页数:233页文件大小:5.07 MB来源: 供配电工程ppt课件
本课件可查阅高低压配电线路的放射式、树干式和环形接线特点,架空线路的导线、电杆与绝缘子构成,电缆线路结构与敷设方式,以及导线和电缆截面按载流量、电压损失、经济电流密度和机械强度选择校验的计算示例。
供配电工程第五章工厂电力线路
第5章工厂电力线路5.1工厂电力线路及其接线方式5.2工厂电力线路结构和敷设5.3导线和电缆的选择计算
工厂电力线路及其接线方式电力线路是供配电系统的重要组成部分,他担负着输送和分配电能的重要任务,所以在整个供配电系统中有着重要的作用。电力线路按电压高低分,有1kV以上的高压线路和1kV及以下的低压线路。
一、电力线路的结线方式1.电力线路的结线方式------是指由电源端(变、配电站)向负荷端(电能用户或用电设备)输送电能时采用的网络形式。3.电力线路的分类电力线路按电压高低分,有1kV以上的高压线路和1kV及以下的低压线路。电力线路按结构形式分,有架空线路和电缆线路以及室内(车间)线路等。2.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。
供配电网络常用的典型网络结构分为:放射式树干式环式
二、放射式线路放射式结线是指从电源点(如变配电所高压母线)用专用线向某一用户(如车间变电所或用电设备)供电,沿线不支接其他负荷。单回路放射式1.单回路放射式线路
2.双回路放射式结线对于重要的用户,为保证供电回路故障时,不影响对用户供电,可采用双回路放射式接线,如下图所示。
一次投资较大,因此一般仅用于确需高可靠性的用户,并可将双回路的电源端接于不同的电源,以保证电源和线路同时得以备用,可向一、二级负荷供电。此种网络结构在中压和低压系统中均常见。特点:
3.带公共备用线的放射式结线当二级负荷比较分散时,也可采用带公共备用线的放射式接线,以节省投资,如下图所示。此种网络结构一般在中压系统中应用。
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三、树干式线路1.单回路树干式网络结构如下图所示,树干式网络结构就是由电源端向负荷端配出干线,在干线的沿线引出数条分支线向用户供电。
2.双回路树干式结线对于要求高可靠性的用户,采用双回路干线,使线路互为备用,同时可将双回路引自不同的电源,如图所示,实现电源和线路的两种备用,达到向一、二级负荷供电的目的。这种结构在中、低压系统中均广泛应用。
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四、环式结线对供配电系统而言,高压环形结线是树干式结线的改进,如图5-3所示,两路树干式结线联接起来就构成了环形结线。
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环式结线一般用于中压系统或高压系统,可用于对二、三级负荷供电。如图所示,电源可为多个或一个。这种结线运行灵活,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结线应用较广。
五、各种结线方式的适用对象1.中压系统(1)对于城市非重要用户及郊区,可靠性要求不高,可采用树干式结构。(2)对负荷密度大,且供电要求高的用户可采用双电源双回路树干式或环式结构。(3)对于提供双电源有困难,用户的供电可靠性要求又较高的情况,可采用放射式结构。
2.低压系统在低压供电系统中,环式结构较少使用,常见的结线结构形式是放射式结构和树干式结构。(1)对于单台设备容量较大或较重要场合,一般采用放射式结构。(2)对于非重要用电设备,用电性质相近,又便于线路敷设时,一般采用树干式结构。(3)对于重要用电设备,可采用双电源双回路树干式结构或双电源双回路放射式结构。
低压放射式结线
低压树干式结线
低压链式结线适用于供电距离较远而用电设备容量小而相距较近场所。相连的用电设备一般不宜多于5台,总容量不宜超过10kw.
