供配电技术 课件 第6、7章 供配电系统电力线路、高层建筑供配电系统

第6章供配电线路供配电线路是供配电系统的重要组成部分，担负着电源与用电负荷之间电能输送与分配的任务。本章介绍高低压供配电线路的接线方式，讲述架空线路、电缆线路和低压配电线路的结构与敷设，介绍供配电线路的导线和电缆选择与计算方法。主要内容电力线路的接线方式电力线路的结构和敷设导线和电缆选择的一般原则按允许载流量选择导线和电缆截面按允许电压损失选择导线和电缆截面按经济电流密度选择导线和电缆截面

6.1

电力线路的接线方式1）接线方式供电安全可靠，操作方便，运行灵活、经济和有利于发展。

按电压高低：高压线路（1kV以上）、低压线路（1kV及以下）2）电力线路基本要求：3）电力线路分类：由电源端向负荷端输送电能时采用的网络形式

按结构型式：架空线路、电缆线路、车间（室内）线路6.1.1

高压电力线路的接线方式优点：放射式线路之间互不影响，因此供电可靠性较高，而且便于装设自动装置；缺点：高压开关设备用得较多，而且每台高压断路器或负荷开关须装设一个高压开关柜，从而使投资增加。从变配电所高压母线上引出的一回线路直接向一个车间变电所或高压用电设备供电，沿线不接其他负荷。1）高压放射式接线在企业内部从总降压变电所（或配电所）以5~10kV电压向各车间变电所、高压用电设备供电单回路放射式

双回路放射式

6.1.1

高压电力线路的接线方式缺点：供电可靠性较低，当高压配电干线发生故障或检修时，接于该干线的所有负荷都要停电；且在实现自动化方面，适应性较差。由变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上，沿线上接了几个车间变电所或负荷点的接线方式。2）高压树干式接线电缆分支箱双回路树干式

电缆分支箱单回路树干式优点：变配电所出线减少，能减少线路的有色金属消耗量；采用的高压开关数量较少，投资较省。6.1.1

高压电力线路的接线方式优点：运行灵活，供电可靠性高。这种环式接线在现代城市电网中应用很广。树干式接线的改进，两路树干式接线连接起来构成环形接线。3）高压环形接线为了避免环形线路上发生故障时影响整个电网的正常运行，也为了便于实现线路保护的选择性，因此绝大多数环形线路采取“开口”运行方式，即环形线路中有一处的开关正常时是断开的。普通环式6.1.1

高压电力线路的接线方式往往是几种接线方式的组合，根据具体情况，对供电可靠性的要求，经技术、经济综合比较后确定。对大中型工厂，高压配电系统宜优先考虑采用放射式;

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。6.1.2

低压电力线路的接线方式1）低压放射式接线在企业内部从车间变电所以380/220v的电压向车间各用电设备或负荷点供电。车间变电所动力配电箱用电设备车间变电所双电源自动切换箱适用场合：用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求（指有潮湿、腐蚀性环境或有爆炸和火灾危险场所等）的车间、建筑物内a)单回路放射式

b)双回路放射式

6.1.2

低压电力线路的接线方式2）低压树干式接线动力配电箱车间变电所双电源自动切换箱车间变电所适用场合：正常环境的车间或建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，且无特殊要求。a)单回路树干式

b)双回路树干式6.1.2

低压电力线路的接线方式2）低压树干式接线链式

这是一种变形的树干式，适用于从配电箱对彼此相距很近、容量很小的次要用电设备的配电。链式线路只在线路首端设置一组总的保护，可靠性低。链式相连的用电设备一般不宜超过5台，链式相连的配电箱不宜超过3台，总容量不宜超过10kW。6.1.2

低压电力线路的接线方式3）低压环形接线

多用于各车间变电所低压侧之间的联络线，彼此连成环式，互为备用。通常备用电源与主供电源不同时供电，即也采用开环运行方式。

6.2

电力线路的结构和敷设

架空线路：投资少、施工维护方便、易于发现和排除故障、受地形影响小等优点；电力电缆：运行可靠、不易受外界影响、美观等优点。6.2.1

电力线路的结构

架空线路由导线、电杆、绝缘子和线路金具等主要元件组成。为了防雷，有的架空线路上还在电杆顶端架避雷线（架空地线）。为了加强电杆的稳固性，有的电杆还安装有拉线或板桩。1）架空线路的结构6.2.1

电力线路的结构1）架空线路的结构导线是线路的主体，担负着输送电能（电力）的功能。1.架空线路的导线

导线材质有铜、铝和钢。铜线的导电性能最好。架空线路一般采用多股绞线。绞线又有铜绞线(TJ)、铝绞线(LJ)和钢芯铝绞线(LGJ)。通常采用铝绞线。在机械强度要求较高和35KV及以上的架空线路上，则多采用钢芯铝绞线。其横截面结构如图所示。6.2.1

电力线路的结构1）架空线路的结构

电杆是支持导线的支柱，是架空线路的重要组成部分。对电杆的要求，主要是有足够的机械强度，同时尽可能经久耐用，价廉，便于搬运和安装。2.电杆、横担和拉线电杆按其采用的材料分，有木杆、水泥杆和铁塔等三种。6.2.1

