页数：66页文件大小：1.54 MB来源： 供配电实用技术ppt课件
本课件介绍工厂电力网络的构成与选型方法，从放射式、树干式、环形等接线方式讲起，依次说明架空线路与电缆线路的结构、型号与敷设要求，车间内配电线路的布置方式，最后给出导线和电缆截面按发热条件、经济电流密度与允许电压损耗的计算和校验，以及母线截面的选择。
本章介绍工厂电力网络的接线方式、架空线路与电缆线路的结构敷设、车间内配电线路，以及导线和电缆截面的选择与校验。
4.1 工厂电力网络的基本接线方式
一、电力线路的任务和类别
类别：按电压高低分：高压线路和低压线路；按结构型式分：架空线路、电缆线路和车间线路。
二、高压线路的接线方式：工厂的高压线路有放射式、树干式和环形等基本接线方式。
1.放射式接线
特点：接线简单、操作方便、便于实现自动化，但高压开关设备多、投资高，当线路故障或检修时，该线路全部负荷将停电。为了提高供电可靠性可根据具体情况增加备用线路。
放射式接线的三种改进形式：
2.树干式接线
特点：从变电所引出的线路少，高压开关设备相应少，较经济，但供电可靠性差，为提高可靠性可采用增加备用线路的方法。
树干式接线的三种改进形式：
3.环形接线
特点：运行灵活，供电可靠性高。为了便于实现线路保护的选择性，大多数环形电路都采用“开口”运行方式，即环形线路中有一处开关是断开的。
三、低压线路的接线方式
1.放射式接线
特点：操作方便，供电可靠性较高，但所用开关设备及配电线路较多。
适于：负荷分布在车间内各个不同方向，用电设备容量大，负荷性质重要的场合。
2.树干式接线
特点：配电干线少，采用的开关设备少，节省投资。
适于：容量小并且分布均匀的用电设备，如机床、小型加热炉等。
低压树干式接线的常见形式：
3.环形接线
特点：供电可靠性高，但保护装置的整定配合复杂。
4.2 工厂架空线路
一、架空线路的结构：
1.导线：架空线路的导线一般采用裸绞线，常用的有铜绞线（TJ）、铝绞线（LJ）和钢芯铝绞线（LGJ）。
2.电杆
图中：1、5、11、14为终端杆；2、9为分支杆；3为转角杆；8为耐张杆；4、6、7、10为直线杆；12、13为跨越杆。
3.横担：安装在电杆的上部，用来支持绝缘子来架设导线，保持导线对地以及导线与导线之间有足够的距离。常用的横担有：铁横担、木横担和瓷横担。
4.绝缘子：绝缘子又称瓷瓶，用来将导线固定在电杆上，并使导线与电杆之间、导线与导线之间绝缘。有高压绝缘子和低压绝缘子之分。
工厂架空线路上常用的绝缘子有：针式绝缘子、蝴蝶式绝缘子和拉线式绝缘子。
5.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，如终端杆、转角杆、耐张杆等，往往都装有拉线。
拉线的组成：1电杆、2拉线抱箍、3上把、4拉线绝缘子、5腰把、6花篮螺丝、7底把、8拉线底盘。
6.金具：金具是用来连接导线、安装横担和绝缘子等的金属附件。
二、架空线路的敷设
1.架空线路的路径选择：架空线路径时，考虑如下原则：
2.架空线路的挡距、弧垂和线间距离
线间距离也就是导线间距，挡距越大，导线间距也越大。
3.导线在电杆上的排列方式：三相四线制低压线路多采用水平排列，中性线一般架设在靠近电杆位置。三相三线制线路采用三角形排列。
多回路导线同杆架设时，可三角形、水平混合排列，也可全部垂直排列。
不同电压等级的线路同杆架设时，一般要求电压高的线路设在上面，而低压线路架设在下面。
特别注意：在高压输电线路中，当三相导线排列不对称时，各相导线的电感值不等，会引起三相导线参数的不对称，为了避免此问题出现，必须利用导线换位来使三相回路对称。
4.3 工厂的电缆线路
一、电力电缆
1.基本结构：本页给出油浸纸绝缘电力电缆的结构示意，由线芯、绝缘层和保护层等部分组成。
2.种类
