《工厂供电》课件-第5章 供配电线路

第5章供配电线路5.1电力线路及其接线方式电力线路是供配电系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。电力线路分类：按电压高低：高压线路和低压线路按结构型式：架空线路、电缆线路、车间（室内）线路供配电网络常用的典型网络结构分为：放射式树干式环式5.1.1高压线路的接线方式1．高压放射式高压放射式接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。优点：供电可靠性较高；易于实现自动化；继电保护简单，且易于整定，保护时间短。缺点：①某一回路断电后，该回路短时难以恢复供电；②投资较多。适合场合：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。5.1.1高压线路的接线方式2．高压树干式树干式接线是指由变配电所高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。优点：线路总长度较短，造价较低，可节约有色金属；采用的高压开关数量少，投资较省。缺点：供电可靠性较低，当干线发生故障或检修时，接于树干上的所有变电所都要停电。适合场合:适用于供电容量较小且分布均匀的用电设备。5.1.1高压线路的接线方式要提高供电可靠性，可采用双干线供电或两端供电的接线方式(a)双干线供电(b)两端供电双干线供电及两端供电的接线方式5.1.1高压线路的接线方式3．高压环形接线高压环形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。优点是：所用设备少；故可靠性较高且运行灵活；负荷波动时电压比较稳定。缺点是：运行线路较长，故障时电压损失大;有色金属的消耗量增加，两个负荷大小相差越悬殊，其消耗量就越大。场合：负荷容量相差不大，所处地理位置距电源均较远，而彼此相距较近的情况。一般用于中压系统或高压系统，可用于对二、三级负荷供电。5.1.1高压线路的接线方式为了避免环式线路上发生故障时，影响整个电网，也为了便于实现线路的选择性，因此多数环式线路采取“开口”运行方式，即环式线路有一处开关是断开的。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。5.1.2低压线路的接线方式工厂低压配电线路的接线方式：放射式、树干式和环形。1.低压放射式接线低压放射式接线的特点是其引出线发生故障时互不影响供电，可靠性较高；但在一般情况下，其有色金属消耗量较多，采用的开关设备较多。这种接线多用于供电可靠性要求高的车间，特别是用于大型设备的供电。5.1.2低压线路的接线方式2.低压树干式接线低压树干式接线的特点是它采用的开关设备较少，有色金属消耗量也较少；但当干线发生故障时，影响范围大，故供电的可靠性较低。适用于供电容量较小而分布较均匀的用电设备。低压母线放射式配电的树干式低压“变压器-干线组”的树干5.1.2低压线路的接线方式

链式接线

链式接线的特点与树干式基本相同，适于用电气设备彼此相距很近而容量均较小的次要用电设备。链式相连的用电设备一般不宜超过5台，链式相连的配电箱不宜超过3台，且总容量不宜超过10kW。(a)连接配电箱(b)连接电动机低压链式接线5.1.2低压线路的接线方式3.低压环形接线一个工厂内的所有车间变电所的低压侧，可以通过低压联络线相互联接成为环形。低压环式接线，供电可靠性比较高。任一段线路发生故障或检修时，都不致造成供电中断，或暂时停电，一旦切换电源的操作完成，就能恢复供电。低压环式接线，可使电能损耗和电压损耗减少，既能节约电能，又能提高电压水平。但是环式供电系统的保护装置及其整定配合相当复杂，如配合不当，容易发生误动作，反而扩大故障停电的范围。5.2电力线路的结构和敷设5.2.1、架空线路的结构和敷设架空线路由导线、电杆、绝缘子和线路金具等主要元件组成，为了防雷，有的架空线路上还装设有避雷线。优点：投资少、施工维护方面、易于发现和排除故障、受地形影响小等。缺点：直接受大气影响，易受雷击、冰雪、风暴和污秽空气的危害，且要占用一定的地面和空间，有碍交通和观瞻。1.导线导线是线路的主体，担负着输送电能的功能。导线必须具有良好的导电性，同时要具有一定的机械强度和耐腐蚀性，尽可能地质轻而价廉。

