第五章電力線路選擇

1、n架空線：架空線： 主要優(yōu)點：主要優(yōu)點： 1)1)設(shè)備簡單，造價低（為電纜的造價的設(shè)備簡單，造價低（為電纜的造價的1/41/4）；）； 2)2)易于檢修和維護；露置空中，依靠定期巡線便能及時發(fā)易于檢修和維護；露置空中，依靠定期巡線便能及時發(fā) 現(xiàn)缺陷；現(xiàn)缺陷； 3)3)利用空氣絕緣，建造比較容易；利用空氣絕緣，建造比較容易； 存在問題：存在問題： 1 1）侵占地面位置，有礙交通。導(dǎo)線）侵占地面位置，有礙交通。導(dǎo)線 距地高度及距鄰近建筑物的距離距地高度及距鄰近建筑物的距離 都有明確的規(guī)定；都有明確的規(guī)定； 2 2）易受環(huán)境影響、安全可靠性較差）易受環(huán)境影響、安全可靠性較差 3 3）影響廠區(qū)美化）影

2、響廠區(qū)美化第一節(jié)電力線路概述第一節(jié)電力線路概述n電纜：不占電纜：不占地面地面空間，美化環(huán)境，有利于地面空間，美化環(huán)境，有利于地面設(shè)施的布置，并且不受外界氣候條件的影響，設(shè)施的布置，并且不受外界氣候條件的影響，故障率低；但有價格高，輸送容量小，故障率低；但有價格高，輸送容量小，敷設(shè)維敷設(shè)維修困難，難于發(fā)現(xiàn)和排除故障的缺點。修困難，難于發(fā)現(xiàn)和排除故障的缺點。一、架空線路的結(jié)構(gòu)一、架空線路的結(jié)構(gòu) 架空線路由導(dǎo)線、電桿、橫擔、絕緣子和線路金具等主要元件組成，見右圖。為了防雷，有的架空線路上還在電桿頂端架避雷線（架空地線）。為了加強電桿的穩(wěn)固性，有的電桿還安裝有拉線或板樁。（一）導(dǎo)線（一）導(dǎo)線n導(dǎo)線是線

3、路的主體，擔負著輸送電能（電力）的功能。n鋁絞線鋁絞線（LJ）導(dǎo)電性能較好，重量輕，機械強度較小，耐腐蝕性差。多用于610kV的線路。 n銅絞線（TJ） 導(dǎo)電性能好，機械強度好，對風(fēng)雨和化學(xué)腐蝕作用的抵抗力都較強，但價格較高。n鋼芯鋁絞線鋼芯鋁絞線（LGJ） 在機械強度要求較高的場合和35kV及以上的架空線路上多被采用。 （二）桿塔（二）桿塔n桿塔是支持導(dǎo)線的支柱，是架空線路的重要組成部分。桿塔是支持導(dǎo)線的支柱，是架空線路的重要組成部分。對電桿的要求，主要是有足夠的機械強度，同時盡可能對電桿的要求，主要是有足夠的機械強度，同時盡可能經(jīng)久耐用，價廉，便于搬運和安裝。經(jīng)久耐用，價廉，便于搬運和安裝

4、。n桿塔按其采用的材料分，有木桿、水泥桿和鐵塔等三種。桿塔按其采用的材料分，有木桿、水泥桿和鐵塔等三種。（三）橫擔（三）橫擔n橫擔橫擔安裝在電桿的上部，安裝在電桿的上部，主要作用是固定絕緣子，并使主要作用是固定絕緣子，并使各導(dǎo)線相互之間保持一定的距離，防止風(fēng)吹或其他作用各導(dǎo)線相互之間保持一定的距離，防止風(fēng)吹或其他作用力產(chǎn)生擺動而造成相間短路。目前使用的主要是鐵橫擔、力產(chǎn)生擺動而造成相間短路。目前使用的主要是鐵橫擔、木橫擔、瓷擔等。木橫擔、瓷擔等。（四）絕緣子（四）絕緣子n絕緣子又稱瓷瓶。線路絕緣子用來將導(dǎo)線固定在電桿上，并使導(dǎo)線與電桿絕緣。故絕緣子應(yīng)具有良好的絕緣性能和機械強度，并能承受各種氣