3.电缆的型号：每个电缆型号表示一种电缆的结构，同时也表明这种电缆的使用场合、绝缘种类和某些特征。电缆型号中的字母排列顺序一般按下列顺序：绝缘种类、线心材料、内护层、其他结构特点、外护层。
例如：ZLQ20-10000-3×120 表示铝心纸绝缘铅包裸钢带铠装电力电缆，额定电压10000V，3个线心，线心截面积120mm²。
4.电缆头：电缆头指的是连接两条电缆的中间接头和电缆终端的封端头。
运行经验表明，电缆头是电缆线路的薄弱环节，电缆线路中的很大部分故障往往就发生在接头处。为了保证电缆的正常运行，电缆头应可靠地密封，其耐压强度不应低于电缆本身的耐压强度，要有足够的机械强度，且体积小，结构简单。
二、电缆的敷设
3.敷设在电缆沟中：电缆沟内用支架分层敷设电缆，便于检修和增敷，但投资较大，需注意排水与防火。
4.电缆桥架敷设：电缆敷设在桥架上，适用于电缆数量多、出线密集的车间与厂房内，安装方便、路径灵活。
4.4 车间内配电线路
一、车间线路的结构：车间线路包括室内配电线路和室外配电线路。
1.绝缘导线：线心材料有铜心和铝心；外皮的绝缘材料有橡皮绝缘和塑料绝缘；敷设方式有明敷和暗敷。
绝缘导线敷设时要注意：
2.裸导线：车间内的配电裸导线多采用硬母线结构，最为普遍的是LMY型硬母线。为了识别裸导线的相序，便于运行维护和检修，规定交流三相系统中的裸导线涂漆颜色如下：
| 母线类别 | 涂漆颜色 |
|---|---|
| A相 | 黄 |
| B相 | 绿 |
| C相 | 红 |
| N线及PEN线 | 淡蓝 |
| PE线 | 黄绿双色 |
4.5 导线和电缆截面的选择计算
选择导线和电缆截面时，必须满足发热、电压损耗、经济电流密度和机械强度条件要求。此外，对于绝缘导线和电缆，还要满足工作电压的要求。
一、按发热条件选择导线和电缆的截面
1.导线和电缆截面选择必须满足的发热条件
(1) 导线允许载流量Ial
注意：
其中：θal—导线正常工作时的最高允许温度；θ0—导线允许载流量所采用的环境温度；θ0′—导线敷设地点的实际环境温度。
(2) 选择条件：按发热条件选择三相线路中的相线截面时，应使其允许的载流量 Ial 不小于通过相线的计算电流 I30，即 Ial ≥ I30。
(3) 计算电流 I30 的选取
计算电流的选取：
2.低压系统中性线和保护线截面的选择
(1) 中性线（N线）截面的选择：按规定中性线允许的载流量不应小于三相电路中最大的不平衡负荷电流，同时还应考虑谐波电流的影响。
（A0—中性线截面，Aφ—相线截面）
(2) 保护线（PE线）的选择：按规定保护线电导不得小于相线电导的50%，因此保护线的截面不得小于相线截面的50%，但考虑到短路热稳定度要求，有：
(3) 保护中性线（PEN线）截面的选择：保护中性线兼有保护线和中性线的双重作用，因此该截面选择应同时满足中性线和保护线选择的条件，取其中最大的截面。
注意：按发热条件选择的导线和电缆截面，还要校验与其保护装置（熔断器或低压断路器过流脱扣器）是否配合得当，不允许发生导线或电缆已经过热或起燃而保护装置不动作的情况，否则应改选保护装置，或者适当加大导线或电缆的芯线截面。
例4-1：有一条采用BLX-500型铝心橡皮线明敷的220/380V的TN-S线路，计算电流为50A，当地最热月平均最高气温为+30℃。试按发热条件选择此线路的导线截面。
解：(1) 相线截面：通过查表可知温度环境温度为30℃时明敷的BLX-500型截面为10mm²的铝心橡皮线的允许载流量 Ial=60A > I30=50A，满足发热条件。因此相线截面选 Aφ=10mm²。
(2) N线的选择：按 A0 ≥ 0.5Aφ，选择 A0=6mm²。
(3) PE线的选择：由于 Aφ < 16mm²，故选 APE = Aφ = 10mm²。
所选导线的型号规格表示为：BLX-500-(3×10+1×6+PE10)
