企业供电系统及安全用电概述

第四章工业企业变电站及供电网络

关键点：围绕工厂内部供电系统，着重讨论：（1）变电站设计（数量、位置、连接方式）（2）变压器台数、容量选择（3）供电网络各种接线方式（4）导线、电缆截面选择（5）高压电气设备选择。车间变电站企业内高压网络低压供电网络总变电站企业电源进线工业企业供电系统企业供电系统及安全用电概述第1页第四章工业企业变电站及供电网络

4.1工业企业变电站设计

4.1.1变电站位置和数量确实定标准4.1.2变电站主要电气设备

4.1.3变电站主结线4.2变电站内变压器容量和台数选择

4.2.1变压器台数选择标准4.2.2变压器容量选择4.2.3变压器经济运行4.3工业企业供电网路结线方式

4.3.1工业企业供电网络组成和特点4.3.2对工业企业电力网路基本要求4.3.3工业企业电力网络结线方式企业供电系统及安全用电概述第2页第四章工业企业变电站及供电网络

4.4

供电网路导线和电缆选择标准4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面4.5.2按经济电流密度选择导线和电缆面积4.6按允许电压损失选择导线和电缆截面4.6.1

电压降落、电压损失和电压偏移概念4.6.2电力网中电压损失计算4.6.3按允许电压损失选择单电源线路导线截面4.7导线和电缆截面选择综合分析4.8高压电气设备选择与校验

4.8.1按正常运行条件选择高压电气设备4.8.2在短路情况下热稳定性校验4.8.3在短路情况下力稳定性校验4.8.4高压开关设备断路能力校验第四章小结企业供电系统及安全用电概述第3页4.1.1变电站位置和数量确定原则（1）工业企业变电站组成：企业总降压变电站企业配电站（俗称开闭所，小型企业）车间变电站车间变配电站变流站4.1工业企业变电站企业供电系统及安全用电概述第4页4.1.1变电站位置和数量确实定标准

（2）变电站位置确定标准：

①选择在负荷中心。降低配电线长度及导线截面，降低有色金属及年电能消耗。

②线路进出方便。

③运输条件好。便于变压器和电气设备搬运。

④远离猛烈震动大型设备和车间（如铸造车间）。

⑤地下水位较低场所。预防电缆沟内出现积水。⑥各种污染源上风侧（如化工厂、烟囱、烧结厂等）。预防因空气污秽引发电气设备绝缘水平降低。⑦与其它建筑物保持足够防火间距；⑧有扩建和发展余地。4.1工业企业变电站企业供电系统及安全用电概述第5页4.1工业企业变电站

（3）变电站数量确定标准：①总降压变电站设一个总降压变电站——车间和厂房布局比较集中。但要考虑一级负荷备用电源问题。设二个或二个以上总降压变电站——两个或两个以上集中大负荷，且彼此之间相距较远时。②车间变（配）电站依据车间负荷大小、负荷级别及相邻车间距离等原因全方面考虑。4.1.1变电站位置和数量确定原则本节结束企业供电系统及安全用电概述第6页4.1.2变电站主要电气设备·电力变压器——变电站关键·高压断路器——闭合和开断电路设备。因为有熄灭电弧机构，所以用于通断短路故障电流。·隔离开关——隔离电压作用，确保设备检修时与电源系统隔离，没有熄弧机构，不能切负荷，

必须与高压断路器配合使用。

隔离开关与断路器操作次序：断电时，先断路器，后隔离开关合闸时，先隔离开关，后断路器

4.1工业企业变电站QS—隔离开关QF1—断路器企业供电系统及安全用电概述第7页S11-M·R-30~1000/10系列三相卷铁心全密封配电变压器企业供电系统及安全用电概述第8页开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功效，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。6～10kv多用。企业供电系统及安全用电概述第9页开关触头在SF6气体中闭合和断开。SF6气体兼有灭弧和绝缘功效。灭弧能力强，属高速断路器。断流容量大，电绝缘性能好，检修周期长。可频繁操作。无燃烧爆炸危险，体积小，维护要求严格，价贵。在全封闭组合电器中多采取。不适于高寒地域。LW8-40.5型户外交流高压六氟化硫断路器企业供电系统及安全用电概述第10页开关触头在真空容器内闭合和断开。灭弧能力强燃弧时间短，属高速断路器。开断能力强。结构简单，重量轻，体积小。寿命长，易维修。可频繁操作。无易燃易爆危险。

因为开断速度高,易产生截流过电压,对变压器等感性负载易造成危害,应配置过电压吸收装置。ZN28A-12系列户内交流高压真空断路器企业供电系统及安全用电概述第11页闸刀式隔离开关企业供电系统及安全用电概述第12页·负荷开关介于隔离开关与高压断路器之间开关设备；结构上与隔离开关相同，但含有特殊灭弧装置；能断开对应负荷电流，不能切断短路电流。通常与高压熔断器配合使用（利用熔断器断短路电流）用于次要网络系统（10KV以下）。·母线——聚集和分配电流主要步骤。分为：钢心铝绞线（户外）；矩形铝（或铜）排（户内）。

