建筑电气第四章.ppt

4线路敷设与选择 目录 电线电缆是指用以传输电能 信息或可实现电磁能量转换的线材产品 1 电线电线 学名导线 由良好导电性能的铜 铝及其合金材料制成 通常把只有裸金属导体的线材产品 叫做裸导线 截面有圆形 矩形 箔片或丝网编织等各种形状 若导体上敷有绝缘层外加轻型保护 如棉纱编织层 玻璃丝编织层 塑料 橡皮等 结构单一 制造工艺简单 外径比较细小的线材产品 即为通常意义上所指的绝缘导线 其线芯有单股和多股绞制两种 截面多为实心圆形 如图4 1所示 4 1线缆与架空配电线路 4 1线缆与架空配电线路 2 电缆由一根或两根以上绝缘导线与其它材料一起绞合成缆 结构较为复杂 外径较大的线材产品叫做电缆 其中 绝缘导线又称为缆芯线 其它材料包括既有防止水份侵入的严密内护材料 又有为加大机械强度的外护材料以及绝缘材料 屏蔽材料和填充物等 每根缆芯线线芯由单根或多股导电材料构成 缆芯线数量常见的有单芯 双芯 三芯和四芯等多种 缆芯线的截面积有圆形 半圆形和扇形三种 如图4 2所示 电线电缆 以下不发生混淆时 与线缆通用 主要由导体材料 绝缘层 屏蔽和保护层四部分以及填充物和承拉元件等组成 根据产品的使用要求和应用场合 电线电缆是按照由上述部分或全部内容组成的一个集成体 图4 13为某型号电力电缆的结构示意图 1 导体材料导体材料 又称导体线芯 是线缆是进行传输电能 信息或实现电磁能量转换过程中必不可少的重要构件 多用导电性能优良的铜 铝及其合金制成 截面形状有单圆形 扁平形 矩形 编织形等 线缆的规格都以导体材料的截面积来表示 4 1线缆与架空配电线路 4 1线缆与架空配电线路 导线与绝缘层是构成绝缘线缆必须具备的两个基本构件 对于结构极为简单 只有导体一个结构件的产品 如架空裸导线 接触网导线 铜铝汇流排 母线 等 它们的电气绝缘 主要是借助安装敷设时用的支撑绝缘子和空间距离 即利用空气绝缘 来保证 3 屏蔽所谓屏蔽 是指对两个空间区域相互间进行金属的隔离 以控制电场 磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射 具体讲 就是用屏蔽体将系统或系统内的干扰源包围起来 既防止其干扰电磁场向外扩散 又防止它们受到外界电磁场的影响 为此 在可靠性要求高的场合 大多选用带有屏蔽层的电线电缆 由于它们在电路中的功用不同 其屏蔽作用也不尽完全相同 4 1线缆与架空配电线路 电力线缆屏蔽层的作用 主要是电场屏蔽 为使绝缘层和电缆导体有较好的接触 消除导体表面的不光滑引起的导体表面电场强度的增加 一般在导体表面和绝缘层之间设包有金属化纸或半导体纸带的内屏蔽层 为使绝缘层和金属护套有较好的接触 在绝缘层外表面和护层之间设包有导电材料的外层屏蔽层 以保证导线与绝缘间的空隙中 或绝缘外表面与外包结构件的空隙中不会发生局部放电 其实质是一种改善线缆自身电场分布的措施 而控制线缆和信息传输线缆的屏蔽层 主要是抗外界电磁场干扰 因为其自身信号很弱小 非常怕外界的电磁场影响 采用屏蔽线缆 一方面可以有效抑制空间电磁场对传输线的影响 避免通信失效 噪音增大 传输误码 信号误差等现象 另一方面也可以降低电缆内传输信号对外的电磁辐射 减小对周边电磁环境的污染 4 1线缆与架空配电线路 防止信息的泄露和失密 除此而外 对于所有室外引入室内的各类线缆 以及用于连接由开关场引入控制室继电保护设备的电流 电压和直流跳闸等可能由开关场引入干扰电压到基于微电子器件的继电保护的二次回路 采用屏蔽线缆 还具有防止雷电波入侵危害的良好效果 屏蔽线缆的屏蔽层只有在接地以后才能起到屏蔽作用 屏蔽层接地有两种方式 即两端接地和一端接地 一端接地时 屏蔽层电压为零 可显著减少静电感应电压 两端接地使电磁感应在屏蔽层上产生一个感应纵向电流 该电流产生一个与主干扰相反的二次场 抵消主干绕场的作用 显著降低磁场耦合感应电压 可将感应电压降到不接地时感应电压的1 以下 具体做法应参照相关规范执行 常用的屏蔽层材料有 金属化纸或半导体纸带 铝管 铝箔 4 1线缆与架空配电线路 铝塑复合带 钢带 钢丝 铜带或编织铜丝带等 如加入炭黑等材料则具有光屏蔽效果 可防止线缆加速老化 4 护层线缆护层分为内护层和外护层 是对绝缘层起保护作用的构件 其作用是防止电缆在运输 储存 施工和供电运行中受到空气 水气 酸碱腐蚀和机械外力的作用 使其绝缘性能降低 使用年限缩短 内保护层多用麻筋 铅包 涂沥青麻被或聚氯乙烯等制作 外保护层多用钢铠 麻被或铅铠 聚氯乙烯外套等制作 有的低压电缆直接用橡胶作外保护层 许多专用于良好外部环境 如清洁 干燥 无机械外力作用的室内 中的线缆产品 或者绝缘层材料本身具有一定的机械强度 耐气候性的产品 也可以没有护层这一构件 4 1线缆与架空配电线路 5 填充物和承拉元件很多线缆产品是多芯的 如低压电力电缆多数是四芯 五芯电缆 适用于三相系统 控制电缆和信息传输电缆的缆芯数更多 有的多达800对 1200对甚至是3600对 将这些绝缘线芯或线对成缆 或分组多次成缆 后 一是外形不圆整 二是绝缘线芯间留有很大空隙 因此 必须在成缆时加入填充物和承拉元件 目的是为了使成缆外径相对圆整以利于包带 挤护套 以及使电缆结构稳定 内部结实 在使用中 制造和敷设中拉伸 压缩和弯曲时 受力均匀而不损坏线缆的内部结构 