电力导线计算

1、输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 一、导线截面选择的基本原则一、导线截面选择的基本原则 1发热条件：发热条件： 导线在通过正常最大负荷电流（计算电流）时导线在通过正常最大负荷电流（计算电流）时 产生的发热温度不超过其正常运行时的最高允许温度。产生的发热温度不超过其正常运行时的最高允许温度。 2电压损失条件：电压损失条件： 导线或电缆在通过正常最大负荷电流时产导线或电缆在通过正常最大负荷电流时产 生的电压损失应小于电压损失，以保证供电质量。生的电压损失应小于电压损失，以保证供电质量。 3机械强度条件：机械强度条件： 在正常工作条件下，导线应有足够的机械在正常工作条件下，导线应有足够的

2、机械 强度以防止断线，故要求导线截面不应小于最小允许截面。强度以防止断线，故要求导线截面不应小于最小允许截面。 4 经济条件：经济条件： 选择导线截面时，即要降低线路的电能损耗和选择导线截面时，即要降低线路的电能损耗和 维修费等年运行费用，又要尽可能减少线路投资和有色金属消维修费等年运行费用，又要尽可能减少线路投资和有色金属消 耗量，通常可按国家规定的经济电流密度选择导线截面。耗量，通常可按国家规定的经济电流密度选择导线截面。 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 5电晕条件：电晕条件： 高压输电线路产生电晕时，不仅会引起电晕损高压输电线路产生电晕时，不仅会引起电晕损 耗，而且还产生噪

3、声和无线电干扰，为了避免电晕的发生，导耗，而且还产生噪声和无线电干扰，为了避免电晕的发生，导 线的外径不能过小。线的外径不能过小。 根据设计经验，导线截面选择的原则如下：根据设计经验，导线截面选择的原则如下： 对区域电力网：对区域电力网：先按经济电流密度按选择导线截面，然后先按经济电流密度按选择导线截面，然后 再校验机械强度和电晕条件。再校验机械强度和电晕条件。 对地方电力网：对地方电力网：先按允许电压损失条件选择导线截面，以先按允许电压损失条件选择导线截面，以 保证用户的电压质量，然后再校验机械强度和发热条件。保证用户的电压质量，然后再校验机械强度和发热条件。 对低压配电网：对低压配电网：通

4、常先按发热条件选择导线截面，然后再通常先按发热条件选择导线截面，然后再 校验机械强度和电压损失。校验机械强度和电压损失。 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 二、按发热条件选择导线截面二、按发热条件选择导线截面 按发热条件选择三相系统中的相线截面的方法按发热条件选择三相系统中的相线截面的方法: :应使导线应使导线 的允许载流量的允许载流量Ial不小于通过相线的计算电流不小于通过相线的计算电流I30，即，即 0 0 al al K 此时，按发热条件选择截面的条件为：此时，按发热条件选择截面的条件为： 30 I al IK 30 I al I u导线的允许载流量与环境温度和敷设条件有关。

5、当导线敷导线的允许载流量与环境温度和敷设条件有关。当导线敷 设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同 时，则允许载流量应乘以温度校正系数，即时，则允许载流量应乘以温度校正系数，即 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 3 .1 032.0 053.0 Al Cu Al Cu I I AlAlCuCu RIRI 22 A l I A l I Al Al Cu Cu 22 或或 AlCu II3 . 1 即铜导线允许载流量为同截面铝导线允许载流量的即铜导线允许载流量为同截面铝导线允许载流量的1.3倍。倍。 u环境温度的规定：在

6、室外，取当地最热月平均气温；在室环境温度的规定：在室外，取当地最热月平均气温；在室 内，取当地最热月平均气温加内，取当地最热月平均气温加5。对埋入土中的电缆，取。对埋入土中的电缆，取 当地最热月地下当地最热月地下0.81m深处的土壤月平均气温。深处的土壤月平均气温。 u铜、铝导线的等效换算铜、铝导线的等效换算: 若近似认为铜、铝导线的散热情若近似认为铜、铝导线的散热情 况相同，则其发热温度相同时，可认为其功率损耗相同，况相同，则其发热温度相同时，可认为其功率损耗相同， 即：即： 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 对对 动动 力力 线线 路，路， 一一 般般 要要 求求 中中 性性

