第6章_电力线路

第6章电力线路 内容提要 工厂电力网络的基本接线方式电力线路的类型 结构和敷设导线和电缆型号选择的一般原则按发热条件选择按经济电流密度选择按电压损耗选择按机械强度校验母线的校验原则 6 1工厂电力线路的基本接线方式 工厂电力网络的接线应力求简单 可靠 操作维护方便 工厂电力网络包括厂内高压配电网络与车间低压配电网络 1 高压配电网络指从总降压变电所或配电所到各个车间变电所或高压设备之间的6 10kV高压配电网络 2 低压配电网络指从车间变电所到各低压用电设备的380 220V低压配电网络 工厂内高低压电力线路的接线方式有三种类型 放射式 树干式及环式 1 放射式高压放射式接线是指由工厂变配电所高压母线上引出的一回线路 只直接向一个车间变电所或高压用电设备供电 沿线不分接其他负荷 如下图 a 所示 这种接线方式简捷 操作维护方便 保护简单 便于实现自动化 且当任意一回线路故障时 不影响其它回路供电 可用于对容量较大 位置较分散的三级负荷供电 此种网络结构在中压和低压系统中均比较常见 但高压开关设备用得多 投资高 线路故障或检修时 由该线路供电的负荷要停电 为提高供电可靠性 可根据具体情况增加备用线路 高压配电线路的接线方式 高压放射式接线 双回路交叉放射式网络结构对于重要的用户 为保证供电回路故障时 不影响对用户供电 可采用双回路交叉放射式接线 如下图所示 一次投资较大 土建要求较高 因此一般仅用于确需高可靠性的用户 并可将双回路的电源端接于不同的电源 以保证电源和线路同时得以备用 可向一 二级负荷供电 此种网络结构在中压和低压系统中均常见 2 树干式高压树干式接线是指由工厂变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上 沿线分接了几个车间变电所或负荷点的接线方式 如下图 a 所示 这种接线从变配电所引出的线路少 高压开关设备相应用得少 配电干线少可以节约有色金属 但供电可靠性差 干线故障或检修将引起干线上的全部用户停电 所以一般干线上连接的变压器不得超过5台 总容量不应大于3000kVA 一般用于向三级负荷供电 为提高供电可靠性 可以采用增加备用线的方法 高压配电线路的接线方式 高压树干式接线 双回路树干式网络结构对于要求高可靠性的用户 采用双回路干线 使线路互为备用 同时可将双回路引自不同的电源 如上图 C 所示 实现电源和线路的两种备用 达到向一 二级负荷供电的目的 这种结构在中 低压系统中均广泛应用 3 环式高压环式接线其实是树干式接线的改进 如下图所示 两路树干式线路连接起来就构成了环式接线 电源可为多个或一个 这种接线运行灵活 供电可靠性高 当干线上任何地方发生故障时 只要找出故障段 拉开其两侧的开关 把故障段切除后 全部线路可以恢复供电 环式网络结构一般用于中压系统或高压系统 尤其在城市供配电网络中得到广泛应用 可用于对二 三级负荷供电 由于闭环运行时继电保护整定比较复杂 通常采用开环运行方式 高压配电线路的接线方式 高压环式接线 QS 高压环形接线 为了便于切换操作 开关多采用负荷开关 各种网络结构的适用对象工厂的高压配电线路往往是几种接线方式的组合 视具体情况而定 对大中型工厂 高压配电系统宜优先考虑采用放射式 因为放射式接线供电可靠性较高 且便于运行管理 但放射式接线采用的高压开关设备较多 投资较大 因此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 这比较经济 1 对于城市非重要用户及郊区 可靠性要求不高 可采用树干式结构 2 对负荷密度大 且供电要求高的用户可采用双电源双回路树干式或环式结构 3 对于提供双电源有困难 用户的供电可靠性要求又较高的情况 可采用放射式结构 放射式特点 其引出线发生故障时互不影响 供电可靠性较高 所用开关设备及配电线路也较多 适用于 用电设备容量大 台数较少 负荷性质重要 对供电电源有特殊要求 如供电可靠性 稳定性等 车间内负荷排列不整齐 机台离其他机台距离远 车间为有爆炸危险的厂房 必须由与车间隔离的房间引出线路等情况 低压配电线路的接线方式 低压放射式接线 2 树干式特点 引出配电干线较少 采用的开关设备自然较少 但供电可靠性差 沿线连接的负荷数量不可太多 下图 a 在机械加工车间 工具车间和机修车间应用比较普遍 多采用成套的封闭型母线 结线灵活方便 也相当安全 很适于供电给容量较小而分布比较均匀的一些用电设备如机床 小型加热炉等 b 省去了变电所低压侧整套低压配电装置 从而使变电所结构大为简化 投资大为降低 