《供配电技术》第6章

主要内容,第1章 电力系统概论第2章 负荷计算第3章 短路电流计算第4章 供配电系统第5章电器设备的选择 第6章 电力线路第7章 供配电系统的继电保护第8章 变电所二次回路和自动装置第9章 电气安全、防雷和接地第10章 电气照明第11章供配电系统的运行和管理,第6章 电力线路,电力线路的基本概念,输送电能的线路通称为电力线路。 电力线路分为输电线路和配电线路。 由发电厂向电力负荷中心输送电能的线路及电力系统之间的联络线称为输（送）电线路。 由电力负荷中心向各个电力用户分配电能的线路称为配电线路。, 电力线路从其担负的输送电能的能力可分为输电线路、高压配电线路、低压配电线路。,电力线路的基本概念,从发电厂或变电站升压，把电力输送到降压变 电站的高压电力线路，叫输电线路。电压一般 在35kV以上。降压变电站把电力送到配电变压器的电力线路，叫高压配电线路。电压一般在3kV，6kV，10kV。从配电变压器把电力送到一般用户的线路，叫 低压配电线路，电压一般为380V，220V。,电力线路的基本概念,线路的基本概念,电力线路的类型 根据电力线路架设的方式不同，电力线路可分为架空电力线路和电力电缆。,裸露在空气中，投资少，建设方便，操作维护方便，排故容易，受环境影响大。,受环境影响小，投资高，供电可靠性高。,主要内容,电力线路的接线方式导线和电缆选择的一般原则按允许载流量选择导线和电缆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电力线路的结构和敷设,内容：了解电力网络作用；掌握配电（高压、低压及车间）线路的接线方式；了解架空线路、电缆线路结构；掌握导线选择方法。重点：导线、电缆选择。,6.1电力线路的接线方式,1）接线方式,供电安全可靠，操作方便，运行灵活、经济和有利于发展。,按电压高低：高压线路（1kV以上）、低压线路（1kV及以下）,2）电力线路基本要求：,3）电力线路分类：,由电源端向负荷端输送电能时采用的网络形式,按结构型式：架空线路、电缆线路、车间（室内）线路,6.1.1高压电力线路的接线方式,优点：放射式线路之间互不影响，因此供电可靠性较高，而且便于装设自动装置；,缺点：高压开关设备用得较多，而且每台高压断路器或负荷开关须装设一个高压开关柜，从而使投资增加。,从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电，沿线不接其他负荷。,1）高压放射式接线,在企业内部从总降压变电所（或配电所）以610kV电压向各车间变电所、高压用电设备供电,单回路放射式,双回路放射式,6.1.1高压电力线路的接线方式,缺点：供电可靠性较低，当高压配电干线发生故障或检修时，接于该干线的所有负荷都要停电；且在实现自动化方面，适应性较差。,由变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上，沿线上接了几个车间变电所或负荷点的接线方式。,2）高压树干式接线,优点：变配电所出线减少，能减少线路的有色金属消耗量；采用的高压开关数量较少，投资较省。,6.1.1高压电力线路的接线方式,优点：运行灵活，供电可靠性高。这种环式接线在现代城市电网中应用很广。,树干式接线的改进，两路树干式接线连接起来构成环形接线。,3）高压环形接线,为了避免环形线路上发生故障时影响整个电网的正常运行，也为了便于实现线路保护的选择性，因此绝大多数环形线路采取“开口”运行方式，即环形线路中有一处的开关正常时是断开的。,普通环式,干线上任何地方发生故障时，找出故障段，拉开其两侧的隔离开关，故障段切除后，全部线路可以恢复供电。,6.1.1高压电力线路的接线方式,往往是几种接线方式的组合，根据具体情况，对供电可靠性的要求，经技术、经济综合比较后确定。,对大中型工厂，高压配电系统宜优先考虑采用放射式; 对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅区，可考虑采用树干式或环形配电。,6.1.2低压电力线路的接线方式,1）低压放射式接线,在企业内部从车间变电所以380/220v的电压向车间各用电设备或负荷点供电。