供配电线路设计一文讲透

SubTitle了解供配电线路中导线的选择依据，掌握通过计算选择导线和电缆的方法。能力目标了解供配电系统中电力线路的结构与分类，掌握架空线路与电缆线路的敷设原则和方法。知识目标一架空线路的结构与敷设架空线路架空导线电杆绝缘子线路金具避雷线架空线路的结构1.一架空线路的结构与敷设1）导线材料20℃电导率/（MS·m-1）抗拉强度/MPa材料特点铜53380

铜导线具有良好的导电性，较高的机械强度，抗腐蚀能力强，但质量大，价格高铝32160铝导线质轻价廉，有较好的导电性能，机械强度较差，易受酸碱盐的腐蚀钢7.521200钢的电导率最低，但机械强度高，价格较低，在空气中易锈蚀，可镀锌防锈蚀

铜、铝、钢材料的性能比较一架空线路的结构与敷设架空裸导线的最小截面线路类别导线最小截面/mm2铝及铝合金线钢芯铝绞线铜绞线35kV及以上的线路3535353～10kV线路居民区352525非居民区251616低压线路一般161616与铁道交叉的跨越挡351616一架空线路的结构与敷设2）电杆根据电杆在线路中的不同作用和受力情况，可分为直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、分支杆和跨越杆等，各种电杆在低压架空线路中的应用如图4-3所示。一架空线路的结构与敷设3）横担横担安装在电杆的上部，用来安装绝缘子以架设导线。常用的横担有铁横担、木横担和瓷横担三种。铁横担用角钢制成，坚固耐用，但易锈蚀，应进行镀钵或涂漆等防锈处理。目前铁横担在工厂中应用很广，已基本上取代了木横担。瓷横担广泛应用于工厂供电的高、低压架空线路上，集横担与绝缘子的作用于一体，绝缘同时固定导线。它结构简单、施工方便，并能有效利用杆塔高度降低线路造价。瓷横担易碎，在安装和使用中应避免机械损伤。一架空线路的结构与敷设4）拉线拉线的作用是平衡电杆各方面的受力，防止电杆倾斜。拉线可用多股直径为4mm的镀锌铁线绞制而成，或使用截面积不小于25mm2的镀锌钢绞线，如图4-4所示。一架空线路的结构与敷设5）绝缘子和金具架空线路的绝缘子又称瓷瓶，用来固定导线，并使导线之间、导线与电杆横担之间绝缘。绝缘子要具有一定的电气绝缘强度和机械强度。架空线路的绝缘子有针式绝缘子、蝶式绝缘子、悬式绝缘子和瓷横担绝缘子，其外形结构如图4-5所示。一架空线路的结构与敷设架空线路的敷设2.1）敷设要求敷设架空线路要严格遵守相关技术规程和操作规程，自始至终重视安全教育，采取安全保障措施，防止发生事故，并严格保证工程质量，竣工后必须严格按规定的手续和项目进行检查验收才能投入使用。一架空线路的结构与敷设2）架空线路路径的选择

（3）不应造成机耕、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）应与工厂和城镇的总体规划协调配合，并适当考虑今后的发展。路径的选择应符合下列要求（1）路径要短，转角要小，尽量减少与其他设施的交叉。（2）尽量避开河洼和雨水冲刷地带、不良地质及易燃、易爆等危险场所。

一架空线路的结构与敷设三相四线制低压架空线路的导线一般都采用水平方式排列，如图4-7(a）所示。由于中性线的电位在三相对称时为零，而且其截面积较小（一般不小于相线截面积的50%），机械强度较差，所以中性线一般架设在靠近电杆的位置。3）架空导线的排列一架空线路的结构与敷设三相三线制架空线路的导线常采用三角形方式排列，如图4-7(b）所示，也可水平排列。多回路导线同杆架设时，可采用三角、水平混合排列方式，如图4-7(c）所示，也可全部采用垂直方式排列，如图4-7（d）所示。一架空线路的结构与敷设4）架空导线的距离架空导线间的最小距离电压等级/kV40及以下5060708090100110120挡距/m高压0.600.650.700.750.850.901.001.051.15低压0.300.400.450.50一架空线路的结构与敷设线路经过地区的特点线路电压等级高压低压居民区6.56非居民区5.55不能通航及不能浮运的河、湖，冬季至冰面55不能通航及不能浮运的河、湖，至最高水位算起33

居民密度很小，交通困难的地区(牧区、草原、湿地、沙漠、山岳地带）4.54导线对地面和水面的最小允许距离单位：m一架空线路的结构与敷设同杆架设不同回路间的允许垂直距离单位：m导线排列方式直线杆分支杆或转角杆高压与高压0.80.4～0.6高压与低压1.21.0低压与低压0.50.3一架空线路的结构与敷设导线与其他物体最小的净空距离单位：m电压等级过引线、引下线距相邻导线导线距拉线、电杆、构架表面高压0.300.20低压0.150.05一架空线路的结构与敷设5）架空线路的挡距和弧垂架空线路的挡距（跨距）是指同一线路上相邻两根电杆之间的水平距离，如图4-8所示。线路的挡距一般可采用表4-7所列的数值，耐张段不宜超过2km。一架空线路的结构与敷设