电线电缆的用途主要在以下几个方面 1 电力系统电力系统采用的电线电缆产品主要有架空裸电线 汇流排 母线 电力电缆 塑料线缆 橡套线缆 架空绝缘电缆 分支电缆 取代部分母线 电磁线以及电力设备用电气装备电线电缆等 2 信息传输系统用于信息传输系统的电线电缆主要有 市话电缆 电视电缆 电子线缆 射频电缆 光纤缆 数据电缆 电磁线 电力通讯或其它复合电缆等 4 1线缆与架空配电线路 4 1线缆与架空配电线路 3 机械设备 仪器仪表系统此部分除架空裸电线外几乎其他所有产品均有应用 但主要是电力电缆 电磁线 数据电缆 仪器仪表线缆等 电线电缆产品应用于不同的场合 从整体来看 其主要性能可综合为以下几个方面 1 电性能 导电性能 大多数产品要求良好的导电性能 个别产品要求有一定的电阻范围 电绝缘性能 绝缘电阻 介电系数 介质损耗 耐电特性等 传输特性 指高频传输特性 抗干扰特性等 2 机械性能指抗拉强度 伸长率 弯曲性 弹性 柔软性 耐震动性 耐磨耗性以及耐机械力冲击等 4 1线缆与架空配电线路 4 1线缆与架空配电线路 3 热性能指产品的耐温等级 工作温度电力传输用电线电缆的发热和散热特性 载流量 短路和过载能力 合成材料的热变形性和耐热冲击能力 材料的热膨胀以及浸渍或涂层材料的滴落性能等 4 耐腐蚀和耐气候性能指耐电化腐蚀 耐生物和细菌侵蚀 耐化学药品 油 酸 碱 化学溶剂等 侵蚀 耐盐雾 耐光 耐寒 防霉以及防潮性能等 5 抗老化性能指在机械应力 电应力 热应力以及其他各种外加因素的作用下 或外界气候条件作用下 产品及其组成材料保持其原有性能的能力 4 1线缆与架空配电线路 6 其他性能包括部分材料的特性 如金属材料的硬度 蠕变 高分子材料的相容性 以及产品的某些特殊使用特性 如不延燃性 耐原子辐射 防虫咬 延时传输 以及能量阻尼等 产品的性能要求 主要是从各个具体产品的用途 使用条件 以及配套装备的配合关系等方面提出的 在一个产品的各项性能指标中 必然存在有些指标是主要的 起决定作用 需严格要求的 有些指标则是从属的 而在某些特定条件下 一些指标项之间又形成互相制约 因此 选用时必须全面分析 综合考虑 电线电缆的命名通常是用 类别的名称 型号规格 来代替线缆的完整名称 可以说 只要能写出电线电缆的标准型号规格 就能明确到一个具体的产品 一般来说 国产线缆型号的组成与顺序如下 4 1线缆与架空配电线路 4 1线缆与架空配电线路 注 绝缘线缆中铜是主要使用的导体材料 故铜材代号T省略 裸电线及裸导体制品中不得省略 裸电线及裸导体制品类 电力电缆类 电磁线类产品不表明大类代号 电气装备用电线电缆类和通信电缆类也不列明 但列明小类或系列代号等 因其为一通用格式 缺项可不计或省略 部分常用线缆型号代码含义 见表4 1 常用线缆型号 品种及用途见附录3 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 布电线 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 线缆产品量大面广 分类方法很多 常用的主要方法如下 按金属材料分 有 银线 铜线 铝线 铁线等 按导线形状分 有 线型 矩型 管型等 其中线型导线又有单芯 多股 铜泊 编织等 按导线绝缘性能分 有 裸线 塑料绝缘线 橡皮绝缘线 护套绝缘线 交联电缆等 按用途分 有 裸导线 绝缘导线 耐热导线 屏蔽线缆 电力线缆 预制分支线缆 控制线缆 话缆 同轴缆 光缆 数据电缆 组合通讯缆 医用线缆 特种线缆等 4 1线缆与架空配电线路 4 1线缆与架空配电线路 按敷设方式分 有 明敷设 支架 钢索 线缆 暗敷设 直埋 穿管 线缆等 按耐火等级分 有 耐火线缆 阻燃线缆 低烟无卤线缆 低烟低卤线缆等 工业与民用建筑的电力线路按结构型式来分 有架空线 电缆线路和车间线路等三类 架空线路是利用电杆架空敷设裸导线的户外线路 其优点是投资少 易于架设 维护检修方便 易于发现和排除故障 但它要占用地面位置 有碍交通和观瞻 且易受环境影响 安全可靠性较差 电缆线路是利用电力电缆敷设的线路 电缆线路与架空线路相比 虽然具有成本高 不便维修 不宜发现和排除故障等缺点 但却具有运行可靠 阻抗较小 不宜受外界影响 不需 4 1线缆与架空配电线路 4 1线缆与架空配电线路 架设电杆 不占地面 不碍交通和观瞻等优点 在有腐蚀性气体和易燃易爆场所线路 在现代的工业与民用建筑中 电缆线路得到了越来越广泛的应用 车间线路是指车间内外敷设的各类配电线路 包括车间内用裸线 包括母线 和电缆敷设的线路 用绝缘导线沿墙 沿屋架和沿顶篷明敷的线路 用绝缘导线穿管沿墙 沿屋架或埋地敷设的线路 也包括车间之间用绝缘导线敷设的低压线路 1 架空配电线路架空配电线路 以下简称架空线路 是指用绝缘材料 杆塔或建筑附着物等 将导线以架离地面方式向用户输配电能的电力线路 4 1线缆与架空配电线路 在建筑电气中 架空配电线路按运行电压不同 分为 高压架空配电线路 1kV及以上 和低压架空配电线路 380 220V 两类 其中 高压架空配电线路是高压配电网的重要组成部分 任务是传输电能或经降压后向低压配电网供电 低压架空配电线路是直接给低压用电设备供电的低压三相或单相线路 按敷设方式不同 分为 杆塔横担敷设和钢索敷设两类 