供配电技术第6章

1、第六章电力线路内容：电力线路的结线方式，导线和电缆选择，电压损失的计算，电力线路的结构。重点：了解电力线路的结构，掌握电力线路的接线方式，导线和电缆选择的原则和方法掌握电压损失的计算。第六章电力线路6.1电力线路的接线方式6.2导线和电缆选择的一般原则6.3按允许载流量选择导线和电缆截面6.4按允许电压损失选择导线和电缆截面6.5按经济电流密度选择导线和电缆的截面6.6电力电缆的结构和敷设小结思考题与习题第6章电力线路6.1电力线路的接线方式电力线路的基本要求：供电安全可靠，操作方便，运行灵活、经济和有利发展。电力线路按电压高低分：有1KV以上的高压线路和1KV以下的低压线路。电力线路按结构形

2、式分：有架空线路和电缆线路以及室内线路等。电力线路常用的接线方式：放射式、树干式和环式。 高压放射式接高压放射式接线是指变配电所线是指变配电所高压母线上引出高压母线上引出的一回线路直接的一回线路直接向一个车间变电向一个车间变电所或高压用电设所或高压用电设备供电，沿线不备供电，沿线不支接其他负荷。支接其他负荷。6.1.1放射式接线放射式接线该接线引出线发生故障时互不影响，供电可靠性高，一般情况下，其有色金属消耗量较多，采用的开关设备也较多，故投资较大。多用于用电设备容量大，或负荷性质重复，特别是大型设备的供电。高压放射式接线低压放射式接线6.1.2 树干式接线树干式接线树干式接线是指由变配电所高

3、压母线上或低压配电屏引出的配电干线上，沿线支接了几个车间变电所或负荷点的接线方式。该接线与放射式接线相反，引出线和有色金属消耗量少，节约投资，但供电可靠性差，适用于供电容量较小且分布均匀的用电设备。高压树干式接线低压树干式接线6.1.3 环形接线环形接线高压环行接线低压环行接线是树干式接线的改进，两路树干式接线联接起来就构成了环形接线。这种接线运行灵活，供电可靠性高。由于闭环运行时继电保护整定较复杂，同时也为避免环形线路上发生故障时影响整个电网，因此大多数环形线路采用“开环”运行方式，即环形线路中有一处开关是断开的。在现代化城市配电网中这种接线应用较广。配电系统的高压接线实际上往往是几种接线方

4、式的组合，究竟采用什么接线方式，应根据具体情况，对供电可靠性的要求，经技术经济综合比较后才能确定。一般地说，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。6.2导线和电缆选择的一般原则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导线和电缆的选择根据其使用环境、工作条件等因素确定。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。裸导线常用的型号：（1）铝绞线（LJ）导电性能较好，重量轻，对风雨作用的抵抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差。多用于610kV的线路。（2）钢芯铝绞线（L

5、GJ）在机械强度要求较高的场合和35kV及以上的架空线路上多被采用。（3）铜绞线（TJ）导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，但价格较高。（4）防腐钢芯铝绞线（LGJF）具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性能好，一般用在沿海地区、咸水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上。2常用电力电缆型号（1）电力电缆型号的表示和含义31中性线芯截面（mm2）中性线芯数相线芯截面（mm2）相线芯数额定电压（V）外护层代号特征代号内护套代号导体材质类别代号电缆类别代号：Z油浸纸绝缘电力电缆V聚氯乙烯绝缘电力电缆YJ交联聚乙烯绝缘电力电缆X橡胶绝缘电力电缆材质代号：L铝导体

6、LH铝合金导体T铜导体TR软铜导体内护套代号：Q铅包L铝包（现不生产）V聚氯乙烯护套特征代号：P滴干式D不滴流式F分相铅包式外护层代号：02聚氯乙烯套03聚乙烯套20裸钢带铠装30裸细圆钢丝铠装40裸粗圆钢丝铠装（2）常用型号及选择原则 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常用的绝缘导线型号选择 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

7、号有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。型号字母含义为型号字母含义为:B-布电线布电线,电压：电压：300/500V ；V-PVC聚氯乙烯，即塑料聚氯乙烯，即塑料 ；L-铝芯铝芯,铜芯不表示；铜芯不表示；R-软，软，要做到软，就是增加导体根数要做到软，就是增加导体根数 例例:BV-铜芯聚氯乙烯绝缘导线，铜芯聚氯乙烯绝缘导线，BVR-铜芯聚氯乙烯绝缘软导线。铜芯聚氯乙烯绝缘软导线。 6.2.2导线、电缆的截面选择原则导线电缆截面的选择要求必须满足安全、可靠和经济的条件，其选择原则为： 1.按允许载流量选择导线和电缆的截面通过导线或电缆的最大负荷电流不应大于其允许载流量。2.按允许电压损

