工厂供电第五章工厂电力线路

1、第五章 工厂电力线路 本章属于工厂供电的一次部分内容教学内容：工厂电力线路及其结线方式；工厂电力线路的结构和敷设；导线和电缆截面的选择计算；车间动力电气平面布线图；工厂电力线路的运行维护。 教学重点：工厂电力线路及其结线方式；导线和电缆截面的选择计算；第一节工厂电力线路及其接线第二节 工厂电力线路的结构和敷设第三节导线和电缆截面的选择第四节 按允许电压损失选择导线和电缆截面第五节 按经济电流密度选择导线和电缆的截面第六节 电力线路运行一、高压线路的接线方式 工厂高压线路有放射式、树干式和环式等基本接线方式。（一）放射式接线 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

2、电，沿线不支接其他负荷。第一节 工厂电力线路及其接线高压线路的接线方式低压线路的接线方式（二）树干式接线 指由变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上，沿线支接了几个车间变电所或负荷点的结线方式。与放射式接线相比， 优点：（1）能减少线路的有色金属消耗量。（2）采用的高压开关数量少。（3）无需没高压配电室，投资 较少。缺点：（1)供电可靠性更低，当高压配电干线发生故障或检修时，其上的所有 变电所都要停电. (2)在实现自动化方面，适应性更差。提高可靠性，可采用双干式供电或两端供电的方式。 NEXT（三）环式接线 环式接线，实质上是两端供电的树干式接线。 为了避免环式线路上发生故障时影响整个电

3、网，也为了便于实现线路的选择性，因此多数环式线路采取“开口”运行方式，即环式线路有一处开关是断开的。 三、低压线路的接线方式 放射式、树干式和环式等基本接线方式。 （一）放射式接线 特点：其引出线发生故障时互不影响供电，可靠性较高；但在一般情况下，其有色金属消耗量较多，采用的开关设备较多。这种接线多用于供电可靠性要求高的车间，特别是用于大型设备的供电。（二）树干式接线 采用的开关设备较少，有色金属消耗量也较少；干线发生故障时，影响范围大，故供电的可靠性较差。一般用于机械加工车间，机修车间，适用于供电容量较小而分布较均匀的用电设备。（三）环式接线 车间变电所的低压侧，通过低压联络线相互联接成为环

4、式。 环式接线，供电可靠性比较高。任一段线路发生故障或检修时，都不致造成供电中断，或暂时停电，一旦切换电源的操作完成，就能恢复供电。 环式接线，可使电能损耗和电压损耗减少，既节约电能，又提高电压水平。但是环式供电系统的保护装置及其整定配合相当复杂，如配合不当，容易发生误动作，反而扩大故障停电的范围。 第二节 工厂电力线路的结构和敷设 架空线路是指室外架设在电杆上用于输送电能的线路。导线材质必须具有良好的导电性、耐腐蚀性和机械强度。一、架空线路的结构 架空线路由导线、电杆、横担、拉线、绝缘子和线路金具等组成。 为了防雷，有些架空线还架设有避雷线。架空线路结构示意图架空线路的敷设原则为：（1） 必

5、须遵循有关规程规定，以保证施工质量和线路安全运行。（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。2.电缆线路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。电缆头包括电缆中间接头和电缆终端头。 HOMEBACKNEXT电力电缆结构示意图环氧树脂中间头示意图环氧树脂终端头示意图电缆线路常用的敷设方式：（1）直接埋地敷设 施工简单，散热效果好，且投资少。但检修不便，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

6、数量少，敷设途径较长的场合。电缆直接埋地敷设（2）电缆沟敷设 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。 电缆在电缆沟内敷设示意图（3）沿墙敷设结构简单，维修方便，但积灰严重，易受热力管道影响，且不够美观。电缆沿墙敷设示意图（4）电缆桥架敷设 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，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。 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。（2）如果敷设条件许可，可给电缆考虑1.52%的长度余量，作为检修时备用。（3）电缆敷

7、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（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：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，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）。电缆沟距建筑物基础应大于，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，特殊情况时可允

8、许少数电缆放在热力管道沟道的另一侧或热力管道的下面，但必须保证不致使电缆过热；允许在水管或通风管的明沟或隧道中敷设少数电缆，或电缆与之交叉。（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，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。 第三节导线和电缆截面的选择 一、导线、电缆型号的选择原则1.常用架空线路导线型号及选择 （1）铝绞线（LJ） （2）钢芯铝绞线（LGJ） （3）铜绞线（TJ） （4）防腐钢芯铝绞线（LGJF） 2.

