供配电技术 第5章 电力线路

第5章电力线路内容提要：电力线路的接线方式导线和电缆选择的一般原则电力线路的结构和敷设5.1电力线路的接线方式5.1.1高压供配电线路的基本接线方式高压供配电线路的基本接线方式有放射式树干式环形（1）放射式接线供电方式是自源头放射形分散，从每条线路向一个用户直接供电，中间不接任何其他的负荷，各用户之间也没有任何电气联系。特点供电可靠性高高压开关设备较多适用容量大稳定性好重要的负荷接线图5.1高压放射式的接线图（2）树干式接线

经公共的干线分散引至各用户。特点电源端出线回路数较放射式少采用的开关设备较少其供电可靠性较差提高供电可靠性，可用两端供电或双干线供电接线方式。图5.2高压树干式的接线图（3）环形接线

环形是电源引入用户后又从用户引出，各用户的电源线彼此串接，闭合成环网。运行灵活，供电可靠性高。多数环形线路采用开环运行方式。现代化城市配电网中应用较广。图5.3高压环形接线图5.1.2低压供配电线路的基本接线方式低压供配电线路是指从6～10kV变电所的低压侧到民用建筑内部低压设备的电力线路，电压为380V/220V。低压供配电线路有以下几种形式。

（1）放射式在这种方式中，配电线发生故障时互不影响，可靠性高。图5.4低压放射式接线图（2）树干式由变压器引出少数干线，直接向各分支回路的配电箱供电。接线结构简单，系统灵活性好；发生故障时影响范围大，因而可靠性较差；用于设备容量小，负荷分布较均匀，用于三级负荷。建筑工地现场往往采用树干式配电。图5.5低压树干式接线图

当电力设备容量较小，相互间距离不大时，可采用链式配电，由一条线路供电。（3）环形接线民用建筑中低压环形接线较为少见。采用环形接线时，任一段线路发生故障或检修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。图5.6环形接线5.2导线和电缆选择的一般原则5.2.1导线和电缆型号的选择原则1．裸导线

架空线路10kV及以上电压等级一般采用裸导线，常用的型号有铝绞线、钢芯铝绞线、铜绞线三种。

（1）铝绞线

铝绞线(LJ)导电性能较好，重量轻，对风雨作用的抵抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差，多用于10kV的线路。

（2）钢芯铝绞线钢芯铝绞线简称钢芯铝线，其线芯为钢线，弥补铝绞线机械强度差的缺点，外围为铝线，导电性较好。交流电具有集肤效应，导体电流实际从铝线经过。钢芯铝绞线在机械强度要求较高的场合和35kV及以上的架空线路上多被采用。图5.7钢芯铝绞线图（3）铜绞线

铜绞线(TJ)导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强价格较高，是否选用应根据实际需要而定。2．母线

母线是裸金属的导电型材，是用来汇集和分配电能的导体，又称汇流排。常用的形状为矩形，即排状，也称为母排。（1）矩形母线有集肤效应系数小、散热条件好、安装简单、连接方便等优点（2）槽形母线

电流分布均匀，机械强度高，散热条件好，载流能力大，安装方便。（3）管形母线

集肤效应系数小

3．绝缘电线在低压照明电路及部分动力电路中广泛使用绝缘电线。绝缘电线按线芯材料分为铜芯和铝芯。按绝缘材料分有以下3种。（1）橡皮绝缘线：耐温度变化性能好，为室内敷设优选。（2）塑料绝缘：绝缘性能好，价格低，耐油和抗酸、碱腐蚀等。（3）氯丁橡皮绝缘线：耐油性能好，不易霉，不易燃等。4．电缆

电缆是一种特殊导线，线芯是几根或单根绞绕的绝缘导线，外面绕包有绝缘层和保护层。-电缆线芯的断面形状有圆形、半圆形、扇形、空心形和同心形圆筒等。5.2.2导线和电缆截面的选择原则为保障供配电线路安全、可靠、优质、经济的运行。其导线和电缆的截面选择应满足以下条件。（1）按发热条件选择（2）按允许电压损失条件选择（3）按经济电流选择（4）按机械强度选择5.3按发热条件选择导线和电缆截面5.3.1三相系统相线截面的选择

