工厂供配电技术项目5供配电线路的敷设与选择

工厂供配电技术供配电线路的敷设与选择项目五供配电线路是供配电系统的重要组成部分，其合理敷设与选择直接关系到供配电系统的安全、可靠、优质、经济运行。本项目将首先介绍供配电线路的结构与敷设，然后介绍供配电线路导线和电缆的正确选择。项目导入选择供配电线路的导线和电缆认识供配电线路的结构与敷设/任务导航/任务一任务二一、架空线路的结构与敷设二、电缆线路的结构与敷设三、车间线路的结构与敷设一、按发热条件选择二、按允许电压损耗选择三、按经济电流密度选择四、按机械强度选择项目目标知识目标技能目标素质目标熟悉架空线路、电缆线路及车间线路的结构与敷设。掌握导线和电缆型号的选择方法。掌握导线和电缆截面积的选择方法。树立追求卓越、勇于拼搏的奋斗精神。养成专注技艺、追求卓越的职业作风。培养勇于探索、敢为人先、知难而进的创新精神。能够确定架空线路的结构。能够选择架空线路的导线截面积。任务一认识供配电线路的结构与敷设任务引入某城市郊区新建工业园区，需建设一条10kV架空线路以满足用电需求。该架空线路全长5km，线路起点为A变电站，途经平原、河流、村庄、学校，终点为B工业园区配电室。学习完本任务，请大家根据该架空线路的情况，选择其导线、电杆和绝缘子，并给出确定敷设路径、档距、弧垂和杆高的思路。一、架空线路的结构与敷设1．架空线路的结构架空线路导线电杆绝缘子金具（a）低压架空线路（b）高压架空线路1—低压导线；2—针式绝缘子；3、5—横担；4—低压电杆；6—高压悬式绝缘子；7—线夹；8—高压导线；9—高压电杆；10—避雷线。架空线路的结构架空线路优点：投资少、易于架设，维护检修方便；缺点：易受到环境影响，安全可靠性较差。一、架空线路的结构与敷设1．架空线路的结构1）导线导线是架空线路的主体，起着传导电流的作用。架空线路常采用的导线铜绞线铝绞线钢心铝绞线优点：较好的电导率，机械强度高，抗拉强度大；缺点：造价高、重量大；应用：沿海地区及有腐蚀性介质的场所。缺点：与铜绞线相比，其电导率较小，机械强度较低，抗拉强度也较低；优点：但铝的资源比铜丰富，且重量较轻，对风雨的抵抗力较强；应用：10kV及以下的架空线路上。结构：外围用铝线、中间线心用钢线；应用：机械强度要求较高的场所和35kV及以上的大档距架空线路上。这种结构解决了铝绞线机械强度低的问题。一、架空线路的结构与敷设1．架空线路的结构2）电杆电杆（杆塔）是导线的支柱。电杆钢筋混凝土电杆经济耐用，不易腐蚀，维护简单，是工业中常用的电杆金属电杆机械强度高，维修工作量小，使用寿命长，常用于高压架空线路直线杆转角杆终端杆耐张杆分支杆跨越杆根据在架空线路中作用和受力情况的不同根据材质的不同一、架空线路的结构与敷设1．架空线路的结构1、5、11、14—终端杆；2、9—分支杆；3—转角杆；4、6、7、10—直线杆（中间杆）；8—耐张杆（分段杆）；12、13—跨越杆。各种电杆在低压架空线路上的应用拉线的作用是平衡电杆各方面的受力，防止电杆倾斜。横担安装在电杆的上部，用来安装绝缘子以架导线。常用的横担：铁横担易于制造，坚固耐用，常用于35kV及以下的架空线路上；瓷横担具有绝缘子和横担的双重功能，能节约大量钢材，常用于2～110kV的架空线路上；复合绝缘横担电气绝缘性能好，安全性较高，可用于各种电压等级的架空线路上。一、架空线路的结构与敷设1．架空线路的结构3）绝缘子和金具（a）针式绝缘子

（b）蝶式绝缘子

（c）悬式绝缘子

（d）瓷横担绝缘子常用架空线路绝缘子的结构绝缘子又称瓷瓶，可使导线之间、导线与横担之间绝缘。绝缘子应具有足够的电气绝缘强度和机械强度。一、架空线路的结构与敷设1．架空线路的结构金具又称铁件，是用于安装和固定导线、横担、绝缘子、拉线等的金属附件。（a）圆形抱箍（b）带凸抱箍（c）支撑扁铁（d）穿心螺栓

