第六章 电力线路(2007年)

第六章电力线路

电力线路是供配电系统的重要组成部分，他担负着输送和分配电能的重要任务，所以在整个供配电系统中有着重要的作用。1第六章电力线路第一节电力线路的结线方式第二节导线和电缆选择的一般原则第三节按允许载流量选择导线和电缆截面

第四节按允许电压损失选择导线和电缆截面2

6.1电力线路的结线方式

1.结线方式是指由电源端（变、配电站）向负荷端（电能用户或用电设备）输送电能时采用的网络形式。2.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。3.电力线路按电压高低分，有1kV以上的高压线路和1kV及以下的低压线路。4.电力线路按结构形式分，有架空线路和电缆线路以及室内（车间）线路等。36.1电力线路的结线方式6.1.1高压电力线路的结线方式高压线路的作用是在企业内部从总降压变电所（或配电所）以6~10kV电压向各车间变电所、建筑物变电所或高压用电设备配电。其常用的基本结线方式有放射式、树干式和环形三种。46.1电力线路的结线方式1.高压放射式结线高压放射式结线是指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，沿线不支接其他负荷。

单回路放射式（图6-1a）：结线清晰，操作维护方便，保护简单，便于实现自动化，供电可靠性较高。发生故障时，所有负荷都要停电。56.1电力线路的结线方式双回路放射式（图6-1b）：增加了备用线路，提高了供电可靠性；公共备用结线（图6-1c）：66.1电力线路的结线方式低压联络线路（图6-1d）：特点：高压开关设备较多，投资较大。72.高压树干式结线

高压树干式结线是指由变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上，沿线支接了几个车间变电所或负荷点的结线方式。

无备用的单树干式结线：图6-2a，变配电所的出线减少，高压开关柜相应也减少，可节约有色金属的消耗量，供电可靠性差。86.1电力线路的结线方式双树干式结线：图6-2b，提高了供电可靠性。

两端电源的单树干式：图6-2c。96.1电力线路的结线方式106.1电力线路的结线方式3.高压环形结线

对供配电系统而言，高压环形结线是树干式结线的改进，两路树干式结线联接起来就构成了环形结线。特点：运行灵活，供电可靠性高。在现代化城市配电网中应用较广。11126.1电力线路的结线方式6.1.2低压电力线路的结线方式低压线路的作用是从车间变电所以380/220V的电压向车间各用电设备或负荷点配电。低压配电线路也有放射式、树干式和环形等结线方式。1.低压放射式结线由变配电所低压配电屏供电给配电箱或低压用电设备。136.1电力线路的结线方式

特点：供电可靠性较高，所用开关设备及配电线路也较多。多用于用电设备容量大，或负荷性质重要，或车间内负荷排列不整齐，或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146.1电力线路的结线方式2.低压树干式结线

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。在机械加工车间、工具车间和机修车间应用比较普遍。图6-5a为低压母线放射式配电的树干式，其二次侧引出线经低压断路器引至车间内的母线上，再由母线上引出分支线给用电设备供电；

156.1电力线路的结线方式图6-5b为“变压器-干线组”结线，其二次侧引出线经过低压断路器（或刀开关）直接引至车间内，可省去变电所低压侧配电装置，简化了变电所结构，减少了投资。16图6-6为变形的树干式结线叫链式结线，该结线适用于用电设备距离近，容量小（总容量不超过10kW），台数约3~5台，配电箱不超过3台的情况。173.低压环形结线

在两个车间变电所的低压侧，可以通过低压联络线连接起来，构成环形结线。

特点：供电可靠性较高，保护装置整定配合比较复杂，易发生误动作。186.2导线和电缆选择

的一般原则

导线和电缆的选择包括两方面内容：①选择型号；②选择截面6.2.1导线、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。裸导线常用的型号及适用范围为：196.2导线和电缆选择

的一般原则（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6~10kV的线路，其受力不大，杆距不超过100~125m。（2）钢芯铝绞线（LGJ）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。206.2导线和电缆选择

的一般原则（4）防腐钢芯铝绞线（LGJF）具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性好，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。216.2导线和电缆选择