9、常用电力电缆型号及选择原则 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。 油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆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。3. 常用绝缘导线型号及选择 常用塑料绝缘线型号有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。 为了保证供电系统、安全可靠、优质、经济地运行，导线和电缆（含母线）的截面的选择必须满足下列条件： . 发热条件 导线和电缆在通过计算电流时产生的发热高温， 不应超过其正常运行时的最高允许温度。 2.电压损耗 导线和电缆在

10、通过计算电流时产生的电压损耗, 不应超过正常运行时允许的电压损耗值。.经济电流密度 高压线路及特大电流的低压线路， 一般应按规定的经济电流密度选择和电缆的截面，以使线路的年运行费用（包括电能损耗费）接近于最小，节约电能和有色金属。.机械强度 导线的截面应不小于最小允许截面，由于电缆的机械强度很好，因此电缆不校验机械强度，但需校验短路热稳定度。HOMEBACKNEXT根据设计经验: 低压动力线，因其负荷电流较大，所以一般先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗和机械强度。 低压照明线，因其对电压水平要求较高，所以一般先按允许电压损耗条件来选择截面，然后校验其发热条件和机械强度。 高压架空线路，则往

11、往先按其经济电流密度条件来选择截面，再校验其他条件。这样选择，通常容易满足要求，较少返工。按允许载流量选择导线和电缆截面 三相系统相线截面的选择： 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。选择截面时须使通过相线的计算电流I30不超过其允许载流量Ial，即 I30Ial 按允许载流量选择截面时须注意以下几点： 1.允许载流量与环境温度有关。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以求出实际的允许载流量。 Ial=KIal 2.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。3.电缆在土壤中敷设时，因土

12、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。二、中性线和保护线截面的选择1.中性线（N线）截面的选择（1）一般三相四线制线路中的中性线截面A0，应不小于相线截面A的一半，即A00.5A（2）由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路，因中性线电流和相线电流相等，故中性线截面与相线截面相同，即 A0=A （3）如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出，该谐波电流会流过中性线，此时中性线截面应不小于相线截面，即 A0A 2.保护线（PE线）截面的选择 保护线截面APE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A16mm2时APEA （

13、2）当16mm2A35mm2时APE16mm2 (3) 当A35mm2时 APE0.5A 3.保护中性线（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。 例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，效率为，试按允许载流量选择导线截面。解1.计算电流2.相线截面的选择 三相四线制线路，查附录表，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65，即Ial=8

14、0Aal=650=25 温度校正系数为 导线的实际允许载流量为 3.保护线SPE的选择按要求，选APE=25mm2三、按经济电流密度选择导线和电缆的截面1.选择截面越大，电能损耗就越小，但线路投资、有色金属消耗量及维修管理费用就越高；2.截面选择小，线路投资、有色金属消耗量及维修管理费用虽然低，但电能损耗大。 从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用接近最小的导线截面，称为经济截面，用符号Aec表示。 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 Aec=I30/jec式中，I30为线路计算电流。 例 某变电站以35kV架空线路向一容量为38

15、00+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 查表可知，其jec=0.9A Aec=Ic/jec2选标准截面70mm2，即型号为LGJ70的铝绞线。 2.校验发热条件查附录表可知，LGJ70在室外温度为25时的允许载流量为，所以满足发热条件。 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=35mm2A=70mm2，因此所选的导线截面也满足机械强度要。四、按允许电压损失选择导线和电缆截面 线路的电压损失不宜超过规定值： 高压配电线路的电

16、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%。一、线路电压损失的计算1.线路末端有集中负荷时三相线路电压损失计算集中负荷S=P+jQ，线路额定电压为UN，线路电阻为R，电抗为X。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为参考轴作出一相的电压相量图，如图下图所示。由相量图可以看出，线路相电压损失为：U=U1U2=aeae线段的准确计算比较复杂，由于角很小，所以在工程计算中，常以ad段代

17、替ae段，其误差不超过实际电压损失的5%，所以每相的电压损失为U=ad=af+fd=IRcos2+IXsin2=I(Rcos2+Xsin2)换算成线电压损失为所以 式中，P、Q为负荷的三相有功功率和无功功率。线路电压损失一般用百分值来表示，即 或 注意UN的代入计算单位是kV，U的单位是V，而需要把UN转化为V，所以才会在上两式中出现系数10。 例 从某变电所架设一条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o1的长度为3km，干线12的长度为。1厂的负荷为有功功率800kW，无功功率560kvar，2厂

18、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，所以初设则 Ua%=Ual%Ur%=5 选LJ-50，查附录表，几何均距为1000mm，截面为50mm2的LJ型铝绞线的，实际的电压损失为 故所选导线LJ50满足允许电压损失的要求。（2）校验发热情况查附录表可知，LJ50在室外温度为25时的允许载流量为Ial=215A线路中最大负荷（在o1段）为 P=p1+p2=800+500=1300kW Q=q1+q2=560+200=760kvar