低压配电线路的接线方式 低压树干式接线 C 一种变形的树干式接线 常称为链式接线 适于用电设备相距近而容量均较小的次要设备 链式相连的设备一般不宜超过5台 配电箱不宜超过3台 且总容量不宜超过10kW 链式链接时导线的截面不可超过10mm2 3 环式工厂内的一些车间变电所的低压侧 可通过低压联络线相互连接成为环形 特点 环形接线的供电可靠性较高 任一段线路发生故障或检修时 都不致造成供电中断 或者只短时停电 一旦切换电源的操作完成 就能恢复供电 环形接线 可使电能损耗和电压损耗减少 但是环形线路的保护装置及其整定配合比较复杂 如果配合不当 容易发生误动作 反而扩大故障停电范围 实际上 低压环形线路也多采用 开口 运行方式 低压配电线路的接线方式 图低压环形接线 各种网络结构的适用对象低压系统在低压供电系统中 环式结构较少使用 常见的网络结构形式是放射式结构和树干式结构 也往往是采用几种接线方式的组合 如 干线 配电箱式 具体结线方案依具体情况而定 普通条件下 当多数用电设备容量较小且无特殊要求时 宜采用树干式配电 因为树干式配电较放射式经济 且我国工厂供电人员对采用树干式配电积累了相当成熟的运行经验 实践证明 低压树干式配电一般正常情况下能够满足生产要求 总结 工厂电力线路的接线应力求简单 同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级 配电线路均应尽可能深入负荷中心 运行经验证明 接线复杂 层次过多 不仅浪费投资 维护不便 而且由于电路串联元件过多 因操作错误或元件故障产生的事故增多 事故处理和恢复供电的操作麻烦 停电时间延长 如果配电级数多 继电保护级数相应增加 保护动作时间相应延长 对供配电系统的故障切除十分不利 GB50052 1995 供配电系统设计规范 规定 供配电系统应简单可靠 同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级 此外 高低压配电线路均应尽可能深入负荷中心 以减少线路的电压损耗 电能损耗和有色金属消耗量 提高负荷端的电压水平 图示工厂供电系统为例 由工厂总降压变电所直接配电到车间变电所的配电级数只有一级 而由总降压变电所经高压配电所再配电到车间变电所的配电级数就有两级了 最多不宜超过两级 具有总降压变电所的工厂供电系统图 6 2电力线路的类型结构和敷设 6 2 1工厂架空线路 工厂架空电力线路是由电杆 导线 金具 绝缘子 横担构成的 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 架空线路的基本结构如图所示 1 工厂架空线路的结构 1 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 导线结构 单股线 多股绞线 如图为LGJ钢芯铝绞线图 说明 1 10kV架空线路不得采用单股线 工厂常用架空线路裸导线型号的选择 导线的材料有铝 铜和钢 1 铜的导电性最好 电导率为53m mm2 机械强度也相当高 抗拉强度约为380MPa 但铜是贵重金属 应尽量节约 2 铝的机械强度较差 抗拉强度约为160MPa 但导电性也较好 电导率为32m mm2 具有质轻 价廉的优点 因此在能 以铝代铜 的场合 宜尽量采用铝导线 3 钢的机械强度很高 多股钢绞线的抗拉强度达1200MPa 而且价廉 但其导电性差 电导率为7 52m mm2 功率损耗大 对交流电流还有铁磁损耗 并且在大气中容易锈蚀 因此钢导线在架空线路上一般只作避雷线使用 且使用镀锌钢绞线 工厂常用架空线路裸导线型号的选择 架空绞线类型 1 铝绞线 LJ 户外架空线路采用的铝绞线导电性能仅次于铜 重量轻 对风雨作用的抵抗力较强 价格低 是架空线路应用较多的导线 但对化学腐蚀作用的抵抗力较差 机械强度差 多用在10kV及以下线路上 其杆距不超过100 125m 2 钢芯铝绞线 LGJ 此种导线的外围用铝线 中间线芯用钢线 解决了铝绞线机械强度差的缺点 钢的机械强度较高 价格低 但导电性能差 工厂一般不用钢线 由于交流电的集肤效应 电流实际上只从铝线通过 所以钢芯铝绞线的截面面积是指铝线部分的面积 在机械强度要求较高的场所和35kV及以上的架空线路上多被采用 3 铜绞线 TJ 铜绞线导电性能最好 对风雨及化学腐蚀作用的抵抗力强 机械强度大 但造价高 且密度过大 重量较重 使用较少 工厂架空线路的结构 2 绝缘子 绝缘子用来支撑架空导线 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 