低压环形结线
低压配电屏······低压配电屏······低压配电屏······放射式配电系统树干式配电系统混合式配电系统低压配电方案
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运行经验证明,供配电系统的结线不宜太复杂,层次不宜过多,否则会造成浪费和提高故障率。GB50052–95《供配电系统设计规范》中规定:供配电系统应简单可靠,同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。返回目录
5. 2电力线路的结构与敷设一、架空线路是用杆塔将导线悬挂在空中,导线利用绝缘瓷瓶支持在杆塔的横担上。架空线路是指室外架设在电杆上用于输送电能的线路。架空线路主要由导线(一般为钢芯铝绞线)、杆塔、绝缘瓷瓶和线路金具等基本元件组成。有的电杆上还装有拉线或扳桩,用来平衡电杆各方向的拉力,增强电杆稳定性。也有的架空线路上架设有避雷线来防止雷击。
由于架空线路导线要经常承受自身重量和各种外力的作用,且须承受大气中有害物质的侵蚀,所以导线材质必须具有良好的导电性、耐腐蚀性和机械强度。1.架空线路导线户外架空线路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。导线按结构分有单股线和多股绞线裸导线常用的型号及适用范围为:(1)铝绞线(LJ)该导线导电性能较好,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6~10kV的线路,其受力不大,杆距不超过100~125m。
裸导线常用的型号及适用范围为:(2)钢芯铝绞线(LGJ)该导线的外围为铝线,芯子采用钢线,这就解决了铝绞线机械强度差的问题。钢芯铝绞线截面示意图交流电具有趋肤效应,所以导体中通过电流时,电流实际只从铝线经过,这样确定钢芯铝绞线的截面时只须考虑铝线部分的面积。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。
铝(铜)绞线字母后面的数字表示导线的标称截面积,单位是mm2。钢芯铝绞线字母后面有两个数字,斜线上面的数字为铝线部分的标称截面,斜线下面为钢芯的标称截面。架空导线的型号表示法导线型号由汉语拼音字母和数字两部分组成,字母在前,数字在后。用汉字拼音的第一个字母表示导线的材料和结构:L———铝导线,T———铜导线,G———钢导线,LG———钢芯铝导线;后面再加字母时,J———多股绞线,不加字母J表示单股导线。
(3)铜绞线(TJ)该导线导电性能好,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,是否选用根据实际需要而定。(4)防腐钢芯铝绞线(LGJF)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。LJ—95表示铝绞线,标称截面为95mm2LGJ—185/25表示钢芯铝绞线,铝线部分标称截面为185mm2、钢芯标称截面25mm2
2.电杆、横担电杆有水泥杆、钢杆和铁塔架等。横担有铁横担、瓷横担。一条架空线路要由许多电杆来支撑,这些电杆因其在线路上所处的位置和所起的作用不同有直线杆、终端杆、耐张杆、转角杆、分支杆和跨越杆等电杆与横担组装在一起,其作用是支持绝缘子架设导线,保证导线对地及导线与导线之间有足够的距离。水泥杆在中低压线路应用甚广,简要介绍如下:
低压水泥杆绝大部分用机械化成批生产的拔梢杆,梢径一般为150mm,拔梢度为1/75,杆高8~10m。中压配电水泥杆,大部分也是拔梢杆,梢径一般是190mm,也有230mm的,拔梢度为1/75,杆高有10,11,12,13,15 m几种。13m以下的不分段,15m的可以分段,超过15m的都分段。水泥杆(钢筋混凝土杆)具有使用寿命长、美观、维护工作量小等优点。采用分段带拉线水泥杆后,基本可满足各种跨越杆高度的要求。其缺点是比较笨重,给运输、施工带来不便,山区尤为突出。在水泥杆中使用最多的锥形水泥杆,也叫拔梢杆。拔梢杆分普通型和预应力型两种。预应力杆由于使用钢筋截面小,杆身壁厚可以簿些,可以节约钢材,还减轻了杆的重量,造价也相应降低,因此在城乡以及工矿企事业单位中得到广泛应用。
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a—直线杆b---耐张杆c---转角杆d----终端杆e---分支杆