按导线材料不同 分为 裸导线 绝缘导线和电缆三类 按敷设环境不同 分为 室外架空配电线路和室内架空配电线路两类 如图4 4所示 4 1线缆与架空配电线路 架空线路的额定电压应根据输送功率的大小及输送距离来确定 一般来说 电压越高 输送的功率越大 输送的距离越远 例如 35kV架空电力线路 输送距离可达50kM 一般输送功率为1 2万kW 110kV线路的输送距离可达100kM 输送功率为3 6万kW 在相同电压下 输送的功率越小 可输送的距离越远 反之 输送的功率越大 可输送距离越近 架空线路属明敷设方式 敷设时 应根据线路经过地区周边环境 地形地貌条件和总体规划要求 合理选择 架空线路适用于无配电网或无条件采用电缆线路供电的配电线路 选用导线时 在架空线与建筑物的距离不能满足要求 或高层建筑及建筑群密集 或人口稠密 繁华的城镇街道 或绿化地区及林带 或污秽严重 多飞飘金属灰尘 多污染 盐雾 或雷电 台风较多等区域宜选用绝缘导线 除上述之外的其它区域宜选用裸导线 4 1线缆与架空配电线路 2 架空配电线路结构 1 室外架空配电线路结构1 室外高压架空配电线路结构室外高压架空配电线路主要由导线 避雷线 35kV及以上线路 线路金具 包括线夹等 绝缘子 杆塔 拉线和杆塔基础等元件组成 如图4 5所示 其特点是设备材料简单 成本低 容易发现故障 维护方便 缺点是易受外界环境影响 供电可靠性较差 影响环境的整洁美观等 导线 导线必须具有良好的导电性和足够的机械强度 导线有裸导线和绝缘导线两种 架空线路一般采用裸导线较多 因为裸导线的散热条件比绝缘导线好 可以传输较大的电流 同时 裸导线比绝缘导线造价低 因此得到了广泛的使用 导线通常制成绞线 4 1线缆与架空配电线路 按导体材料分 有 铝芯绞线 钢芯铝绞线和铜绞线三种 一般每相采用单根导线 但对于超高压和特高压输电线路 由于输送容量大 工作电压高 多采用分裂导线 即用多根导线组成一相导线 其中 2分裂 3分裂或4分裂导线使用最多 架空导线除满足输送容量的要求和机械强度的要求外 必须具有足够的截面以保持合理的通流密度 避雷线 又称架空地线 保护架空线路免遭雷电袭击的装置 是35kV及以上高压线路结构的重要组成部分 架空地线均架设在被保护导线的上方 架空地线的根数 由被保护线路的重要性及其电压等级决定 其保护范围通常用保护角 来表示 如图4 6所示 即 架空地线对最外侧导线的保护角应满足 arctanS h 4 1 式中 为对边导线的保护角 一般取 20 30 即可 S为导线与避雷线之间的水平位移 m h为导线与避雷线之间的垂直位移 m 架空地线的作用是 i减少了雷电直击导线的机会 降低了线路绝缘承受的雷电过电压幅值 当雷击于塔顶或地线上时 塔身电位很高 加在绝缘子串上的电压等于塔身电位与导线电位之差 这个电压一般远比雷直接击中导线时绝缘子串上的电压低 不会导致闪络放电 4 1线缆与架空配电线路 但是 如果接地电阻很大 则塔身电位将会很高 这时就会发生逆闪络 也就是通常说的 反击 ii对导线有耦合作用 当雷击塔顶或地线时 由于耦合 导线电位将抬高 所以耦合可使绝缘子串上的电压降低 因此 为了减少 反击 在接地电阻很难降低时 可以利用架空地线的分流 耦合性质 在导线下面再增加一条耦合地线 iii由于避雷线接地 所以它可以屏蔽感应雷对导线的作用 降低感应雷过电压 架空地线多采用钢绞线 也有采用铝合金或铝包钢导线的 这种地线导电性能较好 可以改善线路输电性能 减轻对邻近通信线的干扰 4 1线缆与架空配电线路 4 1线缆与架空配电线路 杆塔 是架设高压架空线路的主要支持物 同时也是保持导线相间距离和对地距离的重要构件 按材质分 有 钢筋混凝土杆 铁塔及木杆 按作用分 有 直线杆塔 耐张杆塔 转角杆塔 终端杆塔等 如图4 7所示 按回路分 有 单回路杆塔 双回路杆塔和多回路杆塔等 按型式分 有 上字型铁塔 三字型铁塔 倒三字型铁塔 酒杯型铁塔 门型铁塔以及上字型杆 乌骨型杆 II型杆 A型杆等 10kV及以下以钢筋混凝土电杆为主 4 1线缆与架空配电线路 线路金具 指用于架空线路中除导线之外的其它所有金属构件 按性能和用途大致分为线夹 连接金具 保护金具和拉线金具四大类 架空线路所用金具规格 技术要求等 必须符合所在线路要求 有条件时应热镀锌 其安全系数不应小于2 5 部分常用金具如图4 8所示 悬垂线夹b 耐张线夹c 并沟线夹d 楔形线夹e T型线夹f 挂环g 球头挂环h U型挂环i 钢线卡子j 直角挂板k 单联碗头挂板l 双碗头挂板m 圆形包箍n 带凸包箍o U形包箍p 横担垫铁图4 8常用部分金具 4 1线缆与架空配电线路 绝缘子与横担 绝缘子俗称瓷瓶 是用来支持导线的绝缘体 横担主要用来安装绝缘子以固定导线 绝缘子可以保证导线和横担 杆塔有足够的绝缘 它在运行中应能承受导线垂直方向的荷重和水平方向的拉力 它还经受着日晒 雨淋 气候变化及化学物质的腐蚀 架空线路中所用绝缘子 按结构分 有 针式绝缘子 蝶式绝缘子 悬式绝缘子 瓷横担等 如图4 9所示 按用途分 有 支持绝缘子 悬式绝缘子 防污型绝缘子和套管绝缘子 横担从材料来分 有木横担 铁横担和瓷横担 横担固定在电杆的顶部 距顶部一般为300mm 4 1线缆与架空配电线路 绝缘子的电气性故障有闪络和击穿两种 闪络发生在绝缘子表面 