·电流互感器及电压互感器

供计量检测仪表继电保护装置使用电流互感器——变流（通常二次为5A)电压互感器——变压（通常二次为100V）

4.1工业企业变电站4.1.2变电站主要电气设备企业供电系统及安全用电概述第13页企业供电系统及安全用电概述第14页FZRN21-12D/T125-31.5型户内交流高压真空负荷开关－熔断器组合电器企业供电系统及安全用电概述第15页电流互感器企业供电系统及安全用电概述第16页电压互感器三相电压互感器单相电压互感器企业供电系统及安全用电概述第17页母线企业供电系统及安全用电概述第18页·其它：

高压开关柜

电容器——功率赔偿；避雷器——防雷击；

继电保护装置——各种变压器、线路保护；计量仪表——电度、电压、电流、频率、功率因数。

4.1工业企业变电站4.1.2变电站主要电气设备本节结束企业供电系统及安全用电概述第19页GG-1A(F)型固定式高压开关设备企业供电系统及安全用电概述第20页XGN2-12(Z)箱型固定式交流金属封闭开关设备（户内）企业供电系统及安全用电概述第21页KYN28A-12(Z)B型铠装移开式交流金属开关设备（户内）企业供电系统及安全用电概述第22页高压电容器与电容器柜4.1工业企业变电站企业供电系统及安全用电概述第23页高压避雷器4.1工业企业变电站企业供电系统及安全用电概述第24页4.1.3变电站主结线4.1.3变电站主结线

组成：电力变压器、高压断路器、隔离开关、母线、电流互感器和电压互感器及连接导线。

目标：怎样将上述设备连接在一起，从而接收和分配电能。

基本要求：

（1）依据负荷等级要求确保供电可靠性。（2）力争简单、运行灵活、操作安全方便，避免运行人员误操作。（3）应使投资最省，运行费用最少。（4）含有发展可能性。4.1工业企业变电站企业供电系统及安全用电概述第25页4.1.3变电站主结线4.1.3变电站主结线4.1.3.1总降压变电站主结线（1）线路—变压器组单元结线

适合用于：供电电源只有一回线路，变电站装设一台变压器，三级负荷变电站。

主结线图：4.1工业企业变电站企业供电系统及安全用电概述第26页图4－0线路—变压器单元主结线

4.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线进线电缆隔离开关断路器母线隔离开关变压器高压侧低压侧企业供电系统及安全用电概述第27页

电源侧：由双侧隔离开关线路、断路器QF1送电。

变压器高压侧：

①只装一组隔离开关，含有切断变压器空载电流能力；条件：供电线路较短，电源侧继电器保护装置反应变压器内部及其低压侧短路故障，且灵敏度亦满足要求。

图4－1线路—变压器单元主结线

变压器低压侧变压器高压侧①QS—隔离开关电源侧QF1—断路器QSQSQFQSQSFU②③QF24.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线企业供电系统及安全用电概述第28页②装一组高压熔断器，切断短路电流。条件：系统短路电流小。③装设高压断路器、隔离开关条件：高压熔断器不能满足切开短路电流要求，同时考虑运行操作上方便。

变压器低压侧：经过断路器接至单母线，向各配出负荷供电。优点：结线简单，使用设备少。缺点：当发生短路或任一高压设备检修时全部负荷停电。4.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线QSFU②③QF2QFQS企业供电系统及安全用电概述第29页变电站停送电规程：停电过程：先停低压侧断路器、隔离器开关再停高压侧断路器、隔离开关。送电过程：先送高压侧隔离开关，断路器，再送低压侧隔离开关，断路器。（2）桥式结线适用：企业总降压变电站两回电源线路供电，装设两台变压器。因为可确保对一、二级负荷可靠供电，所以被广泛采取。

①内桥式主结线如图4-2所表示

4.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线企业供电系统及安全用电概述第30页

内桥式主结线实际是利用桥接断路器QF5将两个线路—变压器组单元结线连接起来。所谓内桥式主结线，即桥接断路器QF5位于线路断路器QF1和QF2内侧，并靠近变压器。优点：提升了线路运行灵活性，增强了变电站供电可靠性。图4－2内桥式主结线电源进线QS1QF1QS3QS5QF3QS7QS11QS12QF6QS2QF2QS4QS6QF4QS8QS9QS10QF5T1T2Ⅰ电源进线4.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线企业供电系统及安全用电概述第31页

