供配电技术(第3版)第六章

1、第六章 电力线路,内容：电力线路的接线方式，导体和电缆选择， 电压损失的计算，电力线路的结构。 重点：了解电力线路的结构，掌握电力线路的接 线方式，导体和电缆选择的原则和方法 掌握电压损失的计算。,第六章 电力线路,6.1 电力线路的接线方式 6.2导体和电缆选择的一般原则 6.3按允许载流量选择导体和电缆截面 6.4按允许电压损失选择导体和电缆截面 6.5 按经济电流密度选择导体和电缆的截面 6.6 电力电缆的结构和敷设 小结 思考题与习题,第6章 电力线路,6.1 电力线路的接线方式 电力线路的基本要求：供电安全可靠，操作方便，运行灵活、经济和有利发展。 电力线路按电压高低分：有1KV以上

2、的高压线路和1KV以下的低压线路。 电力线路按结构形式分：有架空线路和电缆线路以及室内线路等。 电力线路常用的接线方式：放射式、树干式和环式。,高压放射式接线是指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，沿线不支接其他负荷。,6.1.1放射式接线,该接线引出线发生故障时互不影响，供电可靠性高，一般情况下，其有色金属消耗量较多，采用的开关设备也较多，故投资较大。多用于用电设备容量大，或负荷性质重复，特别是大型设备的供电。,高压放射式接线,低压放射式接线,6.1.2 树干式接线,树干式接线是指由变配电所高压母线上或低压配电屏引出的配电干线上，沿线支接了几个车间变电所或

3、负荷点的接线方式。,该接线与放射式接线相反，引出线和有色金属消耗量少，节约投资，但供电可靠性差，适用于供电容量较小且分布均匀的用电设备。,高压树干式接线,低压树干式接线,6.1.3 环形接线,高压环行接线,低压环行接线,是树干式接线的改进，两路树干式接线联接起来就构成了环形接线。,这种接线运行灵活，供电可靠性高。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，因此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。在现代化城市配电网中这种接线应用广。 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，对供电可

4、靠性的要求，经技术经济综合比较后才能确定。一般地说，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。,6.2导体和电缆选择的一般原则,6.2.1 导体和电缆型号的选择原则 1常用架空线路导体型号及选择 导体和电缆的选择根据其使用环境、工作条件等因素确定。 户外架空线路6KV及以上电压等级一般采用裸导体，380V电压等 级一般采用绝缘导体。 裸导体常用的型号： （1）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610kV的线路。 （2）钢芯铝绞线（LGJ） 在机械强度要求较高的场合和3

5、5kV及以上的架空线路上多被采用。 （3）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，但价格较高。 （4）防腐钢芯铝绞线（LGJF）既具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性好，一般用在沿海地区、咸水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上。,2常用电力电缆型号,（1）电缆型号 电缆型号由拼音及数字组成，其表示和含义如下：,（2）常用型号及选择原则,塑料绝缘电力电缆 结构简单，重量轻、抗酸碱、耐腐蚀，敷设安装方便。 常用的有两种：聚氯乙烯绝缘及护套电缆和交联聚乙烯绝缘聚氯乙 烯护套电缆。 油浸纸绝缘电力电缆 该电力电缆使用最普遍。他耐压强度高，耐热强

6、度好，使用年限长。但不适 用于高差较大的场合。在垂直或高落差场合，用用油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆。 阻燃电缆。重要的高层建筑、公共建筑、人员密集场所应选用阻燃型电力电 缆；敷设在吊顶内、电缆隧道内及电缆桥架内的电缆，宜选用阻燃型电缆，同 一通道敷设的电缆应采用同一阻燃等级；建筑物内火灾自动报警保护对象分级 为二级、消防用电供电负荷等级为二级的消防设备供电干线及支线，应采用阻燃 型电缆。 耐火电缆。建筑物内火灾自动报警保护对象分级为一级、消防用电供电负荷 等级为一级的消防设备供电干线及支线，应采用耐火型电缆。 电缆导体的类型应按敷设方式及环境条件选择，一般选用铜导体。工业与民 用建筑工程宜采用铜

7、芯电缆,3常用的绝缘导线型号选择 塑料绝缘的绝缘性能良好，价格低，可节约橡胶和棉纱，在室内敷设 时常用。 常用塑料绝缘线型号有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。,型号字母含义为: B-布导体,电压：300/500V V-PVC聚氯乙烯，即塑料 L-铝芯,铜芯不表示 R-软，要做到软，就是增加导体根数 例:BV-铜芯聚氯乙烯绝缘导线，BVR-铜芯聚氯乙烯绝缘软导线。,6.2.2 导体和电缆截面的选择原则,导体电缆截面的选择要求必须满足安全、可靠和经济的条件，其选择原则为： 1.按允许载流量选择导线和电缆的截面 通过导线或电缆的最大负荷电流不应大于其允许载流量。 2.按允许电压损失选择

