第四章 工厂电力网络

第四章工厂电力网络1工厂电力网络4.1工厂电力网络的基本接线方式一、电力线路的任务和类别

任务：输送电能和分配电能。类别：按电压高低分：高压线路和低压线路；按

结构型式分：架空线路、电缆线路和车间线路。二、高压线路的接线方式工厂的高压线路有放射式、树干式和环形等

基本接线方式。2工厂电力网络1.放射式接线特点：接线简单、操作方

便、便于实现自动化，但高

压开关设备多、投资高，当

线路故障或检修时，该线路

全部负荷将停电。为了提高

供电可靠性可根据具体情况

增加备用线路。3工厂电力网络双回路放射式

有公共备用干线的放射式

采用低压联络线的放射式4特点：从变电所引出的线路少，高压开关设备相

应少，较经济，但供电可靠性差，为提高可靠性

可采用增加备用线路的方法。工厂电力网络2.树干式接线5工厂电力网络具有公共备用干线的树干式两端供电的单回路树干式单侧供电的双回路树干式63.环形接线特点：运行灵活供电可靠

性高。为了便于实现线路保护的选择性，大多数环形电路

都采用“开口”运行方式，即环形线路中有一处开关

时断开的。工厂电力网络7三、低压线路的接线方式1.放射式接线特点：操作方便，供电可靠性较高，但所用开关设备及

配电线路较多。适于：负荷分布在车间内各个不同方向，用电设备容量

大，负荷性质重要的场合。工厂电力网络82.树干式接线特点：配电干线少，

采用

的开关设备少，节省投

资。适于：容量小并且分布均

匀的用电设备，如机床、

小型加热炉等。工厂电力网络9工厂电力网络低压“变压器-干线式”

的树干式连接配电箱的链式接线连接电动机的链式接线103.环形接线特点：供电可靠性高，但保护装置的整

定配合复杂。工厂电力网络11工厂电力网络4.2工厂架空线路1-高压导线

2-绝缘子串

3-横担4-高压电杆

5-避雷线6-线夹1-低压导线2-针式绝缘子

3-横担4-低压电杆一、架空线路的结构低压高压12工厂电力网络1.导线钢芯铝绞线⎧⎧(TJ)⎨⎩⎨13⎩工厂电力网络1、5、11、14-终端杆2、9-分支杆

3-转角杆

4、6、7、10-直线杆8-耐张杆12、13-跨越杆直线杆耐张杆终端杆转角杆分支杆特种杆⎧

⎪

⎪作用

⎨

⎪

⎪

⎪⎩2.

电杆⎧木杆水泥杆金属杆材料

⎨⎩14工厂电力网络3.

横担安装在电杆的上部，用来支持绝缘子来架

设导线，保持导线对地以及导线与导线之间有

足够的距离。

常用的横担有：铁横担、木横

担和瓷横担。4.

绝缘子绝缘子又称瓷瓶，用来将导线固定在电杆

上，并使导线与电杆之间、导线与导线之间绝

缘的。有高压绝缘子和低压绝缘子之分。15工厂电力网络工厂架空线路上常用的绝缘子有：针式绝

缘子、蝴蝶式绝缘子和拉线式绝缘子。针式绝缘子

蝴蝶式绝缘子

拉线式绝缘子165.

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，如终端

杆、转角杆、耐张

杆等，往往都装有

拉线。工厂电力网络1-电杆2-拉线抱箍

3-上把4-拉线绝缘子

5-腰把6-花篮螺丝

7-底把8-拉线底盘17工厂电力网络6.

金具金具是用来连接导线、安装横担和绝缘子

等的金属附件。18工厂电力网络二、架空线路的敷设1.架空线路的路径选择架空线路径时，考虑如下原则：路径

要短、转角要少；交通运输方便，便于施工架设和维护；尽量避开河洼和雨水冲刷地带以及易

撞、易燃、易爆等危险的场所；应与建筑物保持一定的安全距离；应与工厂和城镇的规划协调配合，并适当考虑今后的发展。192.架空线路的挡距、弧垂和线间距离档距：同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离。弧垂：在同一个挡距内导线在电杆上的悬挂点与导线最低点之间的距离。线间距离也就是导线间距，挡距越大，导线间距也越大。工厂电力网络20工厂电力网络3.导线在电杆上的排列方式三相四线制低压线路多采用水平排列，中

性线一般架设在靠近电杆位置。三相三线制线路采用三角形排列。21多回路导线同杆架设时，可三角形、水平混合

排列，

也可全部垂直排

列。不同电压等级的线路

同杆架设时，一般要求电

压高的线路设在上面，而

低压线路架设在下面。工厂电力网络22工厂电力网络特别注意：在高压输电线路中，当三相导

线排列不对称时，

各

相导线的电感值不

等，会引起三相导线

参数的不对称，为了

避免此问题出现，

必

须利用导线换位来使

三相回路对称。234.3工厂的电缆线路一、电力电缆1.基本结构工厂电力网络油浸纸绝缘电缆242.