,适用场合：用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求（指有潮湿、腐蚀性环境或有爆炸和火灾危险场所等）的车间、建筑物内,a) 单回路放射式,b) 双回路放射式,6.1.2低压电力线路的接线方式,2）低压树干式接线,动力配电箱,车间变电所,双电源自动切换箱,车间变电所,适用场合：正常环境的车间或建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，且无特殊要求。,a) 单回路树干式,b) 双回路树干式,6.1.2低压电力线路的接线方式,2）低压树干式接线,链式 这是一种变形的树干式，适用于从配电箱对彼此相距很近、容量很小的次要用电设备的配电。链式线路只在线路首端设置一组总的保护，可靠性低。,链式相连的用电设备一般不宜超过5台，链式相连的配电箱不宜超过3台，总容量不宜超过10kW。,6.1.2低压电力线路的接线方式,3）低压环形接线,多用于各车间变电所低压侧之间的联络线，彼此连成环式，互为备用。通常备用电源与主供电源不同时供电，即也采用开环运行方式。,6.2导线和电缆选择的一般原则,1）满足用电设备对供电安全可靠和电能质量的要求,选择：型号和截面,2）尽量节省投资，降低年运行费，布局合理，维修方便。,导线和电缆是分配电能的主要器件，选择合理与否，影响到有色金属的消耗量与线路投资，以及电力网的安全经济运行。,导体材料有铜、铝两种，目前提倡采用铜线，具体要求：,6.2.1导线和电缆型号的选择原则,1）常用架空线路导线型号及选择,铜,铝,钢,导电性能最好（电导率53m/mm2），机械强度也相当高（抗拉强度约为380MPa）；但属于贵重金属，应尽量节约；,机械强度较差（抗拉强度约为160MPa），但其导电性较好（电导率32m/mm2 ） ，且具有质轻价廉优点；,机械强度很高（多股钢绞线的抗拉强度可达1200MPa ），导电性能差（电导率7.52m/mm2 ） ，功率损耗大，在大气中容易腐蚀；钢导线在架空线路上一般只做避雷线使用，且使用镀锌钢绞线。,导线材质：,6.2.1导线和电缆型号的选择原则,1）常用架空线路导线型号及选择,铝绞线LJ,钢芯铝绞线LGJ,铜绞线TJ,防腐钢心铝绞线LGJF,导电性能好，重量轻，对风雨作用抵抗力较强，但机械强度较差，对化学腐蚀作用抵抗力较差。多用于610KV的线路。,机械强度较好。适合于机械强度要求较高场合和35KV及以上的架空线路上多采用。,导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用抵抗力强，但价格较贵。,一般用周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线上。,用得较多,6.2.1导线和电缆型号的选择原则,1）常用架空线路导线型号及选择,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。,裸导线与绝缘导线在同一个规格内，裸导线载流量比绝缘导线的载流量要大。因为绝缘导线加上绝缘层以后，导线的散热较差，其载流能力差不多比裸导线低一个档次。,架空绝缘导线与普通架空裸导线相比，具有绝缘性能好、防腐性能好、防外力破坏、强度达到要求等许多优点，可解决常规裸导线在运行过程中遇到的一些难题，价格又比地埋电缆便宜得多，因此，在配电网中得到广泛的应用。,对于10kV及以上架空线路，当安全距离或周围环境难以满足要求，可采用绝缘导线。,6.2.1导线和电缆型号的选择原则,2）常用电力电缆型号及选择,塑料绝缘电力电缆,油浸纸绝缘电力电缆,聚氯乙烯绝缘及护套电缆：达10KV电压等级；交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆：达110KV电压等级。,结构简单，重量轻，抗酸碱，耐腐蚀，敷设安装方便，并可敷设在有较大高差或垂直、倾斜的环境中。,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。