例：线路，检修或故障时，断开QF1，变压器T由线路经断路器QF2和桥接断路器QF5继续供电。缺点：检修线路断路器QF1或QF2时系统只能有一路电源进线供电。不满足一级负荷供电要求。内桥根本结线方式适合用于：①进线线路较长，因而故障与检修机会较多，②变电站负荷比较平稳，因而其变压器不经常切换总降压变电站。

（因为企业总降压变电所正常运行时是一台变压器工作，且使用一个电源进线。假如负荷改变，需要投入另一台变压器时，只能经过QF5，而变压器保护是由QF1和QF2完成，QF5并不能可靠保护）4.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线企业供电系统及安全用电概述第32页②外桥式主结线

桥接断路器QF5跨接在线路断器QF1和QF2外侧。适用场所：①进线线路较短，故障与检修机会较少总降压变电站。②变电站负荷改变较大，变压器需经常切换总降压变电站。

QS1QF1QF3QS5QF2QF4QS6QF5T1T2QS3QS7QS8QS2电源进线QS4图4－3外桥式主结线电源进线4.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线企业供电系统及安全用电概述第33页

（因为QF5在QF1、QF2外侧，所以，两台变压器都投入时，QF1，QF2会分别保护对应变压器）③当供电系统采取环网供电，变电站高压侧有穿越功率时。所谓穿越功率，即或因为穿越功率不经过线路断电器QF1，QF2，直接由桥接断电器QF5转送，这对降低线路断路器故障以及对继电保护装置整定极为有利。（3）单母线分段主结线见图4－4单母线分段主结线供供4.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线企业供电系统及安全用电概述第34页

单母线分段主结线基本同外桥式主结线。因为企业总降压变电站高压进线还负责将进线二电源转送到其它负荷中，所以在二个进线电源侧增加两段母线。原来桥接断路器，现负责二段母线连接，所以标为QF1——分段断路器。

图4－4单母线分段主结线

QF1电源进线电源进线转送负荷转送负荷QF2T1T2一段母线二段母线4.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线企业供电系统及安全用电概述第35页

适合用于：含有一、二级负荷，且高压侧进出线数量较多总降压变电站。变电站低压侧也为单母线分段结线方式，分段断路器QF2可合上，使两台变压器并列运行，也可断开使两台变压器分别运行。

缺点：当其中任一段母线需要检修或发生故障时，则接于该段母线全部进出线均将停顿运行。

4.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线企业供电系统及安全用电概述第36页

（4）双母线主结线

参见书中图4－4（P70）

特点：各级电压母线均由Ⅰ、Ⅱ两组母线组成，两组母线间用母线联络断路器连接，正常运行一组母线工作，另一组母线备用，母线联络断路器QF1断开。

图4－5双母线主结线

电源进线L2电源进线L1T1T2ⅠⅡ4.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线QF1企业供电系统及安全用电概述第37页优点：克服上述几个主结线因为母线故障或检修而长久影响供电缺点。缺点：设备较多，初投资增加，结线复杂。4.1.3.2车间变电站主结线车间变电站主结线由车间负荷性质及生产工艺要求决定。普通采取：线路一变压器组、单母线或单母线分段方式。

(1)线路一变压器组——只对三级负荷供电，且用电量较小车间（同总降压变）

(2)单母线——6～10KV高压负荷出线较多时，如负荷中有一、二级负荷，则应有与其它电源相联络线路作为备用电源。4.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线企业供电系统及安全用电概述第38页

T—transformerTV－voltagetransformerTA—currenttransformerF—arresterFV—valvearresterFP—pipearrester

图4－6车间变电站单母线主结线

（仪用互感器）M电源进线380V高压电机阀型避雷针M

10KVFUFTA1TVT14.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线企业供电系统及安全用电概述第39页

（3）单母线分段—车间负荷中一、二级负荷比重较大，要求供电可靠高；两回电源进线分别接于两段母线；正常运行时母线分段断路器QF1断开。当一段母线失去电源时自动投入分段断路器。

图4－7采取分段单母线车间变电站主结线FU低压T1T1FU进线进线低压TV1TV2QF14.1工业企业变电站4.1.3变电站主结线本节结束企业供电系统及安全用电概述第40页4.2变电站内变压器容量和台数选择4.2.1变压器台数选择标准（1）车间变压器台数选择标准

①普通生产车间，尽可能装设一台。

②车间一、二级负荷比重较大：

•应装设两台变压器；

•装设一台变压器+相邻车间联络线；

③车间负荷昼夜改变较大时，装设两台变压器④特殊场所可选取多台小容量变压器（井下变电站）企业供电系统及安全用电概述第41页4.2.1变压器台数选择标准（2）企业总降压变电站变压器台数选择标准①企业绝大部分属于三级负荷：装设一台变压器+从邻近企业取低压备用电源。②企业一、二级负荷占较大：装设两台变压器，互为备用。