5、象條件的變化而不破裂。（五）金具（五）金具n用于連接、固定導(dǎo)線或固定絕緣子、橫擔等的金屬部件。常用的金具有：懸垂線夾、耐張線夾、接續(xù)金具、聯(lián)結(jié)金具、保護金具等。二、電纜線路的結(jié)構(gòu)二、電纜線路的結(jié)構(gòu)n1鎧裝電纜鎧裝電纜n鎧裝電纜是傳輸和分配電能的一種特殊導(dǎo)線。鎧裝電纜是傳輸和分配電能的一種特殊導(dǎo)線。它由導(dǎo)體、絕緣層和保護層它由導(dǎo)體、絕緣層和保護層和鎧裝層和鎧裝層組成。組成。n導(dǎo)體即電纜線芯，一般由多根銅線或鋁線絞合導(dǎo)體即電纜線芯，一般由多根銅線或鋁線絞合而成。而成。n絕緣層作為相間及對地的絕緣，絕緣層作為相間及對地的絕緣，n保護層又分內(nèi)護層和外護層。內(nèi)護層用來直接保護層又分內(nèi)護層和外護層。內(nèi)護層

6、用來直接保護絕緣層，外護層用以防止內(nèi)護層免受機械保護絕緣層，外護層用以防止內(nèi)護層免受機械損傷和腐蝕。損傷和腐蝕。n鎧裝層：鋼絲或鋼帶纏繞。鎧裝層：鋼絲或鋼帶纏繞。2軟電纜軟電纜n軟電纜分為橡膠電纜與塑料電纜（無鎧裝）兩種。第二節(jié)第二節(jié) 導(dǎo)線截面選擇導(dǎo)線截面選擇一、導(dǎo)線截面選擇原則一、導(dǎo)線截面選擇原則 為使供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，截面的為使供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，截面的選擇必需滿足下列條件：選擇必需滿足下列條件：1. 發(fā)熱條件發(fā)熱條件 導(dǎo)線和電纜（包括母線）在通過正常最大負荷電流（即導(dǎo)線和電纜（包括母線）在通過正常最大負荷電流（即計算電流）時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其

7、正常運行時計算電流）時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。的最高允許溫度。2. 電壓損失條件電壓損失條件 導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過正常運行時允許的電壓損耗。產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過正常運行時允許的電壓損耗。3. 經(jīng)濟電流密度經(jīng)濟電流密度 35KV35KV及以上高壓線路及電壓及以上高壓線路及電壓35KV35KV以下但距離長、電流大以下但距離長、電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的線路，其導(dǎo)線和電纜截面按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。企業(yè)內(nèi)的的年費用

8、支出最小。企業(yè)內(nèi)的10KV10KV及以下線路，通常不按此及以下線路，通常不按此原則選擇。原則選擇。4.4.機械強度機械強度 導(dǎo)線（包括裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線）截面應(yīng)不小于其最小允導(dǎo)線（包括裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線）截面應(yīng)不小于其最小允許截面。架空裸導(dǎo)線的最小允許截面見表許截面。架空裸導(dǎo)線的最小允許截面見表5-15-1。對于電纜，。對于電纜，由于它有內(nèi)外護套，機械強度一般滿足要求，不需校驗。但由于它有內(nèi)外護套，機械強度一般滿足要求，不需校驗。但需校驗短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗短路穩(wěn)定度。需校驗短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗短路穩(wěn)定度。二、導(dǎo)線截面選擇計算二、導(dǎo)線截面選擇計算（一）按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面（一）按

9、經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面n選擇截面越大，線路阻抗越小，電能損耗就越小。選擇截面越大，線路阻抗越小，電能損耗就越小。n截面選擇越小，線路投資、有色金屬消耗量及維截面選擇越小，線路投資、有色金屬消耗量及維修管理費用雖然低，也就是比較經(jīng)濟。修管理費用雖然低，也就是比較經(jīng)濟。n從全面的經(jīng)濟效益考慮，使線路的年運行費用接從全面的經(jīng)濟效益考慮，使線路的年運行費用接近最小的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟截面，用符號近最小的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟截面，用符號Sec表示。表示。 n對應(yīng)于經(jīng)濟截面的線路負荷電流密度稱為經(jīng)濟電對應(yīng)于經(jīng)濟截面的線路負荷電流密度稱為經(jīng)濟電流密度。流密度。 經(jīng)濟電流密度Jec與年最大負荷利用小時數(shù)有關(guān)，