在工厂架空线路上常用的绝缘子如图所示有针式绝缘子 蝴蝶式绝缘子 拉线绝缘子 针式绝缘子按针脚长短分为长脚绝缘子和短脚绝缘子 长脚绝缘子用在木横担上 短脚绝缘子用在铁横担上 蝴蝶式绝缘子用在耐张杆 转角杆和终端杆上 拉线绝缘子用在拉线上 使拉线上下两段互相绝缘 图高压电杆上安装的瓷横担1 高压导线2 瓷横担3 电杆 35千伏架空线路大多使用悬式绝缘子而很少使用针式绝缘子目前生产的针式绝缘子 其性能不够稳定 使用中易击穿 老化 金属材料消耗多 体积大 因此已很少使用 悬式绝缘子由铁帽 钢脚和瓷件组成 可按需要片数连接成串 应用于各种电压等级的输电线路 结构简单 机械强度高 老化率较低 悬式绝缘子的盘径很小 瓷盘间的空气放电距离也可充分利用 因此 悬式绝缘子越来越广泛地应用于架空线路 工厂架空线路和结构 3 横担 低压线路不同挡距时的最小线间距离 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 一般用于较小截面导线的架空线路 木横担造价便宜 但机械强度较低 使用寿命短 角铁横担和木横担的长度根据导线的根数 相邻电杆间挡距 跨距 的大小和线间距离决定 架空线路采用瓷横担的优缺点目前 许多国家的高低压线路多采用瓷横担 我国也广泛应用 在6 10千伏线路上 一般使用圆锥形瓷横担 瓷横担有以下一些优点 1 瓷横担可兼作横担和绝缘子 造价较低 所以即简化了线路杆塔的结构 又具有明显的经济效益 2 瓷横担的绝缘水平与耐雷水平都较高 自然清洁效果好 事故率低 在污秽地区使用 较针式绝缘子可靠 3 瓷横担比较轻 容易清扫 便于施工 检修和带电作业 4 瓷横担能自动偏转一定角度 万一断线 可自行放松导线 防止事故扩大 瓷横担的主要缺点是机械强度低于铁横担 在施工 运输时容易损坏或断裂 因此 在人烟较稀少的地方用得较多 如果提高其强度 或进一步将其材质加以改进 则瓷横担将会进一步得到推广应用 工厂架空线路的结构 4 金具 常用的金具 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 图架空线路用的金具a 直脚及低压针式绝缘子b 弯脚及低压针式绝缘子c 穿芯螺钉d U形抱箍e 花篮螺钉f 高压悬式绝缘子串及金具1 球头挂环2 悬式绝缘子3 碗头挂板4 悬垂线夹5 架空导线 工厂架空线路的结构 5 电杆 电杆是架空线路最基本的元件之一 是支持导线的支柱 对电杆的要求 主要是要有足够的机械强度 同时尽可能地经久耐用 价廉 便于搬运和安装 按照所使用的材料不同 可分为 1 木杆 初期使用的材料 2 水泥杆 也称钢筋混凝土杆 工厂常采用水泥杆 可以节约大量的木材和钢材 而且经久耐用 维护简单 比较经济 3 金属杆 铁塔 应用于高压架空线路 低压线路很少使用 电杆按在线路中的作用分类 1 直线杆 又称中间杆 架空线路使用最多的电杆 大约占全部电杆的80 直线杆只承受导线本身的重量和拉力 顶部比较简单 一般不装拉线 2 耐张杆 又称承力杆或锚杆 防止线路某处断线 使整个线路拉力不平衡以致倾倒而设的 通常在耐张杆的前后方各装一根拉线 用来平衡这种拉力 3 终端杆 安装在线路起点和终点的耐张杆 终端杆只有一侧有导线 为了平衡单方向导线的拉力 需在导线的对面装拉线 4 转角杆 用在线路改变方向 通过转角可以实现线路转弯 5 分支杆 用于线路的分支处 它是一种特殊的耐张杆 受外力作用较多 承受顺线路方向的拉力 导线的重力 水平方向的风力及分支线路方向的导线拉力 重力等 6 特种杆 用于跨越铁路 公路 河流 山谷的跨越杆塔 线路中导线需要换位处的换位杆塔及其他电力线路所采用的特殊形式的杆塔 统称为特种杆 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 分段杆等往往都装有拉线 拉线的结构如图所示 1 电杆2 固定拉线的抱箍3 上把4 拉线绝缘子5 腰把6 花篮螺钉7 底把8 拉线底盘 工厂架空线路的结构 6 架空线的敷设 1 确定架空线线路 2 确定档距 弧垂和杆高 3 导线在电杆上的布置方式 架空线路的档距和弧垂 导线在电杆上的布置方式 1电杆2横担3导线4避雷线 导线在电杆上的布置方式 1 三相四线制低压架空线路导线 一般采用水平排列 三相均衡时中性线电位为零 截面较小 机械强度差 中性线一般架设在靠近电杆位置 2 三相三线制架空线路导线 可三角形排列或水平排列 3 回路导线同杆架设时 可三角形与水平混合排列或全部垂直排列 4 不同电压线路同杆架设时 电压较高线路架设在上边 