4.2变电站变压器容量和台数选择企业供电系统及安全用电概述第42页③特殊情况下，可装设两台以上变压器。注：当变电站仅装设一台变压器时，其容量应考虑5~20%富裕，以备发展需要。（3）两台变压器互为备用方式在供电设计时，选择变压器台数和容量，实质上就是确定其合理备用容量问题。两台变压器，有以下两种备用方式：①明备用运行方式：一台工作，另一台备用，每台负担100%计算负荷。容量选择：每台均按计算负荷100%来选择。

4.2.1变压器台数选择标准4.2变电站变压器容量和台数选择企业供电系统及安全用电概述第43页

②暗备用运行方式：正常时两台变压器同时投入，每台变压器

负担50%计算负荷。容量选择：每台均按计算负荷70~80%来选择，这么，变压器在正常运行时，负载率：

4.2.1变压器台数选择标准4.2变电站变压器容量和台数选择企业供电系统及安全用电概述第44页例题：如某企业计算负荷总容量为15000kVA，由两台变压器供电。如以暗备用方式使用，则每台变压器正常运行时承担负荷容量为

；每台变压器容量

。如以明备用方式使用，则每台变压器正常运行时负担负荷容量为

；每台变压器容量为

。

4.2.1变压器台数选择标准4.2变电站变压器容量和台数选择本节结束企业供电系统及安全用电概述第45页

变压器额定容量——是指在要求环境温度下，变压器在正常使用期限内能连续输出容量（KV.A）

电力变压器使用期限=使用寿命25年（环境温度：最大：40℃最高日平均：30℃）当然变压器使用寿命取决于其绝缘老化速度，也就是与周围环境温度改变以及它负荷大小紧密相关。4.2.2变压器容量选择4.2变电站变压器容量和台数选择企业供电系统及安全用电概述第46页4.2变电站变压器容量和台数选择以前方法—着眼于怎样充分利用变压器过负荷能力方面（节约投资，但电能损耗增大）。基本标准同上——明备用100％暗备用50%

当前文件—在一些情况下，把变压器容量适当选大些，从而到达经济运行目标。详细要经过方案比较来确定。4.2.2变压器容量选择本节结束企业供电系统及安全用电概述第47页

本节所讲述内容包括到一设计好变电站，采取何种方式运行，实际是给运行人员一操作指示。当变电站装设两台或两台以上变压器时，就提出一个选择性问题，即变电站负荷改变在什么范围投切变压器，使变压器运行在经济运方式。所谓变压器经济运行方式——指变压器在功率损耗最小情况下运行方式，此时电能损耗最小，运行费用最低。4.2变电站变压器容量和台数选择4.2.3变压器经济运行企业供电系统及安全用电概述第48页4.2.3变压器经济运行⑴我们来分析一下变压器功率损耗与其负荷关系曲线。相关变压器功率损耗，我们已在第二章第三节做了详细分析。不过为分析问题方便，我们将无功损耗归算为等效有功损耗：变压器空载损耗：变压器短路损耗：—无功功率经济当量，取0.06～0.1KW/Kvar意义：单位无功损耗，相对应有功损耗增加。4.2变电站变压器容量和台数选择企业供电系统及安全用电概述第49页4.2.3变压器经济运行∴变压器功率损耗为：可看出与负荷S平方成正比，成抛物线。

（2）二台变压器经济运行点设两台变压器1T，2T，其单独运行功率损耗曲线如图4－81、2曲线。两条曲线相加，即得两变压器并列运行时功率损耗曲线3。4.2变电站变压器容量和台数选择企业供电系统及安全用电概述第50页4.2.3变压器经济运行图4－84.2变电站变压器容量和台数选择2T单独运行1T单独运行两台并列运行S（投入运行容量KVA）321红线：合成曲线企业供电系统及安全用电概述第51页4.2.3变压器经济运行从曲线看出：S<S1——（曲线2，3△PT大于曲线1）变压器1T单独运行，功率损耗最小，运行最经济。S1<S<S3—（曲线1，3△PT大于曲线2）变压器2T单独运行，功率损耗最小，运行最经济。S3<S——（曲线1，2△PT大于曲线3）变压器1T，2T并列运行，功率损耗最小，运行最经济结论：•功率损耗合成曲线上出现交点（S1和S3点）叫做经济运行点。•经济运行点处，两种运行方式均为最经济运行。

•S2交点不是经济运行点4.2变电站变压器容量和台数选择企业供电系统及安全用电概述第52页4.2.3变压器经济运行（3）多台变压器且额定容量不一样，按上述作曲线方法求取经济运行点。（4）多台变压器，且额定容量相同，则可用计算法求取经济运行点：①增加一台变压器运行条件依据标准：运行中n台变压器总有功损耗与投入n+1台变压器时刻总有功损耗相等。