8、导体和截面 在导体和电缆（包括母线）通过正常最大负荷电流（即计算电流）时，线路上产 生的电压损失不应超过正常运行时允许的电压损失。 3.按经济电流密度选择导体和电缆截面便 经济电流是指线路的初始投资与使用寿命期间的运行费用的总支出最小时的电流， 相应的电流密度称为经济电流密度。按经济电流或经济电流密度选择的导体截面 称为经济截面。 4.按机械强度选择导体和电缆截面 这是对架空线路而言的,要求所选的截面不小于其最小允许截面，即 SSm.min 式中，Sm.min为机械强度最小允许截面（附表A-15），对电缆不必校验其机械强 度。 5.短路热稳定校验 架空线路因其散热性较好，不作热稳定校验，电缆应

9、进行热稳定校验（这部分内容 见5.4节所述），即 选择导体截面时，要求在满足上述五个原则的基础上选择其中最大的截面。,6.3按允许载流量选择导体和电缆截面,6.3.1 三相系统导体（相线）截面选择 导体和电缆的正常发热温度不得超过额定负荷时的最高允许温度。 选择截面时须使通过相线的计算电流Ic不超过其允许载流量Ial。 IcIal 按允许载流量选择截面时须注意以下几点： 导体和电缆的环境温度及敷设方式与参考环境温度及敷设方式不一致时，通过相线的计算电流Ic应 不超过其实际允许载流量Ial。 IcIal 2若实际环境温度与规定的环境温度不一致时, 允许载流量须乘上温度修正系数K以求出实际的允 许

10、载流量。 3电缆在土壤中敷设时，因土壤热阻系数不同，散热条件也不同，其允许载流 量也应乘上土壤热阻系数KS校正，具体数据参考附录表A-13-5。 4电缆多根并列时，其散热条件较单根敷设时差，故允许载流量将降低，要用电缆并列校正系数KP进行校正，见附录表A-13-6。 5计算电流IC的选取：对降压变压器高压恻的导线，取变压器额定一次电流I1NT；对电容器的引入线，考虑电容器充电时有较大涌流，所以选高压电容器的引入线时，取电容器额定电流INc的1.35倍，选低压电容器的引入线应为电容器额定电流的1.5倍。,6.3.2 中性导体和保护导体截面的选择,1. 中性导体(N线)截面的选择 （1） 单相两线

11、制线路及铜相导体截面 16mm2或铝相导体截面 25mm2 的三 相四线制线路，中性线截面与相线截面相同，即 S0 = S （2）一般三相四线制线路中的中性线截面S0 ，应不小于相线截面S的一半即 S0 0.5 S （3） 如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出，中性线截面不小于相线 截面，即 S0 S 2. 保护导体(PE线)截面的选择 保护线截面SPE要满足短路热稳定度的要求，按GB5005495低压配电设计规范规定： （1）当 S 16mm2 时,SPES （2）当 16mm2 S 35mm2 时，SPE16mm2 （3）当 S 35 mm2 时， SPE0.5S 3. 保护中性导体(

12、PEN线)截面的选择 因为PEN线具有PE线和N线的双重功能，所以选择截面时按其中的最大值选取。,例61,例6-1 有一条220/380V的三相四线制线路，采用BV型铜芯塑料穿钢管埋地敷设，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体截面。,解：（1）计算线路中的计算电流 （2）相导体截面的选择 查表122得，4根单芯线穿钢管敷设的每相芯线截面为25mm2的BV型导 体，在环境温度为25时的允许载流量为85A，其正常最高允许温度为70，即 Ial=85A ，al=65 ，0=25， 温度校正系数为 导体的实际允许

13、载流量为 Ial = KIal= 1.12 85A = 93.5A IC = 89A 所选相线截面满足允许载流量的要求。 （3）保护线截面SPEN的选择 按SPEN0.5S要求，选SPEN=16mm2 所以选择BV型铜芯塑料导体BLV-500-3*25+1*16。,6.4.1 线路电压损失计算,1.线路末端有一个集中负荷时三相线路电压损失的计算 线路末端有一个集中负荷S=P+jQ，线路额定电压为UN，线路电阻为R（R = R0l ）电抗为X （X = X0l）。设每相电流为I，负荷的功率因数为cos2，线路首端和末端的相电压分别为U1、 U2，以末端电压U2为参考轴的一相电压相量图如图所示。