导线和电缆在通过正常最大负荷电流（即线路计算电流）时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度I30≤Ial5.3.2中性线和保护线截面的选择1.中性线(N线)截面积的选择2.保护线(PE线)截面积的选择3.保护中性线(PEN线)截面的选择5.4.2选择导线和电缆截面按允许电压损失选择导线多用于低压照明线路。5.5按经济电流密度选择导线和电缆截面导线截面直接影响线路的投资和年运行费用，要考虑到两个方面：选择截面越大，电能损耗就越小，线路投资就越高；选择截面越小，线路投资、有色金属消耗量及维修管理费用越低，但电能损耗越大。按经济电流密度计算截面的公式为5.6电力线路的结构和敷设5.6.1电力线路的结构供配电线路按结构形式分3类有架空线路电缆线路室内线路1．架空线路架空线路是利用电杆架空敷设导线的露天线路。其特点是敷设容易成本低投资少维修方便易于发现和排除故障所以在室外线路中应用广泛。图5.11导线在架空线路电杆按其在架空线路中的地位和功能分：直线杆、分段杆、转角杆、终端杆、跨越杆和分支杆等形式图5.12所示是上述杆型在低压架空线路中应用的示意图。图5.12杆型在低压架空线路中应用5.6.2电力线路的敷设1．架空线路的敷设敷设架空线路，要认真调查研究，综合考虑各方面因素，合理安排，多方比较，做到安全适用，经济合理。2．电缆的敷设（1）直接埋地敷设直接埋地敷设是电缆线路常用的敷设方式。先挖好壕沟，然后把电缆埋在里面，再在周围填以沙土，上加保护板，再回填土。图5.13电缆在直接埋地敷设（2）电缆沟敷设电缆沟敷设是电缆线路的又一种常用方式。将电缆敷设在电缆沟的电缆支架上。电缆沟由砖砌成或混凝土浇注而成，上加盖板，内侧有电缆架，如图5.14所示。其投资稍高，但检修方便、占地面积少，在变配电所中应用十分广泛。

图5.14电缆在电缆沟敷设（3）电缆桥架线缆敷设在电缆桥架内适用于电缆及绝缘导线。电缆桥架装置是由支架、盖板、支臂和线槽等组成，如图5.15所示。电缆沟敷设时存在积水、积灰、易损坏电缆等多种弊病。桥架敷设克服了这些缺点，具占空间小、投资少、建设周期短，因此日渐被广泛应用。图5.15电缆在电缆桥架（4）电缆排管当电缆数量不多(一般不超过12根)，而道路交叉多，路径拥挤，又不能直埋或电缆沟较深时，可采用电缆排管方式。排管可用石棉水泥管或混凝土管。其结构如图5.16所示。图5.16电缆在电缆排管3．绝缘导线的敷设绝缘导线按其芯线材质分，有铜芯和铝芯两种。重要线路例如办公楼、实验室、图书馆和住宅建筑等的配电线路以及高温、振动场所和对铝有腐蚀的场所线路，均应采用铜芯绝缘导线。其他情况下可采用铝芯绝缘导线。绝缘导线按其绝缘材料分，有橡皮绝缘的和塑料绝缘的两种。5.7供配电主接线供配电主接线又称一次接线，是指将母线、变压器、开关设备、互感器、避雷器、无功补偿装置等一次设备按要求有序地连接起来，以完成电能的输送与分配的电路。主接线表示了一次设备之间的连接关系以及变电所与电力系统之间的关系，但不表示电力设备和变电所在电力系统中的实际地理位置。5.7.1供配电主接线的基本要求1.供电可靠性的要求主接线的设计方案，应避免因设备或线路故障造成电力系统的崩溃或非同步运行，同时要保证电力系统运行的稳定性，避免电压波动等现象。①要保证断路器检修时，不影响供电。②母线或电气设备故障时，要减少停电线路的数目和停电时间。③母线或电气设备故障时，要保证对一、二级负荷的供电不会受到影响。具体设计时可采用两个独立电源供电，采用有载调压变压器等方案。④在满足可靠性和实际用电需求的前提下，主接线的设计应尽可能的简单。

2.供电安全性的要求①符合国家标准有关技术规范的要求。②应保证在任何可能的运行方式下，及检修方式下运行人员的安全性与设备的安全性。具体设计时应尽量选用单相变压器；架空线路之间应尽量避免交叉。3.灵活性的要求

满足不同运行方式的要求，可灵活切除或投入线路和变压器，方便人员对线路或设备进行操作和检修。要考虑经济的发展和电网的远景规划，为供配电系统在未来5～10年内的发展留下扩建的余地。