5.2.1架空线路的结构和敷设（1）导线的结构导线材质有铜、铝和钢，钢导线在架空线路上一般只作避雷线使用。架空线路多采用裸导线，按裸导线的结构可分为单股导线和多股绞线。架空线路一般采用多股绞线。为减小电压为220kV及以上输电线路的电晕损耗或线路阻抗，多采用分裂导线或扩径导线。分裂导线是把每相导线分成若干根，相互间保持一定距离。扩径导线是在钢芯外面有一层不为铝线所填满的支撑层，人为扩大导线直径而不增大载流部分的截面积。5.2.1架空线路的结构和敷设（2）导线的型号架空线路导线的型号由导线材料、结构、载流截面积三部分表示。导线材料和结构用汉语拼音字母表示，载流截面积用数字表示。比如:LGJJ-300表示加强型钢芯铝绞线，截面积为300mm2。2．电杆、横担和拉线电杆是架空电力线路中架设导线的支撑物，把它埋设在地上，装上横担及绝缘子，导线固定在绝缘子上。按电杆的用途可分为直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、分歧杆、跨越杆等.5.2.1架空线路的结构和敷设横担安装在电杆的上部，用来安装绝缘子以架设导线。现在工厂里普遍采用的是铁横担和瓷横担。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。3．绝缘子绝缘子是用来固定导线的，起着支撑和悬挂导线并使导线与杆塔绝缘的作用；绝缘子同时也承受导线的垂直荷重和水平荷重。绝缘子表面做成波纹状，能起到阻断电弧的作用。5.2.1架空线路的结构和敷设架空线常用的绝缘子有针式绝缘子、碟式绝缘子、悬式绝缘子、瓷横担绝缘子等形式，又有高绝缘子和低压绝缘子之分。（1）悬式绝缘子串片数的确定悬式绝缘子广泛用于电压为35kV及以上的线路。1）按正常工作电压计算绝缘子串的片数每一悬垂上的绝缘子个数是根据线路的额定电压等级按绝缘配合条件选定的。主要方法是保证绝缘子串有一定的泄漏电流距离，单位泄漏距离用表示，也叫泄漏比距。5.2.1架空线路的结构和敷设式中，为每串绝缘子的片数；每片绝缘子的泄漏距离，cm；为线路额定电压，kV。因此，绝缘子的个数应为≥2）实际线路直杆采用绝缘子串的片数对于高杆塔还要考虑防雷的要求，应适当增加绝缘子片数。5.2.1架空线路的结构和敷设

3）耐张杆的绝缘子串片数耐张杆塔绝缘子串的片数应比直杆的同型绝缘子多一片。4．避雷线避雷线的作用是将雷电吸引到自身来，并将雷电流安全引入大地，从而保护架空线路免受雷击。避雷线又称架空地线，一般采用钢绞线。

(1）避雷线与导线的距离1）对边导线的保护角对边导线的保护角应满足

5.2.1架空线路的结构与敷设

上式中，S为导线与避雷线之间的水平位移;h为导线与避雷线之间的垂直位移；为对边导线的保护角,一般取值20º～30º。⑵双避雷线的保护高度双避雷线的保护高度应满足式中：为避雷线的高度；为两避雷线间的距离，不应超过避雷线与中间导线高度差的5倍；为高度影响系数。5.2.1架空线路的结构与敷设（2）避雷线在防雷措施方面的功能1）防止雷直击导线。雷击塔顶时避雷线对雷电有分流作用，减少流入杆塔的雷电流，使塔顶电位降低。2）对导线有耦合作用，降低雷击塔顶时塔头绝缘上（绝缘子串和空气间隙）的电压。3）对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。6．架空线路的敷设（1）架空线路敷设路径的选择选择架空线路的路径时，应考虑以下原则：5.2.1架空线路的结构与敷设

