【《某10kV公共配电网的架空线路和电缆线路设计案例》6500字】

某10kV公共配电网的架空线路和电缆线路设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u25185某10kV公共配电网的架空线路和电缆线路设计案例 195701架空线路部分 2107681.1线路设计气象条件 266941.2导线截面的选择及导线材料选择 2230281.2.1导线截面 228241.3导线排列方式 310881.1.1单回和双回共杆 365101.1.2导线的线间距离 494301.4避雷线的选择 4310941.5绝缘子、金具 4204741.6杆塔的选择 5257151.7施工要求 6244242.1电力电缆的选择 6228552.1.1导线材料的选择 6174542.1.2电缆线芯数量选择 799282.1.3绝缘种类的选择 7112482.1.4防护层种类的选择 8223552.1.5电缆电压和型号的选择 8233052.2电力电缆截面的选择 8232892.3电力电缆线路路径的选择 1091872.4电缆附件绝缘水平选择 10289662.5电缆线路的防雷保护 10191492.5.1避雷器的特性参数选择 1133812.5.2电缆线路金属层接地 1117372.6电缆与电缆或管道、道路、构筑物等相互间容许最小距离 11177152.7电缆敷设技术原则 12106102.7.1电缆的一般规定 12116952.7.2电缆直埋与埋管敷设 121架空线路部分1.1线路设计气象条件表3-1气象条件成果表气象条件气温(°C)风速(m/s)覆冰(mm)最高气温4000最低气温-1000安装情况0100外过电压15100内过电压15150最大覆冰-5105最大风速10250年平均气温15001.2导线截面的选择及导线材料选择1.2.1导线截面（1）按经济电流密度选择:导线截面计算公式：S=P式中S-导线截面mm²；P-输送容量kW；Ue-线路额度电压kV；J-经济电流密度A/mm²;cosφ（2）按导线长期容许电流校验选择：计算公式：Wmax=√3UeiImax式中：Wmax-输送容量MVA；Ue-线路额定电压kV;Imax-导线持续容许电流kA。选择与实际相符的导线是最合适的。（3）按电压损耗校验：在不考虑线路电压损耗横分量时，计算公式：δ=PmLU式中：δ-线路允许的电压损耗百分比；Pm-线路输送的最大功率MW;Ui-线路额定电压kV；线路长度m；R-单位长度导线电阻Ω/m；X0—单位长度线咱电抗，Ω/m，可取0.4×10-3Ω/m；tgφ—负荷功率因数角的正切1.2.2导线材料选择目前现在国内有很多优质钢芯绝缘导线型式。下列表格为在不同配电线路上的导线截面选择（表3-2）表3-2导线截面mm²导线种类1kV-10kV配电线路1kV以下配电线路主干线分干线分支线主干线分干线分支线铝绞线和铝合金线120（125）70(63)50(40)95(100)70(63)50(40)钢芯铝绞线120（125）70(63)50(40)95(100)70(63)50(40)铜绞线--16503516绝缘铝绞线1509550957050绝缘铜绞线7050351.3导线排列方式根据目前我国各国和地区的输配电线路的排列方案设计、运行使用习惯和导线安装,而排列导线的各种排列走向方式没有绝对固定的,在10kV的交流配电电缆线路中最常见的三种排列导线方式式:导线垂直方向排列、三角方向排列和导线水平方向排列这3种基本的排列形式。1.1.1单回和双回共杆单向双回三角架空式直线排列采用单回三角形和直线水平方向排列两种基本排列方式。三角形式的排列连接方式因同时采用了圆棒形和指针式而有绝缘子和无陶瓷横梁承担又难以区分出现为两种。转角杆不适合考虑用陶瓷横梁承担的那种三角形框架布置处理方式。双背水平架空层直线排列采用双对称左右垂直三角形、两个垂直、上对称三角形上边加下角的水平梯形排列和两个垂直水平架空层四个方式排列。