电力线路的结构1）架空线路的结构

横担安装在电杆的上部，用来安装绝缘子以架设导线。常用的横担有木横担、铁横担和瓷横担。现在普遍采用铁横担和瓷横担。瓷横担用于高压架空线路，兼有绝缘子和横担的双重功能，能节约大量木材和钢材，降低线路造价。它能在断线时转动，可避免因断线而扩大事故，同时它的表面便于雨水冲洗，可减少线路维护工作。2.电杆、横担和拉线

拉线是为了平衡电杆各方面的作用力，并抵抗风压以防止电杆倾倒用的。拉线的结构如图所示。6.2.1

架空线路的结构和敷设1）架空线路的结构

绝缘子又称瓷瓶。线路绝缘子用来将导线固定在电杆上，并使导线与电杆绝缘。3.线路绝缘子和金具

线路金具是用来连接导线、安装横担和绝缘子、固定和紧因拉线等的金属附件，高压线路绝缘子的外形结构。6.2.1

架空线路的结构和敷设2）架空线路的敷设1.敷设架空线路，要严格遵守有关技术规程的规定。P1536.2.1

架空线路的结构和敷设2）架空线路的敷设2.导线在电杆上的排列方式6.2.1

架空线路的结构和敷设2）架空线路的敷设3.架空线路的档距、弧垂及其他距离架空线路的档距（又称“跨距”），是指同一条线路两相邻电杆之间的水平距离；厂区架空线路的档距，低压为25-40m，高压（10KV及以下）为35-50m。导线的弧垂（又称“弛垂”），是指架空线路一个档距内导线最低点与两端电杆上导线固定点间的垂直距离。6.2.2

电缆线路的结构和敷设1）电缆线路的结构电缆的类型很多。电力电缆按其缆芯材质分铜芯和铝芯两大类。按其采用的绝缘介质分油浸纸绝缘的和塑料绝缘的两大类。塑料绝缘电缆又有聚氯乙烯绝缘及护套电缆和交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆两种。由电力电缆和电缆头组成；电力电缆由导体、绝缘层和保护层3部分组成。电缆头包括电缆中间接头和电缆终端头。6.2.2

电缆线路的结构和敷设2）电缆线路的敷设1.直接埋地敷设6.2.2

电缆线路的结构和敷设2）电缆线路的敷设2.电缆沟敷设1盖板；2电缆；3电缆支架；4预埋铁建6.2.2

电缆线路的结构和敷设2）电缆线路的敷设3.电缆桥架敷设1支架；2盖板；3支壁；4线槽；5水平分支线槽；5垂直分支线槽6.2.2

电缆线路的结构和敷设2）电缆线路的敷设4.沿墙敷设5.电缆排管敷设6.2.2

电缆线路的结构和敷设3）敷设电缆需遵循的原则（p155）电缆与管道相互间允许距离（单位mm）电缆与管道之间走向电力电缆控制和信号电缆热力管道平行1000500交叉500250其它管道平行150100为了识别裸导线（含母线）的相序，以利于运行维护和检修，按GB2581—1981《电工成套装置中的导线颜色》规定，交流三相系统中的裸导线应按表5-5所示涂色。裸导线涂色不仅用来辨别相序和用途，而且能够防蚀和改善散热条件。裸导线类别A相B相C相N线和PEN线PE线涂漆颜色黄绿红淡蓝黄绿双色6.2.3

车间动力电气平面布置1）表示出所有用电设备的位置，依次编号，注明设备容量；

架空线路由导线、电杆、绝缘子和线路金具等主要元件组成。为了防雷，有的架空线路上还在电杆顶端架避雷线（架空地线）。为了加强电杆的稳固性，有的电杆还安装有拉线或板桩。2）表示出所有配电设备的位置，依次编号，注明型号规格；3）对配电干线和支线上的开关和熔断器分别进行标注；4）对配电支线进行标注；6.2.3

车间动力电气平面布置某机械加工车间（一角）的动力电气平面布置图。型号名称用途BX（BLX）BXF（BLXF）BXR铜（铝）芯橡皮绝缘线铜（铝）芯氯丁橡皮绝缘线铜芯橡皮绝缘软线适用交流500V及以下或直流1000V及以下的电气设备及照明装置之用BV（BLV）BVV（BLVV）BVVB（BLVVB）BVRBV-105铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘线铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘氯乙烯护套圆形电线铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘氯乙烯护套平形电线铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘软线铜芯耐热105°C聚氯乙烯绝缘软线适用于各种交流、直流电器装置，电工仪表、仪器，电讯设备，动力及照明线路固定敷设之用RVRVBRVSRV-105RXSRX铜芯聚氯乙烯绝缘软线铜芯聚氯乙烯绝缘平行软线铜芯聚氯乙烯绝缘绞型软线铜芯耐热105°C聚氯乙烯绝缘连接软电线铜芯橡皮绝缘棉纱编织绞型软电线铜芯橡皮绝缘棉纱编织圆型软电线适用于各种交流、直流电器、电工仪表、家用电器、小型电动工具、动力及照明装置的连接BBXBBLX铜芯橡皮绝缘玻璃丝编织电线铝芯橡皮绝缘玻璃丝编织电线适用电压分别有500V及250V两种，用于室内外明装固定敷设或穿管敷设注：B（B）——第一个字母表示布线，第二个字母表示玻璃丝编制。V（V）——第一个字母表示聚乙烯（塑料）绝缘，第二个字母表示聚乙烯护套。L——铝，无L则表示铜F——复合型R——软线S——双绞X——绝缘橡胶