（依据上述结论2，即经济运行点处，两种运行方式都为最经济运行）有:4.2变电站变压器容量和台数选择企业供电系统及安全用电概述第53页4.2.3变压器经济运行

解得：

当S>时，应再投入一台一样容量变压器并列运行。

•退出一台变压器运行条件依据上面推证时，退出一台变压器运行，即由n－1台变压器并列运行。4.2变电站变压器容量和台数选择企业供电系统及安全用电概述第54页4.2.3变压器经济运行[例]某车间为三班制生产，但负荷改变悬殊，故车间变压器装设两台SL7-1000/10型变压器,如按照变压器经济运行标准，问车间负荷为多大时，应该投入两台变压器并列运行。解:查附表1，已知SL7-1000/10型变压器技术数据为：故求得：

∵是两台容量相等变压器且取无功功率经济当量4.2变电站变压器容量和台数选择企业供电系统及安全用电概述第55页4.2.3变压器经济运行计算得即当车间负荷增至612KV•A时，两台变压器并列运行。两台变压器运行相当分母增加2倍损耗自然小本节结束4.2变电站变压器容量和台数选择单台运行两台并列运行S（投入运行容量KVA）企业供电系统及安全用电概述第56页4.3工业企业供电网路结线方式4.3.1工业企业供电网络组成和特点

•工业企业供电系统组成：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）.

•工业企业供电网路主要包含：外部供电线路35～110KV高压进线高压配电网路6～10KV向车间变电所或高压设备供电43521企业供电系统及安全用电概述第57页4.3工业企业供电网路结线方式

低压配电网路220/380V向车间低压设备供电•工业企业供电网路组成：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•特点：企业供电网络与电力系统相比：供电范围小，配电距离短，输送容量小。就实质来说相同，故二者计算方法也相同。4.3.1工业企业供电网络组成和特点企业供电系统及安全用电概述第58页本节结束4.3工业企业供电网路结线方式

企业供电系统及安全用电概述第59页

4.3.2对工业企业电力网路基本要求2．操作简单方便，运行安全灵活便于倒闸操作、检验、和修理；应尽可能简化结线，降低供电层次。对于同一电压等级高压网路，供电层次普通不超出两极（下列图超2级）。3．运行经济高压线路应尽可能深入负荷中心。4．其它•应确保便于未来发展•考虑正常生产、检修和事故时负荷分配•环境允许，尽可能采取架空线4.3工业企业供电网路结线方式

总降变6～10KV车间变380V35KV110KV本节结束企业供电系统及安全用电概述第60页

4.3.2对工业企业电力网路基本要求

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工业企业供电网路结线方式

企业供电系统及安全用电概述第61页4.3.3工业企业电力网络结线方式

结线方式标准上有三种：放射式；树干式；环式。下面以高压配电线路为例，简明介绍其特点:1.放射式线路有三种：单回路放射式；双回路放射式；有公共备用干线放射式①

单回路放射式线路：企业总降压变电站（或中央配电站）6～10KV母线上引出每一条回路直接向一个车间变电站（或用电中心）配电，沿线不接其它负荷；各车间变电站之间也无联络。4.3工业企业供电网路结线方式

企业供电系统及安全用电概述第62页4.3.3工业企业电力网络结线方式

图4－96～10KV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。•采取架空线，出线困难。•线路或开关设备故障，线路上全部负荷停电，供电可靠性差。总降变6～10KV车间变不接其它负荷4.3工业企业供电网路结线方式

企业供电系统及安全用电概述第63页4.3.3工业企业电力网络结线方式②双回路放射式配电针对上述缺点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、三级负荷供电配出线较多。•采取架空线，出线困难。（b）一级负荷供电

6～10KVQS220/380V6～10KVQF220/380V自动切换4.3工业企业供电网路结线方式

企业供电系统及安全用电概述第64页4.3.3工业企业电力网络结线方式③公共备用干线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备用干线。

优点：与方式②比较出口线降低。

6～10KV备用干线220/380V4.3工业企业供电网路结线方式

企业供电系统及安全用电概述第65页4.3.3工业企业电力网络结线方式2．树干式线路二种方式:直接联线树干式，串联型树干式①直接联线树干式——由总降压变电站引出每路高压配电干线，沿车间厂房敷设，从干线上直接接出分支线引入车间变电站。优点：高压柜少，出线简单，干线数目少，节约投资。缺点：断路器QF或线路上任何地方发生故障或检修，全停电。所以要求:分支数目限制在5个以内，每台变压器容量小于315KV.A。6～10KVQF车间1车间2车间34.3工业企业供电网路结线方式