种类按电压分为：高压电缆和低压电缆。按线心数分为：单心、双心、三心和四心。按绝缘材料分为：油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电

缆、橡胶绝缘电缆。工厂电力网络铰链聚乙烯绝缘电缆25工厂电力网络3.电缆的型号每个电缆型号表示一种电缆的结构，同时也

表明这种电缆的使用场合、绝缘种类和某些特

征。电缆型号中的字母排列顺序一般按下列顺

序：绝缘种类、线心材料、内护层、其他结构特点、外护层。例如：ZLQ20-10000-3×120铝心纸绝缘铅包裸钢带锴装电力电缆额定电压10000V3个线心线心截面积120mm226工厂电力网络4.

电缆头电缆头指的是连接两条电缆的中间接头和电

缆终端的封端头。运行经验表明，电缆头是电缆线路的薄弱环

节，电缆线路中的很大部分故障往往就发生在接

头处。由于电缆头本身的缺陷或安装质量有问题

而造成事故，破坏了电缆的正常与行，为了保证

电缆的正常运行，电缆头应可靠地密封，其耐压

强度不应低于电缆本身的那耐压强度，要有足够

的机械强度，且体积小，结构简单。27工厂电力网络二、电缆的敷设1.直接埋地

2.敷设混凝土管中28工厂电力网络3.敷设在电缆沟中29工厂电力网络4.

电缆桥架敷设30工厂电力网络4.4车间内配电线路一、车间线路的结构车间线路包括室内配电线路和室外配电线路。

室内配电线路多采用绝缘导线，但配电干线多用

裸导线，少数情况下采用电缆。室外配电线路指

沿着车间外墙或屋檐敷设的低压配电线路，都采

用绝缘导线，其中包括车间之间用绝缘导线敷设

的短距离的低压架空线路。31工厂电力网络1.

绝缘导线线心材料：铜心和铝心；外皮的绝缘材料：

橡皮绝缘和塑料绝缘；敷设方式：明敷和暗敷。

绝缘导线敷设时要注意：①槽板布线或穿管布线的绝缘导线不许接头，接

头必须通过专门的接线盒；②穿钢管的交流线路，当导线电流大于25A时，

应将同一回路的三相导线或单相的两根导线穿于

同一钢管内。32工厂电力网络2.

裸导线车间内的配电裸导线多采用硬母线结构。最

为普遍的是LMY型硬母线。为了识别裸导线的相序，便于运行维护和检

修，规定交流三相系统中的裸导线涂漆的颜色

为：母线类别A相B相C相N线及PEN线PE线涂漆颜色黄绿红淡蓝黄绿双色33工厂电力网络4.5导线和电缆截面的选择计算选择导线和电缆截面时，必须满足发热、电

压损耗、经济电流密度和机械强度条件要求。此

外，对于绝缘导线和电缆，还要满足工作电压的

要求。一、按发热条件选择导线和电缆的截面1.导线和电缆截面选择必须满足的发热条件(1).导线允许载流量Ial定义：在规定的环境温度条件下，导线能够承受34工厂电力网络而不致使其稳定温度超过规定值的最大电流。注意：①当导线敷设地点的温度与导线允许载流

量所采用的环境温度不同时，则导线的载流量应

乘以温度校正系数②对于铜线，允许载流量约为相同截面铝线允许

载流量的1.3倍。θal—导线正常工作时的最高允许温度；

θ0—导线允许载流量所采用的环境温度；

θ0’—导线敷设地点的实际环境温度；

35工厂电力网络(2).

选择条件：按发热条件选择三相线路中的相线截面时，

应使其允许的载流量I

al不小于通过相线的计算电

流I30，即Ial

≥

I30(3).计算电流I30

的选取①降压变压器：高压侧的导线，取变压器一次侧

额定电流。36工厂电力网络②高压电容器：取电容器额定电流的1.35倍；③低压电容器：取电容器额定电流的1.5倍。2.低压系统中性线和保护线截面的选择(1).