的一般原则2.常用电力电缆型号及选择原则（1）电力电缆型号的表示和意义（2）常用型号及选择原则①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（已达10kV电压等级）和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆（已达110kV电压等级）。226.2导线和电缆选择

的一般原则交联聚乙烯绝缘电力电缆是利用化学交联或物理交联的方式，使聚乙烯分子直链状线型分子结构变为三度空间网状结构。交联后，大幅度提高机械性能、热老化性能和耐环境应力的能力，使电缆具有优良的电器性能和耐化学腐蚀性。本产品适用于固定敷设在交流额定电压35kv及以下输配电线路上，电缆导体的最高额定温度为90℃；短路时,（最长持续时间不超过5s)电缆导体的最高温度不超过250℃。

236.2导线和电缆选择

的一般原则②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.常用绝缘导线型号及选择

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。常用塑料绝缘线型号有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。246.2导线和电缆选择

的一般原则6.2.2导线、电缆截面的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。256.2导线和电缆选择

的一般原则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（见附录表A-15）。对电缆不必校验其机械强度。266.2导线和电缆选择

的一般原则5.满足短路稳定度的条件架空线路因其散热性较好，可不作稳定性校验，绝缘导线和电缆应进行热稳定校验，母线也要校验其热稳定。这部分内容见5.4节所述。选择导线截面时，要求在满足上述五个原则的基础上选择其中截面数最大的那个值。276.3按允许载流量选择

导线和电缆截面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的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，即

Ic≤Ial

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Kθ以求出实际的允许载流量。

286.3按允许载流量选择

导线和电缆截面Ial′=KθIal

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阻系数KS校正，具体数据参考附录表A-14-5。

296.3按允许载流量选择

导线和电缆截面（4）计算电流Ic的选取：对降压变压器高压侧的导线，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。306.3按允许载流量选择

导线和电缆截面6.3.2中性线和保护线截面的选择1.系统中性点:发电机、变压器、电动机和电器的绕组，以及串联电路中有一点，它与外部各接线端之间的电压绝对值相等，这一点就称为中心点。2、中性线（N线）:与电源的中心点连接，并能起传输电能作用的导线。3、保护线（PE线）:为防止触电危害而用来与下列任一部位作电气连接的导线：1）外露可导电部分；2）装置外可导电部分；3）总接地线；4）接地极；5）电源接地点火人工中心点。在故障情况下，PE线上就会有电流通过。4、保护中性线（PEN线）:兼具有保护线和中性线功能的导线。316.3按允许载流量选择

导线和电缆截面1.中性线（N－Neutralwire线）截面的选择（1）一般三相四线制线路中的中性线截面S0，应不小于相线截面Sφ的一半，即

S0≥0.5Sφ

（2）由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路，因中性线电流和相线电流相等，故中性线截面与相线截面相同，即

S0=Sφ

（3）如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出，该谐波电流会流过中性线，此时中性线截面应不小于相线截面，即

S0≥Sφ

326.3按允许载流量选择

导线和电缆截面2.保护线（PE－Protectivewire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GB50054–95低压配电设计规范规定：（1）当Sφ≤16mm2时

SPE≥Sφ

（2）当16mm2＜Sφ≤35mm2时

SPE≥16mm2

(3)当Sφ≥35mm2时

SPE≥0.5Sφ

333.保护中性线（PEN线）截面的选择因为PEN线具有PE线和N线的双重功能，所以选择截面时按其中的最大值选取。6.3按允许载流量选择

导线和电缆截面346.3按允许载流量选择

导线和电缆截面例6–1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:1.计算线路中的计算电流356.3按允许载流量选择

导线和电缆截面2.相线截面的选择

因为是三相四线制线路，所以查4根单芯线穿钢管的参数，查附录表A-13–2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,θal=65℃,θ0=25℃θ’0=15℃所以温度校正系数为