7、线线 截截 面面 应应 不不 小小 于于 相相 线线 截截 面面 的的 一一 半半， 即即 0. 5 ； 对对 照照 明明 线线 路，路， 因因 中中 性性 线线 电电 流流 与与 相相 线线 电电 流流 相相 等，等， 因因 此，此， 可可 取取 。 F保护线（保护线（PE线）截面的选择：保护线截面一般应不小于相线）截面的选择：保护线截面一般应不小于相 线截面的一半，即线截面的一半，即 0.5 ；当相线截面当相线截面 16mm2时，可时，可 取取 。 PE A A AA PE A F中性线（中性线（N线）截面的选择：对动力线路，线）截面的选择：对动力线路， 一般要求中性一般要求中性 线截面应

8、不小于相线截面的一半，即线截面应不小于相线截面的一半，即 0.5 ；对照明线路，；对照明线路， 因中性线电流与相线电流相等，因此，可取因中性线电流与相线电流相等，因此，可取 。 0 A A AA 0 F保护中性线（保护中性线（PE线）截面的选择：线）截面的选择：PE线兼有中性线和线兼有中性线和 保护线的双重功能，截面选择应同时满足上述二者的要求，保护线的双重功能，截面选择应同时满足上述二者的要求， 并取其中并取其中较大者较大者作为作为PE线截面，因此线截面，因此(0.51) 。 PEN A A u低压系统中性线和保护线的选择低压系统中性线和保护线的选择 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的

9、选择 op I 式中，为过流保护装置的动作电流，对于熔断器为熔体的额式中，为过流保护装置的动作电流，对于熔断器为熔体的额 定电流定电流 ， 为绝缘导线或电缆的允许短时过负荷倍数。为绝缘导线或电缆的允许短时过负荷倍数。 FEN I OL K op I alOLI K 需要指出：需要指出：若上式不满足要求，应加大导线截面，从而使若上式不满足要求，应加大导线截面，从而使Ial增大。增大。 u按发热条件选择导线或电缆截面时，还必须与其相应的过按发热条件选择导线或电缆截面时，还必须与其相应的过 流保护装置（熔断器或低压断路器的过流脱扣器）的动作电流保护装置（熔断器或低压断路器的过流脱扣器）的动作电 流相

10、配合，以便在线路过负荷或短路时及时切断线路电流，流相配合，以便在线路过负荷或短路时及时切断线路电流， 保护导线或电缆不被毁坏。因此，应满足的条件是：保护导线或电缆不被毁坏。因此，应满足的条件是： 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 三、按允许电压损失选择导线截面三、按允许电压损失选择导线截面 ra n i N iiii UU U XqRp U 1 由于导线截面对电抗的影响很小，所以，当、一定由于导线截面对电抗的影响很小，所以，当、一定 时，可认为近似不变。因此，可初选一种导线的单位长度时，可认为近似不变。因此，可初选一种导线的单位长度 电抗值（电抗值（6110kV架空线路取架空线路取

11、0.30.4/km，电缆线路取，电缆线路取 0.070.08/km），则），则 N Ui q r U N n i ii N n i ii r U Lqx U Xq U 1 1 1 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 N al al U U U 100 % 而而 rala UUU N n i ii N n i ii N n i ii a AU Lp U Lpr U Rp U 11 1 1 由由 得：得： Na n i ii UU Lp A 1 1cos若若 ，可不计，可不计 ，则，则 a U Nal n i ii UU Lp A 1 式中，为允许电压损失（式中，为允许电压损失（V）。）

12、。 al U 说明：说明：求出导线截面求出导线截面后，应选择一个与其后，应选择一个与其接近而偏大接近而偏大的标准截面作为导线截面。的标准截面作为导线截面。 式中，式中，UN 、 、pi 、 Li 、的单位分别为的单位分别为kV、V 、kW、km 和和 。 2 mm/km a U 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 例例3-1 某丝绸炼染厂某丝绸炼染厂10kV厂区配电网络导线截面选择计算实例。厂区配电网络导线截面选择计算实例。 该厂供电电源由距该厂该厂供电电源由距该厂2km的的35kV地区变电所，以一回地区变电所，以一回 路路10kV架空线供电。由于供电线路不长，应按允许电压损失架空线