14、由相量图可以看出，线路相电压损失为： U=U1U2=ae 以ad代替ae，相电压损失为 U=ad=af+fd=IRcos2+IXsin2=I(Rcos2+Xsin2) 换算成线电压损失损失为 因为 ，所以， 实际计算中，用额定电压UN来代替U2，误差极小，所以线电压损失为 线电压损失百分数为,6.4按允许电压损失选择导体和电缆截面,(a)末端接有一个集中负荷的三相线路 (b)末端接有一个集中负荷的三相线路其中一相的电压矢量图,2. 线路上有多个集中负荷时线路电压损失的计算,以带三个集中负荷的三相线路为例，如图所示。图中， P1、Q1、P2、Q2、P3、Q3为通过各段干线的有功和无功功率； p1

15、、q1、p2、q2、p3、q3为各支线的有功和无功功率； r1、x1、r2、x2、r3、x3为各段干线的电阻和电抗； R1、X1、R2、X2、R3、X3为从电源到各支线负荷线路的电阻和电抗； l1、l2、l3为各干线的长度；L1、L2、L3为从电源到各支线负荷的长度； I1、I2、I3为各段干线的电流。 图6-9 接有三个集中负荷的三相线路 因供电线路一般较短，线路上的功率损耗略去不计。,（1）用干线负荷及干线的电阻电抗计算,通过第一段干线的负荷为P1= p1+ p2+ p3,Q1= q1+ q2+ q3；通过第二段干线的负荷为P2= p2+ p3, Q2= q2+ q3；通过第三段干线的负荷

16、为P3=p3,Q3=q3； 各一段干线的电压损失分别为为 线路上总的电压损失为 推广到线路上有n个集中负荷时的情况，线路电压损失的计算公式,（2）用支线负荷及支线到电源的电阻电抗计算，电压损失为,（3）若线路截面相同，则 （4）对于全线的导线型号规格一致的“无感”线路（均一无感线路），电压损失为,例6-2 已知LJ70：R0=0.46/km，X0=0.369/km；LJ95：R0=0.34/km，X0=0.36/km，线路1WL的型号为LJ-95，线路2WL、3WL的型号为LJ-70，试计算如图6-10的10kV供电系统的电压损失。,解： 用干线法求解。先计算每段干线的负荷,再计算各干线的电阻

17、和电抗：,电压损失为：,3. 均匀分布负荷线路的电压损失计算,设单位长度线路上的负荷电流为i0，则微小线段dl的负荷电流为i0dl。 负荷电流i0dl流过线路（长度为l，电阻为R0l）所产生的电压损失为 均匀分布负荷线路的电压损失为 令I=i0L2,I为与均匀分布负荷等效的集中负荷，则有 上式表明，带有均匀分布负荷线路的电压损失,可将分布负荷集中于分布线段的中 点，按集中负荷来计算。,6.4.2 按允许电压损失选择截面,线路上产生的电压损失不应超允许的电压损失,把Ri=R0Li，Xi=X0Li代入得 上式中，Ua%为由有功负荷在电阻上引起的电压损失，Ur%为由无功负荷在电抗上引起的 电压损失。

18、即 式中，为导线的电导系数；S 即为所求的导线截面。 因此，有 式中,X0一般变化不大,可以采用逐步试求法,先假设一个X0,求出截面S,再校验U%，即 逐次试求法具体计算步骤为 (1)先取导线或电缆的电抗平均值（对于架空线路，可取0.350.40/km，低压取偏低值；对于电缆线 路，可取0.08/km），求出Ur%。 （2）根据Ua%=Ual%Ur%,求出Ua%。 （3）根据公式（6-22）求出导线或电缆的截面S。并根据此值选出相应的标准截面。 （4）校验。根据所选的标准截面及敷设方式，查出R0和X0，计算线路实际的电压损失,与允许电压损失 比较，如不大于允许电压损失则满足要求，否则重取电抗平

19、均值回到第（1）步重新计算，直到所选截面满足允许电压损失的要求为止。,例6-3 某变电所架设一条10KV的架空线路，向用户1和2供电，如图所示。已知导体采用LJ型铝绞线,全线导体截面相同，三相导体布置成三角形，线间距为1m。干线01的长度为3km，干线12的长度为1.5km。用户1的负荷为有功功率800kW，无功功率560kvar，用户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25，按允许电压损失选择导体截面，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=0.38/km，则 Ua%=U%-U