10、年最大負荷利用小時數(shù)越大，負荷越平穩(wěn)，損耗越小，經(jīng)濟截面因而也就越大，經(jīng)濟電流密度就會變小。 n按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面，應(yīng)先確定按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面，應(yīng)先確定Tmax，然后根據(jù)導(dǎo)線材料查出經(jīng)濟電流密度然后根據(jù)導(dǎo)線材料查出經(jīng)濟電流密度Jec，按線，按線路最大長時負荷電流路最大長時負荷電流Ilo.m（設(shè)計階段用計算電流（設(shè)計階段用計算電流Ica），由下式求出經(jīng)濟截面。），由下式求出經(jīng)濟截面。2caecec, mmISJ選取等于或稍小于選取等于或稍小于Sec的標準截面的標準截面Sl，再校驗其他再校驗其他條件即可。條件即可。 SlSec （二）按長時允許電流選擇導(dǎo)線截面（二）按長時允許電流選

11、擇導(dǎo)線截面n按長時允許電流選擇導(dǎo)線截面應(yīng)滿足線路最大按長時允許電流選擇導(dǎo)線截面應(yīng)滿足線路最大長時負荷電流長時負荷電流Ilo.m（設(shè)計階段用計算電流（設(shè)計階段用計算電流Ica，以，以下照此處理。）不大于導(dǎo)線長時允許電流下照此處理。）不大于導(dǎo)線長時允許電流Ial的的條件，即條件，即 IalIca n一般決定導(dǎo)線允許載流量時，周圍環(huán)境溫度均一般決定導(dǎo)線允許載流量時，周圍環(huán)境溫度均取取25作為標準，當周圍空氣溫度不是作為標準，當周圍空氣溫度不是25，導(dǎo)線的長時允許電流應(yīng)按下式進行修正。，導(dǎo)線的長時允許電流應(yīng)按下式進行修正。m0m0alalalIII K 對于電纜，還應(yīng)當考慮到電纜的敷設(shè)方式對散熱條件的

12、影響。n 如果幾根電纜并排，由于電纜互相影響，使散熱條件 變壞，其允許溫度還應(yīng)乘以并排修正系數(shù)K3。n 電纜埋于土中，土壤的熱阻系數(shù)不同，散熱條件也不 同，應(yīng)乘以土壤熱阻修正系數(shù)K2。 因此電纜的允許電流應(yīng)按下式計算：alalalIKKKKII321（三）按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面（三）按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面n線路的電壓損失是指線路始、末兩端電壓的有效值之差，以表示 12UUUagac12N%100%UUUU線路電壓損失的計算線路電壓損失的計算 接有一個集中負載時線路的電壓損失計算接有一個集中負載時線路的電壓損失計算NUU12cossinUUUagacabbcIRIX相電壓損失相電壓損失

13、三相對稱系統(tǒng)的線電壓損失為三相對稱系統(tǒng)的線電壓損失為3cossinUI RX用功率表示用功率表示00NN1PRQXUPrQxUUl接有多個集中負載時線路的電壓損失計算 322ppP分段計算線路上總的電壓損失為 3211pppP3211qqqQP3= p3322qqQQ3= q3322ppPpi、qi各分布負荷的有功及無功功率；各分布負荷的有功及無功功率；Pi、Qi各線段上負荷的有功及無功功率；各線段上負荷的有功及無功功率；ri、xi 各線段上的電阻及電抗；各線段上的電阻及電抗；Ri、Xi電源至和負荷的線路電阻及電抗。電源至和負荷的線路電阻及電抗。nniiiii iii11NN11Up Rq X