这种设计典型的基本设计形式是针对下层的两侧水平负载排列,有两种基本设计形式,一种也就是对称杆两侧的上层水平承载负荷杆的排列,另一种也就是不对称杆的排列,使得纵横杆两侧的水平负载负荷长度不大于相等。前种采用布置旧的方式较美观,后种采用布置新的方式较为利于节约建筑材料。各地政府可依据项目工程实际建设情况自行选用。而导线的设计安全系数，不应小于表2-3所列数据：表3-3导线设计的最小安全系数绝缘导线种类一般地区重要地区铝绞线、铜芯铝绞线、铝合金线2.51.0铜绞线2.0导线的线间距离当两个导线两端处于两个铅垂线的静止固定位置时,它们之间的固定距离为两个导线间的固定距离。确定两条线间间的距离,主要从两个基本方面上来进行分析考虑:一般就是确定导线在一个杆塔上的导线布置间隙形式及其在杆塔上的布置间隙导线距离。二分法是计算导线在档隙和距离的中央相互之间接近时的导线间隙数和距离。根据实际情况，在两个方面中取较大情况的方面来确定线间距离。1.4避雷线的选择避雷线的防雷功能:(1)有效防止雷直击穿电导线(2)当控制避雷针位于塔顶时，对雷击电流具有自动分流控制功能，减少流向塔顶的雷击电流，降低塔顶电位。(3)对导线有屏蔽作用,降低导线上的感应过电压[13]。表3-4对各级电压线路架设避雷线的规定各级电压避雷线选择330kV及500kV全线架设220kV全线架设110kV全线架设60kV全线架设30kV及以下线路不全线架设1.5绝缘子、金具10kV直线杆采用针式绝缘子或瓷横担绝缘子。拉杆应使用由两个悬垂绝缘子或一个悬垂绝缘子和一个蝶形绝缘子组成的绝缘线。绝缘机械振动强度关系应按式(1.5）验算:KF<Fu(3-5)式中:K—机械强度安全系数，可按表3-5采用;F—设计荷载，kN;绝缘和连接设备的整体安装结构应尽可能采用安全系数控制的设计方法。绝缘子和金具机械强度的安全系数，应符合表1.5的规定[11]。表3-5绝缘子及金具机械强度安全系数类型安全系数运行工况断线工况悬式绝缘子2.71.8针式绝缘子2.51.5蝴蝶式绝缘子2.51.5瓷横担绝缘子1.02.0有机复合绝缘子1.02.0金具2.51.5本工程直线杆采用支柱绝缘子，中间杆角铁加装单棒接地，低压使用蝶形绝缘子；对直线转角、耐张跳线及耐张杆绝缘子串组合详见典型设计及标准化设计图集。本工程可根据施工习惯采用不同的绝缘子串组合型式，但其整体绝缘性能应能满足设计要求。1.6杆塔的选择塔架选型主要考虑张力、压力、张力悬垂曲线和不同张力等级。塔型必须符合要求。根据其强度特点，普通杆塔可分为悬挂式和耐电压型杆塔，其中凸形铁塔主要考虑垂直力，可分为悬挂式垂直杆塔和悬挂式转角杆塔，而坚固的杆塔又可分为坚固的右线塔、分叉角塔和终端塔，按回路数，杆塔必须分为单回路、双回路和多回路塔。塔型的选择和构件的布置，必须根据钢材和地线的布置，按照结构简单、受力平衡、过渡鲜明、外形美观的原则进行规划，同时结合所需的地域、塔材、材料等的选择进行优化，易操作、易维护、易施工、施工工艺等因素，并优先考虑先进技术和经济设计，考虑到配电线路广泛应用于平原和山区，特别是基于线路的选择，架空线路的走廊通常是非农业和无人区，用于运输和施工，因此，电缆塔和钢筋混凝土电杆可以优先降低成本，增加施工便利性。建造极地塔并不容易。它不应基于地面特征和同一高度，而应采用整体短腿结构。此类塔的数量不应过多，应特别注意塔的稳定性及其强度的合理性。本工程除特殊杆型外，所用的杆型及基础参见典型设计及标准化设计图集，其中钢管杆采用中间法兰连接型式（10kV法兰式钢管杆参见相应修改出版图集）。如遇灌注桩基础加长时，请按本工程施工图实施，若无特殊说明外，所有加长灌注桩基础主筋规格不变。1.7施工要求a、本工程电杆由运行单位定位。b、基础施工应按图纸及有关施工规范及验收规程进行。c、除转角及终端杆有一定的预偏所外，所有电杆必须与地面垂直。d、终端杆及耐张杆在紧线时必须做好能平衡40%线条张力的临时拉线。e、紧线时牵引绳对地夹角不得超过30度。