20、r%= 50.98 =4.02,查附表15，选LJ-50,故所选导体LJ-50满足允许电压损失的要求。 （2）校验发热情况 查附表11-1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 = 1300 kW Q = q1 +q2 = 560 + 200 = 760 kvar 显然发热情况也满足要求。 （3）校验机械强度 查附表14-1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。,6.5 按经济电流密度选择导线和电缆的截面,1. 选择导线和电缆截面

21、的经济原则 从全面的经济效益考虑，按线路的投资和运行费用最小即总费用最小原则（TOC）选 择导体和电缆截面。 CT=CI+COP 式中，CT为线路的总费用；CI为线路的投资，包含线路主材費用、附件費用和施工費等 ，主要与导体的截面有关；COP为线路的运行费用，与负荷的大小和功率因数、年最大负 荷利用小时数、导体的截面、电价和使用寿命等有关。 在一定的敷设条件下，每一线芯截面都有一个经济电流范围。与经济电流对应的截面 ，称为经济截面，用Sec表示。对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度，Jec用表示.我国1956年电力部颁布的经济电流密度如表6-1所示，目前有待统一修订。 2. 按经济电流密度

22、选择导线和电缆的截面 按经济电流密度计算经济截面的公式为 根据上式计算出截面后，选取一种与该值最接近（可稍小）的标准截面，再校验其 他条件即可。,例,例6-4 某地区变电站以35kV架空线路向一容量为（3800+j2100）kVA的某企业电，该企业的年最大负荷利用小时为5600h，架空线路采用LGJ型钢芯铝绞线。选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。,解：（1）选择经济截面 计算电流为 查表6-2可知，其jec=0.9A/mm2；所以 选择准截面70mm2，即型号为LGJ-70的铝绞线。 （2）校验发热条件 查附表A-12，LGJ-70在室外温度为25oC时允许载流量为 Ial=275A

23、IC=71.6A，所以满足发热条件。 （3）校验机械强度 查附表A-15，35kV架空铝绞线的机械强度最小截面为 Smin=35mm2S=70mm2 因此，所选的导体截面也满足机械强度要求。,6.6 电力电缆的结构和敷设,6.6.1 电力线路的结构 1.架空线路的结构架空线路由导线、电杆、横担、绝缘子、线路金具等组成。 2.电缆线路的结构 电缆线路由电力电缆和电缆头组成。电力电缆由导体、绝缘层和保护层三部分组成。 6.6.2 电力线路的敷设 1架空线路 架空线路须合理选择路径，确定杆型。电杆尺寸应满足下面4个要求：（1） 不同电压等级线路的挡距不同。（2） 同杆导线的线距与线路电压等级及挡距等

24、因素有关。（3） 弧垂要根据挡距、导线型号与截面积、导线所受拉力及气温条件等决定。（4） 限距需遵循有关手册规定。2电缆线路 电缆常用的敷设方式：（1）直接埋地敷设（2）电缆沟敷设（3）电缆排管敷设（4）沿墙敷设（5）电缆桥架敷设,6.6.3 车间电力平面布置,电气平面布置图就是在建筑的平面图上，按GB4728-2000电气 图用图形符号电力、照明和电信布置规定，标出用电设备和配电设 备的安装位置及标注，标出电气线路的部位、路径和敷设方式的电气平 面图。电气平面布置图有电力平面布置图、照明平面布置图和弱电系统 平面布置图等。 车间电力平面布置图是表示供配电系统对车间用电设备配电的电气 平面布置

25、图。绘制电气平面布置图应注意以下几点: (1)用电设备的位置和标注 须表示出所有用电设备的位置，依次进行编号，并注明设备的容量。在用电 设备或电动机出口处标注的格式为： 式中，a为设备编号；b为设备额定容量（kW）。,（2）配电设备的位置和标注 须表示出所有配电设备的位置，依次编号，并标注其型号规格。配电设备标 注的格式一般为： -a 或 ab/c 式中, a为设备种类代号，在不会引起混淆时，前缀“-”可取消；b为设备安装的 位置代号；c为设备型号。 例如，AP1+1B6/XL2115表示动力配电箱种类代号为-AP1，位置代号 +1B6即安装位置在一层B、6轴线，型号为XL2115，位置代号可省略。 （3）线路的走向和敷设方式标注 须表示出所有线路的走向，注明导线或电缆的型号规格和敷设方式，标注的 格式为 a bc (de + fg ) ij h 式中, a为线缆编号；b为线缆型号，不需要可省略；c为线芯根数；d为电缆芯数 ；e为芯线截面（mm2）；f为P、EN线芯数；g为线芯根数；i为线缆敷设方； j为线缆敷设部位；h为线缆敷设安装高度；以上字母无