为线路转角处使用的杆塔,有直线转角和耐张转角两种,正常情况下除承受导线等垂直荷重和内角平分线方向风力水平荷重外,还要承受内角平分线方向导线全部拉力的合力。各类型杆塔的用途如下:1)直线杆用以支持导线、绝缘子、金具等重量,乘受侧面风压,用在线路中间。2)耐张杆即承力杆,它要承受导线水平张力,同时将线路分隔成若干段,以加强机械强度,限制事故范围。3)转角杆
4)终端杆为线路终端处的杆塔,除承受导线的垂直荷重和水平风力外,还要承受顺线路方向全部导线的拉力。5)分支(歧)杆为线路分支处的杆塔,正常情况下除承受直线杆塔所承受的荷重外,还要承受分支导线等的垂直荷重、水平风力荷重和侧分支线方向导线的全部拉力。6)跨越杆跨越铁路、通航河道、公路、建筑物和电力线、通讯线等处所使用的杆塔。
线路的绝缘子使导线与横担、杆塔之间保持足够的绝缘,同时承受导线的重量与其他作用力,所以要保证足够的电气绝缘强度与机械强度。绝缘子有针式绝缘子和悬式绝缘子两类。3.绝缘子线路金具用来连接安装导线、安装横担和绝缘子等用到的金属部件。如压接管、并沟线夹、U型抱箍和花篮螺丝等。4.线路金具5.拉线
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架空线路的敷设原则为:(1)在施工和竣工验收中必须遵循有关规程规定,以保证施工质量和线路安全运行。6.架空线路的敷设(2)合理选择路径,做到路径短,转角少,交通运输方便,并与建筑物保持一定的安全距离。(3)按有关规程要求,必须保证架空线路与地及其他设施在安全距离内。
①不同电压等级线路的档距(也称跨距,即同一线路上相邻两电杆中性线之间的距离)不同。一般380V线路档距为50~60m,6~10kV线路档距为80~120m。②同杆导线的线距与线路电压等级及档距等因素有关。380V线路线距约0.3~0.5m,10kV线路线距约0.6~1m。③弧垂(架空导线最低点与悬挂点间的垂直距离)要根据档距、导线型号与截面积、导线所受拉力及气温条件等决定。垂弧过大易碰线;过小则易造成断线或倒杆。④限距(导线最低点到地面或导线任意点到其他目标物的最小垂直距离)需遵循有关手册规定。(4)电杆尺寸应满足以下要求:
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7.导线在电杆上的排列方式,一般为三角形排列、水平排列或垂直排列等。
优点:1)设备简单,造价低。2)露置空中,易于检修和维护。3)利用空气绝缘,建造比较容易。缺点:1)侵占地面位置,有碍交通。2)易受环境影响、安全可靠性较差。3)影响厂区美化。
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线路被雷击后------
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5. 2电力线路的结构与敷设二、电缆线路与架空线路相比,具有运行可靠,不易受外界影响,不占地面的优点,但同时也具有投资大,敷设维修困难,难于发现和排除故障的缺点。(一)电缆的结构电力电缆由导体、绝缘层、保护层和铠装层组成导体一般由多股铜线或铝线绞合而成,便于弯曲。线芯采用扇形,可减小电缆外径。绝缘层用于将导体线芯之间或线芯与大地之间良好地绝缘。保护层是用来保护绝缘层,使其密封,并保持一定的机械强度,以承受电缆在运输和敷设时所受的机械力,并且防止潮气进入。
电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。
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110kv交联电力电缆
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各类电缆
64/110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆
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220kV超高压交联电缆500kV超高压交联电缆
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1、导电线芯(800mm2及以下紧压圆形,800mm2以上为分割结构)2、导体屏蔽层3、交联聚乙烯绝缘层4、绝缘屏蔽层5、纵向阻水缓冲6、皱纹铝护套7、防腐层8、聚乙烯护层及半导电涂层结构图220kV超高压交联电缆