,用得较多,6.2.1导线和电缆型号的选择原则,3）常用绝缘导线型号及选择,线芯材料：有铝芯和铜芯；,导线外皮的绝缘材料：塑料绝缘和橡胶绝缘,绝缘性能良好，价格低，适合于室内使用；不宜在户外使用，以免高温时软化，低温时变硬变脆；BLV(BV),BLVV(BVV),BVR,适合于户外使用；BLX(BX),BBLX(BBX),BLXF,BXR,用得较多,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。但配电干线多采用裸导线，少数采用电缆。,架空线路的基本结构1导线；2绝缘子；3横担；4金具；5拉线；6电杆,架空线路的结构工厂架空电力线路是由电杆、导线、金具、绝缘子、横担构成为了平衡电杆各方向的拉力，增强电杆稳定性，有的电杆上还装有拉线。为防雷击，有的架空线路上还架有避雷线。,补充知识,电杆,机械强度大，维修工作量小，使用年限长，但价格较贵，主要应用于高压架空线路。,使用年限长，维修工作量小，能节省大量的钢材和木材，质量大，运输与施工不方便。,被淘汰,补充知识,导线导线有裸导线和绝缘导线两种。架空线路一般采用裸导线。导线的材料有铝和铜两种。型号：铝绞线 LJ 钢芯铝绞线 LGJ 铜绞线 TJ,补充知识,横担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。常用的横担有角铁横担、木横担以及低压瓷横担。铁横担的机械强度高，应用广泛。瓷横担兼有横担和绝缘子的作用，但机械强度低，一般仅用于较小截面导线的架空线路。,补充知识,绝缘子绝缘子用来支承架空导线，使导线与大地保持足够的绝缘，同时还承受着导线的质量与其他作用力。,补充知识,绝缘子的作用 固定导线。起着支撑和悬挂导线并使导线与杆塔绝缘的作用。 绝缘子同时也承受导线的垂直荷重和水平荷重，所以它应具有足够的绝缘强度和机械强度，同时对化学杂质的侵蚀具有足够的抗御能力；还能适应周围大气条件的变化，如温度和湿度变化对它本身的影响。,绝缘子,补充知识,绝缘子种类,架空线常用的绝缘子有针式绝缘子、碟式绝缘子、悬式绝缘子、瓷横担绝缘子等形式。 绝缘子还有高压绝缘子和低压绝缘子之分。,绝缘子,金具金具是架空线路上用来连接导线、安装横担和绝缘子等所用到的金属部件。,补充知识,在架空电力线路中杆塔的作用是架设固定导线。 根据杆塔在电力线路中的位置和受力情况，又分为不同类型。,补充知识,输电线路的术语,档距相邻杆塔导线悬挂点之间的水平距离称 为档距，用字母L表示。弧垂导线上任意点到悬挂点连线之间在铅垂 方向的距离，用字母 f表示。限距导线到地面的最小距离，用字母h表示。耐张段两个耐张杆塔之间的距离。,补充知识,1、直线杆塔 直线杆塔位于线路的直线段上，用于支撑线路的垂直荷载（如重力）和水平荷载（如风荷），因为安装在两个耐张杆塔之间又称中间杆塔。 直线杆塔上的导线是用线夹和悬式绝缘子串挂在横担上。 直线杆塔在正常情况下，支撑线路的垂直和水平荷载；当杆塔一侧发生断线时，它要承受相邻两档导线的不平衡张力。 直线杆塔在架空线路中用的最多，约占杆塔数的80%。,直线杆塔,2、耐张杆塔 线路在运行中可能发生断线事故，为了防止事故的扩大，在一定距离内安装耐张杆塔。 耐张杆塔承受线路正常纵向张力和事故时的断线张力。耐张杆塔上的导线是用耐张绝缘子串（或碟式绝缘子）和耐张线夹固定在杆塔上。 耐张杆塔在正常情况下，承受与直线杆塔相同的荷载，承受导线和避雷线的平衡张力。 当杆塔一侧发生断线时，它要承受断线张力，防止整个线路杆塔顺线路方向倾倒，将线路故障（如断线、倒杆）限制在一个耐张段内。,耐张杆塔,3、转角杆塔 线路所经的路径尽量走直线，在需要改变线路走向的转弯处设置的杆塔叫转角杆塔。 由于两侧导线的张力不在一条直线上，因而除承受线路的垂直和水平荷载外，还有角度力。,4、终端杆塔 终端杆塔用于线路的首端和终端，由于杆塔上只有一侧有导线，所以承受线路单侧全部的拉力。 5、分歧杆塔 分歧杆塔设置在分支线路与干线相连接的地方。6、跨越杆塔 跨越杆塔用于线路跨越铁路、河流、山谷及其他交叉跨越的地方。当跨越档距较大时，采用特殊设计的跨越杆塔。,在架空线路运行期间，由于受到风力的作用，在导线（包括地线）的背风面产生涡流。在一定的条件下，导线会产生周期性的振荡。 导线的振动危害性很大，除了引起导线断股外，还可能使金具配件磨损、松动，造成杆塔的损坏。 