例4-2：上例所示TN-S线路，如采用铝芯橡皮线穿硬塑料管埋地敷设，当地环境温度为30℃。试按发热条件选择此线路的导线截面及穿线管内径。
解：查表可知，30℃时每相的BLX型导线线芯截面为25mm²的5根单芯线穿塑料的允许载流量 Ial=56A > I30=50A，满足发热条件。因此相线截面选25mm²。按 A0 ≥ 0.5Aφ，选择N线截面为16mm²。
按 16mm² < Aφ ≤ 35mm² 时 APE ≥ 16mm²，选择PE线截面为16mm²。
穿线的硬塑料管内径查表选为40mm。
选择结果为 BLX-500-(3×25+1×16+PE16)-VG40。
二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面
1.经济截面：从全面的经济效益考虑，即使线路的年运行费用趋于最小而又符合节约有色金属条件的导线截面，称为经济截面 Aec。
2.经济电流密度：对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度 jec。我国规定的经济电流密度如下表所示。
| 线路类别 | 导线材料 | 3000h以下 | 3000-5000h | 5000h以上 |
|---|---|---|---|---|
| 架空线路 | 铝 | 1.65 | 1.15 | 0.90 |
| 架空线路 | 铜 | 3.00 | 2.25 | 1.75 |
| 电缆线路 | 铝 | 1.92 | 1.73 | 1.54 |
| 电缆线路 | 铜 | 2.50 | 2.25 | 2.00 |
3.选择条件：经济截面与经济电流密度的关系式为：Aec = I30 / jec。
由上式计算出经济截面 Aec 后，选择最接近的标准截面（可取稍小的标准截面）。
例4-3：有一条用LJ型铝绞线架设的10kV架空线路，计算负荷为1380kW，功率因数cosφ=0.7，最大负荷利用小时数Tmax=4800h，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
线路的计算电流为 I30 = P30 /(√3·UN·cosφ) = 1380/(√3×10×0.7) = 114A
由表可查得 jec=1.15A/mm²，因此经济截面为 Aec = I30/jec = 114/1.15 = 99mm²
选标准截面95mm²，即选 LJ-95 型铝绞线。
2.校验发热条件：查表知LJ-95的允许载流量 Ial=325A > I30=114A，满足发热条件。
3.校验机械强度：查表得架空铝绞线最小允许截面 Aal=35mm² < A=95mm²，因此所选LJ-95型铝绞线也满足机械强度要求。
三、线路电压损耗的计算。规定：
如果线路的电压损耗超过了允许值，则应该适当加大导线的截面，使之满足允许的电压损耗要求。
1.电压损耗的计算
(1) 集中负荷的三相线路电压损耗计算：以带两个集中负荷的三相线路为例说明其计算方法。
电压方程：u̇A = u̇C + (r2+jx2)·i̇2 + (r1+jx1)·(i̇1+i̇2)
由向量图可得：
ΔUφ = r1·I1·cosφ1 + x1·I1·sinφ1 + (r1+r2)·I2·cosφ2 + (x1+x2)·I2·sinφ2
整理得到三相线路电压损耗的计算公式：
①负荷电流表示：ΔU = √3·Σ(I·R·cosφ + I·X·sinφ)
②负荷功率表示：ΔU = Σ(p·R + q·X)/UN
其中：p = √3·UN·I·cosφ，q = √3·UN·I·sinφ
特例：
①“无感”线路（线路感抗略去不计或负荷cosφ≈1）：ΔU = √3·Σ(i·R) = Σ(p·R)/UN