（e）横担垫铁（f）横担抱箍（g）花篮螺钉常用金具的结构3）绝缘子和金具一、架空线路的结构与敷设2．架空线路的敷设敷设架空线路要严格遵守有关技术规程的规定。在施工过程中，要特别注意安全，防止发生事故。1）敷设路径在选择架空线路的敷设路径时应考虑下列因素。（1）敷设路径要短，转角要少。（2）交通运输方便，便于施工架设和维护。（3）尽量避开江河、道路及建筑物。（4）运行可靠，地质条件好，并应考虑后期的发展。一、架空线路的结构与敷设2．架空线路的敷设2）档距、弧垂和杆高弧垂：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的垂直距离。导线的弧垂是由于导线自重形成的，弧垂不宜过大，也不宜过小。过大易在导线摆动时造成相间短路；过小则使导线内应力增大，在天冷时可能收缩断线。因此，要通过计算来确定合理的弧垂。杆高：以导线对地距离为基础，加上最高温度时的弧垂，可得到横担对地高度。横担对地高度加上横担至杆顶的距离，可得到电杆在地面上的高度。电杆埋深约占杆高的1/6，按此比例可求得杆高。档距：指同一线路上两相邻电杆之间的水平距离。不同电压架空线路的档距是不同的。例如，35kV架空线路的档距一般为150m以上，3～10kV架空线路的档距一般为45～100m，380V架空线路的档距一般为40～60m。在敷设架空线路时，档距、弧垂和杆高均应参照有关规程。一、架空线路的结构与敷设2．架空线路的敷设3）导线在电杆上的排列方式（a）水平（b）三角形（c）三角形

（d）水平（e）双回路（f）双回路排列1

排列1

排列2

排列2

垂直排列混合排列导线在电杆上的排列方式水平排列三角形排列垂直排列三相四线制的低压线路一般都采用水平排列。由于中性线的截面积较小、机械强度较低，因此中性线一般架设在中间靠近电杆的位置。一、架空线路的结构与敷设2．架空线路的敷设（a）水平（b）三角形（c）三角形

（d）水平（e）双回路

（f）双回路排列1

排列1

排列2

排列2

垂直排列混合排列导线在电杆上的排列方式三相三线制的线路既可采用三角形排列，也可采用水平排列。多回线路同杆架设时，可采用垂直排列，也可采用三角形、水平混合排列。电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架设在上方，电压较低的线路应架设在下方。二、电缆线路的结构与敷设电缆线路缺点：成本高、投资大；优点：运行可靠，不易受外界影响；适用：在有腐蚀性气体和易燃、易爆的场所应用，尤为适宜。1．电缆线路的结构与型号电缆线路电缆电缆头一种特殊结构的导线线心也称导体，通常由多股铜绞线或铝绞线制成，用于输送电能；绝缘层位于线心周围，其作用是使各线心间、线心与保护层间相互绝缘；保护层位于电缆的最外层，其作用是保护线心和绝缘层，防止外力损伤、水分侵入和绝缘油外流等。内保护层由铜、铅或塑料制成外保护层由内衬层（浸过沥青的麻布、麻绳）、铠装层（钢带、钢丝铠甲）和外被层（浸过沥青的麻布）组成二、电缆线路的结构与敷设1．电缆线路的结构与型号电缆头电缆中间接头电缆终端头电缆型号的表示和含义电缆的型号能够表示其结构，也能表明其使用场合、绝缘种类和某些特征。电缆头是电缆线路的薄弱环节，是大部分电缆线路故障的发生处。因此，电缆头的安装和密封很重要，在施工和运行环节需要由专业人员操作。二、电缆线路的结构与敷设1．电缆线路的结构与型号常用的电缆及适用范围如下。（1）油浸纸绝缘铝包或铅包电缆具有耐压强度高、耐热能力好、使用年限久等优点，使用较普遍。这种电缆在工作时，其内部浸渍的油会流动，因此不宜用在有较大高度差的环境中。（2）塑料绝缘电缆重量轻、耐腐蚀，可敷设在有较大高度差，甚至是垂直、倾斜的环境中，有逐步取代油浸纸绝缘电缆的趋势。聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套的全塑电缆已生产至10kV电压等级；交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套的电缆已生产至35kV电压等级。二、电缆线路的结构与敷设2．电缆线路的敷设电缆线路的敷设要严格遵守技术规程和设计要求；竣工后，要按规定的手续和要求检查和验收，以保证电缆线路的质量。在选择电缆线路的敷设路径时应考虑下列因素。（1）避免电缆遭受机械性外力、过热和腐蚀等危害。（2）在满足安全条件下尽可能缩短电缆敷设长度。（3）避免将要挖掘施工的场所。（4）便于运行与维护。1）敷设路径二、电缆线路的结构与敷设2．电缆线路的敷设2）敷设方式电缆线路的敷设方式直接埋地敷设电缆沟敷设电缆桥架敷设直接埋地敷设（1）直接埋地敷设。优点：散热好、投资低、施工进度快；缺点：查找故障和检修不便；适用于：电缆数量少，敷设路径较长的场合。二、电缆线路的结构与敷设2．电缆线路的敷设（a）户内电缆沟敷设

