）20电缆的型号 每一个电缆的型号表示这种电缆的结构，同时也表明这种电缆的使用场合、绝缘种类和某些特征。电缆型号的表示顺序如下： 214电缆的敷设（1）电缆的敷设方法 1） 直接埋地敷设电缆直接埋地敷设22 2）

11、采用电缆隧道敷设电缆隧道1电缆 2支架 3维护走廊 4照明灯具电缆排管1水泥排管 2电缆孔（穿电缆用） 3电缆沟3） 电缆排管敷设电缆数量超过18根23 4）利用电缆沟敷设（如图所示） 当电缆数量较多（不超过12根）或容易受到外界损伤时，为了避免损坏和减少对地下其他管道的影响，利用电缆沟平行敷设许多电缆。该方法多应用于高层建筑和工厂的电源引入线。 电缆在电缆沟内敷设a) 户内电缆沟 b) 户外电缆沟 c) 厂区电缆沟1盖板 2电力电缆 3电缆支架 4预埋铁件245）电缆桥架敷设 电缆桥架的结构1支架 2盖板 3支臂 4线槽 5水平分支线槽 6垂直分支线槽 应用场合 对于工厂配电所、车间、大型商

12、厦和科研单位等场所，电缆数量较多或较集中，设备分散或经常变动，一般采用电缆桥架的方式敷设电缆线路。 电缆桥架敷设优点 电缆的敷设更标准、更通用，结构简单、安装灵活，可任意走向，具有绝缘和防腐蚀功能，适用于各类型的工作环境，使配电线路的敷设成本大大降低。25 电缆桥架在室内敷设265.3 导线、电缆截面的选择(1) 发热条件 5.3.1 导线和电缆截面选择的条件 (2) 电压损耗条件(3) 经济电流密度(4) 机械强度 低压动力线，因其负荷电流较大，所以一般先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线，因照明对电压水平要求较高，所以一般先按允许电压损耗来选择截面，然后校验其发热条

13、件和机械强度。而高压线路则往往先按经济电流密度来选择截面（除很短的厂内高压配电线路外），再校验其他条件。27对应于导体长期允许温度al ，导体中所允许通过的长期工作电流，称为该导体的允许载流量Ial5.3.2 按发热条件选择导线和电缆截面（1）三相系统相线截面的选择应使其允许载流量不小于通过相线的计算电流，即28 即导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则导线的允许载流量应乘以温度校正系数：注意：导体的允许载流量，不仅和导体的截面、散热条件有关，还与周围的环境温度有关。在资料中所查得的导体允许载流量是对应于周围环境温度为0=25的允许载流量，如果环境温度不等于25，允许

14、载流量应乘以温度修正系数K。29（2）中性线截面的选择 通过不平衡电流或零序电流，因此N线的允许载流量不应小于三相系统中的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。 1）一般三相四线制的中性线截面，应不小于相线截面A的50，即： 2）由三相四线制线路分支的两相三线线路和单相线路，由于其中性线电流与相线电流相等，因此其中性线截面A0应与相线截面A相同，即：3）三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，由于各相的三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相电流，因此这种情况下，中性线截面A0宜等于或大于相线截面A，即30 PE线要考虑三相线路发生单相短路故障时的单相短路热稳定度。 根据

15、短路热稳定度的要求，PE线的截面APE，（1）当A 16mm2时 APEA （2）当16mm235mm2时 APE0.5A PEN线兼有PE线和N线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述PE线和N线的要求，取其中的最大值。 按发热条件选择导体截面后，再校验电压损失、机械强度、短路热稳定等条件。 （3）保护线截面的选择（4）保护中性线截面的选择31例5.1 有一条220v/380v的三相四线制线路，采用BLV型铝芯塑料线穿钢管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为150C。该线路供电给一台40kw电动机，其功率因数为0.87，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。解：1）计算线路中的计算电流

16、（2）相线截面的选择查4根单芯线穿钢管敷设的芯线截面为35mm2的BLV导线，在环境温度为250C时允许载流量为80A，其正常运行最高允许温度为650C,即有32(3)PEN线截面的选择按故选APEN=25mm2要求，选A0=25mm233例5.2、有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220380V的TN-S线路，线路计算电流为150A，当地最热月平均最高气温为+300C。试按发热条件选择此线路的导线截面。解：TN-S线路除三根相线外，尚有N线和PE线。 (1)相线的选择 查附录表191（P384）得环境温度为300C时明敷的BLX-500型截面为50mm2的铝芯橡皮线的Ial =163