企业供电系统及安全用电概述第66页4.3.3工业企业电力网络结线方式②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，干线进出侧均安装隔离开关。优点：能够缩小停电范围例：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工业企业供电网路结线方式

企业供电系统及安全用电概述第67页4.3.3工业企业电力网络结线方式3．环式线路：是串联型树干线路改进：把两路串联型树干线路联络起来就组成了环式线路。优点：运行灵活干线上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快速

供电。运行方式：

开环—普通采取方式

（开环点选择在什么地方最合理,要经过计算分析计算确定)

闭环—继电保护整定较复杂。QF1QS3QS412QF2QS5QS6344.3工业企业供电网路结线方式

本节结束企业供电系统及安全用电概述第68页4.4

供电网路导线和电缆选择标准

导线和电缆选择是工业企业供电网路设计中一个主要组成部分，因为它们是供电网路主要元件，电能必须依靠它们来输送分配。导线和电缆选择内容包含两方面：

⑴确定其结构、型号、使用环境和敷设方式。

⑵选择导线和电缆截面（本节讨论问题）选择导线和电缆截面时，必须考虑几个原因——也是我们选择标准

（1）发烧问题：电流经过导线或电缆时引发发烧，从而使其温度升高，当经过电流超出其允许电流时，将使绝缘线和电缆绝缘加速老化，严重时将烧毁导线或电缆。引出：按导线或电缆允许载流量来选择其截面。

企业供电系统及安全用电概述第69页4.4

供电网路导线和电缆选择标准（2）电压损失问题：导线（电缆）截面大小其电阻、电抗不一样，电流经过导线时在线路电阻和电抗产生电压损失。电压不足—引发电动机转距大大降低（交流机转距正比电压平方）电压过高—引发电动机起动电流增加引出：•依据线路允许电压损失选择导线和电缆截面•依据已知截面校验线路电压损失是否超出允许范围。（3）架空线路机械强度架空线路经受风、雪、覆冰和温度改变影响，所以必须有足够机械强度。引出：按照机械强度条件选择

企业供电系统及安全用电概述第70页年1月10日开始南方18省大雪电网被冻，无法重新开闸，因为高压线路被冰凌冻住后通电即刻短路、造成火车停运（停运都是电力机车），运输瘫痪，使得煤炭运输无法抵达发电企业煤库，无法发电，也使数以亿计民工无法返家过年。

4.4

供电网路导线和电缆选择标准企业供电系统及安全用电概述第71页（4）经济条件导线和电缆截面大小，直接影响网络初投资及其电能损耗大小。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截面总而言之，依据导线和电缆实际运行情况提出4种选择方案，下面几节分别介绍这些方案详细内容。本节结束4.4

供电网路导线和电缆选择标准企业供电系统及安全用电概述第72页4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面供电回路基本组成：这里有以下各量：导线允许载流量；熔断器熔体额定电流；自动开关脱扣器整定电流；电机额定电流和开启电流下面首先介绍这些量值在选择导线截面关系：

电机MQFFU导线或电缆企业供电系统及安全用电概述第73页4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面

1.导线允许电流（允许连续电流）—指导线长久所能经受电流，在此电流作用下，导线最大温升不超出允许温升。

能够证实允许电流与发烧相关：

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

•散入空气中经过产生变为企业供电系统及安全用电概述第74页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面依据热平衡式，得：

—最大允许连续电流（长久工作制）d—导线直径

γ—导线电导系数—周围环境温度（普通选25℃）—导线最高允许温升K—散热系数，与导线（或电缆）截面及散热场所，敷设方式等原因相关。（由此看出导线截面与允许电流关系。截面，）4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第75页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面

值多依据试验测试。实际设计查手册，或产品指标取得。但要依据导线实际使用情况进行修正。（1）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：同截面导线电缆用于此种负荷情况下，允许连续电流可提升）。4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第76页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面情况2：对截面＜6mm2铜线：对截面＜10mm2铝线：因其发烧时间常数较小，温升较快，故其允许电流按长久工作制计算。4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第77页2.熔断器选择

⑴熔断器组成及工作原理①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）企业供电系统及安全用电概述第78页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面

②工作原理：经过熔体电流超出其熔体值倍数愈大，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。

熔断器安－秒特征

450208100122016熔断电流(A)熔断时间(S)INF4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第79页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面

⑵熔断器熔体选择

①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工作电流•单台电机支线：•干线：②熔体在电动机开启时不应熔断

a）

对于单台电动机支线，应满足：—电动机开启电流

α—躲开电动机开启电流计算系数（查表4－3）。（2～4）

α与熔体材料、熔体电流、电机轻重载开启方式相关。

4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

MFU企业供电系统及安全用电概述第80页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面例4-1：轻载开启电机，α=2.5