可见到烧伤痕迹 通常并不失掉绝缘性能 击穿发生在绝缘子的内部 通过铁帽与铁脚间瓷体放电 外表可能不见痕迹 但已失去绝缘性能 也可能因产生电弧使绝缘子完全破坏 对于击穿 应注重检查铁脚的放电痕迹和烧伤情况 拉线 加装于架空线路的起点 终点 分支 转角等处的支撑杆 耐张杆 跨越杆上 以平衡电杆各方面作用力 抵抗风压 保持电杆稳定 常用拉线形式如图4 10所示 拉线宜采用镀锌钢绞线 4 1线缆与架空配电线路 电杆基础 应结合当地运行经验 材料来源 地质情况等条件选择 一般情况下 采用钢筋混凝土制作底盘 卡盘和拉线盘等 2 室外低压架空配电线路结构与室外高压架空配电线路结构的不同之处是 室外低压架空线路由架空线 含导线 杆塔 横担瓷瓶 拉线等 接户线 进户线三部分组成 如图4 11所示 架空导线可采用裸导线 绝缘导线及电缆 裸导线和绝缘导线采用杆塔架空敷设时的结构与高压架空线路结构相近 瓷瓶以低压蝶式为主 电缆可以是全程或部分选用 采用杆塔架空敷设时 多采用钢索悬挂 如图4 11b 图中2所示 4 1线缆与架空配电线路 因电压等级降低 除采用混凝土杆塔外 还可以利用建筑的墙 柱 梁等构件作架空线路的支撑附着物 横担采用镀锌角铁制作 低压架空线路的优点是 规划实施或计划变更灵活 快捷 时效性好 距离短 成本低 维护维修方便 劳动强度小 缺点是 电能传输范围有限 相对于高压线路而言 低压架空线路的绝缘水平 安全间距 施工技术 人员作业技能等方面的要求相对降低 电气安全环境较为宽松 正因如此 造成安全合理用电意识弱化 用电不安全因素增加 促使触电或电气火灾等隐性事故逐渐显性化 4 1线缆与架空配电线路 3 室外低压架空配电线路敷设架空线路敷设主要内容有 测距定杆位 挖杆坑 立杆 横担组装 拉线安装 放线 架线 紧线 捆绑等 测距定杆位 根据设计图纸和现场情况 确定线路走向 起点 终点 是否需要跨越 转角等 以及中间杆的位置 确定线路走向时 需要考虑的因素有 距离尽可能的短 减少跨越转角次数 必须跨越时 应尽可能直角跨越 线路应在道路一侧 且与道路平行 杆位点周边应尽可能宽敞 易于施工机械 人员作业 尽可能不占或少占农田 避开河洼 雨水冲刷地带 以及易燃易爆易污易撞等场所 避开地下管线 须满足与建筑物及其它架空管线的安全距离 4 1线缆与架空配电线路 挖杆坑 杆坑有圆形坑河梯形坑之分 终端杆 转角杆以及遇有松软 流沙 地下水位偏高等情况时电杆应装底盘或卡盘 如图4 12 电杆埋设深度见表4 2 立杆 立杆作业时 应保证 一正二稳三安全 即 立好后 电杆不得偏斜 所有电杆须在一条直线上 二稳一是起杆过程稳 一是树杆稳 回填土要夯实 在土质松软 流沙 易积水 易受雨水冲刷 地下水位高等地方 要用石块加固压实 立杆除用汽车起重机吊装立杆外 还有架杆立杆 三脚架立杆等方法 4 1线缆与架空配电线路 横担组装 横担组装方法有二 一是在地面上将所需横担 金具等全部预装在电杆上 然后再立杆 待架线或紧线时 作校正 紧固即可 另一种是立杆后 在杆上组装 一般情况下 杆上组装作业 需要有两人在杆上配合 拉线安装 拉线大多在现场制作安装 因其在随后的紧线工序中起重要作用 所以基本上是与导线施工同步进行 拉线施工工序有埋设拉线安装盘 安装拉桩 安装上下把 拉线的技术要求有 拉线与电杆的夹角不小于45 受地形限制时 不小于30 桥头端 耐张力拉线应与线路方向对正 分角拉线与线路分角线方向对正 防风拉线应与线路方向垂直 穿越公路时 距路面中心不小于6m 距路边不小于4 5m 4 1线缆与架空配电线路 导线架设 导线架设包括放线 导线连接 架线 紧线 调整弧垂 捆扎等工序 放线 是指利用放线盘和人工将盘绕导线沿架设方向顺势展开 如图4 13所示 目的一是消除导线缠绕应力 确保导线架设后无打弯 扭曲等现象 二是检测导线连接点 保证该连接点在电杆附近 三是确保相序正确无误 导线连接采用套管压接或夹板紧固均可 由于室外架空作业多为一次性 因而在导线连接时 应保证导线不因过紧受到机械损伤 也不因过松造成 或紧线时拉断 或流过电流时因接触不良导致接头处过热 氧化 构成电气安全隐患 4 1线缆与架空配电线路 架线 是指利用人工将已展开在地面的导线顺序架设到横担上 要保证导线无交叉 任一档距内的导线接头不超过一个 且在电杆附近 紧线 指将已架设导线逐段逐根收紧 以保证受力杆及其横担受力均匀 横担不扭 电杆不斜 紧线需要人工紧线和紧线器紧线配合 如图4 14所示 紧线初期 导线不受力 较松弛 人工紧线省力 省时 效率高 到后期时 导线受力 但导线弧垂尚未达到规定要求 尤其是大截面导线 需紧线器助力 进一步张紧拉力 调整弧垂 弧垂 是指任一档距内导线收紧后的松弛度 是施工过程中人为预留 给导线热胀冷缩的一个空间 其主要作用是保证导线在档 4 1线缆与架空配电线路 内物理收缩的安全尺度 因此 架空线弧垂由于施工季节 当地气候 气象环境条件等因素 不宜过大或过小 确保不因导线自身的热胀冷缩造成用电不安全的隐患存在 确保不因导线弧垂过大过小造成导线沿途人畜车辆有可能发生触电危险的隐患存在 确保不因导线弧垂过大过小造成自然季节变化有可能导致短路 断路等故障发生的隐患存在 施工中 弧垂主要是通过目测或等长法测量获得 如图4 15所示 捆扎 是架设导线的最后一道工序 作用是固定导线 保证导线不得在横担 