13、供电。由于供电线路不长，应按允许电压损失 选择导线截面，然后按发热条件和机械强度进行校验。选择导线截面，然后按发热条件和机械强度进行校验。 （1）按允许电压损失选择导线截面）按允许电压损失选择导线截面 已知，已知，P30=1111.2kW，Q30=524.6kvar，S30= 1229kVA其允许电其允许电 压损失为压损失为5%，设，设x1 =0.4/km，则，则 V500V10000 100 5 100 % N al al U U U VV42 10 26 .5244 . 0 1 N r U Qlx U 45842500 rala UUUV 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 22

14、 16.15 45810032. 0 22 .1111 mmmm aN UU Pl A 所以所以 初步选初步选LJ-16型铝绞线。型铝绞线。 （2）按发热条件进行校验）按发热条件进行校验 AA U S I N 71 103 1229 3 30 30 线路的计算电流为：线路的计算电流为： 当地最热月平均最高气温为当地最热月平均最高气温为35，查附表，查附表II-9 和和II-10知，知， LJ-16型铝绞线的允许载流量为型铝绞线的允许载流量为 A71A， 故满足发热条件。故满足发热条件。 4 .9210588. 0 al IK （3）按机械强度进行校验）按机械强度进行校验 查表查表3-2知，知，

15、10kV架空铝绞线的最小截面为架空铝绞线的最小截面为25 mm2，不满足，不满足 机械强度条件。因此，该厂机械强度条件。因此，该厂10kV进线应采用进线应采用LJ-25型铝绞线。型铝绞线。 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 四、按经济电流密度选择导线截面四、按经济电流密度选择导线截面 1经济电流密度的概念经济电流密度的概念 导线截面越大，线路的功率损耗和电能损耗越小（即年运导线截面越大，线路的功率损耗和电能损耗越小（即年运 行费用越小），但是线路投资和有色金属消耗量都要增加；反行费用越小），但是线路投资和有色金属消耗量都要增加；反 之，导线截面越小，线路投资和有色金属消耗量越少，但

16、是线之，导线截面越小，线路投资和有色金属消耗量越少，但是线 路的功率损耗和电能损耗却要增大（即年运行费用越大）。路的功率损耗和电能损耗却要增大（即年运行费用越大）。 综合以上两种情况，综合以上两种情况，使年运行费用达到最小、初投资费用使年运行费用达到最小、初投资费用 又不过大又不过大而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面，而确定的符合总经济利益的导线截面，称为经济截面， 用用Aec表示。表示。 对应于经济截面的导线电流密度，称为对应于经济截面的导线电流密度，称为经济电流密度经济电流密度，用，用 jec表示。表示。 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 图图3-24 是年运行费用

17、是年运行费用F与导线截面与导线截面A的关系曲线。的关系曲线。 1年折旧费和年维修管理费之和与导线截面的关系曲线；年折旧费和年维修管理费之和与导线截面的关系曲线； 3为曲线为曲线1与曲线与曲线2的叠加，的叠加， 表示线路的年运行费与导线截面表示线路的年运行费与导线截面 的关系曲线。的关系曲线。 2年电能损耗费与导线截面的关系曲线；年电能损耗费与导线截面的关系曲线； 由图可知，曲线由图可知，曲线3的最低点的最低点 （a点）的年运行费用最小，但点）的年运行费用最小，但 从综合经济效益考虑，导线截从综合经济效益考虑，导线截 面选面选Ab比选比选Aa更为经济合理，更为经济合理， 即即 Ab为经济截面。为

18、经济截面。 图图3-24 线路年运行费用与导线线路年运行费用与导线 截面的关系曲线截面的关系曲线 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 2按经济电流密度选择导线截面的方法按经济电流密度选择导线截面的方法 ec ec j I A 30 我国现行的经济电流密度见书中表我国现行的经济电流密度见书中表3-3。则。则 例例3-2 有一条长有一条长15km的的35kV架空线路，计算负荷为架空线路，计算负荷为4850kW， 功率因数为功率因数为0.8，年最大负荷利用小时数为，年最大负荷利用小时数为4600h。试按经济电。试按经济电 流密度选择其导线截面，并校验其发热条件和机械强度。流密度选择其导线截