则熔体在电动机开启期间就不会熔断，因为熔体必须历时8S才能熔断，而此时电机已开启完成。（重载开启15～20S）

b）对于配电干线熔体在尖峰电流作用下不应熔断(PK-peak)全部电动机计算电流(A)开启电流值最大一台电动机额定电流（A）开启电流值最大一台电动机开启电流倍数最终选择熔体额定电流，按①、②两计算结果最大者选择.4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

M1M2M3FU企业供电系统及安全用电概述第81页FU24.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面③保护选择性对于干线熔断器，要考虑与支线熔断器在支线短路时有选择性保护，即支线短路应先断支线，而不应断干线，所以它们额定电流要大于二级以上要求。例：支线熔断器干线熔断器：最终选择熔体额定电流，按①、②、③计算结果最大者选择.4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

M1M2M3FU1企业供电系统及安全用电概述第82页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面3、按发烧条件选择导线和电缆截面分4步：（1）计算线路计算负荷（2）选择熔断器或自动开关额定电流：（3）导线和电缆在正常运行时，必须确保它不致因温度过高而烧毁。

即依据查表选择一个导线截面S，使其满足：

（发烧条件）

4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

电机MQFFU导线或电缆企业供电系统及安全用电概述第83页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面（4）依据熔断器额定电流（或自动开关动作电流）校验导线截面选择。因为：熔断器额定电流选择考虑电机等大型设备开启，可能选择要大。假如当线途经载或短路，不能及时断路，有可能使导线烧损。为满足，则导线截面选择要大一些，即提升，使满足下面关系：计算系数查表4－4（P85）

4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第84页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面[例4－2]某车间部分供电系统以下列图所表示。各用电设备组及干线上负荷以下表所表示。试选择支线和干线导线截面。支线5.5KW干线7.5KW7.5KW5.5KW4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

7.5KW7.5KWFU企业供电系统及安全用电概述第85页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

导线截面＝额定电流/电流密度电机额定电流≈额定功率×2开启电流≈额定电流×（6～7））企业供电系统及安全用电概述第86页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面导线第一项选择已确定：型号：全部线路采取BLV铝芯塑料绝缘线敷设方式：干线明设，电动机支线穿钢管敷设使用环境：车间内空气温度25℃。另：全部熔断器均选RTO型号（熔体材料为铜），查表4－3支线：＝2.5,干线：＝3.54.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第87页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面解：

1．支线截面及熔体额定电流选择1）5.5KW电动机支线。（1）熔体额定电流选择①按大于电机正常工作电流选择②按躲过电机开启电流选择

∴选取(按产品标准值选择)（2）支线导线截面选择①按发烧选择

4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第88页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面∵穿钢管，且环境温度25℃，∴查资料选②依据熔断器额定电流校验导线截面选择（表4－4中要求）故满足要求。结果：2）7.5KW电动机支线（1）熔体额定电流：①②∴选择（2）支线导线截面选择4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第89页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面①依据，选，其②依据故满足要求结果

4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第90页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面

2．干线截面及熔体选择B段干线计算电流（1）熔体电流选择①②本例中可选③按照干线熔断器与支线熔断器选择性保护，最终选择（5.5KW电机）（7.5KW电机）

4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第91页4.5.1按允许载流量选择导线和电缆截面（2）干线导线截面选择

①依据∵明敷，环境温度25℃

∴查附表19，选择S=10mm2导线，其

②

（要求值）（假如按INF=100A选择则说明或S选择不适当，应选大。）结果：4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

本节结束企业供电系统及安全用电概述第92页4.5.2按经济电流密度选择导线和电缆面积从前面所讲述方法看出，选择导线截面越大,R和X越小，允许电流越大，导线发烧可能性越小,电能损耗越小，而且电压损耗越小，实际上我们所做选择是下限。不过，导线截面也不能无限大，因为电能损花费用低同时，增加了线路投资及维护、检修费用，所以导线选择也有一个上限，这就是我们本节所讲经济截面。我们把二者关系用曲线表示以下：4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第93页4.5.2按经济电流密度选择导线和电缆面积年运行费率曲线1—线路投资（或称为年折旧率，即国家为积累更新设备资金而每年提取

折旧费）及年维护和检修费。

随截面增加而增加曲线2—线路年电能损花费用,随截面增加而降低；曲线3—曲线1和曲线2合成，即年运行费用。从曲线3看出，有一个较低点，满足电能损耗低，且投资维护和检修费也较低，这一点所对应截面，称为经济截面

321S导线截面4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第94页4.5.2按经济电流密度选择导线和电缆面积

观察曲线3发觉处比较平坦，即截面比稍大或稍小时，年运行费用改变不大，为降低投资，选取比小一些最好，所以才是最经济合理截面。要想确定需要知道很多准确数据，比如电能成本、折旧率、维护检修费率、导线价格等。所以这项工作普通由国家相关部门统一来做。在工程计算上，我们要考虑这么两个问题。（1）企业性质、规模不一样，其负荷情况不一样，所以，不可能对应每一个负荷给出一个经济截面，不过，我们可给出经济电流密度：