微风振动是导线振动的主要形式，国内普遍安装防振锤等来达到防振的目的。 如果选用设计正确的防振锤，一般可以使架空导线的振动应力减少90 %以上。,防震锤,补充知识,防振锤有两个锤头，用一根钢绞线连接。在钢绞线中部有个线夹，以利于安装在导线上。钢绞线与锤头组成了弹簧、阻尼、质量系统，振动时通过钢绞线内摩擦和股间摩擦消耗能量，达到抑制导线振动之目的。 当导线振动时，重锤因惯性不断上下甩动，使钢绞线上下弯曲，造成股间及绞线内部分子之间的摩擦而消耗一部分能量，从而削弱导线振动的能量，使导线在一定的振幅下达到能量平衡。,防震锤,补充知识,防震锤的作用,避雷线的作用是将雷电吸引到自身来，并将雷电流安全引入大地，从而保护架空线路免受雷击。 避雷线又称架空地线，一般采用钢绞线。,避雷线,补充知识,避雷线,补充知识,电缆线路,电缆的种类按电压可分为高压电缆和低压电缆。按线芯数可分为单芯、双芯、三芯和四芯等。按绝缘材料可分为油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆和橡胶绝缘电缆及交联聚乙烯绝缘电缆等。,电缆线路与架空线路相比优点：运行可靠，不易受外界影响，不占地面，缺点：投资大，敷设维修困难，难于发现和排除故障。,补充知识,电力电缆主要由三大部分组成：线芯、绝缘层、保护覆盖层。,补充知识,补充知识,线芯起传导电流的作用，一般由铜或铝的多股线绞合而成。 电缆线芯的断面形状有圆形、半圆形、扇形、空心形和同心形圆筒等。 电缆可分单芯、双芯、三芯、四芯等多种。,线芯,2芯,3芯,4芯,补充知识,绝缘层,绝缘层承受电压，起绝缘作用。 电缆的绝缘可分为相绝缘和带绝缘，相绝缘是每个线芯的绝缘，带绝缘是是将多芯电缆的绝缘线合在一起，然后再于其上施加绝缘，这样可使线芯相互绝缘，并与外皮隔开。 绝缘层所用的材料很多，如橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、棉、麻、纸、矿物油等。,补充知识,保护覆盖层,保护层是用于保护电缆的绝缘层使其在运输、敷设和运行中不受外力的损伤和水分的侵入。 保护层又分为内护层和外护层。内护层直接挤包在绝缘层上，保护绝缘不与空气、水分或其他物质接触。 外护层是保护内护层不受外界机械损伤和腐蚀。为了防止外力破坏，在电缆外层以钢带绕包钢带铠装，并在铅包与钢带铠装之间，用浸沥青的麻布做衬垫隔开，以防止铅皮被钢带扎破，钢甲的外面再用麻带浸渍沥青作保护层，以防腐蚀。,补充知识,电缆接头与电缆终端头,电缆敷设完毕以后，必须将各段连接起来，使之成为一个连续的线路。这些起到连续作用的接点叫做电缆接头。 一条电缆线路首端或末端用一个盒子来保护电缆芯的绝缘，并把内导线与外面的电气设备相连接，这个盒子叫终端头 。,补充知识,补充知识,电缆的型号 电缆型号中的字母排列一般按照下列次序：特征绝缘种类导体内护层其他结构特点外被层,补充知识,6.2.2导线和电缆截面的选择原则,安全、可靠、经济,发热条件,电压损失,经济电流密度,机械强度,满足短路稳定条件,导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流（即计算电流）时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。,在通过正常最大负荷电流产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。,使线路的年运行费用支出最小的电流密度(表6-1）,对架空线路而言，导线截面应不小于其最小允许截面。（A-15导线机械强度最小截面）,电缆（包括母线）需校验短路热稳定度。,关于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。,6.2.2导线和电缆截面的选择原则,按经验选择,对35KV及以上高压线路及35KV以下但距离长、电流大的线路：按经济电流密度选择其导线和电缆截面，以使线路的年费用支出最小，按其他条件校验；,对企业内的10KV及以下高压线路和低压动力线路：通常按允许载流量选择截面，再校验电压损失和机械强度；,对低压线路：因其对电压要求较高，所以通常先按允许电压损失选择截面，再校验其他条件。