②均一“无感”线路（全线的导线材料和相线截面相同且可不计感抗或负荷cosφ≈1的线路）：ΔU = Σ(p·L)/(γ·A·UN) = ΣM/(γ·A·UN)
其中：ΣM—线路的所有有功功率矩之和。
(2) 均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算：
电压损耗为：ΔU = √3·i0·L2·R0·(L1 + L2/2)
2.电压损耗的百分值：ΔU% = ΔU×100/UN
特别对于均一“无感”线路，有：ΔU% = ΣM/(γ·A·UN²)×100 = ΣM/(C·A)，其中 C—计算参数。
3.按允许电压损耗选择、校验导线截面：ΔU% ≤ ΔUal%
例4-4：用LJ-95型铝绞线架设的5km长的10kV架空线路，计算负荷为1380kW，功率因数cosφ=0.7，问该导线能否满足允许电压损耗5%的要求。已知该线路导线为等边三角形排列，线距1m。
解：查表得导线每公里参数为：R0=0.365Ω/km，X0=0.34Ω/km。Q30 = P30×tanφ = 1380kvar。
线路的电压损耗为：ΔU = Σ(p·R+q·X)/UN = 5×(1380×0.365 + 1380×0.34)/10 = 0.483kV
线路电压损耗百分值：ΔU% = ΔU×100%/UN = 0.483×100/10 = 4.83% < 5%
因此所选LJ-95型铝绞线满足电压损耗要求。
例4-5：某220/380V的TN-C线路，如图所示，线路拟采用BLX导线明敷，环境温度35℃，允许电压损耗为5%，试确定导线截面。
解：(1) 线路的等值变换
(2) 按发热条件选择导线截面：线路上总负荷为 P = p1+p2 = 30+20 = 50kW，Q = q1+q2 = 15+30 = 45kvar。
S = √(P²+Q²) = √(50²+45²) = 67.3kVA
I = S/(√3·UN) = 67.3/(√3×0.38) = 102A
由此电流值通过查表，得线芯截面为35mm²的BLX导线在35℃时的 Ial=119A > I=102A，因此可选BLX-500-1×35型导线三根作相线，另选500-1×25型导线一根作保护中性线（PEN）。
(3) 校验机械强度：查表，按敷设在绝缘支持件上，且支持点间距按最大值来考虑，其最小允许的截面为10mm²，因此以上所选的相线和保护线均满足要求。
(4) 校验电压损耗：查表可得导线参数为：R0=0.365Ω/km，X0=0.34Ω/km。
电压损耗为：
ΔU = Σ(p·R+q·X)/UN = [R0·(p1·L1+p2·L2) + X0·(q1·L1+q2·L2)]/UN
= [0.365×(20×0.03+30×0.05) + 0.241×(15×0.03+30×0.05)]/0.38 = 7.09V
电压损耗百分值：ΔU% = ΔU×100%/UN = 7.09×100%/380 = 1.87% < ΔUal% = 5%
因此，以上所选导线满足电压损耗的要求。
注：本页电压损耗计算式中 X0 取 0.241Ω/km（按相线35mm²明敷、线距查表所得），与前面架空线路例4-4的 0.34Ω/km 取值不同，原因是导线截面、敷设方式与线间距离不同，二者不冲突。
四、母线截面的选择
σal—母线材料最大允许应力：硬铝母线（LMY）=70MPa，硬铜母线（TMY）=140MPa；σc—母线短路时三相短路冲击电流产生的最大计算应力。
4.母线热稳定度的校验：母线的实际截面大于最小允许截面时，能满足热稳定度的要求，即 A ≥ Amin。
导线最小允许截面：Amin = I(3)∞×10³·√tima / C
本章小结
作业：
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}