14、PrQ xUU按允許電壓損失選擇導(dǎo)線和電纜截面按允許電壓損失選擇導(dǎo)線和電纜截面 （1）先取導(dǎo)線或電纜的電抗平均值，求出無功負荷在電抗上引起的電壓損失：RUalUXalRUUURU0XNQlxUUcaNRPlSUUcaSSn高壓架空線一般按經(jīng)濟電流密度選擇；低壓動高壓架空線一般按經(jīng)濟電流密度選擇；低壓動力線按長時允許電流選；低壓照明線，因其對力線按長時允許電流選；低壓照明線，因其對電壓水平要求較高，所以，一般先按允許電壓電壓水平要求較高，所以，一般先按允許電壓損失條件初選截面。損失條件初選截面。n電纜與架空線相比，散熱條件較差，故還應(yīng)考電纜與架空線相比，散熱條件較差，故還應(yīng)考慮在短路條件下的熱穩(wěn)

15、定問題。因此高壓電纜慮在短路條件下的熱穩(wěn)定問題。因此高壓電纜截面除按經(jīng)濟電流密度、允許電壓損失、長時截面除按經(jīng)濟電流密度、允許電壓損失、長時允許電流選擇外，還應(yīng)按短路的熱穩(wěn)定條件進允許電流選擇外，還應(yīng)按短路的熱穩(wěn)定條件進行校驗。行校驗。n低壓電纜截面選擇與高壓電纜選擇不同，主要低壓電纜截面選擇與高壓電纜選擇不同，主要考慮電纜正常運行時的發(fā)熱與電壓損失，并考考慮電纜正常運行時的發(fā)熱與電壓損失，并考慮故障時短時承受大電流所引起的溫升，故不慮故障時短時承受大電流所引起的溫升，故不再按經(jīng)濟電流密度選擇，而是按長時允許負荷再按經(jīng)濟電流密度選擇，而是按長時允許負荷電流初選截面，再用正常運行允許電壓損失和電

16、流初選截面，再用正常運行允許電壓損失和滿足短路熱穩(wěn)定的要求進行校驗，所選電纜必滿足短路熱穩(wěn)定的要求進行校驗，所選電纜必須滿足上述所有條件。須滿足上述所有條件。例例5 51 1從變電所架設(shè)一條10kV架空線向三個負荷供電，最大負荷年利用小時為30005000h；導(dǎo)線采用LJ線，線間幾何均距為1m，線路長度及各負荷如圖59所示。該地區(qū)最熱月最高氣溫月平均值為42，配電線路允許電壓損失為4% ，試選擇該10kV線路的導(dǎo)線截面。 1求各負荷點的有功功率及無功功率求各負荷點的有功功率及無功功率2計算各線段的平均功率因數(shù)及電流計算各線段的平均功率因數(shù)及電流 1110000.8800kW10000.6600

17、kvarpq224000.9360kW4000.436174.4kvarpq335000.8400kW5000.6300kvarpq22cosppq123AB22123123cos0.82ppppppqqq23BC222323760cos0.85895.91ppppqqAB1560109.84A3 100.82IBC76051.62A3 100.85ICB40028.87A3 100.80I根據(jù)負荷電流的計算式可分別求得各線段的最大長根據(jù)負荷電流的計算式可分別求得各線段的最大長時負荷電流為時負荷電流為2ABABec109.8495.51mm1.15ISJ2BCBCec51.6244.89mm1

18、.15ISJ2CDCDec28.8725.1mm1.15ISJ3按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面 根據(jù)根據(jù)Tmax為為30005000h，由表，由表52查得查得LJ型導(dǎo)線型導(dǎo)線的經(jīng)濟電流密度的經(jīng)濟電流密度Jec為為1.15A/mm2。 故各段按經(jīng)濟電流密度初選的導(dǎo)線截面為故各段按經(jīng)濟電流密度初選的導(dǎo)線截面為選擇LJ95型鋁絞線。 選擇LJ35型鋁絞線。 選擇LJ25型鋁絞線。m0m07042280.79702545QQKQQ4按長時允許電流校驗各段截面由表53查得LJ95為325A，LJ35為170A，LJ25為135A。由于該地區(qū)最熱月最高氣溫月平均值為42。故要對長時允許電流進行修正，其修正系數(shù)則各段長時允許電流修正值為LJ95為257A，LJ35為134A，LJ25為107A，均大于各段的最大長時負荷電流，故合格。5按允許電壓損失校驗導(dǎo)線截面 查表56，得各段導(dǎo)線單位長度的電阻與電抗值 ABABBCBCCDCD0.360.50.18 0.3340.50.170.96 1.51.44 0.366 1.50.551.33 1 1.33 0.37 1