,补充1：三相四线制 和三相五线制,其中三条线路分别代表A,B,C三相，另一条是中性线N，故称三相四线制；,在380V低压配电网中为了从380V相间电压中获得220V单相电压而设N线，有的场合也可以用来进行零序电流检测，以便进行三相供电平衡的监控。,三相五线制是指A、B、C、N和PE线，其中，PE线是保护地线，也叫安全线，是专门用于将设备外壳等外露导电部分接地，保证用电安全,关于这部分，在后面安全用电会详细讲,补充2：电线电缆的规格,AWG美国线规，是一种区分导线直径的标准，又被称为 Brown & Sharpe线规。这种标准化线规系统于1857年起在美国开始使用。,6.3按允许载流量选择导线和电缆截面,1）三相系统相线截面的选择,(1)若导线敷设地点环境温度与导线允许载流量所采用环境温度不同，用温度系数校正；,导线允许载流量：规定环境温度条件下，导线能够承受而不使其稳定温度超过允许值的最大电流。,导线额定负荷时的最高允许温度； 导线允许载流量所采用的环境温度； 导线敷设地点实际的环境温度；,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，取当地最热月地下0.81m的土壤平均温度；室内电缆沟，取当地最热月平均气温加5。,6.3按允许载流量选择导线和电缆截面,1）三相系统相线截面的选择,(2)电缆多根并列时，用电缆并列校正系数校正。附录表A-13-5,(3)电缆在土壤中敷设时，用土壤热阻系数校正。附录表A-13-4,注：计算电流选取：降压变压器高压侧导线取变压器额定一次电流；高压电容器引入线，取电容器额定电流1.35倍；低压电容器引入线，取电容器额定电流1.5。,导线允许载流量：规定环境温度条件下，导线能够承受而不使其稳定温度超过允许值的最大电流。,6.3按允许载流量选择导线和电缆截面,2）中性线截面的选择,一般三相四线制的中性线截面，应不小于相线截面的50，即,由三相四线制线路分支的两相三线线路和单相线路，由于其中性线电流与相线电流相等，因此其中性线截面应与相线截面相同，即,三相四线制线路中的N线，要通过不平衡电流或零序电流，因此N线的允许载流量不应小于三相系统中的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。,三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，由于各相的三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相电流，因此这种情况下，中性线截面宜等于或大于相线截面，即,PEN线兼有PE线和N线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述PE线和N线的要求，取其中的最大值。,PE线要考虑三相线路发生单相短路故障时的单相短路热稳定度。根据短路热稳定度的要求，PE线的截面按GB500541995低压配电设计规范规定：,6.3按允许载流量选择导线和电缆截面,3）保护线截面的选择,当S16mm2时,当16mm2 35mm2时,4）保护中性线截面的选择,有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220/380V的三相五线制线路中，计算电流为150A。当地最热月平均最高温度值为+30。试按发热条件选择此线路的导线截面。,BLX500(350+125+PE25),解 此线路除三根相线外，尚有N线和PE线。,(1) 相线截面的选择,查附录表A-12-1，环境温度为30时明敷的BLX-500型截面为50 mm2时,(2) N线截面的选择,(3) PE线截面的选择,按 ，选,，满足发热条件，因此相线截面选,由于 ，选,上例所示线路，如果采用BLV-500型铝芯塑料线穿硬塑料埋地敷设。当地最热月平均最高温度值为+25。试按发热条件选择此线路的导线截面。,BLV500(3120+170+PE70),解 此线路除三根相线外，尚有N线和PE线。