6.3

导线和电缆选择的一般原则1）满足用电设备对供电安全可靠和电能质量的要求

选择：型号和截面2）尽量节省投资，降低年运行费，布局合理，维修方便。6.3.1

导线和电缆型号的选择原则1）常用架空线路导线型号及选择

铜

铝

钢导电性能最好（电导率53m/Ωmm2），机械强度也相当高（抗拉强度约为380MPa）；但属于贵重金属，应尽量节约；机械强度较差（抗拉强度约为150MPa），但其导电性较好（电导率32m/Ωmm2），且具有质轻价廉优点；机械强度很高（多股钢绞线的抗拉强度可达1200MPa），导电性能差（电导率7.52m/Ωmm2），功率损耗大，在大气中容易腐蚀；钢导线在架空线路上一般只做避雷线使用，且使用镀锌钢绞线。导线材质：

6.3.1

导线和电缆型号的选择原则1）常用架空线路导线型号及选择

户外架空线路10KV及以上电压等级一般采用裸导线，380V电压等级一般采用绝缘导线。

裸导线与绝缘导线在同一个规格内，裸导线载流量比绝缘导线的载流量要大。因为绝缘导线加上绝缘层以后，导线的散热较差，其载流能力差不多比裸导线低一个档次。架空绝缘导线与普通架空裸导线相比，具有绝缘性能好、防腐性能好、防外力破坏、强度达到要求等许多优点，可解决常规裸导线在运行过程中遇到的一些难题，价格又比地埋电缆便宜得多，因此，在配电网中得到广泛的应用。

对于10kV及以上架空线路，当安全距离或周围环境难以满足要求，可采用绝缘导线。

6.3.1

导线和电缆型号的选择原则1）常用架空线路导线型号及选择

铝绞线LJ

钢芯铝绞线LGJ

铜绞线TJ

防腐钢心铝绞线LGJF导电性能好，重量轻，对风雨作用抵抗力较强，但机械强度较差，对化学腐蚀作用抵抗力较差。多用于5~10KV的线路。机械强度较好。适合于机械强度要求较高场合和35KV及以上的架空线路上多采用。导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用抵抗力强，但价格较贵。一般用周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线上。用得较多6.3.1

导线和电缆型号的选择原则2）常用电力电缆型号及选择

塑料绝缘电力电缆油浸纸绝缘电力电缆聚氯乙烯绝缘及护套电缆：达10KV电压等级；交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆：达110KV电压等级。结构简单，重量轻，抗酸碱，耐腐蚀，敷设安装方便，并可敷设在有较大高差或垂直、倾斜的环境中。可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，但不能承受大的拉力。用得较多6.3.1

导线和电缆型号的选择原则3）常用绝缘导线型号及选择

线芯材料：有铝芯和铜芯；导线外皮的绝缘材料：塑料绝缘和橡胶绝缘绝缘性能良好，价格低，适合于室内使用；不宜在户外使用，以免高温时软化，低温时变硬变脆；BLV(BV),BLVV(BVV),BVR适合于户外使用；BLX(BX),BBLX(BBX),BLXF,BXR用得较多

建筑物或车间内采用的配电线路及从电杆上引进户内的线路多为绝缘导线。但配电干线多采用裸导线，少数采用电缆。

6.3.2

导线和电缆截面的选择原则安全、可靠、经济

发热条件

电压损失

经济电流密度

机械强度

满足短路稳定条件导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流（即计算电流）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。在通过正常最大负荷电流产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。使线路的年运行费用支出最小的电流密度(表5-1）对架空线路而言，导线截面应不小于其最小允许截面。（A-15导线机械强度最小截面）电缆（包括母线）需校验短路热稳定度。关于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。6.3.2

导线和电缆截面的选择原则按经验选择对35KV及以上高压线路及35KV以下但距离长、电流大的线路：

按经济电流密度选择其导线和电缆截面，以使线路的年费用支出最小，按其他条件校验；对企业内的10KV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。6.3.3

按允许载流量选择导线和电缆截面补充：三相四线制和三相五线制其中三条线路分别代表A,B,C三相，另一条是中性线N，故称三相四线制；在380V低压配电网中为了从380V相间电压中获得220V单相电压而设N线，有的场合也可以用来进行零序电流检测，以便进行三相供电平衡的监控。三相五线制是指A、B、C、N和PE线，其中，PE线是保护地线，也叫安全线，是专门用于将设备外壳等外露导电部分接地，保证用电安全6.3.3

按允许载流量选择导线和电缆截面1）三相系统相线截面的选择(1)若导线敷设地点环境温度与导线允许载流量所采用环境温度不同，用温度系数校正；导线允许载流量：规定环境温度条件下，导线能够承受而不使其稳定温度超过允许值的最大电流。

导线额定负荷时的最高允许温度；导线允许载流量所采用的环境温度；导线敷设地点实际的环境温度；在室外，取当地最热月平均最高气温；在室内，取当地最热月平均最高气温加5。对土中直埋的电缆，取当地最热月地下0.8~1m的土壤平均温度；室内电缆沟，取当地最热月平均气温加5。6.3.3

按允许载流量选择导线和电缆截面1）三相系统相线截面的选择(2)电缆多根并列时，用电缆并列校正系数校正。(3)电缆在土壤中敷设时，用土壤热阻系数校正。注：计算电流选取：降压变压器高压侧导线取变压器额定一次电流；高压电容器引入线，取电容器额定电流1.35倍；低压电容器引入线，取电容器额定电流1.5。导线允许载流量：规定环境温度条件下，导线能够承受而不使其稳定温度超过允许值的最大电流。6.3.3