19、面，并校验其发热条件和机械强度。 解：（解：（1）按经济电流密度选择导线截面）按经济电流密度选择导线截面 说明：说明：计算出经济截面计算出经济截面Aec后，应选后，应选最接近而又偏小最接近而又偏小一点的标准截面。一点的标准截面。 输电线路导线截面的选择输电线路导线截面的选择 线路的计算电流为：线路的计算电流为： A100 8 . 0353 4850 cos3 30 30 N U P I 由表由表3-3，查得，查得jec=1.15A/mm2 ,因此，导线的经济截面为因此，导线的经济截面为 2 87 15. 1 100 mm ec A 选选LGJ-70型铝绞线。型铝绞线。 （2）校验发热条件：）校

20、验发热条件： 275 al I 查附录表查附录表II-9得得LGJ-70的允许载流量（室的允许载流量（室 外外25） A，因此发热条件满足要求。因此发热条件满足要求。 100 30 I （3）校验机械强度：）校验机械强度： 查表查表3-2得，得，35kV钢芯铝绞线的最小允许截钢芯铝绞线的最小允许截 面为面为25mm2，因此所选，因此所选LGJ-70满足机械强度要求。满足机械强度要求。 变压器的变压器的二次绕组二次绕组对于用电设备而言，相当于供电设备。对于用电设备而言，相当于供电设备。 u 第一种情况比用电设备额定电压高 第一种情况比用电设备额定电压高10% 10% u 第二种情况比用电设备额定

21、电压高 第二种情况比用电设备额定电压高5%5% 变压器变压器 变压器的变压器的一次绕组一次绕组：相当于是用电设备，所以规：相当于是用电设备，所以规 定变压器一次绕组的额定电压与线路额定电压相同。定变压器一次绕组的额定电压与线路额定电压相同。 注意：注意：但当变压器一次绕组但当变压器一次绕组直接与发电机相连直接与发电机相连时，变压时，变压 器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。器一次绕组的额定电压与发电机额定电压相等。 其中其中5%5%用于补偿变压器满载供电用于补偿变压器满载供电 时，一、二次绕组上的电压损失；时，一、二次绕组上的电压损失； 另外另外5%5%用于补偿线路上的电压损用于补偿线路

22、上的电压损 失，因此适用于变压器供电距离失，因此适用于变压器供电距离 较长时的情况。较长时的情况。 当变压器供电距离较短当变压器供电距离较短 时，可以不考虑线路上时，可以不考虑线路上 的电压损失，只需要补的电压损失，只需要补 偿满载时变压器绕组上偿满载时变压器绕组上 的电压损失即可。的电压损失即可。 M T1T2 G 线路的平均额定电压线路的平均额定电压 UavUav Nav UU05.1 指线路始端最大电压（变压器空载电压）和末端用电设指线路始端最大电压（变压器空载电压）和末端用电设 备额定电压的平均值。备额定电压的平均值。 发电机发电机G G的额定电压的额定电压：UNG=1.05UNL1=

23、1.0510=10.5（kV） 变压器变压器T1的额定电压：的额定电压： U1NT1=UN.G=10.5（kV） U2NT1=1.1UNL2=1.1110=121(kV) 变压器变压器T1的变比为：的变比为：10.5/121 变压器变压器T2的额定电压：的额定电压：U1NT2=UNL2=110（kV） U2NT2=1.05UNL3=1.056=6.3(kV) 变压器变压器T2的变比为：的变比为：110/6.3 例1 已知图示系统中电网的额定电压，试确定发 电机和变压器的额定电压。 1 3 4 6 7 10 2 5 8 9 1 1横担；横担；2 2横梁；横梁；3 3避雷线；避雷线；4 4绝缘子；