瓷瓶上因滑动造成机械型磨损 捆扎方法因瓷瓶形状 位置而异 如图4 16所示 捆扎材料大多与导线材料相 4 1线缆与架空配电线路 同 捆扎时应注意防止对导线造成伤害 接户线又称引入线 指从架空线路电杆引入建筑物入口的一段线路 如图4 11中2所示 低压接户线 多以绝缘线缆穿墙敷设方式引入 高压接户线常以电缆穿管地埋敷设方式引入 低压接户线缆全长不超过25m 接户线横担距室外地平高度不低于2 7m 跨越机动车道时 最低点距地面高度不低于6m 穿越人行巷道时 不低于3m 接户线与建筑物的有关部分的间距不得低于表4 3所示数值 图4 17所示为几种常见电源引入方法 4 1线缆与架空配电线路 进户线 指由建筑物入口到室内总配电箱 柜 盘 总开关上触头的一段线路 作用是将电源安全引入室内 制作时 引入线中间不得有接头 须有防水弯 以防止室外雨水进入室内总配电箱 引起电气短路故障 穿墙防护装置高压时采用穿墙套管或人工凿孔 低压时可以是金属管 pvc管 也可以是人工凿孔 2 室内架空配电线路结构室内架空线路一般以绝缘导线或低压电缆敷设为主 随着技术进步 传统架空线路采用的 绝缘导线 瓷夹板 针式 或蝶式 绝缘子 角铁支架 明敷设模式 除在中小企业工业厂房内尚有应用或保留外 民用建筑中已逐步被金属线管 PVC线槽 管 桥架 电气竖井 封闭式母线等敷设方式所取代 图4 18所示为几种常见室内低压架空线路敷设模式 4 1线缆与架空配电线路 4 1线缆与架空配电线路 3 电缆线路结构电缆线路的优点是不受外界环境影响 供电可靠性高 不占用土地 有利于环境美观 缺点是材料和安装成本高 在配电线路中电缆用量逐年递增 一般来说 在城市或城市中心区 旅游区 居民小区等场合 配电线路大多采用电缆 电缆主要由线芯 绝缘层 外护套三部分组成 根据电缆的用途不同 可分为电力电缆 控制电缆 通信电缆等 按电压不同可分为低压电缆 高压电缆两种 电缆的型号中包含其用途类别 绝缘材料 导体材料 保护层等信息 目前在低压配电系统中常用的电力电缆有YJV交联聚乙烯绝缘 聚氯乙烯护套电力电缆和VV聚氯乙烯绝缘 聚氯乙烯护套电力电缆两种 一般优选YJV电力电缆 电缆敷设有直埋 电缆沟 电气竖井 排管 架空等方式 直埋 4 1线缆与架空配电线路 电缆必需采用有铠装保护的电缆 埋设深度不小于0 7m 电缆沟 电气竖井 排管 架空 电缆敷设应选择路径最短 转弯最少 少受外界因素影响的路线 地面上在电缆拐弯处或进建筑物处要埋设标示桩 以备日后施工维护时参考 3 架空配电线路敷设的一般要求 架空线应沿道路平行敷设 并宜避免通过各种起重机械频繁活动地区 应尽可能减少同其它设施的交叉和跨越建筑物 架空线路导线的最小截面 不得小于表4 4 表4 5所规定的数值 6 10kV接户线的最小截面 LJ为25mm2 TJ为16mm2 1kV以下接户线 应采用绝缘导线 导线截面应根据允许载流量选择 但不得低于表4 6所列数值 4 1线缆与架空配电线路 4 架空线对周边环境的安全距离 架空线接户线对地距离 按穿墙套管或穿墙管下沿计 应不低于下列数值 6 10kV接户线4 5m1kV以下接户线2 5m 架空线跨越道路时 按架空导线下坠弧线最低点 至路面中心的垂直距离 不得低于下列数值 机动车道6m非机动车道 人行道等2 5m 架空线穿越城镇 社区时 与地面垂直距离 不应低于表4 7所列数值 架空线与山坡 峭壁 岩石等之间的净空距离在最大计算风偏情况下 不应小于表4 8所列数值 4 1线缆与架空配电线路 架空线与建筑物之间的距离 不应小于表4 9所列数值 架空线与道路行道树之间的距离 不应小于表4 10所列数值 架空线与甲类火灾危险的工业厂房 甲类物品仓库及易燃易爆材料堆场 以及可燃或易燃易爆容器 贮罐的防火间距 不应小于所用电杆高度的1 5倍 在离海岸5kM以内的沿海地区或工业区 应根据腐蚀性气体 尘埃所产生的腐蚀严重程度 选用不同防腐性能的防腐型钢芯铝绞线 架空线与公路 铁路及其它管线交叉或接近的基本要求 见表4 11 10kV及以下架空线因档距不大 弧垂大小并不是决定档距和杆高的因素 一般情况下 适当提高导线安全系数即可 导线最小安全系数不得小于表4 12 表4 13所列数值 导线选择包括导线型号 导线截面 相线截面 中性线截面 保护线截面 及敷设方式的选择等内容 1 导线及电缆型号选择导线型号反映导线的导体材料和绝缘方式 建筑电气中的各种电气工程所涉及的导线类型主要有 铜 铝母线 裸 绝缘线 电缆三大类 其中 铜 铝母线作为汇流排多用于高低压配电柜 箱 盘 屏 中 而钢母线多作为系统工作接地或避雷接地的汇流排 裸导线主要用于适于采用空气绝缘的室外远距离架空敷设 绝缘线缆主要用于不适于采用空气绝缘的用电环境或场合 此外还应同时满足建筑防火规范要求 若为一般用电系统 只需满足非火灾条件下的使 4 2导线及线缆的选择 4 2导线及线缆的选择 用 其导线型号则可按一般要求选择普通线缆 而对于有防火要求或消防用电设备的供电线路 除必须满足消防设备在火灾时的连续供电时间 保证线路的完整性及系统正常运行外 还须考虑线缆的火灾危险性 避免因短路 过载而成为火源 在外火的作用下应不助长火灾蔓延 且能有效降低有机绝缘层分解的有害气体 避免 二次灾害 的产生 因此 导线型号可根据实际情况 在具有不同防火特性的阻燃线缆 