8、失选择导线和截面在导线和电缆（包括母线）通过正常最大负荷电流（即计算电流）时，线路上产生的电压损失不应超过正常运行时允许的电压损失。 3.按经济电流密度选择导线和电缆截面经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度。按这种原则选择的导线和电缆截面称为经济截面。4.按机械强度选择导线和电缆截面这是对架空线路而言的,要求所选的截面不小于其最小允许截面，即SSm.min式中，Sm.min为机械强度最小允许截面（附表A-15），对电缆不必校验其机械强度。5.短路热稳定校验架空线路因其散热性较好，不作热稳定校验，电缆应进行热稳定校验（这部分内容见5.4节所述），即选择导线截面时，要求在满足上述五

9、个原则的基础上选择其中截面数最大的截面。6.3按允许载流量选择导线和电缆截面6.3.1三相系统相线截面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Ic不超过其允许载流量Ial。IcIal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。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，见附录表A-14-6。3电缆在土壤中敷设时，因土壤热阻系数不同，散热条件也不同，其允许载流量也应乘上土壤热

10、阻系数KS校正，具体数据参考附录表A-14-5。4计算电流IC的选取：对降压变压器高压恻的导线，取变压器额定一次电流I1NT；对电容器的引入线，考虑电容器充电时有较大涌流，所以选高压电容器的引入线时，取电容器额定电流INC的1.35倍，选低压电容器的引入线应为电容器额定电流的1.5倍。6.3.2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的中性线截面S0，应不小于相线截面S的一半，即S00.5S（2）三相四线制引出的两相三线线路和单相线路，中性线截面与相线截面相同，即S0=S（3）若三相四线制线路的三次谐波电流相当突出，中性线截面不小于相线截面，即S0S2.保护

11、线(PE线)截面的选择保护线截面SPE要满足短路热稳定度的要求，按GB500541995低压配电设计规范规定：（1）当S16mm2时SPES（2）当16mm2S35mm2时SPE16mm2（3）当S35mm2时SPE0.5S3.保护中性线(PEN线)截面的选择因PEN线具有PE线和N线的双重功能，故选择截面时按其中的最大值选取。例例6-1有一条220/380V的三相四线制线路，采用BLV型铝芯塑料穿钢管埋地敷设，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：解：（1）计算线路中的计算电流（2）相线截面的选择查

12、附录表132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=83Aal=650=250=15温度校正系数为导线的实际允许载流量为Ial=KIal=1.1280A=89.6AIC=89A所选相线截面满足允许载流量的要求。（3）保护线截面SPEN的选择按SPEN0.5S要求，选SPEN=25mm2所以选择BLV型铝芯塑料导线BLV-500-3*35+1*25。6.4按允许电压损失选择导线和电缆截面 6.4.1电压损失 1.电压降落线路两端电压的相量差称电压降落,即2.电压损失线路两端电压的代数差称电压损失

13、,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%。6.4.2线路电压损失计算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（R=R0l）电抗为X（X=X0l）。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

14、所示。由相量图可以看出，线路相电压损失为：U=U1U2=ae在工程计算中，常以ad段代替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因为，所以，在实际计算中，常采用线路的额定电压UN来代替U2，误差极小，所以线电压损失为电压损失百分数为(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2.沿线有多个集中负荷时电压损失以带三个集中负荷的三相线路为例，图下图所示。图中，P1、Q1、P2、Q2、P3、Q3为通过各段干线的有功和无功功率；p1、q1、

15、p2、q2、p3、q3为各支线的有功和无功功率；r1、x1、r2、x2、r3、x3为各段干线的电阻和电抗；R1、X1、R2、X2、R3、X3为从电源到各支线负荷线路的电阻和电抗；l1、l2、l3为各干线的长度；L1、L2、L3为从电源到各支线负荷的长度；I1、I2、I3为各段干线的电流。图6-10接有三个集中负荷的三相线路接有三个集中负荷的三相线路因为供电线路一般较短，线路上的功率损耗略去不计。（1）用干线负荷及干线的电阻电抗计算通过第一段干线的负荷为P1=p1+p2+p3,Q1=q1+q2+q3；通过第二段干线的负荷为P2=p2+p3,Q2=q2+q3；通过第三段干线的负荷为P3=p3,Q3

16、=q3；线路上总的电压损失为推广到线路上有n个集中负荷时的情况，线路电压损失的计算公式（2）用支线负荷及支线到电源的电阻电抗计算（3）若线路截面相同，则（4）对于全线的导线型号规格一致的“无感”线路（均一无感线路），电压损失计算公式为例例6-2 已知已知LJ70：R0=0.46/km，X0=0.369/km；LJ95：R0=0.34/km，X0=0.36/km，线路，线路1WL的的型号为型号为LJ-95，线路，线路2WL、3WL的型号为的型号为LJ-70，试计算如图，试计算如图6-10的的10kV供电系统的电压损失。供电系统的电压损失。42. 4101074. 0600369. 0111672

17、. 0147692. 070046. 0138868. 018681010%223322113322112NNiiiiUxQxQxQrPrPrPUxQrPU解： 用干线法求解。先计算每段干线的计算负荷 解：用干线法求解。先计算每段干线的计算负荷kWpppP18687008 . 08604803211kWppP13887008 . 0860322kWpP70033var1476600)8 . 0sin(arccos8603603211kqqqQvar1116600)8 . 0sin(arccos860322kqqQvar60033kqQ 再计算各干线的电阻和电抗：1011lRr0.342=0.6