1)路径要短，转角尽量地少。2)尽量避开河洼和雨水冲刷地带、不良地质地区及易燃、易爆等危险场所。3)不应引起机耕、交通和人行困难。4)不宜跨越房屋，应与建筑物保持一定的安全距离。5)应与工厂和城镇的整体规划协调配合，并适当考虑今后的发展。（2）导线在电杆上的排列方式三相四线制低压架空线路的导线，一般都采用水平排列；5.2.1架空线路的结构与敷设三相三线制架空线路的导线，可三角形排列，也可水平排列。多回路导线同杆架设时，可三角形与水平混合排列，也可全部垂直排列。电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架设在上边，电压较低的线路则架设在下边。（3）架空线路的档距、弧垂及其他有关间距架空线路的档距（又称跨距），是指同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离。架空线路的弧垂（又称弛垂），是指架空线路一个档距内导线最低点与两端电杆上导线悬挂点之间的垂直距离。5.2.1架空线路的结构与敷设架空线路的线间距离、档距、导线对地面和水面的最小距离、架空线路与各种设施接近和交叉的最小距离等，在GB50061-1997等规程中均有明确规定，设计和安装时必须遵循。

架空线路的档距和弧垂a)平地上b)坡地上5.2.2电缆线路的结构和敷设电力电缆主要用于城区、国防工程和电站等必须采用地下输电的场合。其作用是传输和分配电能。电缆线路与架空线路相比，具有运行可靠，不易受外界影响，不占地面的优点，但同时也具有投资大，敷设维修困难，难于发现和排除故障的缺点。1.电缆的构造电力电缆主要由三大部分组成：线芯、绝缘层、保护覆盖层.5.2.2电缆线路的结构和敷设（1）线芯线芯起传导电流的作用，一般由铜或铝的多股线绞合而成，便于弯曲。线芯采用扇形，可减小电缆外径。电缆可分单芯、双芯、三芯、四芯等多种。（2）绝缘层绝缘层承受电压，起绝缘的作用。可将导体线芯之间或线芯与大地之间良好地绝缘。（3）保护覆盖层

保护层是用来保护绝缘层，使其密封，并保持一定的机械强度，以承受电缆在运输和敷设时所受的机械力，并且防止潮气进入。5.2.2电缆线路的结构和敷设（4）电缆的构造可以适应各种不同的安装环境1）橡胶绝缘电缆适用于温度较低和没有油质的厂房。2）裸铅包电力电缆通常安装在不易受到机械操作损伤和没有化学腐蚀作用的地方。3）铠装电力电缆应用很广，可直接埋在地下，也可敷设在不通航的河流和沼泽地区。4）无麻保护层的铠装电缆，可适应于有火警、爆炸危险的场所，可能受到机械损伤和震动的场所。5.2.2电缆线路的结构和敷设2．电缆的形式及型号各类电缆5.2.2电缆线路的结构和敷设2．电缆的形式及型号电力电缆有多种形式，主要分类方式有以下几种。（1）线芯数分：单芯、双芯、三芯、四芯等。（2）结构分：统包式、屏蔽式和分相铅包式等。（3）应用于超高压系统的新式电力电缆有充油式、充气式和压气式等。电力电缆的型号表示如下：5.2.2电缆线路的结构和敷设电力电缆型号中字母含义5.2.2电缆线路的结构和敷设3．电缆接头与电缆终端头将各段电缆连成一个连续的线路的接点叫做电缆接头。用来保护电缆芯的绝缘，并把内导线与外面的电气设备相连接的盒子叫终端头。

4．电缆的敷设（1）电缆敷设路径的选择的原则1）避免电缆遭受机械性外力、过热和腐蚀等的危害；2）在满足安全要求条件下应使电缆较短；3）便于敷设和维护；4）应避开将要挖掘施工的地段。5.2.2电缆线路的结构和敷设常用的电缆敷设方式有：