（b）户外电缆沟敷设

（c）厂区电缆沟敷设1—盖板；2—电缆；3—电缆支架；4—预埋铁牛。电缆沟敷设（2）电缆沟敷设。缺点：投资较高，沟内容易积水；优点：维护检修方便，占地面积小；适用于：在工厂供配电系统中应用广泛。户内电缆沟敷设户外电缆沟敷设厂区电缆沟敷设二、电缆线路的结构与敷设2．电缆线路的敷设（3）电缆桥架敷设。对于工厂变电所、车间、大型商场和科研单位等场所，因其电缆数量较多或较集中，一般采用电缆桥架敷设的方式。优点：结构简单、安装灵活，可任意走向，并具有防腐蚀和绝缘功能；适用于：各种类型的工作环境。1—支架；2—盖板；3—支臂；4—线槽；5—水平分支线槽；6—垂直分支线槽。电缆桥架敷设三、车间线路的结构与敷设1．车间线路的结构与型号车间线路室内配电线路室外配电线路都采用绝缘导线。大多采用绝缘导线，但配电干线大多采用裸导线，少数采用电缆；1）绝缘导线绝缘导线铝心绝缘导线铜心绝缘导线橡皮绝缘材料塑料绝缘材料根据绝缘材料的不同根据线心材料的不同三、车间线路的结构与敷设1．车间线路的结构与型号绝缘导线型号的表示和含义三、车间线路的结构与敷设1．车间线路的结构与型号常用的绝缘导线及适用范围如下。（1）在易燃、易爆或对铝有严重腐蚀的场所应采用铜心绝缘导线，其他场所一般应优先采用铝心绝缘导线。（2）塑料绝缘导线绝缘性能良好，且价格较低，在室内明敷或穿管敷设中应优先选用。但塑料绝缘导线在低温时会变硬发脆，高温时又易软化，因此其不宜在室外敷设。三、车间线路的结构与敷设1．车间线路的结构与型号2）裸导线裸导线大多采用硬母线的结构，其截面形状有圆形、管形、矩形等，其材质有铜、铝、钢。最常用的为矩形的LMY型硬铝母线。为识别裸导线相序，以便运行、维护和检修，常用的方法是在裸导线上刷不同颜色的油漆来代表其相序，一般裸导线A、B、C三相刷油漆的颜色分别为黄、绿、红三色。三、车间线路的结构与敷设2．车间线路的敷设车间线路的敷设绝缘导线的敷设裸导线的敷设1）绝缘导线的敷设绝缘导线的敷设明敷暗敷将绝缘导线穿在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚等内部，或混凝土板孔内等。将绝缘导线穿在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚的表面及支架等处；三、车间线路的结构与敷设2．车间线路的敷设绝缘导线的敷设应符合有关规程的规定，具体如下。（1）穿管布线和线槽布线的导线，在中间不允许直接接头，接头必须经专门的接线盒。（2）穿金属管或金属线槽的交流线路，应将同一回路的所有相线和中性线（如有中性线时）穿于同一管、槽内。（3）绝缘导线管和热水管、蒸汽管同侧敷设时，应敷设在热水管、蒸汽管的下方；有困难时，可敷设在其上方，但相互间的距离应适当增大，或采取隔热措施。三、车间线路的结构与敷设2．车间线路的敷设2）裸导线的敷设在车间内，裸导线大多采用封闭式母线（又称母线槽）布线。优点：安全、灵活且容量大，缺点：耗用有色金属材料多、投资大。任务实训——确定架空线路的结构根据“任务引入”中所描述的架空线路情况，选择架空线路的导线、电杆和绝缘子，并初步确定其敷设路径、档距、弧垂和杆高。确定架空线路的结构1．选择架空线路的导线、电杆和绝缘子（1）选择导线。该架空线路的电压等级为10kV，可选择铝绞线。因为铝的资源丰富，重量较轻，对风雨的抵抗力较强，且铝绞线多用于10kV及以下的架空线路上。（2）选择电杆。在起点和终点处，由于受力较大，采用终端水泥杆；在跨越河流处，采用跨越水泥杆；沿途的直线段和转角处，根据受力情况和地形条件，分别采用直线水泥杆和转角水泥杆。（3）选择绝缘子。考虑到城市郊区环境相对较好，可选用瓷横担绝缘子。该绝缘子具有良好的绝缘性能和较长的使用寿命。任务实训——确定架空线路的结构2．初步确定架空线路的敷设路径、档距、弧垂和杆高（1）敷设路径要短，转角要少，应避开村庄、学校等敏感区域，同时减少与现有线路的交叉。