f、施工时牵引滑车到横担下平面的距离一般不得超过70-100毫米。g、施工中若档距超过设计使用档距，请施工单位及时通知设计。2电缆线路部分2.1电力电缆的选择电缆的选材主要包括：正确合理地选择各种类型的电力电缆、耐张能力、电缆导体结构材料和电缆截面等，对保证电缆设备使用后的安全正常运行至关重要。2.1.1导线材料的选择在本次优化中，我们将采用铜芯线。所有类型的电缆敷设方式都不会直接采用地下电缆的安装，铜芯线电缆在安装地下传输电缆系统时具有优良的技术优势，其支架是与导线相连的锌芯和电缆芯供电。它具有事故率低、耐酸碱腐蚀、可靠性高、施工速度快、维护方便等特点，能保证后期能源供应的质量。实物图如图4-1所示：图4-1导线材料实物图2.1.2电缆线芯数量选择电力电缆交换连接线上的电缆芯数按照动力电缆芯的连接总数量和大小一般可以将其细分为四种单芯,两芯,三芯,四芯,五芯以上[11],在10kV工作能力下的电缆交换线连接芯数的分类选择中，可遵循以下选择条件：3kV～35kV三相供电回路的电缆芯数，在工作电流较大的回路或电缆敷设于水下时，为了避免中间出现接头部分，需选用单芯电缆[12]，而采用的单芯电缆，而不能使用钢带铠装的方式连接。在其余的部分应选用三芯电缆；三芯电缆可选用普通统包型，也可选用三根单芯电缆绞合构造型。而四芯、五芯电缆往往应用于用于三相供电回路中。电缆线芯具体的线芯数量依然是要根据实际情况而定的，才能选择出最符合实际的线芯数量2.1.3绝缘种类的选择在发展塑料工业以前,电缆电气绝缘大多数都用的是直接选择高温油压热浸纸塑料绝缘导线电缆和高压充油绝缘电缆,因为它们相对于其他不同种类的绝缘电缆,它们的绝缘使用寿命长,绝缘保护性能好,电气绝缘性能优良。但随着塑料工业的发展，出现许多新的合成绝缘材料，新型合成绝缘材料成本低，重量轻而柔软，生产工艺简单，价格便宜且安装方便，因此在35kV及以下现采用的都是新型的合成绝缘材料。在6kV-35kV中低压电力电缆线路中,我国主要选用不滴流电缆或交联聚氯乙烯电力电缆[15]。2.1.4防护层种类的选择大多数就是采用用普通聚氯乙烯护套料，在特殊环境有特殊需要的环境下还可以用阻燃型、耐火型、防白蚁型聚氯乙烯料。而电缆金属护套、铠装、外护层应按表4-1选择。表4-1-4电缆金属护套、铠装、外护层选择电压等级敷设方式金属护套或铠装外护层10/0.4kV直埋、埋管、电缆沟非磁性金属带（单芯）钢带或钢丝（三芯）聚氯乙烯或聚乙烯2.1.5电缆电压和型号的选择电力线的额定电压应等于或高于电网的额定电压，电缆的最大工作电压不得超过其额定电压的15%[12]。对电缆型号的选择，应满足电缆敷设场合技术要求。表4-1-5常用电缆型号及适用范围名称适用范围交联聚乙烯绝缘钢带铠装、聚乙烯护套电力电缆可用于排管敷设，能承受机械外力作用，但不能承受较大的拉力交联聚乙烯绝缘钢带铠装、聚氯乙烯护套电力电缆敷设于水中或高落差土壤中，电缆能承受较大的拉力2.2电力电缆截面的选择1）所在电缆主干线路连接导线上的截面导体选择必须应做到系列化、标准化,并且应留有适当的宽裕度,同一分布地区内电缆主干线导体截面宜一致,根据不同的电缆供电要求分区,电缆连接线路导体截面选择应尽量满足供电表4-2-1要求。表4-2-1电缆线路导线截面选择电压等级主干线（mm²）次干线（mm²）分支线（mm²）10kV≥240≥120≥350.4kV根据变压器容量及出线方式合理选择2）根据电缆长期允许载流量选择计算公式：Imax≤KIo（4-1）式中：Imax-通过电缆的最大持续负荷电流电缆长期允许载流量的总修正系数Io-在某条件下的长期允许载流量3）根据电缆短路时的热稳定性选择计算公式：Smin=I∞√t式中Smin-短路热稳定要求的最小截面积I∞-稳态短路电流t-短路电流的作用时间C-热稳定系数4)根据经济电流密度选择计算公式：S=ImaxJn式中Imax-最大负荷电流Jn-经济电流密度在选择电缆截面尺寸时，应首先考虑允许的长期负载；二是热稳定性；最后，考虑当前的电流密度和可接受的电压降[16]。