24、绝缘子；5 5砼杆；砼杆； 6 6拉线；拉线；7 7拉线盘；拉线盘；8 8接地引下线；接地引下线；9 9接地装置；接地装置； 1010底盘；底盘；1111导线；导线；12-12-防振锤；防振锤； 图图1-3 1-3 输电线路的组成元件（双杆）输电线路的组成元件（双杆） 9 8 接地装置俯视图接地装置俯视图 11 12 1 3 4 6 7 5 8 9 2 接地装置俯视图接地装置俯视图 7 8 1 1避雷线；避雷线；2 2双分裂导线；双分裂导线；3 3塔头；塔头；4 4绝缘子；绝缘子； 5 5塔身；塔身；6 6塔腿；塔腿；7 7接地引下线；接地引下线；8 8接地装置；接地装置； 9 9基础；基础；

25、1010间隔棒；间隔棒； 图图1-4 1-4 输电线路的组成元件（猫头塔）输电线路的组成元件（猫头塔） 10 在电杆上组装横担 1、所选材料须符合施工技术要求和尺寸要求；、所选材料须符合施工技术要求和尺寸要求； 2、检查电杆及对安全用具做冲击试验。杆根牢固、表、检查电杆及对安全用具做冲击试验。杆根牢固、表 面平整无裂纹，肢扣、腰绳做冲击试验后符合要求；面平整无裂纹，肢扣、腰绳做冲击试验后符合要求； 3、蹬杆及站位。蹬杆动作规范、熟练，肢扣调带及时，、蹬杆及站位。蹬杆动作规范、熟练，肢扣调带及时， 安全带系法正确，杆上站位正确；安全带系法正确，杆上站位正确； 4、横担、金具的提升及安装。提升过程

26、动作规范、横担、金具的提升及安装。提升过程动作规范无撞无撞 击和掉落击和掉落现象，横担金具安装现象，横担金具安装顺序正确顺序正确，位置尺寸和紧固，位置尺寸和紧固 程度符合技术要求。螺母紧固后，露出的螺纹不应小于程度符合技术要求。螺母紧固后，露出的螺纹不应小于2 纹，螺栓纹，螺栓穿入方向穿入方向为顺线路方向的螺栓从电源侧穿入，横为顺线路方向的螺栓从电源侧穿入，横 线路方向的螺栓，面向受电侧，由左向右穿，垂直地面的线路方向的螺栓，面向受电侧，由左向右穿，垂直地面的 螺栓由下向上穿入；螺栓由下向上穿入； 5、工作终结。安装和拆卸完毕后杆上不留异物，使用、工作终结。安装和拆卸完毕后杆上不留异物，使用

27、的工具，材料完整及摆放合理，并及时清扫现场。的工具，材料完整及摆放合理，并及时清扫现场。 电缆的敷设方式：电缆的敷设方式： 直接埋入土中：埋设深度一般为直接埋入土中：埋设深度一般为0.70.8m，应在冻土层，应在冻土层 以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于以下。当多条电缆并列敷设时，应留有一定距离，以利于 散热。散热。 电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电电缆沟敷设：当电缆条数较多时，宜采用电缆沟敷设，电 缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖。缆置于电缆沟的支架上，沟面用水泥板覆盖。 穿管敷设：当电力电缆在室内明敷或暗敷时，为了防电缆穿管敷设：当电力电缆在室内明敷

28、或暗敷时，为了防电缆 受到机械损坏，一般多采用穿钢管的敷设方式。受到机械损坏，一般多采用穿钢管的敷设方式。 高层建筑的的装置施工方案高层建筑的的装置施工方案 高层建筑的内线工程都有完整的施工图纸,必须严格遵照 执行。高层建筑的用电负荷很大,但目前国内大部分高层 建筑的变压器都设置在底层或地下室,因此低压干线可采 用母线槽配电。将组装的母线或成套的母线槽沿着建筑结 构上专门用于装置设备和电缆、母线的水平夹层、垂直竖 井安装敷设；负荷较小时则敷设大截面电缆。 高层建筑配线时,每层都有相应的配电盘、配电箱。由每 层配电盘、箱向各处配线时,低压电缆一般采用聚氯乙烯 或聚乙烯电缆,大多采用铜芯电缆,以满足没有接头腐蚀的 要求,而且能承受压力、弯曲,还具有不易燃烧的性能。现 在的高层建筑通常不设单独的电缆夹层,电缆都沿每层活 动天花板上面的电缆沟道中敷设,于施工和检修都十分方 便。 照明线路、