,(1) 相线截面的选择,查附录表A-12-3，25时4根单芯线穿硬塑料管的BLV-500型截面为120 mm2时,(2) N线截面的选择,(3) PE线截面的选择,按 ，选,，因此按发热条件，相线截面选,由于 ，选,解：（1）计算线路中的计算电流,例61 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0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。,解：（2）相线截面积的选择,例61 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0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。,查附录表A-12-2得，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=80A al=65oC 0 =25oC 0 =15oC,温度校正系数为：,导线的实际允许载流量为 ：,所选相线截面满足允许载流量的要求。,解：（3）中线截面积的选择,例61 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0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。,按SN0.5S要求，选SN=25mm2 所以选择BLV型铝芯塑料导线BLV-500-3*35+1*25。,注意本题与书本例6-1的区别,6.5按经济电流密度选择导线和电缆截面,导线（或电缆）的截面越大，电能损耗就越小，但是线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量却要增加。因此从经济方面考虑，导线应选择一个比较合理的截面，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量。,从全面经济效益考虑，使线路年运行费用接近最小的导线截面，称为经济截面。,截面小，投资少，损耗大；截面大，投资大，损耗小。,6.5按经济电流密度选择导线和电缆截面,我国现行经济电流密度jec（A/mm2）规定如表所示,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。,说明1：计算出经济截面Sec后，应选最接近而又偏小一点的标准截面，再校验其他条件即可。,说明2：按允许载流量选择的截面与按经济电流确定的导体截面，二者取较大者。,按经济电流密度计算经济截面的公式：,有一条用LGJ型钢芯铝绞线架设的35KV架空线路，计算负荷4500KW，功率因数为0.8,Tmax=5600h。试选择其经济截面，并校验发热条件和机械强度（当地最热月平均最高气温为35）。,解,(1)选择经济截面,由表查得,选标准截面95 。即选LGJ-95型钢心铝绞线。,解,(2)校验发热条件,查附录表A-11得环境温度25时 LGJ-95的,所选截面满足发热条件,(3)校验机械强度,查附录表A-14得35KV架空LGJ线的最小允许截面,所选截面满足机械强度要求,有一条用LGJ型钢芯铝绞线架设的35KV架空线路，计算负荷4500KW，功率因数为0.8,Tmax=5600h。试选择其经济截面，并校验发热条件和机械强度（当地最热月平均最高气温为35）。,例 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cos=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。,由前表可查得：Jec=1.15A/mm2，因此经济截面为：,选标准截面95mm2，即选LJ-95型铝绞线。,解：1.选择经济截面线路的计算电流为：,2. 校验发热条件 查表A-11知LJ-95的允许载流量Ial=325AIc=114A，满足发热条件。3. 校验机械强度 查表A-14-1,10KV架空铝绞线最小允许截面Sal=35mm2 89.3A,满足发热条件。 校验机械强度查附表A-14-1得,35kV铝绞线的最小截面Smin=35 mm2S=95mm2，因此所选的LJ-95型铝绞线满足机械强度要求。