耐火线缆 无卤低烟线缆或矿物绝缘电缆中进行选择 2 导线及电缆截面选择导线截面选择 是导线选择的主要内容 直接影响着技术经济效果 根据导线所在系统的电压等级不同 其选择的方式方法以及导线数量有所不同 如 高压系统 大多采用三相制供电 导线选 4 2导线及线缆的选择 择主要是指相线截面选择 而在低压系统中 则是根据采用的供电制的不同 指相线 中性线 保护线和保护中性线的截面选择 3 导线及电缆敷设方式选择电气工程中 线缆敷设是实现电能安全传输 安全应用的重要环节 所谓敷设就是指确定线缆走向 并放线 护线 固线的全过程 俗称布线 建筑电气中的线缆敷设方式与作业现场的环境条件 防火要求等密切相关 线缆敷设方式分为明敷设与暗敷设两种 其中 1 明敷设方式指由于线缆敷设环境条件或要求或为日后维护维修提供方便等诸多因素所限 使得线缆走向 敷设方式及其所用主辅材料等工程信息 可通过人眼直观获取的线缆敷设方式 明敷设方式又根据作 4 2导线及线缆的选择 业现场条件有架空敷设和沿建筑附着物敷设之分 2 暗敷设方式与明敷设方式相对应 指由于线缆敷设环境条件或要求或为建筑内外环境美观整洁起见 使得线缆走向 敷设方式及其所用主辅材料等工程信息 不能通过人眼直观获取的线缆敷设方式 俗称布暗线或隐蔽工程 暗敷设方式有直接敷设 直埋 和间接敷设之分 直接敷设大多针对具有外防护装置的铠装电缆 在以后正常使用无需更换的前提下 直接埋于地下 间接敷设是指无防护装置的线缆暗敷设时 人为附加防护装置后的敷设方式 目的一是保护线缆 二是为以后正常使用时的增扩容更换线缆方便 主要有穿管暗埋布线 排管布线 电缆沟布线 电气井道布线 吊顶内布线等形式 1 导线及电缆型号的选择 应满足用途 电压等级 使用环境和敷设方式的要求选用导线及电缆时 首先要考虑 用途 电压等级 现场环境及敷设条件等 例如 根据用途的不同 可选用裸导线 绝缘线缆 控制线缆等 根据电压等级的不同 有高压线缆和低压线缆的不同选择 根据使用环境及敷设条件选用导线及电缆型号 2 导线及电缆材质的选择 应满足经济 安全的要求在满足线路敷设要求的前提下 尽量选用铝芯导线 就经济性而言 室外线路应尽量选用铝导线 架空线可选用裸铝线 高压架空线路档距较长 杆位高差较大时可采用钢芯铝绞线 只有线路所 4 2导线及线缆的选择 4 2导线及线缆的选择 经过的路径不宜架设架空线 或导线经过路段交叉多 环境恶劣 或具有火灾 爆炸等危险的场合 可考虑采用电缆外 其它场合宜采用普通绝缘导线 考虑到线路运行的安全性 下列场合的室内线路 宜采用铜芯导线 具有纪念性和历史性的建筑 重要的公共建筑和居住建筑 重要的资料档案室和库房 人员密集的娱乐场所 移动或敷设在剧烈振动的场所 潮湿 粉尘和有严重腐蚀性场所 有其它特殊要求的场合 一般建筑的暗敷设线路用导线 重要的操作回路 配电箱 盘 柜 及电流互感器二次回路等 3 导线及电缆产品的选择 应满足科学 合理的要求导线及电缆产品选择 应注意选用经工程验证合格 有国家安检认证的新材料 新品种线缆 不应选用淘汰或限制使用产品 4 2导线及线缆的选择 4 适当考虑社会进步和技术发展需要由于社会进步 人民生活水平的不断提高 用电需求量逐年攀升 民用建筑尤其是居住建筑中 铜芯线缆的用量也在逐步增长 因此 在民用建筑电气设计中 对于干线和进户线的导线材质及其截面的选用 应留有适当余地 总之 导线选择应全面综合考虑安全 可靠 经济合理等诸多因素 根据实际需要进行选配 为了保证供电系统安全 可靠 优质 经济地运行 导线及电缆的选择应按以下条件进行 1 导线及电缆截面的选择条件 1 按允许载流量条件选择按允许载流量条件选择导线截面 也称按发热条件选择导线截面 是指在导线通过正常最大负荷电流 即工作电流 时 导线发热不应超过正常运行时的最高允许温度 以防止因过热而引起导线绝缘损坏或加速老化 因为 电流通过导线时 要产生电能损耗 使导线发热 若为绝缘线缆 其温度过高 可使绝缘损坏 甚至引起 4 2导线及线缆的选择 4 2导线及线缆的选择 火灾 若为裸导线 其温度过高 会使接头处氧化加剧 增大接触电阻 使之进一步氧化 如此恶性循环 有可能发生断线 造成停电的严重事故 按允许载流量条件 每一种导线截面在不同敷设条件下都对应一个允许的载流量 不同材料 不同绝缘类型的导线即使截面相等 其允许载流量也不同 导线在其允许载流量范围内运行 温升不会超过允许值 因此 按允许载流量条件选择导线截面 就是要求计算电流不超过导线正常运行时的允许载流量 并按允许电压损失条件进行校验 即 Ial I C S C KUN P C KUNcos 4 2 考虑设备运行实际状况 4 2 式可改写为 4 2导线及线缆的选择 I C KNS C KUN KNP C KUNcos 4 3 式中 Ial不同截面导线长期允许通过的载流量 A I C根据计算负荷得出的计算总电流 A KN设备同期系数 S C视在计算总负荷 kVA P C待选导线上总的计算有功功率 kW cos 线路平均功率因数 cos 1 K电源系数 三相时 K 3 单相时 K 1 UN线路额定电压 三相时为额定线电压 单相时为额定相电压 V 由于允许载流量IN与环境温度有关 所以 选择时 要注意导线安装地点的环境温度 以及敷设条件 4 2导线及线缆的选择 2 