中性线(N线)截面的选择按规定中性线允许的载流量不应小于三相电

路中最大的不平衡负荷电流，同时还应考虑谐波电流的影响。①一般情况：

A0

≥0.5Aφ②3次谐波电流突出的情况：A0

≈

AφA0—中性线截面

A

φ—相线截面37工厂电力网络③由三相线路分出的两相线路和单相线路的中性

线：

A0

=

Aϕ(2).保护线(PE线)的选择按规定保护线电导不得小于相线电导的

50﹪,

因此保护线保护线的截面不得小于相线截

面的50﹪,但考虑到短路热稳定度要求，有：①

Aϕ

≤16mm2

时：APE

≥

Aϕ②

16mm2

<

A

≤

35mm2

时：APE

≥

16mm2

ϕ③

Aϕ

>

35mm2

时：APE

≥0.5Aϕ38工厂电力网络(3).保护中性线(PEN线)截面的选择保护中性线兼有保护线和中性线的双重作

用，因此该截面选择应同时满足中性线和保护线

选择的条件，取其中最大的截面。注意：按发热条件选择的导线和电缆截面，还要校验与其保护装置(熔断器或低压断路器过流脱扣

器)是否配合得当，不允许发生导线或电缆已经过

热或起燃而保护装置不动作的情况，否则，应改

选保护装置，或者适当加大导线或电缆的芯线截

面。39工厂电力网络例4-1.有一条采用BLX-500型铝心橡皮线明敷的

220/380V的TN-S线路，计算电流为50A，当地最

热月平均最高气温为+30℃。试按发热条件选择

此线路的导线截面。解：(1).相线截面：通过查表可知温度环境温度

为30℃时明敷的BLX-500型截面为10mm2

的铝心橡皮线的允许载流量Ial=60A>I30=50A，满足发热

条件。因此相线截面选

Aφ

=10mm2。(2).N线的选择：按

A0

≥

0.5Aφ

,

选择A0=6mm2。40工厂电力网络(3).

PE线的选择：由于

Aφ

<16mm2

，故选

APE

=

Aφ

=

10mm2

。

所选导线的型号规格表示为：BLX-500-(3×10+1

×6+PE10)41工厂电力网络例4-2.

上例所示TN-S线路，如采用铝芯橡皮线穿

硬塑料管埋地敷设，当地环境温度为30℃。试按

发热条件选择此线路的导线截面及穿线管内径。解：查表可知，30℃时每相的BLX型导线线芯截面为25mm2

的5

根单芯线穿塑料的允许载流量

Ial=56A>I30=50A，满足发热条件。因此相线截面

选25mm2。按

A0

≥

0.5Aφ

,

选择N线截面为16mm2。42工厂电力网络按

16mm2

<

Aφ

≤35mm2

,

Aφ

≥16mm2

选择PE线截面为16mm2。穿线的硬塑料管内径查表选为40mm。选

择结果

为

BLX-500-(3×25+1×16+PE16)-

VG40。43工厂电力网络二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面1.

经济截面从全面的经济效益

考虑，即使线路的年运

行费用趋于最小而又符

合节约有色金属条件的

导线截面，称为经济截

面Aec。44工厂电力网络2.经济电流密度对应于经济截面的电流密度称为经济电流密

度jec。我国规定的经济电流密度如表所示。线路类别导线材料年最大负荷利用小时数3000h以下3000-5000h5000h以上架空线路铝1.651.150.90铜3.002.251.75电缆线路铝1.921.731.54铜2.502.252.0045工厂电力网络3.选择条件经济截面与经济电流密度的关系式为：

Aec

=

I30

/jec由上式计算出经济截面Aec后，选择最接近的标准截面(可取稍小的标准截面)。46工厂电力网络例4-3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cosφ=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。解：1.选择经济截面线路的计算电流为

由表可查得jec=1.15A/mm2，因此经济截面为

Aec

=I30

jec

=114

1.15=99mm247工厂电力网络选标准截面95mm2

，即选LJ-95型铝绞线。2.校验发热条件查表知LJ-95的允许载流量Ial=325A>I30=114A

，

满足发热条件。3.校验机械强度查表得架空铝绞线最小允许截面Aal=35mm2

<A=95mm2

，因此所选LJ-95型铝绞线也满足机械

强度要求。48工厂电力网络三、线路电压损耗的计算规定：①高压配电线路的电压损耗，

一般不

超过线路额定电压的5﹪;②从变压器低压侧母线到用电设备受电端的低压线路的电压损耗，一般

不超过用电设备额定电压的5﹪;③对视觉要求较

高的照明线路，则为2～3﹪。如果线路的电压损耗超过了允许值，则应该

适当加大导线的截面，

使之满足允许的电压损耗

要求。49工厂电力网络1.