综合考虑，最终确定选择LJ-95。,6.4按允许电压损失选择导线和电缆截面,设线路首端线电压为U1，末端线电压为U2，线路首末两端线电压的相量差称为线路电压降；首末两端线电压的代数差称为线路电压损失。,由于线路存在阻抗，所以线路通过电流时就是产生电压损耗。规定：高压配电线路的电压损耗，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耗，一般不超过用电设备额定电压的5；对视觉要求较高的照明线路，则为23。如果线路的电压损耗值超过了允许值则应适当加大导线截面。,一般以百分数表示，即电压损失的有名值与额定电压之比的百分数。,电压损失：线路首末端电压的代数差（幅值）。,电压降落：线路首末端电压的相量差。,线路的电压降落和电压损失相量图,6.4.1线路电压损失的计算,1）线路末端有一个集中负荷时三相线路电压损耗的计算,线路末端集中负荷S=P+jQ，线路额定电压为UN，线路电阻为R，电抗为X。,线路相电压损失：,线路线电压损失：,实际计算时，常用线路的额定电压UN来代替U2,这个图是怎么得到的？,6.4.1线路电压损失的计算,2）线路上有多个集中负荷时线路电压损耗的计算-树干式线路,P1，Q1，P2，Q2 是通过各段干线的有功功率和无功功率；r1， x1， r2 ，x2 为各段干线的电阻和电抗。,P1=p1+p2，P2=p2,用干线负荷及干线的电阻电抗计算,6.4.1线路电压损失的计算,2）线路上有多个集中负荷时线路电压损耗的计算,p1，q1，p2，q2 是各支线的有功功率和无功功率；R1，X1，R2 ，X2 为从电源到各支线负荷线路的电阻和电抗。,用支线负荷及支线到电源的电阻电抗计算,R2=r1+r2，R1=r1,例：已知LJ50：r0=0.64/km，x0=0.38/km；LJ70：r0=0.46/km，x0=0.369/km；LJ95：r0=0.34/km，x0=0.36/km。计算下图所示供电系统的电压损失： 1）1WL、2WL导线型号均LJ70 2）1WL为LJ95，2WL为LJ50,解：（1）1WL、2WL导线型号均LJ70时的电压损失,p1=S1*cos=860*0.8=688kW,q1=S1*sin=860*0.6=516kvar,L1=3Km,p2=700kW；q2=600kvar；L2=3+2=5Km,电压损失：,（2）1WL为LJ95，2WL为LJ50时的电压损失,P1=S1*cos+p2=688+700=1388kW,Q1=S1*sin+q2=516+600=1116kvar,l1=3Km,P2=700kW；Q2=600kvar；l2=2Km,1WL的损失：,2WL的损失：,总电压损失：,例6-2 已知LJ70：R0=0.46/km，X0=0.369/km；LJ95：R0=0.34/km，X0=0.36/km，线路1WL的型号为LJ-95，线路2WL、3WL的型号为LJ-70，试计算如图6-10的10kV供电系统的电压损失。,解： 用干线法求解。先计算每段干线的计算负荷,再计算各干线的电阻和电抗：,电压损失为：,6.4.1线路电压损失的计算,3）负荷均匀分布线路电压损耗的计算(图6-12) （自学）,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中点，按集中负荷来计算。,单位长度线路上负荷电流 ，则微小线段 的负荷电流为,与负荷分布等效的集中负荷,企业内电力线路往往不长，电力线路上各段干线常采用同一截面的导线或电缆。这里只讨论各段干线截面相同时导线截面的选择。,6.4.2按允许电压损失选择导线和电缆截面,有功负荷在电阻上引起的电压损失,无功负荷在电抗上引起的电压损失,两个未知量，X0和线间几何均距有关,变化不大，采用逐步试求法,为导线的电导率，铜线：=0.053km/.mm2，铝线：=0.032km/.mm2；S为所求的导线截面。,上式两个未知数S和X0，但X0一般变化不大，可以采用逐步试求法，先假设一个X0，求出截面S，再校验U%，即：,具体步骤：,（1）取导线或电缆的电抗平均值（架空线路，可取0.35-0.40/km，低压取偏低值；电缆线路，可取0.08/km），求出Ur%。