按允许电压损失条件选择为保证用电设备的安全运行 必须使设备接线端子处的电压在允许值范围内 因导线电阻的存在 势必在线路全程产生一定的线路压降 因此 对设备端电压质量有要求时 应按电压损失选择相应线缆截面 并按允许载流量 发热条件 校验 1 电压损失表示方法和允许值由于导线中存在阻抗 所以在负荷电流流过时 导线上就会产生压降 把始端电压U1和末端电压U2的代数差与额定电压比值的百分数定义为该线路的电压损失 用 U 表示 即 U U1 U2 UN 100 4 4 式中 U 电压损失 也称电压变化率 U1线路始端电压 V U2线路末端电压 V UN线路额定电压 V 4 2导线及线缆的选择 为保证线路及用电设备正常工作 部分线路及用电设备端子处电压损失的允许值 见表4 15 交流线路的电压损失是由电阻和电抗引起的 低压线路由于距离短 线路电阻值要比电抗值大得多 所以 一般忽略电抗 认为低压线路电压损失仅与线路电阻和传输功率有关 4 2导线及线缆的选择 与有功负荷成正比 与线路长度成正比 与导线截面成反比 即 U P CL C S 100 4 5 式中 U 电压损失 S导线截面 mm2 P C待选导线上总的计算有功功率 kW L导线单程长度 m C电压损失计算常数 见表4 16 4 2导线及线缆的选择 2 不同负载下的导线截面计算 纯电阻负载时 导线截面选择计算公式为 S KNM C U 100 KNP CL C U 100 4 6 式中 KN需要系数 主要是考虑设备同期开启 使用或满载情况 以及电机自身效率等因素 Kx 1 M负荷矩 kW m 有感性负载时 导线截面选择计算公式为 S BP CL C U 100 BM C U 100 4 7 式中 B校正系数 见表4 17 为保证线路电压损失不超过允许值 须对线路导线截面进行计算 若电压损失超过了允许值 则应加大导线截面 以满足其要求 4 2导线及线缆的选择 3 按经济电流密度条件选择经济电流密度是指年运行费用最小的电流密度 按经济电流密度选择线缆截面 可以减少电网投资和年运行费用 按经济电流密度选择导线截面 计算公式为 S I C ec 4 8 式中 S经济截面 mm2I C根据计算负荷得出的计算总电流 A ec经济电流密度 A mm2 见表4 18 此法适用于高压输配电线路 因为高压输配电线路传输距离远 容量大 运行时间长 年运行费用高 按经济电流密度计算法选择线缆截面 可保证年运行费用最低 但所选导线截面一般偏大 4 2导线及线缆的选择 4 按机械强度条件选择按机械强度条件选择导线截面 其目的是保证导线在安装或运行中必须有足够的机械强度和柔软性 安装时 若机械强度太小 易断 如暗敷设时 线缆要穿过固定在墙内的管道 若机械强度不足 不能承受人的抻拉力 穿线过程中就可能造成芯线折断 架空敷设时 若过细 机械强度太小 有可能在一定的杆塔跨距之下 如遇自然界风 雨 冰 雪等灾害加之自重作用 将会导致发生线缆断裂 中断供电的严重事故 因此 为保证安全起见 导线必须有一定的机械强度 以满足机械强度对导线最小截面的要求 按机械强度要求确定的绝缘导线最小截面 见表4 19 表4 20 2 导线及电缆截面的校验实际工程设计中 通常根据上述条件选择确定导线型号及截面后 还需进行相应校验 对于35kV及以上供电线路 因其传输容量 4 2导线及线缆的选择 大 距离长 一般按经济电流密度选择线缆截面后 再按允许载流量 电压损失和机械强度进行校验 对于无调压装置的6 10kV距离较长 数千米或数十千米 电流大的供电线路 宜按允许电压损失选择线缆截面后 再按允许载流量和机械强度进行校验 对于6 10kV及以下线路通常按允许载流量选择线缆截面后 再按允许电压损失和机械强度校验 低压线路中 由于照明线路对供电质量要求较高 故该线路的线缆截面在按允许电压损失选择后 再按发热条件和机械强度条件校验 低压动力线路则按允许载流量选择截面后 再按发热条件和机械强度条件校验 需要说明的是 铜铝硬母线一般作为汇流排应用于配电箱 盘 柜 屏 中 除按规定要求进行截面选择外 还必须进行短路热稳定性和动稳定性校验 电缆一般埋地敷设 因而无需进行机械强度校验 但必须进行短路热稳定校验 4 2导线及线缆的选择 例4 1某工地施工电压为380V 220V 计算电流为55A 拟采用BLX型导线明敷 试按发热条件选择导线截面 环境温度按30 C计 解 根据题意 已知I C 55A 且已确定导线为BLX型铝芯橡皮绝缘线 故 查附录4 1得 环境温度30 C明敷时 该型号导线截面10mm2的安全载流量为60A I C 满足发热条件 例4 2一条从变电所引出的长100m供电干线 接有电压为380V三相电机22台 其中10kW电机20台 4 5kW电机2台 干线敷设地点环境温度为30 C 拟采用绝缘线明敷 设备同期系数0 35 平均功率因数0 7 试选择导线截面并校验 解 选择导线截面 I C S C 3UN S C P C cos 则 用电设备总负荷P C KN PC 0 35 20 10 4 5 2 73 15kW 4 2导线及线缆的选择 S C P C cos 73 15 0 7 104 5kVA I C S C 3UN 104 5 3 380 159A查附录4 4得 环境温度30 C明敷时 BLV 0 5 70mm2塑料铝芯绝缘导线安全载流量为191A