按允许载流量选择导线和电缆截面2）中性线截面的选择一般三相四线制的中性线截面，应不小于相线截面的50％，即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，因此其中性线截面应与相线截面相同，即三相四线制线路中的N线，要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。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，中性线截面宜等于或大于相线截面，即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。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。根据短路热稳定度的要求，PE线的截面按GB50054—1995《低压配电设计规范》规定：6.3.3

按允许载流量选择导线和电缆截面3）保护线截面的选择当Sφ≤15mm2时当15mm2<Sφ≤35mm2时当Sφ>35mm2时4）保护中性线截面的选择有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220/380V的三相五线制线路中，计算电流为150A。当地最热月平均最高温度值为+30℃。试按发热条件选择此线路的导线截面。BLX－500－(3×50+1×25+PE25)解此线路除三根相线外，尚有N线和PE线。(1)相线截面的选择查附录表A-13-1，环境温度为30℃时明敷的BLX-500型截面为50mm2时(2)N线截面的选择(3)PE线截面的选择按，选，满足发热条件，因此相线截面选由于，选上例所示线路，如果采用BLV-500型铝芯塑料线穿硬塑料埋地敷设。当地最热月平均最高温度值为+25℃。试按发热条件选择此线路的导线截面。BLV－500－(3×120+1×70+PE70)解此线路除三根相线外，尚有N线和PE线。(1)相线截面的选择查附录表A-13-3，25℃时4根单芯线穿硬塑料管的BLV-500型截面为120mm2时(2)N线截面的选择(3)PE线截面的选择按，选，因此按发热条件，相线截面选由于，选解：（1）计算线路中的计算电流例6–1有一条220/380V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15℃。该线路供电给一台40kW的电动机，其功率因数为0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。

解：（2）相线截面积的选择例6–1有一条220/380V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15℃。该线路供电给一台40kW的电动机，其功率因数为0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。

查附录表A-13-2得，4根单芯线穿钢管敷设的每相芯线截面为35mm2的BLV型导线，在环境温度为25℃时的允许载流量为80A，其正常最高允许温度为55℃，即

Ial=80Aθal=55oCθ0=25oCθ′0=15oC温度校正系数为：

导线的实际允许载流量为

：所选相线截面满足允许载流量的要求。

解：（3）中线截面积的选择例6–1有一条220/380V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15℃。该线路供电给一台40kW的电动机，其功率因数为0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。

按SN≥0.5SФ要求，选SN=25mm2

所以选择BLV型铝芯塑料导线BLV-500-3*35+1*25。

6.3.4

按经济电流密度选择导线和电缆截面

导线（或电缆）的截面越大，电能损耗就越小，但是线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量却要增加。因此从经济方面考虑，导线应选择一个比较合理的截面，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量。从全面经济效益考虑，使线路年运行费用接近最小的导线截面，称为经济截面。6.3.4

按经济电流密度选择导线和电缆截面线路类别导线材质年最大负荷利用小时3000h以下300-5000h5000h以上架空线路铜3.002.251.75铝1.551.150.90电缆线路铜2.502.252.00铝1.921.731.54我国现行经济电流密度jec（A/mm2）规定如表5-1所示

经济电流密度Jec与年最大负荷利用小时数有关，年最大负荷利用小时数越大，负荷越平稳，损耗越大，经济截面因而也就越大，经济电流密度就会变小。

有一条用LGJ型钢芯铝绞线架设的35KV架空线路，计算负荷4500KW，功率因数为0.8,Tmax=5500h。试选择其经济截面，并校验发热条件和机械强度（当地最热月平均最高气温为35℃）。解(1)选择经济截面由表5-1查得选标准截面95。即选LGJ-95型钢心铝绞线。线路类别导线材质年最大负荷利用小时3000h以下300-5000h5000h以上架空线路铜3.002.251.75铝1.551.150.90解(2)校验发热条件查附录表A-12得环境温度25℃时LGJ-95的所选截面满足发热条件(3)校验机械强度查附录表A-15得35KV架空LGJ线的最小允许截面所选截面满足机械强度要求

有一条用LGJ型钢芯铝绞线架设的35KV架空线路，计算负荷4500KW，功率因数为0.8,Tmax=5500h。试选择其经济截面，并校验发热条件和机械强度（当地最热月平均最高气温为35℃）。6.3.5

按允许电压损失选择导线和电缆截面设线路首端线电压为U1，末端线电压为U2，线路首末两端线电压的相量差称为线路电压降；首末两端线电压的代数差称为线路电压损失。由于线路存在阻抗，所以线路通过电流时就是产生电压损耗。规定：高压配电线路的电压损耗，一般不超过线路额定电压的5％；从变压器低压侧母线到用电设备受电端的低压配电线路的电压损耗，一般不超过用电设备额定电压的5％；对视觉要求较高的照明线路，则为2％～3％。如线路的电压损耗值超过了允许值则应适当加大导线截面。6.3.5.1

线路电压损失的计算1）线路末端有一个集中负荷时三相线路电压损耗的计算线路末端集中负荷S=P+jQ，线路额定电压为UN，线路电阻为R，电抗为X。线路相电压损失：线路线电压损失：6.3.5.1