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分支电缆安装示意图四、订货须知:1、为了给用户提供适合的FZ-系列预制分支电缆,用户定货前须提供以下2~7条列出的资料。2、配电系统图和楼层标高剖面图。3、主干电缆和各支线电缆的类型、规格、长度、分支接头距楼面高度、分支电缆进楼层配电箱的方(上进线或下进线)。4、配件的型号、规格、数量。5、是否需要电缆夹紧固定装置。6、电缆从地面拉起或由楼顶放下的吊装方法。7、其他需要说明项目。
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1.常用电力电缆按绝缘介质分:油浸纸绝缘和塑料绝缘电缆油浸纸绝缘电力电缆(ZQD,ZLQD等)YJV22---铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆YJV---铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆交联聚氯乙烯绝缘电力电缆:VV(VLV)铜(铝)芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆VV22(VLV22)铜(铝)芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆聚氯乙烯绝缘电力电缆:
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(二)电缆的阻燃性能1.耐火布线:指由于火的作用火灾温升曲线达到840℃时,使线路在30min内仍可靠供电的布线方式。2.耐热布线:指由于火的作用火灾温升曲线达到380℃时,使线路在15min内仍能可靠供电的布线方式。
环氧树脂浇注的电缆头具有绝缘性能好、体积小、重量轻、密封性好以及成本低等优点,在10kV系统应用较广
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电缆线路的故障大部分情况发生在电缆接头处,所以电缆头是电缆线路中的薄弱环节,对电缆头的安装质量尤其要重视,要求密封性好,有足够的机械强度,耐压强度不低于电缆本身的耐压强度。
箱变高压电缆头击穿短路
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10KV油浸电缆,已使用达30年以上,爆炸前一天下了一夜雨。户外杆上电缆头爆炸
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电缆头爆炸
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西卡姆绝缘穿刺连接器电缆T接
西卡姆绝缘穿刺连接器电缆T接
绝缘穿刺线夹的应用
西卡姆绝缘穿刺连接器电缆T接
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(1)直接埋地敷设这种敷设方式是在事先先挖好壕沟,于沟底填上100mm的细砂或软土,再铺设电缆,然后填以沙土,加上保护板,最后回填沙土。如图所示。
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直接埋地敷设施工简单,散热效果好,且投资少。但检修不便,电缆易受机械损伤和土壤中酸性物质的腐蚀,所以如果土壤有腐蚀性的话,须经过处理后敷设。直接埋地敷设适用于电缆数量少,敷设途径较长的场合。(2)电缆沟敷设这种敷设方式是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,见图。其投资稍高,但检修方便,占地面积少,所以在配电系统中用得很广。
电缆沟敷设占地少,走向灵活,能容纳较多电缆,但检修维护也不方便,适用于多条电缆走向相同的情况,在容易积水的场所不宜使用。
(3)电缆桥架敷设电缆敷设在电缆桥架内,电缆桥架装置是由支架、盖板、支臂和线槽等组成,电缆桥架示意图。电缆桥架的采用,克服了电缆沟敷设电缆时存在的积水、积灰、易损坏电缆等多种弊病,改善了运行条件,且具有占用空间少、投资省、建设周期短、便于采用全塑电缆和工厂系列化生产等优点,因此在国外已被广泛应用,近年来国内也正在推广采用。
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这种敷设方式适用于电缆数量不多(一般不超过12根),而道路交叉较多,路径拥挤,又不宜采用直埋或电缆沟敷设的地段。排管可采用石棉水泥管或混凝土管。(4)电缆排管敷设
H一般为2000mm