I C 满足要求 按电压损失校验线路负荷矩M PCL 73 15 100 7315kW m查表4 16 表4 17 得C 46 3 B 1 74 代入感性负载时导线截面选择公式 U BM C S 100 B PCL C S 100 1 74 7315 46 3 70 100 3 93 5 满足电压损失要求 确定导线规格经上述计算 并校验 最终确定导线相线规格为BLV 0 5 70mm2 4 2导线及线缆的选择 例4 3某工地动力负荷P1点动力负荷66kW P2点动力负荷28kW 杆距均为30m 如图4 22所示 按允许压降5 KN 0 6 平均功率因数cos 0 76 采用三相四线制供电时 求AB段BBLX导线截面并校验 解 根据已知条件 求线路工作电流I C I C KN P 3ULcos I C 0 6 66 28 103 3 380 0 76 112 75A 查附表 最接近的安全载流量为138A I C 导线截面为35mm2 4 2导线及线缆的选择 按允许电压损失校验S KN PCL C U 0 6 66 90 28 120 46 3 5 24 10mm2可见 按最大工作电流选 应为BBLX 0 5 35mm2 按允许电压损失选 应为BBLX 0 5 25mm2 故 最后确定导线截面为BBLX 0 5 3 35 1 25mm2 例4 4某照明干线总负荷10kW 线路长250m 采用380 220供电 设电压损失不超过5 敷设点环境温度为30 C 明敷 负荷需要系数KN 1 cos 1 试选择干线BLX截面 解 因是照明线路 纯电阻性负载 且线路较长 故 按电压损失条件选择导线截面查表4 16 铝芯线明敷时 C 46 3 则 S KNM C U 100 KNP CL C U 100 1 10 250 46 3 5 100 10 8mm2 4 2导线及线缆的选择 查附录4 1得 环境温度30 C明敷时时 BLX 0 5 16mm2橡皮铝芯绝缘导线允许载流量为79A 满足要求 用发热条件校验I C KNS C 3UN KNP C 3UNcos 1 10 103 3 380 1 15 2A 80A经校验 满足要求 通常 上述两种方法可互为校验 4 2导线及线缆的选择 例4 5某10kV架空线路 计算负荷1280kW cos 0 9 按年最大负荷利用4500小时 敷设环境温度30 C计 拟选用LGJ绝缘线架空敷设 试选其经济截面并按发热和机械条件校验 解 求导线截面 S I C ecI C P C KUNcos 由已知条件 得 I C1 P C KUNcos 1280 3 10 0 9 82A查表4 18 得 LGJ的经济电流密度 ec 1 15A mm2则 由 4 8 式得 S2 I C2 ec 82 1 15 71mm2实选70mm2 校验 按发热条件 查附录4 18得 LGJ 70的安全载流量为275A 82A 满足要求 按机械强度 查表4 20得 LGJ架空在居民区的最小允许截面为25mm2 70mm2 也满足要求 故 最终确定导线截面为LGJ 70mm2 4 2导线及线缆的选择 例4 6一钢筋加工厂负载总功率176kW 平均功率因数cos 0 8 需要系数Kx 0 5 电源电压UL为380 220V 拟选用BX线明敷 试用安全载流量计算导线截面并校验 解 根据已知条件 求线路工作电流I I C KNP C 3UNcos I C 0 5 176 103 3 380 0 8 176 A 查附录4 1得 环境温度30 C明敷时 BX 0 5 50mm2橡皮绝缘铜芯导线的安全载流量为215A I C 符合要求 校验机械强度条件校验 查表4 20 满足要求 1 母线截面选择与校验母线 也称母排或载流排 是承载电流的一种导体 主要用于汇集 分配和传送电能 连接一次设备 1 母线材料与截面型式的选择常用的母线材料材质有铝 铜 铁三种 室内以硬母线为主 截面有矩形 槽型 管型 矩形母线散热条件好 易于安装与连接 但集肤效应系数大 主要用于电流不超过4000A的线路中 槽形母线通常是双槽形一起用 载流量大 集肤效应小 用于电压等级不超过35kV 电流在4000 8000A的回路中 管形母线的集肤效应最小 机械强度最 4 2导线及线缆的选择 4 2导线及线缆的选择 大 还可以采用管内通水或通风的冷却措施 用于电流超过8000A的线路中 室外母线多采用钢芯铝绞线或单芯圆铜线 2 母线布置方式的选择母线布置方式的选择主要是指室内硬母线的方式 主要有三相水平布置 母线竖放 三相水平布置 母线平放 三相垂直布置 母线平放等形式 如图4 19所示 选择时 可根据现场实际情况确定 3 母线截面选择方法1 按最大长期工作电流选择按最大长期工作电流选择 须保证母线正常工作时的温度不超过允许温度 即 要求母线允许载流量大于等于线路最大计算工作电流 Ial I C 4 9 4 2导线及线缆的选择 式中 Ial母线允许载流量 A I C线路最大计算工作电流 A 此方法主要适用于发电厂的主母线 引下线 配电装置汇流母线 较短导体以及持续电流较小 年利用小时数较低的其他回路的导线 母线实际允许载流量与导线材料 结构和截面大小有关 与周围环境温度及母线的布置方式有关 周围环境温度越高 导线允许电流越小 若实际周围环境温度与规定的环境温度不同时