17、A I30=150A，满足发热条件。因此相线截面选为A=50mm2。 (2)中性线的选择 按A00.5A，选A0=25mm2。 (3)保护线的选择 由于A35mm2，故选APE0.5A =25mm2。所选导线型号可表示为：BLX-500-(350+125+PE25)。34例5.3、上题所示TN-S线路，如果采用BLV-500型铝芯塑料线穿硬塑料管埋地敷设，当地最热月平均气温为+250C。试按发热条件选择此线路导线截面及穿线管内径。 解：查附录表19-3（书中P392）得+250C时5根单芯线穿硬塑料管(PC)的BLV-500型截面为120 mm2的导线允许载流量I al =160A I30 =

18、150A。 因此按发热条件，相线截面选为120 mm2。 中性线截面按A00.5A，选A0 =70 mm2。 保护线截面按APE0.5A，选APE=70 mm2。 穿线的硬塑料管内径查附录表193中, 5根导线穿管管径(A=120 mm2)为80mm。 选择结果可表示为：BLV-500-(3120+170+PE70)-PC80，其中PC为硬塑管代号。35 高压线路及特大电流的低压线路， 一般应按规定的经济电流密度选择电缆的截面，以便使线路的年运行费用（包括电能损耗费）接近于最小。 线路的年运行费用接近于最小而又适当考虑有色金属节约的导线截面称为经济截面。5.3.3 按经济电流密度选择导线和电缆

19、的截面线段1为线路的年折旧费与维修费曲线3为年运行费用曲线2为年电能损耗费36Aec=I30/jec我国现行经济电流密度规定如表所示按经济电流密度jec计算经济截面Aec的公式 为：300037例5.4 某居民区有一条用LJ型铝绞线架设的5km长的10KV架空线路,计算负荷为1380kw, cos=0.7,Tmax=4800h.试选择其经济截面,并校验其发热条件和机械强度.环境温度为250C解:1）选经济截面查表得选标准截面95mm2, 选LJ-952 ）校验发热条件3） 校验机械强度查附录表14（P381)得导线的最小截面381）集中负荷的三相线路电压损耗的计算线路末端有一个集中负荷时三相线

20、路电压损耗的计算5.3.4 按允许电压损失选择导线和电缆截面r, x(P+jQ)L2cos21I电 压 降：线路首端电压与末端电压的相量差，即电压损耗：线路首端电压与末端电压的代数差，即 线路的允许电压损耗不超过线路额定电压的5%。线路首端线路末端39线路相电压损失为:21rjX2电压损失abcedf因很小, 相电压损失为:线电压损失r, x(P+jQ)L2cos21I一个集中负荷时该线段电压损耗40线路上2个集中负荷的三相线路电压损耗的计算L2 R2 X202l1 r1 x1I1 (P1+jQ1)L1 R1 X1I2 (P2+jQ2)l2 r2 x2i1, cos1(p1+jq1)i2, c

21、os2(p2+jq2)1通过第一段干线的负荷为：通过第二段干线的负荷为：因为每段干线的电压损失：41线路上总的电压损失：42有n个集中负荷的三相线路电压损耗的计算b) 当全线的导线型号规格一致，且“无感” 若各段干线使用的导 线截面和结构相同，则功率矩C为计算系数432）均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算dllL1L2L2/2I=i0L2i0负荷电流为i0dl流过线路所产生的电压损失为：整个线段由分布负荷产生的电压损失：令I为等效的集中负荷，则有：XYO可将均匀分布负荷集中于分布线段的中点，按集中负荷计算。44例5.6 某220/380V的TN-C线路，如下图所示。线路拟采用BX-500型铜

22、芯橡皮绝缘线户内明敷，环境温度为30,允许电压损耗为5%。试选择该线路的导线截面。解：（1）线路的等效变换 将图a所示带均匀分布负荷的线路，等效变换为图b所示集中负荷的线路。原集中负荷 原分布负荷 故45 查附录表19-1，得BX-500型导线 在30明敷时的 。因此可选3根BX-500-110导线作相线，另选1根BX-500-110导线作PEN线。（2）按发热条件选择导线截面46（3）校验机械强度 查附录表15，室内明敷铜芯线最小截面为1 ，以上所选导线满足机械强度要求。（4）校验电压损耗 查附录表6，BX-500-110导线的电阻 ，电抗（线距按150mm计） 。线路的电压损耗为 =/0.38 所选BX-500-110型铜芯橡皮绝缘线满足允许电压损耗要求。47 对于35kV及110kV高压供电线路，其截面主要按照经济电流密度来选择，按其他条件校验；对l0kV及以下高压线路和低压动力线路，通常按允许载流量选择截面，再校验电压损失和机械强度；对低压照明线路，因其对电压要求较高，所以通常先按允许电压损失选择截面，再校验其他条件。按此