电压损耗的计算定义：电压损耗指的是线路首、末两端电压的代数差。

ΔU

=

U1

−U2电压降落：线路首、末两端电压的向量差。.

.

.ΔU=

U1

−U2(1).集中负荷的三相线路电压损耗计算带两个集中负荷的三相线路为例来说明集中

负荷的三相线路电压损耗的计算方法。50ΔUφ

=r2I2

cosφ2

+x2I2

sinφ2+r1I2

cosφ2

+x1I2

sinφ2+r1I1

cosφ1

+x1I1

sinφ1=

r1I1

cosφ1

+x1I1

sinφ1+

(r1

+

r2

)

I2

cosφ2

+(x1

+x2

)

I2

sinφ2工厂电力网络上AB

C1loa

l2r·2s·

2

电压方程：

ii2uA

=

uC

+

(r2

+

jx2

).

i2

+

(r1

+

jx1

).

(i1

+

i2

)向量图(如右)：51L1,RR,X

整理得到三相线路电压损耗的计算公式：①负荷电流表示

：

②负荷功率表示：

UNI

cosφ

工厂电力网络j

2

j

252工厂电力网络特例：①“无感”线路(线路感抗略去不计或负荷cosφ≈1)

②均一“无感”线路(全线的导线材料和相线截面相

同且可不计感抗或负荷cosφ≈1的线路)

其中：

∑M-线路的所有功功率矩之和。53工厂电力网络(2).均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算i0—单位长度上的负荷电流，A/km

L2a

L22/2R0—导线单位长度的电阻值，Ω/kmL2

L2/2

电压损耗为：

L1 I=i0L254i2工厂电力网络2.

电压损耗的百分值

特别对于均一“无感”线路，有：3.按允许电压损耗选择、校验导线截面ΔU%≤ΔUal%

C—计算参数55工厂电力网络例4-4

用LJ-95型铝绞线架设的5km长的10kV架空

线路，计

算负

荷为1380kW

，

功

率因数

cos

φ=0.7，问该导线能否满足允许电压损耗5﹪

的要求。已知该线路导线为等边三角形排列，线

距1m。解：查表得导线每公里参数为：R0=0.365Ω/km

，

X0=0.34Ω/km。Q30=P30

×tanφ=1380kvar线路的电压损耗为：56工厂电力网络

线路电压损耗百分值：ΔU%=×

100%=4.83%<

5%因此所选LJ-95型铝绞线满足电压损耗要求。57N工厂电力网络例4-5某220/380V的TN-C线路，如图所示，线

路拟采用BLX导线明敷，环境温度35℃,允许电

压损耗为5﹪,试确定导线截面。ll

2

20.5kkwww/mlcosp22=0.758.8ll30m

vp1+jq1

p2+jq2其中p1=20kW,q1=20×(arccos0.8)=15kvarp2=0.5×60=30kW,q2=30×(arccos0.7)=30kvar(2).按发热条件选择导线截面线路上总负荷为：工厂电力网络解：(1).线路的等值变换50m59工厂电力网络P=p1

+p2

=

30

+20=50

(kW

)Q=q1

+q2

=

15

+30=

45

(kvar

)

由此电流值通过查表，得线芯截面为35mm2

的BLX导线在35℃时的Ial=119A>I=102A，因此可选

BLX-500-1

×35

型导线三根作相线，另选500-

1×25型导线一根作保护中性线(PEN)。60工厂电力网络(3).校验机械强度查表，按敷设在绝缘支持件上，且支持点间距按最大值来考虑，其最小允许的截面为10mm2，因

此以上所选的相线和保护线均满足要求。(4).校验电压损耗查表可得导线参数为：R0=0.365Ω/km

，

X0=0.34Ω/km。电压损耗为：61

1.06

(20

×

0.03

+

30

×

0.05)

+

0.241(15

×

0.03

+

30

×

0.05)