(2)如果敷设条件许可,可给电缆考虑1.5~2%的长度余量,作为检修时备用。敷设电缆需遵循的原则:(1)电缆类型要符合所选敷设方式的要求。例如直埋地电缆应有铠装和防腐层保护。(3)电缆敷设的路径要力求少弯曲,弯曲半径与电缆外经的倍数关系应符合有关规定(VV-10倍,YJV15倍),以免弯曲扭伤。(4)垂直敷设的电缆和沿陡坡敷设的电缆,其最高与最低点之间的最大允许高度差不应超过规定值。
(5)以下地点的电缆应穿钢管保护(注意钢管内径不能小于电缆外径的两倍):电缆从建筑物引入、引出或穿过楼板及主要墙壁处;从电缆沟引出到电杆,或沿墙敷设的电缆距地面2m高度及埋入地下小于0.25m深度的一段;电缆与道路、铁路交叉的一段。(6)直埋地电缆埋地深度不得小于0.7m,并列埋地电缆相互间的距离应符合规定(如10kV电缆间不应小于0.1m)。电缆沟距建筑物基础应大于0.6m,距电杆基础应大于1m。
(7)不允许在煤气管、天然气管及液体燃料管的沟道中敷设电缆;一般不要在热力管道的明沟或隧道中敷设电缆。(8)户外电缆沟的盖板应高出地面(但注意厂区户外电缆沟盖板应低于地面0.3m,上面铺以沙子或碎土),户内电缆沟的盖板应与地板平。电缆沟从厂区进入厂房处应设防火隔板,沟底应有不小于0.5%的排水坡度。(9)电缆的金属外皮、金属电缆头及保护钢管和金属支架等,均应可靠接地。
三、低压配电导线的结构和敷设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。塑料绝缘的绝缘性能良好,耐油和抗酸碱腐蚀,价格低,可节约橡胶和棉纱,在室内敷设应优先选用塑料绝缘导线。但塑料绝缘线不宜在户外使用,以免高温时软化,低温时变硬变脆。(一)导线绝缘导线的线芯材料有铝芯和铜芯两种。绝缘导线外皮的绝缘材料有塑料绝缘和橡皮绝缘。
线槽中载流导线不宜超过30根,导线总面积不超过线槽的20%。穿管时应将同一回路的所有相线和中性线穿于同一管内。照明回路可以几个回路同时穿入一个管内,但导线根数不应多于8根,穿管面积不超过内截面的40%。穿管导线在中间不允许有接头,接头应置于接线盒中。强、弱电竖井配电小间应分开,若弱电线路不多,可以与强电合用,但之间保持一定距离。(三)有关规程规定
四、插接式绝缘母线及敷设特点:体积小,载流量大,敷设方便,与分支线接线容易,在高层建筑中广泛使用。封闭式母线安全、灵活、美观,但耗用钢材较多,投资较大。常在高层建筑竖井内敷设,每层有插接箱。例:CMC-3A
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五、车间动力电气平面布置图按布线地区来分有厂区电气平面布置图、车间电气平面布置图和生活区电气平面布置图。按线路性质分有动力电气平面布置图、照明电气平面布置图和弱电系统(包括广播、电话和有线电视等)电气平面布置图等。1.概述电气平面布置图就是在建筑的平面图上,应用国家规定的电气平面图图形符号和有关文字符号(参看GB4728–85),按照电气设备安装位置及电气线路的敷设方式、部位和路径绘出的电气平面图。这里只介绍车间动力电气平面布置图。
2.车间动力电气平面布置图车间动力电气平面布置图是表示供配电系统对车间动力设备配电的电气平面布置图。如图所示为某机械加工车间(一角)的动力电气平面布置图。
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绘制电气平面布置图应注意以下几点。(1)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。或式中:a为设备编号;b为设备额定容量(kW);c为线路首端熔体或低压断路器脱扣器的电流(A);d为标高(m)。按GB4728.11–85《电气图用图形符号·电力、照明和电信布置》规定,用电设备标注的格式为:
(2)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。按GB4728.11–85规定,配电设备标注的格式一般为:或当需要标注引入线的规格时,配电设备标注的格式为:a–b–c式中,a为设备编号;b为设备型号;c为设备的额定容量(kW);d为导线型号;e为导线根数;f为导线截面(mm2);g为导线敷设方式。
(3)对配电支线,标注的格式为:a-b(c×d)/e–f式中,a为回路编号;b为导线型号;c为导线根数;d为导线截面;e为穿管管径;f为导线敷设方式及部位。导线标注的含义:1、BLV—450/750(3×35+1×25)—SC50—WC铝芯聚氯乙烯绝缘线,额定电压450/750V,3根截面为35mm2的相线和1根25mm2的中性线,穿焊接钢管,管径50mm,暗敷在墙内。2、YJV—0.6/1kV(3×120)铜芯聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆,额定电压0.6/1kV,3根截面为120mm2的相线。3、LGJ—95钢芯铝绞线,截面积为95 mm2。