电压较低线路架设在下边 5 同一电杆上架设铜线和铝线时要把铜线架在上方因为铝线的膨胀系数大于铜线 在同一长度下 铝线弛度较铜线大 将铜线架设在铝线上方 可以保持铜线与铝线的垂直距离 防止发生事故 导线换位 由于导线对地电容的存在 对大多数长距离输电的线路来说 导线三相的容抗值不相等 这就给三相平衡 继电保护的整定等带来麻烦 为保证三相导线对地容抗的一致 在电力建设时 人们将三根导线相隔一段距离就变换一下位置 这就是导线的换位 架空线路的敷设原则 架空线路须合理选择路径 确定杆型 电杆尺寸应满足下面4个要求 1 不同电压等级线路的挡距不同 2 同杆导线的线距与线路电压等级及挡距等因素有关 3 弧垂要根据挡距 导线型号与截面积 导线所受拉力及气温条件等决定 4 限距需遵循有关手册规定 2 工厂架空线路的运行管理和检修 常见的危害架空线路的行为有 1 向线路设施射击 抛掷物体 2 在导线两侧300米内放风筝 3 擅自攀登杆塔或杆塔上架设各种线路和广播喇叭 4 擅自在导线上接用电器 5 利用杆塔 拉线作起重牵引地锚 或栓牲畜 悬挂物体和攀附农作物 6 在杆塔 拉线基础的规定保护范围内取土 打桩 钻探 开挖或倾倒有害化学物品 7 在杆塔与拉线间修筑道路 8 拆卸杆塔或拉线上的器材 9 在架空线廓下植树 要制止上述行为 除了广泛宣传电气安全知识外 还要加强巡视检查 发现问题 立即处理 以防止发生各种事故 2 工厂架空线路的运行管理和检修 1 线路巡视线路巡视是为了经常掌握线路的运行状况 及时发现设备缺陷和隐患 为线路检修提供依据 以保证线路正常 可靠 安全运行 2 事故预防架空配电线路经常出现故障的设备有电杆 导线 绝缘子等 应根据事故特点 掌握季节和环境变化 采取预防措施 3 线路检修架空线路长期露天运行 受环境和气候影响会发生断线 污染等故障 为确保线路长期安全运行 必须坚持经常性的巡视和检查 以便及时消除设备隐患 1 线路巡视的检查方法 定期巡视经常掌握线路各部件的运行状况及沿线情况 特殊巡视在气候剧烈变化 自然灾害 线路过负荷和其他特殊情况时 对全线或某几段或某些部件进行巡视夜间巡视检查导线 引流线接续部分的发热 冒火花或绝缘子的污秽放电等情况故障巡视及时查明线路发生故障的原因 故障地点及故障情况登杆塔巡查弥补地面巡视的不足而对杆塔上部件的巡查 2 预防措施 防污污害能引起绝缘子表面闪络或把绝缘子烧毁防雷防暑天气热 导线满载运行 使导线弧垂增大 以致风吹导线时造成相间放电或短路防寒防冻冬季天气寒冷 导线热胀冷缩 会使导线缩短 弧垂太小 拉力增大防风大风会增大对电杆的拉力防汛雨季到来会使杆根积水 可能发生倒杆事故 3 各设备的检修 电杆加固电杆基础 扶直倾斜的电杆 修补有裂纹露钢筋的水泥杆 处理接触不良的接头和松弛 脱落的绑线 紧固电杆各部分的连接螺母 更换或加固腐朽的木杆及横担 导线调整导线的弧垂 修补或更换损伤的导线 调整交叉跨越距离 绝缘子清扫 并及时更换劣质或损坏的绝缘子 金具或横担 架空线路终端杆上的绝缘子损坏的几率较高 终端杆上的绝缘子位于线路尽头处 当雷电波侵袭时 在终端杆发生反射 最严重时达雷电压的2倍 超过直线杆上的绝缘子承受的电压值 绝缘子损坏几率较高 绝缘导线 对于工厂和城市中10kV及以下的架空线路 当安全距离难以满足要求 邻近高层建筑及在繁华街道或人口密集地区 空气严重污秽地段和建筑施工现场 按GB50061 1997 66kV及以下架空电力线路设计规范 规定 可采用绝缘导线 3 架空绝缘线路 绝缘性能好减少线路相间距离 降低对线路的支持件的绝缘要求 提高同杆架设线路的回路数防腐蚀性能好延长线路的使用寿命防外力破坏减少受树木 飞飘金属膜和灰尘等外在因素的影响强度达到要求有低压架空绝缘导线外 也有10kV的架空绝缘导线 1 架空绝缘线路的特点 适用场合 1 适用于多树木地方 裸导线线路 在树木较多地段 其架设维护与绿化和林业予盾大 采用架空绝缘导线可减少树木砍伐 保护生态环境 美化市容 降低线路接地故障 2 适用于多飞飘金属灰尘及多污染区域 如金属加工企业经常有飞飘金属灰尘 火力发电厂 化工厂等污染区域 易造成架空线路短路 接地故障 采用架空绝缘导线是防止10kV配电线路短路接地的较好途径 3 适用于盐雾地区 盐雾对裸导线腐蚀相当严重 使裸导线抗拉强度大大降低 易引发导线断裂 短路接地事故 架空绝缘导线因为绝缘层保护 可减少腐蚀 延缓线路老化 延长线路使用寿命 4 适用于雷电较多的区域 雷区采用裸导线 线路绝缘普遍下降较快 常出现爆裂接地事故 架空绝缘导线的绝缘保护可降低线路引雷 雷电影响小 