（2）根据GB50061—2010《66kV及以下架空电力线路设计规范》可知，3～10kV郊区架空线路的档距一般为50～100m，因此该10kV架空线路的档距可选100m。（3）弧垂不宜过大，也不宜过小。杆高应依据其计算规则进行确定。两者的具体数值可根据架空线路各电杆的实际位置情况，参考GB50061—2010《66kV及以下架空电力线路设计规范》确定。任务2选择供配电线路的导线和电缆任务引入任务二选择供配电线路的导线和电缆供配电线路中导线和电缆的选择型号的选择截面积的选择导线和电缆截面积的选择，既要保证供配电系统的安全稳定运行，又要有效发挥导线和电缆的负载潜能，减少有色金属的消耗量，降低投资成本。通常，导线和电缆截面积的选择应满足发热条件、允许电压损耗、经济电流密度和机械强度等要求。一、按发热条件选择电流通过导线时将会发热，导致导线温度升高。裸导线温度过高时，会使接头处氧化加剧，接触电阻增大，从而使此处温度进一步升高，氧化又加剧，如此恶性循环会导致接头烧断。绝缘导线和电缆的温度过高时，会使绝缘损坏，甚至引起火灾。因此，导线和电缆的正常发热温度不得超过其允许值。对于三相系统来说，导线（包括电缆，下同）截面积的选择相线截面积的选择中性线和保护线截面积的选择一、按发热条件选择1．相线截面积的选择指在规定的环境温度下，导线能够承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。选择导线时所用的环境温度一般规定：室外取当地最热月平均最高气温；室内取当地最热月平均最高气温加5℃。一、按发热条件选择1．相线截面积的选择铜绞线的允许载流量为相同截面积的铝绞线允许载流量的1.3倍，其他导线的允许载流量可查有关设计手册。常用铝绞线的电阻、电抗和允许载流量一、按发热条件选择1．相线截面积的选择（续表）一、按发热条件选择1．相线截面积的选择常用钢心铝绞线的电阻、电抗和允许载流量一、按发热条件选择1．相线截面积的选择部分BLX型和BLV型铝心绝缘导线不同环境温度下明敷时的允许载流量一、按发热条件选择1．相线截面积的选择（续表）1）中性线（N线）截面积的选择由于三相系统中的中性线要通过不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许载流量应不小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。一、按发热条件选择2．中性线和保护线截面积的选择一、按发热条件选择2．中性线和保护线截面积的选择一、按发热条件选择2．中性线和保护线截面积的选择一、按发热条件选择2．中性线和保护线截面积的选择一、按发热条件选择2．中性线和保护线截面积的选择二、按允许电压损耗选择电流通过导线时，由于电路上有电阻和电抗，因此除产生电能损耗外，还会产生电压损耗。电压损耗超过一定范围后，会导致用电设备端子处的电压不足，从而影响用电设备的正常运行。为保证用电设备端子处电压偏移不超过其允许值，设计线路时，高压配电线路的电压损耗一般不超过线路额定电压的5%，如果线路电压损耗超过了允许值，应适当加大导线截面积，使之小于允许电压损耗。二、按允许电压损耗选择从变压器低压侧母线到用电设备端子处的低压配电线路的电压损耗，一般也不超过线路额定电压的5%（以满足用电设备的要求为限）。小提示二、按允许电压损耗选择1．电压损耗的计算二、按允许电压损耗选择1．电压损耗的计算带有两个集中负荷的线路分别表示两段线路的长度、电阻、电抗分别表示两段线路首端至各负荷点的长度、电阻、电抗分别表示两段线路的功率因数二、按允许电压损耗选择1．电压损耗的计算二、按允许电压损耗选择1．电压损耗的计算计算系数二、按允许电压损耗选择1．电压损耗的计算带有均匀分布负荷的线路二、按允许电压损耗选择2．导线截面积的选择按照允许电压损耗选择导线截面积分为以下两种情况。各段线路截面积相同各段线路截面积不同式（5-15）常用于照明线路导线截面积的计算。二、按允许电压损耗选择2．导线截面积的选择三、按经济电流密度选择我国现