,（2）根据Ua%=Ual%Ur%，求出Ua%。,（3）求导线或电缆的截面S。并由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，查出对应的R0和X0，计算线路实际电压损失，与允许电压损失比较，如小于允许电压损失，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。,说明：应选择一个与其接近而偏大的标准截面作为导线截面。,6.4.2按允许电压损失选择导线和电缆截面,两个未知量，X0和线间几何均距有关,变化不大，采用逐步试求法,架空线路0.350.4欧/Km,电缆线路0.08欧/Km,(1)取导线或电缆电抗平均值，求出,(2) 求出,(3) 求出S，根据此值选出相应的标准截面；,(4) 校验。根据所选标准截面及敷设方式，查出R0和X0，计算电路实际电压损失，与允许电压损失比较。,例6-3 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01的长度为3km，干线12的长度为1.5km。工厂1的负荷为有功功率800kW，无功功率560kvar，工厂2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25oC，按允许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X0=0.38/km，则,Ua%=U%-Ur%= 50.98 =4.02,查附表A-15-1，选LJ-50 ：几何均距为1000mm，截面为50mm2的LJ型铝绞线的X0=0.355/km，R0=0.64/km，实际的电压损失为,故所选导线LJ-50满足允许电压损失的要求。,查附表A-11-1可知，LJ-50在室外温度为25oC时允许载流量为Ial=215A；,线路中最大负荷(在01段)为 P = p1 +p2 = 800 + 500 = 1300 kW Q = q1 +q2 = 560 + 200 = 760 kvar,显然发热情况也满足要求。,（3）校验机械强度,查附表A-14-1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 满足机械强度要求。,（2）校验发热情况,6.6电力线路的结构和敷设,架空线路：投资少、施工维护方便、易于发现和排除故障、受地形影响小等优点； 电力电缆：运行可靠、不易受外界影响、美观等优点。,6.6.1电力线路的结构,架空线路由导线、电杆、绝缘子和线路金具等主要元件组成。为了防雷，有的架空线路上还在电杆顶端架避雷线（架空地线）。为了加强电杆的稳固性，有的电杆还安装有拉线或板桩。,1）架空线路的结构,6.6.1电力线路的结构,1）架空线路的结构,导线是线路的主体，担负着输送电能（电力）的功能。,1.架空线路的导线,导线材质有铜、铝和钢。铜线的导电性能最好。 架空线路一般采用多股绞线。绞线又有铜绞线(TJ)、铝绞线(LJ)和钢芯铝绞线(LGJ)。通常采用铝绞线。在机械强度要求较高和35KV及以上的架空线路上，则多采用钢芯铝绞线。其横截面结构如图所示。,6.6.1电力线路的结构,1）架空线路的结构,电杆是支持导线的支柱，是架空线路的重要组成部分。对电杆的要求，主要是有足够的机械强度，同时尽可能经久耐用，价廉，便于搬运和安装。,2.电杆、横担和拉线,电杆按其采用的材料分，有木杆、水泥杆和铁塔等三种。,6.6.1电力线路的结构,1）架空线路的结构,横担安装在电杆的上部，用来安装绝缘子以架设导线。常用的横担有木横担、铁横担和瓷横担。现在普遍采用铁横担和瓷横担。瓷横担用于高压架空线路，兼有绝缘子和横担的双重功能，能节约大量木材和钢材，降低线路造价。它能在断线时转动，可避免因断线而扩大事故，同时它的表面便于雨水冲洗，可减少线路维护工作。,2.电杆、横担和拉线,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。,拉线的结构如图所示。,6.6.1架空线路的结构和敷设,1）架空线路的结构,绝缘子又称瓷瓶。线路绝缘子用来将导线固定在电杆上