5 适用于旧城区改造 10kV架空绝缘导线可承压15kV 与建筑物最小垂直距离为1m 水平距离为0 75m 因此 将架空绝缘导线代替低压干线 直接送入负荷中心 缩短低压电网半径是旧城改造行之有效的配电方式 6 有利于防台风 架空裸导线线路的抗台风能力较差 台风一到 线路跳闸此起彼伏 采用架空绝缘导线后 导线瞬间相碰不会造成短路 减少了故障 大大提高线路的抗台风能力 2 架空绝缘线路的种类 架空绝缘导线有铝芯和铜芯铝材比较轻 较便宜 对线路连接件和支持件的要求低 铜芯线主要是作为变压器及开关设备的引下线 绝缘保护层有厚绝缘 3 4mm 和薄绝缘 2 5mm 厚绝缘的运行时允许与树木频繁接触 薄绝缘的只允许与树木短时接触 绝缘保护层又分为交联聚乙烯和普通聚乙烯交联聚乙烯的绝缘性能更优良 10kV绝缘线主要采用交联聚乙烯绝缘 有两种型号 一种是铜芯交联聚乙烯绝缘线 如JYJ型 一种是铝芯交联聚乙烯绝缘线 如JLYJ型等 3 架空绝缘线路与裸导线的比较 绝缘导线与裸导线在同一个规格内 绝缘导线的载流量比裸导线载流量要小 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 因此 设计选型时 绝缘导线要选大一档 绝缘层具有耐磨性和耐候性能 估计能够使用20年 绝缘导线的相间距离 由于架空绝缘导线有良好的绝缘性能 因此相间距离比裸导线线路要小 架设方式 常规敷设和紧凑型敷设架空绝缘导线可采用传统的裸导线方式架设 三角 垂直 水平 采用裸导线用的水泥电杆 铁附件及陶瓷绝缘子 或采用特制绝缘支架把导线悬挂 可增加架设的回路数 降低线路单位造价 绝缘线可以吊在钢索上成束架设 也可以甚至可以将绝缘线紧密接触平行架设形成多回路同杆架设 架空绝缘导线的设计 1 导线大一档 常用的架空绝缘导线的最大允许载流量 环境温度25度 如表所示 从表中可以看出 其载流能力差不多比裸导线低一个档次 因此 我们设计选型时 导线要大一档 即原来选用LGJ 70的 要选用95mm2的架空绝缘导线以满足要求 架空绝缘导线的设计 2 紧线金具大一档 由于多了一层绝缘皮 架空绝缘导线的线径比裸导线大 如表所示 我们在选用导线固定金具和连接金具时 就要注意差不多放在一档 如 95mm2的导线 选用紧线金具要按平时120mm2的考虑 6 2 2工厂电缆线路 电力电缆同架空线路一样 主要用于传输和分配电能 它受外界因素 雷电 风害等 的影响小 供电可靠性高 防腐性好 不占路面 美观 发生事故不易影响人身安全 但成本高 查找故障困难 接头处理复杂 一般在建筑或人口稠密的地方或不方便架设架空线的地方采用电力电缆 1 电缆的种类 按电压可分为 高压电缆 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 橡胶绝缘电缆 交联聚乙烯绝缘电缆等 油浸纸绝缘电缆 交联聚乙烯绝缘电缆 电缆的种类 按绝缘材料分 油浸纸绝缘电缆成本低 结构简单 制造方便 易于安装和维护 不宜用在有高度差的环境下 塑料绝缘电缆稳定性高 安装简单 但塑料受热易老化变形 交联聚乙烯绝缘电缆耐热性好 载流量大 适宜高落差甚至垂直敷设 橡胶绝缘电缆弹性好 性能稳定 防水防潮 一般用做低压电缆 2 电力电缆的基本结构 电缆线路由电力电缆和电缆头组成 电缆头指两条电缆的中间接头和电缆终端的封端头 是电缆线路的薄弱环节 在施工和运行中要由专业人员进行操作 电力电缆由导体 绝缘层和保护层三部分组成 图10kV交联聚乙烯绝缘电缆热缩中间头a 中间头剥切尺寸示意图b 每相接头安装示意图1 聚氯乙烯外护套2 钢铠3 内护套4 铜屏蔽层 内有缆芯绝缘 5 半导电管6 半导电层7 应力管8 缆芯绝缘9 压接管10 填充胶11 四氟带12 应力疏散胶 2 电力电缆的基本结构 导体要有良好导电性 减少输电时线路上能量损失 有铜芯电缆和铝芯电缆 保护层分为内 外护层 内护层直接用来保护绝缘层 材料有铅 铝和塑料等 外护层防止内护层免受机械损伤和腐蚀 常为钢丝或钢带构成的钢铠 外覆沥青 麻被或塑料护套 绝缘层的作用是将线芯导体间及保护层相隔离 因此必须具有良好绝缘性能 耐热性能 油浸纸绝缘电缆以油浸纸作为绝缘层 塑料电缆以聚氯乙烯或交联聚乙烯作为绝缘层 3 电缆的型号电缆型号中的字母排列一般按照下列次序 绝缘种类 线芯材料 内护层 其他结构特点 外护层 表电力电缆型号中各符号的含义 工厂常用电力电缆型号的选择 1 油浸纸绝缘铝包或铅包电力电缆 具有耐压强度高 耐热能力好 使用年限长等优点 使用最普遍 在工作时 其内部浸渍的油会流动 