---单位面积（）上经济电流（A）4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第95页4.5.2按经济电流密度选择导线和电缆面积这么，依据我们线路最大计算负荷，利用公式：

—经济截面—计算负荷—经济电流密度（2）一样最大负荷下一年中经过最大负荷时间不一样，其电能损花费用也不一样。即伴随最大负荷利用小时增加，曲线2向上移，所以曲线3也向上移。则值也增大，也减小，也就是说对于大负荷要选择再大一点导线截面，以减小电能损花费用。

4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

企业供电系统及安全用电概述第96页4.5.2按经济电流密度选择导线和电缆面积依据上述两种原因，得出按经济电流密度选择导线和电缆截面方法：①已知线路最大负荷电流（即计算电流），及用户种类和性质。②依据用户种类和性质查表4－6或相关资料，得到③依据，及导线材料查表4－5，得到对应④利用公式计算导线截面。4.5按允许载流量和经济电流密度选择电缆截面

本节结束企业供电系统及安全用电概述第97页4.6按允许电压损失选择导线和电缆截面

在讲述按允许电压损失选择导线截面之前，必须先知道相关电压损失一些基本概念和定义。

4.6.1

电压降落、电压损失和电压偏移概念

1.电压降落指电网两端电压，即始端电压

和终端电压

向量差。

2.电压损失

指线路两端电压代数差（因为dc很小）

I始端终端图4－15电压降落与电压损失示意图企业供电系统及安全用电概述第98页4.6.1

电压降落、电压损失和电压偏移概念如以百分数表示则：3．电压偏移指网路中任一点（普通指终点）实际电压与电网额定电压代数差，以百分数表示为：

U—所标注点实际电压代数值。三者关系：•电压降落和电压损失描述线路两端电压改变情况。•电压损失近似取电压降落纵向分量（延方向）•电压偏移描述网络某点用电设备实际电压与额定电压差异。•网路中电压损失愈大，用电设备端电压偏移也愈大。

本节结束企业供电系统及安全用电概述第99页4.6按允许电压损失选择导线和电缆截面

4.6.2电力网中电压损失计算分两种情况讨论1．终端接一集中负荷三相线路（放射式线路）条件：因为三相交流线路中，各相负荷平衡时，各相导线中电流值均相等，电流与电压间相位差亦相同，故：计算其一相电压损失，再按普通方法换算成线电压损失。图4－16集中负荷三相线路始端终端企业供电系统及安全用电概述第100页4.6.2电力网中电压损失计算•电流I滞后角滞后角电压和相差•从图中看出电压降落：电压损失：

相电压矢量图（感性负载）电压损失企业供电系统及安全用电概述第101页4.6.2电力网中电压损失计算

AC计算较复杂，而DC很短，所以认为即：每相电压损失为：将电压降落向量分解为：电阻上压降RI和电感上压降XI由图中可看出：∴每相电压损失为：换算成线电压损失为：假如负荷以三相功率形式表示，则因为

企业供电系统及安全用电概述第102页4.6.2电力网中电压损失计算在实际计算中，常采取线路额定电压来代替，（误差极小），故：P,Q—负荷三相有功和无功（KW，Kvar）R,X—线路电阻和电抗（）—线电压损失（V）—线路额定电压（KV）

企业供电系统及安全用电概述第103页4.6.2电力网中电压损失计算

2．负荷树干式线路计算方法：•按集中负荷电压损失计算公式计算各段干线线路电压损失。•总电压损失为各段干线电压损失之和。

各支线负荷支线干线企业供电系统及安全用电概述第104页4.6.2电力网中电压损失计算

2．负荷树干式线路

确定各段干线负荷假设各段上功率损耗略去不计。第一段干线：第二段干线：

第三段干线：

企业供电系统及安全用电概述第105页4.6.2电力网中电压损失计算(2)各段干线上电压损失(3)总电压损失：（设有n段干线）（负荷以干线表示）(4)总电压损失其它表示方法：

企业供电系统及安全用电概述第106页4.6.2电力网中电压损失计算①

各段负荷以支线负荷表示，以本例为例：—从电源到各支线负荷间干线电阻和电抗，以下列图所表示

企业供电系统及安全用电概述第107页4.6.2电力网中电压损失计算

计算电压损失用负荷距图企业供电系统及安全用电概述第108页4.6.2电力网中电压损失计算

②按电压损失百分数表示

企业供电系统及安全用电概述第109页4.6.2电力网中电压损失计算③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，∴各段截面和结构都一样即：—每公里线路电阻和电抗

—如负荷距图所表示所以