线路电压损失的计算2）线路上有多个集中负荷时线路电压损耗的计算P1，Q1，P2，Q2是通过各段干线的有功功率和无功功率；r1，x1，r2，x2为各段干线的电阻和电抗。P1=p1+p2，P2=p26.3.5.1

线路电压损失的计算2）线路上有多个集中负荷时线路电压损耗的计算p1，q1，p2，q2是各支线的有功功率和无功功率；R1，X1，R2，X2

为从电源到各支线负荷线路的电阻和电抗。解(1)已知LJ-50：R0=0.54欧/Km

，X0=0.38欧/Km；LJ-70：R0=0.45欧/Km，X0=0.359欧/Km；LJ-95：R0=0.34欧/Km，X0=0.35欧/Km，

试计算如图所示供电系统在下列两种情况下的电压损失。1WL，2WL导线的型号均为LJ-70;1WL为LJ-95，2WL为LJ-50；012850kVA700+j500KVA3km2km解(2)012850kVA700+j500KVA3km2km已知LJ-50：R0=0.54欧/Km

，X0=0.38欧/Km；LJ-70：R0=0.45欧/Km，X0=0.359欧/Km；LJ-95：R0=0.34欧/Km，X0=0.35欧/Km，

试计算如图所示供电系统在下列两种情况下的电压损失。1WL，2WL导线的型号均为LJ-70;1WL为LJ-95，2WL为LJ-50；6.3.5.1

线路电压损失的计算3）负荷均匀分布线路电压损耗的计算(图5-12)带有均匀分布负荷的线路，在计算其电压损耗时，可将其分布负荷集中于分布线段中点，按集中负荷来计算。单位长度线路上负荷电流，则微小线段的负荷电流为

与负荷分布等效的集中负荷企业内电力线路往往不长，电力线路上各段干线常采用同一截面的导线或电缆。这里只讨论各段干线截面相同时导线截面的选择。6.3.5.2

按允许电压损失选择导线和电缆截面有功负荷在电阻上引起的电压损失无功负荷在电抗上引起的电压损失导线的电导系数，铜线0.053Km/欧.mm2,铝线0.032Km/欧.mm26.3.5.2

按允许电压损失选择导线和电缆截面两个未知量，X0和线间几何均距有关,变化不大，采用逐步试求法架空线路0.35~0.4欧/Km,电缆线路0.08欧/Km(1)取导线或电缆电抗平均值，求出(2)求出(3)求出S，根据此值选出相应的标准截面；(4)校验。根据所选标准截面及敷设方式，查出R0和X0，计算电路实际电压损失，与允许电压损失比较。

有一条用LGJ-50型钢芯铝线架设的5km长的35kV架空线路，计算负荷为2500kW，cosΦ=0.7。线路导线为水平等距排列，线距为1.5m。试验算此线路是否满足允许电压损耗5%的要求。6.3.5.2

按允许电压损失选择导线和电缆截面解(1)(2)(3)满足电压损耗要求例5-3

某变电所架设一条10KV的架空线路，向工厂1和2供电，如图所示。已知导线采用LJ型铝绞线，全线导线截面相同，三相导线布置成三角形，线间距为1m。干线01的长度为3km，干线12的长度为1.5km。工厂1的负荷为有功功率800kW，无功功率550kvar，工厂2的负荷为有功功率500kW，无功功率200kvar。允许电压损失为5%，环境温度为25oC，按允许电压损失选择导线截面，并校验其发热情况和机械强度。

解：（1）按允许电压损失选择导线截面

因为是10KV架空线路，所以初设X0=0.38Ω/km，则ΔUa%=ΔU%-ΔUr%=5–0.98=4.02查附表A-15-1，选LJ-50

：几何均距为1000mm，截面为50mm2的LJ型铝绞线的X0=0.355Ω/km，R0=0.54Ω/km，实际的电压损失为故所选导线LJ-50满足允许电压损失的要求。查附表A-12-1可知，LJ-50在室外温度为25oC时允许载流量为Ial=215A；线路中最大负荷(在01段)为