因此不宜用在有较大高度差的场所 如 6 10kV电缆水平高度差不应大于15m 以免低端电缆头胀裂漏油 2 塑料绝缘电力电缆 重量轻 耐腐蚀 可以敷设在有较大高度差 甚至是垂直 倾斜的环境中 有逐步取代油浸纸绝缘电缆的趋向 目前有两种 一种是聚氯乙烯绝缘 聚氯乙烯护套的全塑电力电缆 VLV和VV型 已生产至10kV电压等级 另一种是交联聚乙烯绝缘 聚氯乙烯护套电力电缆 YJLV和YJV型 已生产至35kV电压等级 4 电缆的敷设 电缆常用的敷设方式 1 直接埋地敷设 2 电缆沟敷设 3 电缆排管敷设 4 沿墙敷设 5 电缆桥架敷设 1 直接埋地如图所示 单位 mm 施工简单 电缆散热性能好 维护检修困难 易受机械损伤 化学腐蚀等 用于埋设根数不多 少于6根 的地方 2 敷设在电缆沟中 如图所示 单位 mm 图电缆敷设在电缆沟中1 盖板 2 电缆支架 3 预埋铁件 电缆敷设在电缆沟的电缆支架上 投资较高 但检修方便 占地面积少 在配电系统中应用很广泛 有积水 积灰和容易损坏等弊病 3 在混凝土管中如图所示 单位 mm 最常用 最经济的方法 电缆排管 当电缆数量较多或容易受到外界损伤的场所 为了避免损坏和减少对地下其他管道的影响 可将电缆敷设在混凝土管中 4 电缆桥架敷设 汇线桥架使电线 电缆 管缆的敷设更标准 更通用 且结构简单 安装灵活 可任意走向 并且具有绝缘和防腐蚀功能 投资少 建设周期短 图电缆桥架1 支架2 盖板3 支臂4 线槽5 水平分支线槽6 垂直分支线槽 电缆敷设时应注意的事项 直埋电缆深不应小于0 7m 四周用细纱埋设 与地下构筑物距离不小于0 3m埋设时要比较松弛 电缆长度比实际线路长5 10 并作波浪形埋设对非铠装电缆在下列地点应穿管保护 电缆引入或引出建筑物或穿过楼板处 当电缆与道路交叉时 从电缆沟引出到电杆或墙外面敷设的电缆距地面高2m或埋入地下0 25m深度的一段电缆与热力管道交叉时应有隔热层保护电缆金属外皮及金属电缆支架应可靠接地 5 电缆线路的运行维护 电缆线路的运行 塑料电缆不允许浸水 要经常测量电缆的负荷电流 防止电缆过负荷运行 防止受外力损坏 防止电缆头套管出现污闪 电缆线路的维护 必须了解电缆的敷设方式 结构布置 路径走向及电缆头的位置包括巡视 负载检测 温度检测 预防腐蚀 绝缘预防性试验 电力电缆线路常见故障和预防方法 6 2 3车间线路的结构和敷设 绝缘导线 1 绝缘导线类型按线芯材料分 有铜芯和铝芯两种 一般优先采用铝芯导线 在易燃 易爆或其他有特殊要求的场所采用铜芯绝缘导线 按其外皮的绝缘材料分 橡皮绝缘和塑料绝缘两种 塑料绝缘导线绝缘性能良好 且价格较低 在户内明敷或穿管敷设时可取代橡皮绝缘导线 但塑料绝缘在高温时易软化 在低温时又变硬变脆 故不宜在户外使用 橡皮绝缘在户外使用 绝缘导线的敷设方式有明配线和暗配线两种 沿墙壁 天花板 桁架及柱子等敷设导线称明敷 又叫明配线 导线穿管埋设在墙内 地坪内及房屋的顶棚内称暗敷 又叫暗配线 所用的保护管可以是钢管或塑料管 管径的选择按穿入导线连同外皮包护层在内的总截面 不超过管子内孔截面40 确定 穿管敷设也有明敷和暗敷两种 绝缘电线 导线 的型号格式 1 2 3 4 5 分别表示 1 代号 B 电线 有时不表示 2 导体 T 铜芯 缺省表示 L 铝芯 R 软铜 3 绝缘 V 聚氯乙烯 X 橡皮 F 氯丁橡皮 4 护套 V 聚氯乙烯 5 其他 R 软电线 P 屏蔽 B 平行例如 工厂中常用的绝缘导线塑料绝缘导线型号如 BLV塑料绝缘铝芯线 BV塑料绝缘铜芯线 BVR塑料绝缘铜芯软线 橡皮绝缘导线型号如 BLX BX 棉纱编织橡皮绝缘铝 铜 芯线 BXR棉纱编织橡皮绝缘软铜线等 2 车间电力线路敷设的安全要求 离地面3 5m以下的电力线路应采用绝缘导线 离地面3 5m以上的允许采用裸导线 离地面2m以下的导线必须加机械保护根据机械强度的要求 绝缘导线的线芯截面应不小于下页表中所列数值 为了确保安全用电 车间内部的电气管线和配电装置与其他管线设备间的最小距离应符合要求 车间照明线路每一单相回路的电流不应超过15A 除花灯和壁灯等线路外 一个回路灯头和插座总数不超过25个 当照明灯具的负载超过30A时 应用380 220V的三相四线制供电 对于工作照明回路 在一般环境的厂房内穿管配线时 一根管内导线的总根数不得超过6根 而有爆炸 火灾危险的厂房内不得超过4根 绝缘导线线芯的最小截面面积 车间电力线路常用的敷设方式 图车间电力线路敷设方式示意图1 沿屋架横向明敷 2 跨屋架纵向明敷 3 沿墙或沿柱明敷 4 穿管明敷 5 地下穿管暗敷 