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为了识别裸导线相序,以利于运行维护和检修,GB2681-81《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所示涂色。裸导线涂色不仅用来辨别相序及其用途,而且能防蚀和改善散热条件。交流三相系统中裸导线的涂色黄绿双色淡蓝红绿黄涂漆颜色PE线N线和PEN线C线B线A线裸导线类别返回目录
导线和电缆的选择计算5.3.1导线和电缆选择的一般规定5.3.2按允许载流量选择导线和电缆的截面5.3.3按允许电压损失选择导线和电缆截面5.3.4按经济电流密度选择导线和电缆截面
一、导线和电缆选择的一般规定: 1、35kV及以上架空线路宜采用钢芯铝绞线,城市3~10kV电网宜采用铝绞线;截面不宜小于表中数值.
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二、截面选择计算的条件按允许载流量选择导线和电缆的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按机械强度选择导线和电缆截面基本要求:安全、可靠、经济
三、按允许载流量选择导线和电缆的截面 (一)导体的温升电流通过导线时会发热。裸导线如果温度过高,接头处会发生氧化,使接触电阻增加,从而氧化加剧,如此恶性循环,将导致断线。因此,导线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绝缘导线和电缆温度过高时,可使绝缘损坏,或引起火灾。
1.导体的长期允许温度θal (二)导体的允许温度与允许载流量
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2.导线的载流量:在规定的环境温度条件下,导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。用Ial表示 导体的允许温度与允许载流量注意:导体的允许载流量,不仅与导体的种类、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θ0=25℃的允许载流量,如果环境温度不等于25℃,允许载流量应乘以温度修正系数Kθ。
温度修正系数最高允许的工作温度允许载流量所采用的环境温度实际的环境温度
这里所说的“实际的环境温度”,是按允许载流量选择导线和电缆的特定温度。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,则取当地最热月地下0.8~1m的土壤平均温度,或近似取当地最热月平均气温;室内电缆沟,取当地最热月平均最高气温加5℃。何谓“实际的环境温度”???
土壤的热阻系数不同允许载流量校正
电缆多根并列敷设允许载流量校正
按允许载流量选择导体截面I30---对一般三相系统即为相线计算电流 4.三相相线截面的选择基本条件:
③对电容器的引入线,考虑电容器充电时有较大涌流计算电流I30的选取:①变电所进线及高压侧母线I1NT----变压器额定一次电流②变压器低压侧出线及低压母线I2NT----变压器额定二次电流1.35INC高压电容器I30=1.5INC低压电容器
按发热条件选择的截面还应与熔断器或低压过电流脱扣器等保护装置的电流校验配合。
按允许载流量选择导体截面 5.中性线和保护线截面的选择(1)中性线(N线)截面的选择①一般三相四线制系统要求中性线截面应不小于相线截面的一半,即②对三相系统分出的单相线路或两相线路,中性线电流与相线电流相等。因此
③对三次谐波电流突出的线路,中性线电流可能会超过相线电流,因此中性线截面应不小于相线截面。(2)保护线(PE线)截面的选择①当≤16mm2时气体放电灯为主的三相四线和两相三线电路:Ao≥Aφ采用晶闸管调光的三相四线和两相三线电路:Ao≥2Aφ
(3)保护中性线(PEN线)截面的选择对三相四线制系统中,保护中性线兼有中性线和保护线的双重功能,截面选择应同时满足上述二者的要求,并取其中较大者作为保护中性线截面。保护线还应满足单相接地故障保护要求。