P=p1+p2=800+500=1300kW

Q=q1+q2=550+200=750kvar显然发热情况也满足要求。（3）

校验机械强度查附表A-15-1可知，高压架空裸铝绞线的最小允许截面为35mm2，所以所选的截面50mm2

满足机械强度要求。

（2）校验发热情况矿物绝缘电缆托盘式电缆桥架梯级式电缆桥架第7章高层建筑的供配电系统第7章高层建筑的供配电系统高层建筑供配电知识是供配电技术的一部分内容。本章首先介绍了高层建筑负荷的特点及计算负荷确定的方法；接着讲述高层建筑典型的主接线方案及变电所的类型；对高层建筑低压配电系统的配电方式也作了介绍，最后介绍了高层建筑供配电系统中的应急电源。高层建筑概述高层建筑负荷计算高层建筑的电气主接线高层建筑变电所的类型与布置箱式变电站高层建筑低压配电系统主要内容7.1高层建筑概述7.1.1高层建筑的定义和分类什么是“高层建筑”？ 世界高层建筑委员会1972年：将9层及9层以上的建筑。并建议按高度将其分为4类：第一类：9～16层（最高到50m）；第二类：17～25层（最高到75m）；第三类：26～40层（最高到100m）；第四类（超高层）：40层以上（100m以上）。但是：不同国家或地区根据其具体情况，综合建筑类别、材料品种以及防火要求等因素，还有自己的规定。如对高层建筑起始高度的规定：美国（22～25m，或7层以上）；日本（11层、31m）；德国（22层）；法国（住宅50m以上，其他28m以上）我国关于高层建筑的界限规定也未完全统一。根据行业标准《民用建筑设计通则》（JGJ37—87）、《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16—92）、国家标准《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045—95）规定：10层及10层以上的住宅建筑（包括底层设置商业服务网点的住宅）和建筑高度超过24m的其他民用建筑。7.1.2高层建筑负荷的特点高层建筑特点：建筑面积大、高度高、功能复杂、建筑设备多、能耗大、管理要求高等。因此：高层建筑的电气设备有其自身的特点——（1）用电设备种类多（2）用电量大，且负荷密度高（3）供电可靠性要求高（4）电气系统复杂（5）电气线路多（6）电气用房多（7）自动化程度高根据在建筑中所起的作用不同来分类：①创造环境的设备--如照明设备、空调设备、通风换气设备、广播设备等。②追求方便的设备--如电梯、通讯设备等③增强安全性的设备--如报警、防火、防盗和保安设备等。④提高控制性及经济性的设备--如自动控制设备和电脑管理。7.1.2高层建筑负荷的特点根据建筑电气设备的专业属性来分类：①供配电设备--变压器、配电屏、发电设备等。②照明设备--电光源。③动力设备--吊车、搅拌机、水泵、风机、电梯等。④弱电设备--电话、电视、音响、网络、报警设备等。⑤空调与通风设备--制冷、防排烟、温湿度控制装置等。⑥运输设备--电梯7.1.2高层建筑负荷的特点变压器配电屏强电设备配电柜发电机组电光源风机电梯电梯空调系统电话弱电设备可视对讲电视系统音响系统计算机网络系统火灾报警系统消防联动控制系统设计变配电设计广播音响系统设计安保（安全防范）系统设计照明系统设计动力系统设计安全与防护高层建筑电气设计有线电视（CATV）设计通讯与网络系统设计智能建筑自动化系统设计强电系统设计弱电系统设计高层建筑的设计分类设计内容的表达方式建筑电气设计以电气工程图的方式表达设计内容，

一般包括：系统图平面图大样图控制图电气工程图一般采用单线图表示连接关系，用图例表示设备，用标注进行必要的说明。

建筑电气工程图分类(l)系统图表示出整体电力系统的配电关系或配电方案。系统图通常用单线条(三相导线是一样的)表示。系统图应表示出系统的各个组成部分之间的相互关系，连接方式，以及各组成部分的电器元件和设备及其特性参数。通过系统图可以了解工程的全貌和规模。(2)平面图它表征了建筑各层的照明、动力、电话等电气设备的平面位置和线路走向。是安装电器和敷设支路管线的依据。平面图还应标注轴线、尺寸、比例、楼面标高、房间名称等，以便于图形校审、编制施工预算

和指导施工。(3)大样图表示电气安装工程中的局部安装明晰图，例如舞台聚光灯安装大样图等。(4)控制图它表示电气仪表、互感器、继电器及其它控制回路的接线图。电气总平面图(某小区)低压系统图单元住宅照明平布图（标准层）7.2高层建筑负荷的计算作为按发热条件选择电气设备的依据；用来计算电压损失和功率损耗；作为电能消耗量和无功补偿的计算依据；一、二级负荷的计算用来确定备用电源或应急电源的容量；季节性负荷的确定用以从经济运行条件出发选择变压器的台数和容量。7.2.1高层建筑的电力负荷分布特点（1）负荷计算的作用与意义旅游宾馆：由于配套服务设施比较齐全，一般电力负荷比较大，照明负荷较小；办公、综合楼建筑：照明负荷较大，一般电力负荷较小；高层住宅建筑：一般电力负荷较小，照明负荷也不大，但由于一般不采用中央空调系统，空调负荷比重显著增加。（2）

高层建筑的电力负荷分布特点照明（包括电热）：占30%左右空调：占40%左右一般电力（电梯、生活水泵、消防泵、喷淋泵、锅炉房设备。。。）：占30%左右（3）

电力负荷在高层建筑中的分布位置用电负荷遍布整个大楼的各层；地下层（或大楼底部）是用电负荷集中的地方（空调设备、生活水泵、消防泵、喷淋泵）顶层（或顶部）也是用电负荷集中区（电梯机房、风机、加压泵）超高层建筑的中部位置（分区电梯机房、中间泵站、分区空调设备的布置多在大楼的中部）。序号建筑物名称用电负荷名称负荷等级二级一级特别重要负荷1高层普通住宅、高层宿舍客梯、生活泵、主要通道照明√2部、省级办公楼、全空调涉外办公楼，超高层办公楼（综合楼），使馆和大使官邸主要办公室、会议室、总值班室、档案室及主要通道的照明、客梯√（√）机要室、电报房、电子计算机系统的电源√3国宾馆、大会堂、国际会议中心地方厅、总值班室及主要通道照明、厨房√主会场、接见厅、宴会厅、电梯、电声、录象、电子计算机系统的电源√4四、五星级饭店地下污水泵电源；√经营管理及设备管理用电子计算机系统电源；宴会厅电声、新闻摄影、录象电源；宴会厅、餐厅、娱乐厅、高级客房、康乐设施、厨房及主要通道的照明；水泵、厨房的部分电力及部分客梯；一般客房照明及其余客梯√民用建筑常用重要电力负荷分级表(部分)5科研院所、高等学校重要实验室，如生物制品、培养剂等√高层教学楼、科研办公楼的电梯、主要通道的照明√13县（区）级及以上医院急诊部、监护病房、手术部、分娩室、婴儿室、血液病房的净化室、血液透析室、病理切片分析、磁共振、CT扫描室、区域中心血库、高压氧舱、加速器机房和治疗室、配血室的电力照明；培养箱恒温箱的电源√X光机、电子显微镜电源；客梯电源；高层病房楼、肢体伤残康复病房的照明√14银行证券交易中心主要业务用电子计算机系统电源；防盗信号电源√较大面积的营业厅应急照明√营业厅、门厅照明高层用客梯√序号建筑物名称用电负荷名称负荷等级二级一级特别重要负荷负荷密度法