19、显然发热情况也满足要求。 （3）校验机械强度查附录表可知，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可满足机械强度的要求。 具体计算步骤为（1）取导线或电缆的电抗平均值（对于架空线路，可取，低压取偏低值；对于电缆线路，可取），求出Ur%。（2）根据Ua%=Ual%Ur%求出Ua%。（3）根据公式求出导线或电缆的截面A。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，按式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。对均

20、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： 五、母线、电缆和绝缘导线的校验 （一）母线的校验 母线在按发热条件选择后，应校验其短路的 动稳定度和热稳定度。 （二）电缆和绝缘导线的校验 电缆和绝缘导线不需要校验其短路的动稳定度，但需要校验热稳定度。第四节 车间动力电气平面布置图1.概述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、 和有线电视等）电气平面布置图等。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

21、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。以上图为例，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。按GB4728.1185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： 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）。 （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GB4728.1185规定，配电设备标注的格式一般为： 或 abc 当需要标注引入线的规格时，配电设备标注的格式为： 式中，a为设备编号；b为设备型号；c为

22、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。当需要标注引入线的规格时，配电设备标注的格式为：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）对配电干线和支线上的开关和熔断器也要分别进行标注。按GB4728.1185规定，其标注格式为： 当需要标注引入线时，开关和熔断器的标注格式为： 式中，a为设备编号；b为设备型号；c为额定电流（A）；i为整定电流或熔体电流（A）；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。（4）对配电支线，标注

23、的格式为： d(ef)g 或 d(ef)Gg 式中各符号的意义同上，G为穿线管代号及管径。第六节 电力线路运行一、架空线路的运行维护 架空线路所经路线较长，环境复杂，设备不仅本身会自然老化，还要受空气腐蚀和各种气候及其他外界因素的影响，因此应加强运行维护工作，发现缺陷及时处理，以保证供电。 巡视期限对厂区架空线路，一般要求每月进行一次巡视检查。如遇大风、大雨、大雪、浓雾或发生故障等特殊情况时，需临时增加巡视次数。 巡视项目 电杆、横担有无倾斜、变形、腐朽、损坏及下陷等现象，拉线和板桩是否完好，绑扎线是否紧固可靠，如存在缺陷应设法修理或更换。 导线接头是否接触良好，有无过热发红、严重氧化、腐蚀或

24、断落现象，绝缘子有无破损和放电现象，如有，应及时修复。 避雷装置及其接地是否完好，接地线有无锈断情况，在雷电季节到来之前，应重点检查，确保防雷安全。 线路上有无树枝、风筝等杂物。如有，应设法清除。 沿线地面是否堆放易燃、易爆和强腐蚀性物品，如有，应立即移开。 沿线的周围有无危险建筑物，以致在雷雨、大风季节里，对线路造成损坏，如有，应请有关部门处理。 检查导线弧垂，冬季是否过紧可能引起断线，夏季是否过大使对地距离不足。 其他危及线路安全运行的异常情况。在巡视中发现的异常情况，应记入专用记录本，重要情况应及时汇报上级，请示处理。二、电缆线路的运行维护电缆线路大多是埋地敷设的，为保证电缆线路的安全、

25、可靠运行，就必须全面了解电缆的敷设方式、走线方向、结构布置及电缆中间接头的位置等。 巡视期限电缆线路一般要求每季进行一次巡视检查。对户外终端头，应每月检查一次。如遇大雨、洪水及地震等特殊情况或发生故障时，还需临时增加巡视次数。 巡视项目 电缆头及瓷套管是否清洁，有无破损和放电痕迹；对填充有电缆胶（油）的电缆头，还应检查有无漏油溢胶现象。 对于暗敷及埋地电缆，应检查沿线的盖板和其他保护物是否完好，走线标志是否完整无缺，有无挖掘痕迹。 电缆沟内有无积水、渗水现象，是否堆有杂物或易燃易爆危险品。 对于明敷电缆，应检查电缆外皮有无机械损伤、金属护套是否腐蚀穿孔或胀裂，沿线支架、挂钩是否牢固，线路附近有无易燃易爆危险品或腐蚀性物质。 线路上各种接地是否良好，有无松脱、断股和腐蚀现象。 其他危及电缆安全运行的异常情况。在巡视中发现的异常情况，应记入专用记录本，重要情况应及时向上级反映，请示处理。三、车间配电线路的运行维护 要做好车间配电线路的运行维护，就必须全面了解车间配电线路的走向、敷线方式、导线型号规格及配电箱和开关