5）持续温度工作时该回路的导线电缆和半导体持续工作时的温度范围应完全符合按下表4-2-5选择。表4-2-5导体最高允许温度按表电缆类型最大允许温度（℃）额定负荷时短路时聚氯乙烯电力电缆70160交联聚乙烯电力电缆902502.3电力电缆线路路径的选择电缆线路路径选择时应遵循以下原则:1)根据《中国道路网城市规划》的统一规划，结合城市道路的总体走向和城市规划公共能源工程的需求，在城市道路两侧合理布置管线，充分保证地下水力电缆输送线路与城市其他主要市政主体的公共能源工程管道之间的能耗安全距离。2)在满足安全经济要求的特定条件下,应尽量保证有线电缆传输路径的安全经济合理。3)电缆用户接线应尽量随时避开或将导线放在电缆易于承受或可能遭受各种自然机械化学性质条件如自然外力、过热、化学物质产生腐蚀和各种昆虫以及白蚁等有害物质产生危害的正常工作生活场所。4)建筑施工地点应尽量选择避开建筑地下室的主要岩洞、水涌和其他工程规划中的土地或是挖掘建设工程施工的危险来源地方。2.4电缆附件绝缘水平选择电缆附件的金属绝缘层与屏蔽保护层或其他金属绝缘护套之间的额定交流功频运行电压(UO)、任何两个三相线之间的额定交流工频运行电压(U)、任何两个三相线之间的功频运行最高绝缘电压(Um),以及每一基准导体与每个绝缘屏的壳层或每个金属导体护套之间的每个基准导体绝缘电压水平可从表里选择,应完全满足于下表4-4的性能要求。表4-4电缆额定电压值(k)系统额定电压10UO/U8.7/15Um11.5BIL95外护套冲击耐压202.5电缆线路的防雷保护为有效保护防止损坏连接导线电缆和其他绝缘连接电缆附件的损坏连接电缆主体和其他绝缘电缆元件连接遭受较大电流或超过电压时的严重损坏,应及时对其采取以下安全用电保护措施:1)装设专用架空电缆线路架空架设线路与专用避雷器各架空电缆架设线路在一端相连的与另另外一端之间的均应分别应各装设一个专用避雷器。2)架空电缆两端不均匀与其他架空电缆线直接相连的地方应在两端分别处各装设一个避雷器。2.5.1避雷器的特性参数选择电缆保护金具的主要特性参数应符合下列要求：1）冲击电压应低于有一定裕度保护的电缆线路的绝缘水平[16]。2）当冲击电流通过锁定系统时，两个端子之间的剩余张力应低于电缆线路隔离水平。3）当张力上方的梁侵入电缆时，电缆角中的张力为冲击放电电压和剩余张力，两者之间的最大值称为保护水平。4）这种中性点不接地系统类型的接地器额定接地电压应选用最大接地线时的占用电压[7]。2.5.2电缆线路金属层接地1）三芯电缆两端的金属连接层应完全位于三芯连接电缆两端之间。2）直接落在1kV点以下的三相四线电缆中性段，不应小于线路不平衡平均连续电流连续运行所需的最小截面，应采用相同的横截面[7]。（3）为了加强电缆的地板、金属耦合护套和塑料铠装，电缆连接支架和其他电缆附件的连接支架应可靠、牢固。2.6电缆与电缆或管道、道路、构筑物等相互间容许最小距离电缆与距离电缆与传输管道、道路、构筑物等相互间均可容许最小传输距离，应满足表4-6的要求。表4-6电缆与电缆或管道、道路、构筑物等相互间容许最小距离单位:m电缆直埋敷设时的配置情况平行交叉电力电缆之间或与控制电缆之间10kV及以下动力电缆0.10.5a10kV以上动力电缆0.25b0.5a不同部门使用的电缆0.5b0.5a电缆与地下管沟热力管沟2c0.5a油管或易燃气管道10.5a其他管道0.50.5a电缆与铁路-3--10-电缆与建筑物基础0.6c-电缆与公路边1.0c-电缆与排水沟1.0c-电缆与树木的主干0.7-电缆与1kV以下架空线电杆1.0c-电缆与1kV以上线塔基础2.0c-注：a、用隔板分割或电缆穿管时，不得小于0.25m；b、用隔板分隔或电缆穿管时，不得小于0.1m；c、特殊情况时，减小值不得大于50%；2.7电缆敷设技术原则2.7.1电缆的一般规定A:弯曲半径电缆允许的最小弯曲半径应符合表4-7-1的规定。表4-7-1