四、按允许电压损失选择导线和电缆截面按规范要求,线路的电压损失不宜超过规定值,如高压配电线路的电压损失,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失,一般也不超过用电设备额定电压的5%(以满足用电设备要求为准);对视觉要求较高的照明电路,则为2%~3%。如果线路电压损失超过了允许值,应适当加大导线截面,使之小于允许电压损失。由于线路有阻抗,所以在负荷电流通过线路时有一定的电压损失。电压损失愈大,则用电设备端子上的电压偏移就愈大,当电压偏移超过允许值时将严重影响电气设备的正常运行。
电压降:线路首末两端线电压的相量差为线路电压降电压损失:线路首末两端线电压的代数差称为线路电压损失S=P+jQ
线路电压损失计算:根据相量图相电压损失近似为:
四按允许电压损失选择导线和电缆截面将相电压损失换算为线电压损失注意:上式中UN的单位是kV,的单位是V,功率单位为kW和kvar
2.接有多个集中负载时线路的电压损失计算⑴干线功率法计算线路上总的电压损失为012r1+jx1r2+jx2p1p2p2p2+jq2p1+jq1图5.3.2接有分散负载线路的电压损失P1=(p1+p2), P2=p2Q1=(q1+q2), Q2=q2
L2、R2、X2L1、R1、X1I1(P1+jQ1) I2(P2+jQ2)l1、r1、x1l2、r2、x2i1、cosφ1i2、cosφ2(p1+jq1) (p2+jq2)
2.接有多个集中负载时线路的电压损失计算由此类推,若干线上有n个负载(n段),则总的电压损失为:
⑵支路功率法计算:线路上总的电压损失为 2.接有多个集中负载时线路的电压损失计算由此类推:若干线上有n个负载(n段),则总的电压损失为:
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例5-2已知LJ—50:r0=0.64Ω/km,x0=0.38Ω/km;LJ—70:r0=0.46Ω/km,x0=0.369Ω/km;LJ—95:r0=0.34Ω/km,x0=0.36Ω/km。计算图5-11所示供电系统的电压损失:1WL2WL860kVAcosφ=0.810kV700kW+ j600kvar2km3km解:(1)1WL、2WL导线型号均LJ—70时的电压损失
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(2)1WL为LJ—95,2WL为LJ—50时的电压损失1WL的损失:
2WL的损失:总电压损失:
3.均匀分布负荷线路的电压损失计算如图所示,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。
这个负荷电流i0dl流过线路(长度为l,电阻为R0l)所产生的电压损失为因此整个线段由分布负荷产生的电压损失为
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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的中点,按集中负荷来计算。结论:令i0L2=I为与均匀分布负荷等效的集中负荷,则有
对于同截面同样敷设方式下的“无感”线路(低压配电网UN单位V〕(负荷功率因数为或接近1)时:4.均一无感线路电压损失计算
∑M--总负荷距(kW·m);A--导线截面(mm2);R0=r0--导线每米电阻值(Ω/m);γ--导线电导率;C--系数,查表。
三相四线线路两相三线线路单相或直流线路
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(二)按允许电压损失选择导线和电缆截面由于企业内电力线路往往不长,为避免不必要的接头和减少导线、电缆品种的规格,电力线路上的各段干线常采用同一截面的导线或电缆。按允许电压损失选择只讨论各段干线截面相同时导线截面的选择基本依据:
(二)按允许电压损失选择导线和电缆截面(1)先取导线或电缆的电抗平均值,求出无功负荷在电抗上引起的电压损失:(2)根据求出此时的。——有功负荷在电阻上引起的电压损失,——线路的允许电压损失。
(3)由,将(式中为导线的电导率)代入,可计算出导线或电缆的截面为:(4)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,否则加大导线或电缆截面,重新校验,直到所选截面满足允许电压损失的要求为止。并根据此值选出相应的标准截面。
均一无感线路,因为不计线路电抗,所以△Ur%=0,导线截面按下式计算:
(三)线路电压损失查表法1.从干线电流法得:2.从干线功率法得:
Il--电流负荷距(A·km〕;Pl--功率负荷距(kw·km);Ki--每安公里的电压损失,查表时与负荷功率因数一致。Kp--每千瓦公里的电压损失,查表时与负荷功率因数一致。
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五、按经济电流密度选择导线和电缆截面经济电流密度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。对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度,用符号Jec表示。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,从手册或附录表中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5-6某地区变电站以35kV架空线路向一容量为3800+j2100kVA的工厂供电,工厂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。试选择其经济截面,并校验其发热条件和机械强度。解:1.选择经济截面查表5-3可知,其jec=0.9AAec=I30/jec=71.6/0.9=79.6mm2选标准截面70mm2,即型号为LGJ–70的铝绞线。
3.校验机械强度查附录表15可知,35kV架空铝绞线的机械强度最小截面为Amin=35mm2<A=70mm2,因此所选的导线截面也满足机械强度要求。2.校验发热条件查附录表12可知,LGJ–70在室外温度为25℃时的允许载流量为Ial=275A>I30=71.6A,所以满足发热条件。
六、按机械强度条件不同导线,按不同用途及安装方式有最小允许截面积,只要大于其值即可。穿管铜芯绝缘导线1.0mm2;穿管铝芯绝缘导线2.5mm2
1.高压线路往往先按经济电流密度来选择,再校验其它条件。2.低压动力线因其负荷电流较大,一般先按发热条件选择,再校验其电压损失和机械强度。3.低压照明线,因其电压水平要求高,一般先按电压损失条件选择,再校验其发热条件和机械强度。七导线选择设计经验(一)一般考虑
(二)在10kV及以下的线路中,因供电距离较短,很少使用按经济电流密度选择。小截面导线按载流量所选的导线截面已满足电压损失要求时,可加大一级,以减少线路的电能损失,若按电压损失要求已加大一级导线截面,则不用再增大。(三)对于较短的高压线路,可不必进行电压损失校验。
(四)高压电缆其截面往往决定于热稳定要求最小截面,因此必需进行热校验。低压配电线路,一般都是大电流传输,截面较大,支线虽截面小,但短路电流也小,几乎都能满足热稳定。(五)下列情况不必进行短路效应的校验1.用熔断器保护的导体不必热校验,采用限流型熔断器及熔断器额定电流在60A及以下的可不必进行动、热校验。2.架空电力线路等。
(六)截面载流量与过负荷整定电流的配合(七)在一个工程中,一般选取距离最长,截面最小的进行电压损失及单相接地故障切除时间校验。
小结1.高压线路和低压线路的结线方式有放射式、树干式和环形等,实际配电系统往往是这几种结线方式的组合。但应注意,电力线路的结线应力求简单可靠。本章介绍了电力线路的结线方式,讨论了导线和电缆的选择原则,重点讲述了导线和电缆截面的选择计算,最后讲述了电力线路的结构和敷设以及车间动力电气平面布置。
2.导线和电缆的选择包括:①选择型号;②选择截面。导线和电缆截面的选择原则有:按允许载流量选择导线和电缆的截面、按允许电压损失选择导线和截面、按经济电流密度选择导线和电缆截面、按机械强度选择导线和电缆截面、满足短路稳定度的条件。 3.电力线路结构和敷设方式的确定必须满足一定的原则;架空线路须合理选择路径,电杆尺寸满足档距、线距、弧垂、限距等要求;电缆线路常用的敷设方式有:(1)直接埋地敷设,(2)电缆沟敷设,(3)沿墙敷设,(4)排管敷设(5)电缆桥架敷设。
4.车间动力电气平面布置图是表示供配电系统对车间动力设备配电的电气平面布置图。绘制电气平面布置图应注意:(1)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;(2)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;(3)对配电干线和支线及其上的开关和熔断器也要分别进行标注。
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