6 地沟内敷设 7 封闭式母线 插接式母线 图封闭式母线 母线槽 在车间内的应用1 馈电母线槽2 配电装置3 插接式母线槽4 机床5 照明母线槽6 灯具 车间内配电的裸导线 多数采用裸母线的结构 其截面形状有圆形 管形和矩形等 其材质有铜 铝和钢 车间内以采用LMY型硬铝母线最为普遍 现代化的生产车间 大多采用封闭式母线 亦称 母线槽 布线 如图所示 封闭式母线安全 灵活 美观 但耗用的钢材较多 投资较大 3 车间动力电气平面布线图 车间动力电气平面布线图是表示供电系统对车间动力设备配电的电气平面布线图 它反映动力线路的敷设位置 敷设方式 导线穿管种类 线管管径 导线截面及导线根数 同时还反映各种电气设备及用电设备的安装数量 型号及相对位置 某机械加工车间局部动力电气平面布线图 图某机械加工车间 一角 动力配电平面布置图 4 车间内照明供电方式 一台变压器供电 两台变压器供电 5 车间配电线路的运行维护 用钳表检查线路的负荷情况有无过载 检查配电箱 分线盒 开关 熔断器 母线槽及接地 接零等装置的运行情况 接线有无松脱 放电 螺栓是否紧固 母线接头有无氧化和腐蚀现象 检查线路上和线路周围有无影响线路安全运行的异常情况 对敷设在潮湿 有腐蚀性物质的场所的线路和设备 要作定期的绝缘检查 绝缘电阻一般不低于0 5M 6 线路运行时突然停电的处理 进线没有电压时 说明是电力系统方面暂时停电 总开关不必拉开 但出线开关应该全部拉开 两条进线中的一条进线停电时 应立即进行切换操作 将负荷转移给另一条进线供电 厂内配电线路发生故障使开关跳闸时 可试合一次 由于多数故障属暂时性的 试合成功 如果失败 开关再次跳闸 说明线路上故障尚未消除 这时应该对线路进行停电检修 车间线路在使用中发生故障 首先向用电人员了解故障情况 找出原因 并查看用电设备是否损坏及熔断器中的保险丝是否烧断 保险丝未烧断 是断电故障 用试电笔测试电源端 氖泡不亮表示电源无电 说明是上一级的线路或开关出了故障 也可能是电源中断供电 用试电笔测试电源端 氖泡发亮表示电源有电 说明是本熔断器以下的故障 保险丝已烧断 是短路故障 可能是用电设备损坏 发生碰线或接地等事故 用电设备的故障修复后 便可继续供电使用 经检查用电设备如无短路点 那就是线路本身有短路点 这时应逐段检查导线有无因绝缘层老化和碰伤而发生相间短路或接地短路 然后采取措施恢复绝缘或更换导线 6 3导线和电缆截面的选择 导线 电缆截面选择必须满足安全 可靠的条件 1 发热条件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 2 电压损耗条件通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的电压损耗 不应超过其正常运行时允许的电压损耗 3 经济电流密度35kV及以上的高压线路及35kV以下的长距离 大电流线路 其导线 含电缆 截面宜按经济电流密度选择 以使线路的年运行费用支出最小 4 机械强度导线 包括裸线和绝缘导线 截面不应小于其最小允许截面 对于电缆 不必校验其机械强度 但需校验其短路热稳定度 母线则应校验其短路的动稳定度和热稳定度 导线和电缆的选择过程 1 10kV及以下的高压线路和低压动力线路发热条件 电压损耗 机械强度 2 低压照明线路 电压损耗 发热条件 机械强度 3 对长距离大电流线路和35kV及以上的高压线路 经济电流密度 发热条件 电压损耗 机械强度 4 对于电力电缆有时还必须校验短路时的热稳定度 看其在短路电流作用下是否会烧毁 6 3 1按允许载流量选择导线 电缆截面 为保证安全可靠 导线和电缆的正常发热温度不能超过其允许值 或者说通过导线的计算电流或正常运行方式下的最大负荷电流Imax应当小于它的允许载流量 式中Ial 导线允许载流量 Imax 线路最大长期工作电流 即最大负荷电流 Ial Imax 相同截面下 铜的载流能力是铝的1 3倍 因此若导线为TJ型铜绞线时 其允许载流量为相同截面LJ型铝绞线允许载流量的1 3倍 允许载流量与环境温度有关 查允许载流量时注意根据环境温度查出或乘上温度修正系数求出相应的允许载流量 Tal 导体正常工作时的最高允许温度 T0 导体允许载流量所采用的环境温度 T0 导体敷设地点实际的环境温度 按规定 选择导线时所用的环境温度 室外 取当地最热月平均最高气温 室内 取当地最热月平均最高气温加5 选择电缆时所用的环境温度 土中直埋 取当地最热月平均气温 室外电缆沟 电缆隧道 取当地最热月平均最高气温 室内电缆沟 取当地最热月平均最高气温加5 