366.3按允许载流量选择

导线和电缆截面导线的实际允许载流量为3.保护线SPE的选择按SPE≥0.5Sφ要求，选SPE=25mm2

所以选导线BLV—500—3×35＋1×25

376.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面

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，一般也不超过用电设备额定电压的5%（以满足用电设备要求为准）；对视觉要求较高的照明电路，则为2%~3%。386.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面6.4.1线路末端有一个集中负荷时三相线路电压损失的计算如图所示，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。396.4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，用ΔU表示；线路首末两端线电压的代数差称为线路电压损失，用ΔU表示。下面计算线路电压所示。设每相电流为I，负荷的功率因数为cosφ2，线路首端和末端的相电压分别为Uφ1、Uφ2，以末端电压Uφ2为参考轴作出一相的电压相量图，如图下图所示。406.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面Uφ2φ2φ2416.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面由相量图可以看出，线路相电压损失为：△Uφ=Uφ1－Uφ2=aeae线段的准确计算比较复杂，由于θ角很小，所以在工程计算中，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△Uφ=ad=af+fd=IRcosφ2+IXsinφ2

=I(Rcosφ2+Xsinφ2)426.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面换算成线电压损失为所以，

436.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面在实际计算中，常采用线路的额定电压UN来代替U2，误差极小，所以有式中，P、Q为负荷的三相有功功率和无功功率。线路电压损失一般用百分值来表示，即

446.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面2.线路上有多个集中负荷时线路电压损失的计算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、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。456.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面466.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面因为供电线路一般较短，线路上的功率损耗略去不计。通过第一段干线的负荷为

P1=p1+p2+p3Q1=q1+q2+q3通过第二段干线的负荷为

P2=p2+p3Q2=q2+q3通过第三段干线的负荷为

P3=p3

Q3=q3

476.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面线路上每段干线的电压损失为

486.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面线路上总的电压损失为

496.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面推广到线路上有n个集中负荷时的情况，线路电压损失的计算公式为

若用支线负荷及电源到支线的电阻电抗表示，则有

506.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面如果各段干线使用的导线截面和结构相同，上两式可简化为

对于线路电抗可略去不计或线路的功率因数接近1的“无感”线路（如照明线路），电压损失的计算公式简化为

516.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面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

式中，γ为导线的电导率；S为导线的截面；Mi为各负荷的功率矩。526.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面例6-2

计算图示供电系统的电压损失。已知LJ—50：r0=0.64Ω/km，x0=0.38Ω/km；LJ—70：r0=0.46Ω/km，x0=0.369Ω/km；LJ—95：r0=0.34Ω/km，x0=0.36Ω/km。（1）1WL、2WL导线型号均LJ—70（2）1WL为LJ—95，2WL为LJ—50536.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面546.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面

解：（1）

556.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面（2）1WL的损失：566.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面2WL的损失：

总电压损失：576.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面6.4.2按允许电压损失选择导线和电缆的截面把Ri=R0Li，Xi=X0Li代入式（6-14）得

式中，△Ual%为线路的允许电压损失。式（6-19）可分为两部分，第一部分为由有功负荷在电阻上引起的电压损失△Ua%，第二部分为由无功负荷在电抗上引起的电压损失△Ur%。

586.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面其中式中，γ为导线的电导系数，对于铜线γ=0.053km/Ωmm2，对于铝线γ=0.032km/Ωmm2；S即为所求的导线截面。如此就有

596.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面式（6–21）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

606.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面具体计算步骤为（1）先取导线或电缆的电抗平均值（对于架空线路，可取0.35~0.40Ω/km，低压取偏低值；对于电缆线路，可取0.08Ω/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，按式（6-19）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。616.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面对均一无感线路，因为不计线路电抗，所以△Ur%=0，导线截面按下式计算：

626.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面例6-3从某变电所架设一条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。1厂的负荷为有功功率800kW，无功功率560kvar，2厂的负荷为有功功率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。

636.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面646.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面解(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=0.38Ω/km则

656.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面选LJ-50，查附录表A-16-1，几何均距为1000mm，截面为50mm2的LJ型铝绞线的X0=0.355Ω/km，R0=0.64Ω/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。

666.4按允许电压损失

选择导线和电缆截面（2）校验发热情况查附录表A