KP——单位面积功率(负荷密度)，W/m2。S——建筑面积，m2。单位指标法

KS——单位用电指标。如W/户、W/人等N——单位数量，如户数、人数等。需要系数法7.2.2高层建筑负荷的计算N―单位数量（m2、户、床）KP―单位负荷密度（W/m2

、W/户、W/床）KS―单位负荷密度（VA/m2

、VA/户、VA/床)(1)单位指标法——常用于规划设计和初步设计住宅楼宾馆写字楼商业楼2.5~4KVA/户70~100VA/m290~110VA/m2100~130VA/m2国内外部分旅馆变压器的装机容量和用电指标(2)需要系数法——常用于施工图设计阶段定义需要系数KC

需要系数考虑了以下的主要因素：K

：同时使用系数，为在最大负荷工作班某组工作着的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容量之比；KL：负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比ηwl：线路供电效率；η：用电设备组在实际运行功率时的平均效率。备用设备的容量不列入设备总容量

无论是小区或高层建筑，都有相当一部分的备用设备，如小区的备用通风机、水泵、鼓风机、空压机，高层建筑中的备用生活水泵、空调制冷设备等，这些备用设备的容量在计算时不能列在设备总容量之中。消防水泵、专用消防电梯以及在消防状态下才使用的送风机、排烟机等，及在非正常状态下使用的用电设备都不列入总设备容量之内；当夏季有制冷的空调系统，而冬季则利用锅炉采暖时，由于后者用电设备容量小于前者，因此锅炉的用电设备容量也不计入总用电设备容量。建筑类别KC建筑类别KC一般旅馆、招待所0.7～0.8一般办公楼0.7～0.8高级旅馆、招待所0.6～0.7高级办公楼0.6～0.7旅游宾馆0.35～0.45科研楼0.8～0.9电影院、文化馆0.7～0.8发展与交流中心0.6～0.7剧场0.6～0.7教学楼0.8～0.9礼堂0.5～0.7图书馆0.6～0.7体育练习馆0.7～0.8托儿所、幼儿园0.8～0.9体育馆0.65～0.75小型商业、服务业用房0.85～0.9展览厅0.5～0.7综合商业、服务楼0.75～0.85门诊楼0.6～0.7食堂、餐厅0.8～0.9一般病房楼0.65～0.75高级餐厅0.7～0.8高级病房楼0.5～0.6火车站0.75～0.78锅炉房0.9～1博物馆0.82～0.92需要系数----考虑建筑内各用电负荷同时使用概率而确定的负荷计算系数民用建筑照明负荷需要系数KC

户数需要系数KC多层住宅高层住宅全电气化住宅1～100.8～10.8～10.93～110～200.7～0.80.75~0.850.93～0.9121～1000.54～0.60.55～0.630.45～0.85100～2000.46～0.540.45～0.550.32～0.38>2000.42～0.460.43～0.450.30～0.32《重庆地区住宅电气设计标准》

综合用电负荷(kW)户型多层住宅高层住宅全电气化住宅二室户3~43.5～4.57～8三、四室户4～54.5～5.58～9例题1某高层综合楼1~3层商场（空调）每层1500m2：P1～P3（KC=0.7，90W/m2)1~3层商场（照明）每层1500m2：P8（KC=0.7，30W/m2)4~15层住宅每层8户：P4～P7（KC=0.6，5.5kW/户)负一层车库及设备用房（照明）1100m2（KC=1，10W/m2)楼道照明10KW：（KC=1)电梯2*15KW：P10生活水泵2*22KW（一备一用）：P11消防中心10KW：P12（KC=1)消火栓泵2*30KW（一备一用）喷淋水泵2*55KW（一备一用）无功补偿后的功率因数：0.95变压器的最佳负荷率：0.7P9电源PJ一层空调P1二层空调P2三层空调P34-6层住宅P47-9层住宅P510-12住宅P613-15住宅P7车库楼道P9电梯P10泵房P11消防中心P121-3层照明P8电容补偿计算负荷P1(P2.P3)=1500m20.09KW/m20.7=94.5KW负荷密度需要系数面积P8=3