直接埋地敷设电缆沟电缆桥架电缆排管电缆沿墙

5.2.2电缆线路的结构和敷设1）直接埋地敷设首先挖一壕沟，于沟底填上100mm的细砂或软土，再铺设电缆，然后填以沙土，加上保护板，最后回填沙土。这种方式电缆易受机械损伤，土壤化学腐蚀，可靠性差，检修不便，多用于根数不多、敷设途径较长的线路。5.2.2电缆线路的结构和敷设2）电缆沟敷设

这种敷设方式是将电缆敷设在电缆沟的电缆支架上。电缆沟由砖砌成或混凝土浇注而成，上加盖板，内侧有电缆架，见图。其投资稍高，但检修方便，占地面积少，所以在配电系统中用得很广。5.2.2电缆线路的结构和敷设3）电缆排管敷设这种敷设方式适用于电缆数量不多（一般不超过12根），而道路交叉较多，路径拥挤，由不宜采用直埋或电缆沟敷设的地段。排管可采用石棉水泥管或混凝土管或PVC管。5.3导线和电缆截面的选择计算为保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件：（1）发热条件导线和电缆在通过计算电流时产生的发热温度不应超过其正常运行时的最高允许温度。（2）电压损耗条件导线和电缆在通过计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。

（3）经济电流密度

高压线路及特大电流的低压线路，一般应按规定的经济电流密度选择导线和电缆的截面，以使线路的年运行费用（包括电能损耗费）接近于最小，节约电能和有色金属。

（4）机械强度导线（含裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面，对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。5.3导线和电缆截面的选择计算5.3.1按发热条件选择导线和电缆的截面1.三相系统相线截面的选择按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量不小于通过相线的计算电流，即如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采取的环境温度不同时，则导线的允许载流量应乘以下温度校正系数：式中，为导线额定负荷时的最高允许温度；为导线的允许载流量所采用的环境温度；为导线敷设地点实际的环境温度。“环境温度”，是按发热条件选择导线所采用的特定温度：在室外，环境温度一般取当地最热月平均最高气温；在室内，则取当地最热月平均最高气温加5℃。对土中直埋的电缆，则取当地最热月地下0.8～1m的土壤平均温度。注意：按发热条件选择的导线和电缆截面，还必须用后面的式（6-4）或式（6-15）来校验它与其相应的保护装置（熔断器或低压断路器的过流脱扣器）是否配合得当。5.3.1按发热条件选择导线和电缆的截面2.中性线和保护线截面的选择（1）中性线（N线）截面的选择三相四线制中的中性线，要通过系统的不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许载流量，不应小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑系统中谐波电流的影响。1)一般三相四线制系统中的中性线截面它不应小于相线截面的50%，即2)两相三线线路及单相线路的中性线截面由于其中性线电流与相线电流相等，因此其中性线截面应与相线截面相同，即5.3.1按发热条件选择导线和电缆的截面3)三次谐波电流突出的三相四线制线路的中性线截面，由于各相的三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流可能甚至超过相线电流，因此中性线截面宜等于或大于相线截面，即（2）保护线（PE线）截面的选择保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。根据短路热稳定度的要求，保护线（PE线）的截面，按GB50054-1995《低压配电设计规范》规定：5.3.1按发热条件选择导线和电缆的截面1)当时

2)当时

3)当时（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功能，因此保护中性线截面选择应同时满足上述保护线和中性线的要求，取其中的最大截面。5.3.1按发热条件选择导线和电缆的截面例有一条BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220/380V的TN-S线路，线路计算电流为180A，当地最热月平均最高气温为+35℃。试按发热条件选择此线路的导线截面。解：(1)相线截面的选择查附录表19-1得环境温度为35℃时明敷的BLX-500型截面为70mm2的铝芯橡皮线的，满足发热条件。因此相