4.经济性的要求5.7.2供配电主接线的基本形式母线是一次系统中用于汇集、分配和传送电能的载体，母线将同一电压等级的发电机、进出线回路、变压器和各种电气设备进行连接。供配电主接线方式分为有母线和无母线两大类。1.线路一变压器组接线

线路一变压器组接线方式将发电机组直接与变压器相连接，如图5.18所示2．单母线接线

单母线接线方式只有一条母线，所有的电源进线回路和出线回路都通过一只隔离开关和一只断路器并列挂接在该母线上。（1）单母线不分段接线

单母线不分段接线方式一般有1～2路电源进线，有多处出线，接线方式如图5.19示。（2）单母线不分段带旁路母线接线为解决单母线分段接线方式，在某出线回路断路器检修时该线路必须停运的缺点，可采用单母线不分段带旁路母线接线的方式，其结构如图5.20所示：（3）单母线分段不带旁路母线接线为改善不分段接线方式在母线故障引起全部设备停运的缺陷，若采用多个电源供电，可利用分段断路器QFD将母线适当分为多段，如图5.21所示。（4）单母线分段带旁路母线接线3．双母线接线（1）双母线不分段接线双母线不分段接线方式如图5.23所示，其优点在于检修任意母线时不会中断供电，检修任意回路的母线隔离开关时，只需要对该回路断电。（2）双母线带旁路母线接线为了克服双母线接线在检修线路的断路器时造成该线路停电的缺点，可采用双母线带旁路母线接线方式，如图5.24所示。（3）双母线分段接线1）双母线分段不带旁路母线接线双母线分段接线又分为双母线单分段和双母线双分段形式，如图5.26所示。2）双母线分段带旁路母线接线为了提高运行可靠性，使得在任一条线路断路器检修时继续保持该线路的运行，除主、副母线外，还可以设置旁路母线，因为主母线采用分段方式，所以通常设置两个旁路断路器。4.桥式接线式接线属于无母线接线方式，仅适用于只有两条电源进线和两台变压器的系统，所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个联络断路器QFL，犹如一座桥。（1）全桥式接线全桥又称双断路器桥，与单母线分段接线方式比较类似，运行灵活，在线路、变压器故障或检修时都可以方便操作，适用于线路、变压器操作频繁，有穿越功率的中间变电所。（2）内桥式接线内桥式接线将联络断路器QFL跨接在线路断路器的内侧，即线路断路器与变压器之间。（3）外桥式接线外桥式接线将联络断路器QFL跨接在线路断路器的外侧，即线路断路器与电源之间。

5.7.3供配电所主接线方案选择变配电所是供配电系统的枢纽，起接受电能、变换电压等级、分配电能的作用，在供配电系统中占有非常重要的地位。1.总降压变电所主接线方案（1）当只设一台主变，负荷为容量不大的三级负荷，出线回路为5回及以下时，可采用变压器高压侧线路－变压器组、低压侧单母线分段接线，如图5.29所示。（2）单电源进线、主变台数为2台、部分负荷为二级负荷，出线回路不超过6回时，可采用变压器高压侧单母线不分段、低压侧单母线分段接线，如图5.30所示。（3）当有两回电源进线、两台主变压器、对可靠性要求不高、变压器不经常切换、且变电所不需要扩建时，可采用高压侧内桥式接线，低压侧单母线分段接线，如图5.31所示。（4）当有两回及以上电源进线，负荷等级较高，对可靠性要求高，出线回路为4～12回时可采用高、低压侧都为单母线分段接线方式，如图5.32所示。2．非独立车间变电所主接线方案（1）对三级负荷供电的非独立车间变电所，可采用高压侧线路－变压器组，低压侧单母线不分段接线方式。当电源进线采用电力电缆时，高压侧可不装避雷器，其结构如图5.33所示。（2）选择负荷开关－熔断器组合或隔离开关－熔断器组合，如图5.34所示。（3）当有两回电源进线、两台主变压器时，可采用高压侧线路－变压器组，低压侧单母线分段接线方式，如图5.35所示。3．独立车间变电所主接线方案当没有总降压变电所或高压配电所时，车间变电所的高压侧必须具备齐全的高压开关设备、保护装置和测量仪表等设备，此时的车间变电所可称为独立车间变电所，其主接线的选择可采用：（1）单电源进线、一台容量为500kVA以下的主变压器、给三级负荷供电的独立车间变电所。当变压器容量较大时，为提高操作可靠性和灵活性，可采用隔离开关－断路器作为开关设备，如图5.37所示。（2）单电源进线、