1500m20.03KW/m20.7=94.5KWP4(P5.P6.P7)=24户

5.5KW/户0.6=79.2KWP9=1100m20.01KW/m2+10=21KWP10=215KW=30KW泵房负荷

P11=222KW0.5=22KW消防泵房负荷P’11=55+30=85KW

（不计入总负荷）消防控制中心：P12=10KWP91~3层商场（空调）每层1500m2：P1～P3（KC=0.7，90W/m2)1~3层商场（照明）每层1500m2：P8（KC=0.7，30W/m2)4~15层住宅每层8户：P4～P7（KC=0.6，5.5kW/户)负一层车库及设备用房（照明）1100m2（KC=1，10W/m2)楼道照明10KW：（KC=1)电梯2*15KW：P10生活水泵2*22KW（一备一用）：P11消防中心10KW：P12（KC=1)消火栓泵2*30KW（一备一用）喷淋水泵2*55KW（一备一用）解：一、负荷分组二、计算负荷电源PJ一层动力P1二层动力P2三层动力P34-6层照明P47-9层照明P510-12照明P613-15照明P7车库楼道P9电梯P10泵房P11消防中心P121-3层照明P8电容补偿77794.594.594.579.279.279.279.294.521302210三、总计算负荷PJ=0.9

（4

94.5+4

79.2+21+30+22+10）=776.8KW四、变压器容量S===1170(KVA)PΣC

•COS

776.80.7•0.95变压器的最佳负荷率无功补偿后的功率因数7.3高层建筑变电所主接线（1）0.22/0.38低压电源供电：多用于电路负荷较小，可靠性要求稍低，可以从大楼邻近变电所取得足够的低压供电回路（包括回路数和容量）的情况；一般用于商品住宅楼、某一单位内的办公楼或住宅楼、高等学校教学楼等。示例：上海达安大厦是一幢商品公寓住宅楼，总负荷为1000KW，从附近的一座变电所用电缆引入5路低压电源：住户用电2路，电梯、泵房及公共照明用电2路，裙房用电1路。7.3.1高层建筑供电方案（2）一路10（6）kV高压电源，一路0.22/0.38低压电源供电：用于取得第二高压电源较困难，或虽能取得但经济上不合理，而且可以从邻近处取得低压电源作为备用电源的情况；一般也多用于电力负荷较小、可靠性要求稍低的商住楼和单位内的办公楼等。（3）两路10（6）kV高压电源：用于电力负荷较大、可靠性要求较高的高层宾馆、办公楼、医院病房楼等，是高层建筑中最常用的供电方式之一。（4）两路10（6）kV高压电源、自备发电机组备用：用于电力负荷大、可靠性要求高，有大量一级负荷的高层建筑。《高层民用建筑设计防火规范》中规定的一类高层建筑的供电方式；也是高层建筑中最常用的供电方式之一。示例：五星级的上海华亭宾馆、希尔顿酒店；上海电信大楼等。（5）两路35kV高压电源、自备发电机组备用：用于电力负荷容量特大的高层建筑或高层建筑群。高层民用建筑变电所主接线图7-1高层民用建筑变电所的典型主接线7.3.2高层建筑变电所主接线图7-2现代高层宾馆饭店变电所的典型主接线在地下层或辅助建筑物内设置主变压器；（30层以下）在地下层和最高层设置主变压器；（60层以上）分别在地下层、最高层和中间层设置主变压器；（60层以上）仅在中间层设置主变压器；分别在底层和各层设置主变压器。由于大楼底部、中间部分层和顶部是用电负荷相对集中区域，因此，对于高层建筑，变电所位置选择可有下列方案：国内外部分高层建筑变电所位置的设置情况：7.4高层建筑变电所的类型及布置按供电对象，高层建筑变电所可分为楼内变电所和辅助建筑变电所。图7-3高层建筑变电所的位置7.5成套（箱式）变配电所

成套性强，尺寸小、重量轻、外型美观、占地面积小、安装维护方便和投资少

箱式变电站又称预装式变电站，是由高压开关设备、电力变压器、低压开关设备、电能计量设备、无功补偿设备、辅助设备和连接件等组成的成套设备，这些元件在工厂内被预先组装在一个或几个箱壳内，用来从高压系统向低压系统输送电能。（一）箱式变电站的类型1.预装式变电站（简称欧式箱变）结构：一般为“目”字型，与土建变电所类似。图7-4预装式变电站的外形及平面布置预装式变电站一般为“目”字形结构,中间为变压器室2.组合式变压器

组合式变压器是将变压器本体、开关设备、熔断器、分接开关及相应辅助设备进行组合在一起的变压器，俗称美变。一般为“品”字型结构。组合式变压器结构图7-6组合式变压器的外形及平面布置（二）箱式变电站实例7.6高层建筑低压配电系统7.6.1低压配电系统的配电方式(1)在高层建筑中，为了便于维修，高层建筑宜分层设置配电箱，每套房间宜有独立的电源开关。对于容量较大或较重要的负荷宜从低压配电室放射式配电，向各层配电间或配电箱配电宜采用树干式或分区树干式配电；（2）在高层民用建筑配电系统中，应将照明与电力负荷分成不同配电系统；消防及其他防灾用电设施的配电宜自成体系。单相用电设备应适当配置，力求达到三相负荷平衡。（3）电梯供电的可靠性要求相对较高，因此尽管电梯容量不大，亦宜采用一回路供一台电梯的接线方式。对于大型消防泵、生活水泵和中央空调的冷冻机组，一是供电可靠性要求高，二是单台机组容量较大，因此也应从低压配电屏以放射式专线供电。对于楼层用电量较大的大厦，有的也采用一回路供一层楼的放射式供电方案。（4）对于居住小区配电应合理采用放射式和树干式两者相结合的方式。为提高小区配电系统的供电可靠性，亦可采用环形供电方式。(5)高层建筑低压配电系统的设计应满足计量、维护管理、供电安全和可靠的要求

例

某高层