对于电缆敷设时 还要考虑两个调整参数 可查表 1 多根电缆并列敷设时 散热受到影响 2 在土壤中敷设时 考虑不同土壤介质对散热的影响 最大负荷电流Imax的选取 1 相线计算电流I30 2 选择降压变压器高压侧导线时 应取变压器额定一次电流 3 选高压电容器的引入线应为电容器额定电流的1 35倍 4 选低压电容器的引入线应为电容器额定电流的1 5倍 主要考虑电容器充电时有较大涌流 1 一般三相负荷基本平衡的低压线路的中性线截面 不宜小于相线截面的50 2 三次谐波电流相当突出的三相线路 中性线截面不宜小于相线截面 3 由三相线路分出的两相三线线路和单相双线线路中的中性线 中性线截面应与相线截面相等 4 室内明敷的绝缘导线 其最小截面不得小于4mm2 5 低压架空导线 其最小截面不得小于16mm2 三相系统相线及中性线截面选取的注意点 6 保护线 PE线 截面的选择 保护线截面一般不得小于相线截面的一半 参照如下 7 保护中性线 PEN线 截面的选择 PEN线截面选择应同时满足中性线和保护线选择的条件 取其中的最大截面 导线截面选取的注意点 6 3 2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 但是线路投资 有色金属消耗量及维修管理费用就越高 2 截面选择越小 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 如图所示 为线路年运行费用C与导线截面A的关系曲线 曲线1表示线路的年折旧费和线路的年维修管理费之和与导线截面的关系曲线 曲线2表示线路的年电能损耗费与导线截面的关系曲线 曲线3为曲线1与曲线2的叠加 表示线路的年运行费用 包括线路的年折旧费 维修管理费和电能损耗费 与导线截面的关系曲线 6 3 2按经济电流密度选择导线和电缆的截面 从全面的经济效益考虑 既使线路的年运行费用接近于最小又适当考虑有色金属节约的导线截面 是总经济效益为最好的截面 称为经济截面 用符号Sec表示 按经济电流密度jec 见下表 计算出导线的经济截面Sec Imax jec 表我国规定的经济电流密度jec A mm2 示例 6 3 3按机械强度校验导线截面 工厂供配电线路选用的导线按机械强度进行校验 就应保证所选的架空裸导线 下表 和不同敷设方式的绝缘导线的截面不应小于其最小允许截面的要求 可查附表进行校验 架空裸导线的最小截面 3 10kV线路在非居民区使用时 最小截面可以下降一挡 规程规定电缆不必校验机械强度 附表 例6 1某地区变电站以35kV架空线路向一容量为 3800 j2100 kVA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 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 工厂的计算电流为 查表可知 其jec 0 9A mm2 所以Sec Ic jec 71 6 0 9 79 6mm2选择准截面70mm2 即型号为LGJ 70的铝绞线 查表 2 校验发热条件查附表 LGJ 70在室外温度为25oC时允许载流量为Ial 275A IC 71 6A 所以满足发热条件 3 校验机械强度查附表 35kV架空铝绞线的机械强度最小截面为Smin 35mm2 S 70mm2因此 所选的导线截面也满足机械强度要求 注意 只有按照经济电流密度法得到的截面 可以以此为选取标准截面的标准就近选取 其他方法都是向大靠档 6 3 4按允许电压损失选择导线和电缆截面 1 电压降 线路两端电压的相量差称电压降 即 2 电压损失 线路两端电压的代数差称电压损失 即 U U1 U2 电压损失一般以百分数表示 即电压损失的有名值与额定电压之比的百分数表示 线路的电压损失不宜超过规定值 高压配电线路的电压损失 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 一般不超过5 对视觉要求较高的照明电路 则为2 3 一 电压损失 1 线路末端有一个集中负荷时三相线路电压损失的计算 线路末端有一个集中负荷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cos 2 线路首端和末端的相电压分别为U 1 U 2 以末端电压U 2为参考轴作出一相的电压相量图 如图所示 a 末端接有一个集中负荷的三相线路 b 末端接有一个集中负荷的三相线路其中一相的电压矢量图 二 线路电压损失计算 由相量图可以看出 线路相电压损失为 U