18、8/km 1011lXx =0.362=0.72/km2022lRr0.461=0.46/km 2022lXx=0.3691=0.369/km3033lRr0.462=0.92/km 3033lXx =0.3692=0.74/km电压损失为：3.均匀分布负荷线路的电压损失计算设单位长度线路上的负荷电流为i0，则微小线段dl的负荷电流为i0dl。负荷电流i0dl流过线路（长度为l，电阻为R0l）所产生的电压损失为均匀分布负荷线路的电压损失为令I=i0L2,I为与均匀分布负荷等效的集中负荷，表明带有均匀分布负荷线路的电压损失,可将分布负荷集中于分布线段的中点，按集中负荷来计算。ldlRiUd003

19、)(6.4.3 按允许电压损失选择截面导线和电缆通过正常最大负荷电流（即计算电流）时，线路上产生的电压损失不应超过正常运行时允许电压损失,即U%Ual%。设各段干线截面相同，有Ri=R0Li，Xi=X0Li，代入得电压损失可分为两部分：有功负荷电压损失Ua%，无功负荷电压损失Ur%。式中，为导线的电导系数，铜线=0.053km/mm2，铝线=0.032km/mm2；S即为所求的导线截面。因此，有上式中，有两个未知数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%，即逐次试求法具体计算步骤为(1)先取导线或电缆的电抗平均值（架空线路：0.350.40/km

20、，低压取偏低值；电缆线路：0.08/km），求出Ur%。（2）根据Ua%=Ual%Ur%,求出Ua%。（3）根据公式（6-22）求出导线或电缆的截面S。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，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。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

21、。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25，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16，选LJ-50故所选导线LJ-50满足允许电压损失的要求。（2）校验发热情况查附表12-1可知，LJ-50在室外温度为25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=1300kWQ

22、=q1+q2=560+200=760kvar显然发热情况也满足要求。（3）校验机械强度查附表15-1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。6.5按经济电流密度选择导线和电缆的截面6.5.1选择导线和电缆截面的经济原则（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。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Sec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。我国现行的经

23、济电流密度如表6-1所示。6.5.2按经济电流密度选择导线和电缆的截面 按经济电流密度计算经济截面的公式为根据上式计算出截面后，从手册中或附录表A-12、A-13、A-14选取一种与该值最接近（可稍小）的标准截面，再校验其他条件即可。例6-4 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：解：（1）选择经济截面工厂的计算电流为查表6-1可知，其jec=0.9A/mm2；所以Sec=Ic/jec=71.6/0.9=79.6mm2选择准截面70

24、mm2，即型号为LGJ-70的铝绞线。（2）校验发热条件查附表A-12，LGJ-70在室外温度为25时允许载流量为Ial=275AIC=71.6A，所以满足发热条件。（3）校验机械强度查附表A-15，35kV架空铝绞线的机械强度最小截面为Smin=35mm2S=70mm2因此，所选的导线截面也满足机械强度要求。6.6电力电缆的结构和敷设6.6.1电力线路的结构1架空线路的结构架空线路由导线、电杆、横担、绝缘子、线路金具等组成。2电缆线路的结构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。6.6.2电力线路的敷设1架空线路架空线路须合理选择路径，确定杆型。电杆尺寸应满

25、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电缆线路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6.6.3车间动力电气平面布置1.概述电气平面布置图就是在建筑的平面图上，应用国家规定的电气平面图图形符号和有关文字符号（参看GB47282000），按照电气设备安装位置及电气线路的敷设方式、部位和路径绘出的电气平面图。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

26、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、电话和有线电视等）电气平面布置图等。这里只介绍车间动力电气平面布置图。机械加工车间（一角）的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布置图。绘制电气平面布置图应注意以下几点:gfedcba)(（1）用电设备的位置和标注）用电设备的位置和标注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，在用电设备或电动机出口处标注的格式为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，在用电设备或电动机出口处标注的格式为： 式中，式中，a为设

27、备编号；为设备编号；b为设备额定容量（为设备额定容量（kW）。）。 （2）配电设备的位置和标注）配电设备的位置和标注 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，配电设备标注的格式一般为：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，配电设备标注的格式一般为： abc当需要标注引入线的规格时，配电设备标注的格式为：当需要标注引入线的规格时，配电设备标注的格式为：式中，式中，a为设备编号；为设备编号；b为设备型号；为设备型号；c为设备的额定容量（为设备的额定容量（kW）；）；d为导线型号；为导线型号；e为导线根数；为导线根数；f为导线截面（为导线截面（mm2）；）；g为为导线敷设方式。导线敷设方式。ba（3）线路的走向和敷设方式标注）线路的走向和敷设方式标注须表示出所有线路的走向，注明导线或电缆的型号规格和敷设方式，标注的格式为须表示出所有线路的走向，注明导线或电缆的型号规格和敷设方式，标注的格式为d(ef)g或或d(ef)Gg 式中式中d为