线路的挡距单位：m地区电压等级高压低压城镇40～5040～50郊区60～10040～60一架空线路的结构与敷设架空线路的弧垂又称弛垂，是指架空线路一个挡距内导线最低点与两端电杆上导线固定点间的垂直距离，如图所示。导线的弧垂不宜过小，也不宜过大。在同一档距内，各相导线的弧垂应一致，允许误差不大于0.2m。二电缆线路的结构与敷设按电压分高压电缆中压电缆低压电缆电力电缆的类型与结构1.二电缆线路的结构与敷设按电缆导线芯线截面积分2.5mm24mm26mm210mm216mm2

25mm235mm250mm270mm295mm2120mm2150mm2二电缆线路的结构与敷设按线芯数分单芯双芯三芯四芯五芯二电缆线路的结构与敷设按绝缘材料分油浸纸绝缘电缆塑料绝缘电缆橡胶绝缘电缆低温电缆超导电缆二电缆线路的结构与敷设常用电缆的结构如图4-9所示。图分别是油浸纸绝缘电力电缆和交联聚乙烯绝缘电力电缆的结构图。1—缆芯（铜芯或铝芯）；2—油浸纸绝缘层；3—填料（麻筋）；4—油浸纸绕包绝缘；5—铅包；6—涂沥青的纸带（内护层）；7—浸沥青的麻被（内护层）；8—钢铠（外护层）；9—麻被（外护层）；10—交联聚乙烯绝缘层；11—聚氯乙烯护套（内护层）；12—钢铠或铝铠（外护层）；13—聚氯乙烯外套（外护层）二电缆线路的结构与敷设项目型号含义项目型号含义电缆类型代号Z油浸纸绝缘外护套02聚氯乙烯套V聚氯乙烯绝缘03聚乙烯套YJ交联聚乙烯绝缘20裸钢带铠装X橡皮绝缘22钢带铠装聚氯乙烯套JK架空电缆（代号前）23钢带铠装聚乙烯套ZR阻燃电缆（代号前）30裸细钢丝铠装导体L铝芯32细钢丝铠装聚氯乙烯套LH铝合金芯33细钢丝铠装聚乙烯套T铜芯（一般不标）40裸粗钢丝铠装TR软铜芯41粗钢丝铠装纤维外被

电力电缆型号中各字母和数字的含义二电缆线路的结构与敷设项目型号含义项目型号含义内护套Q铅包外护套42粗钢丝铠装聚氯乙烯套L铝包43粗钢丝铠装聚乙烯套V聚氯乙烯护套441双粗钢丝铠装纤维外被特征P滴干式241钢带-粗钢丝铠装纤维外被D不滴流式F分相铅包式电力电缆型号中各字母和数字的含义二电缆线路的结构与敷设电缆头包括电缆中间接头和电缆终端头。电缆的一端与其他电气设备连接时，须用电缆终端头；将两条电缆的一端连接成为一条电缆线路时，须利用电缆中间接头。二电缆线路的结构与敷设电缆头的主要作用是把电缆密封起来。当电缆出厂时，两端都是密封的，但在敷设或连接时，其端头都要剖开，这就破坏了其密封性。如果电缆在敷设时端头未密封或制作的电缆头质量不合格，电缆头就会漏油，最后使绝缘油干枯，绝缘性能大大下降，影响电缆的安全运行。另外，电缆具有很强的吸水性，极易受潮，如电缆密封不良，潮气侵入电缆内部，也会使绝缘性能降低并影响电缆的安全运行。电缆头是电缆绝缘的薄弱环节，且是电缆线路故障的多发点。二电缆线路的结构与敷设（3）电缆与不同管道一起敷设时应满足的要求有：不允许在敷设煤气管、天然气管及液体燃料管路的沟道中敷设电缆；在热力管道的明沟或隧道中，一般不要敷设电缆；个别情况下，如不致使电缆过热，可允许少数电缆敷设在热力管道的沟道中，但应分隔在不同侧，或将电缆安放在热力管道的下面。（4）直埋电缆埋地深度不得小于0.7m，土壤沟离建筑物基础不得小于0.6m。直埋于冻土地区时，宜埋在冻土层以下。二电缆线路的结构与敷设（6）电缆的金属外皮和金属电缆头及保护钢管和金属支架等，均应可靠接地或做等电位联结。电缆的敷设方式有直埋敷设、电缆沟敷设、电缆桥架敷设等几种。此外，在大型发电厂、变电所和城市内等电缆密集的场合，还可采用电缆隧道、电缆排管和专用电缆夹层等方式。（5）电缆沟的结构应考虑到防火和防水。电缆沟进入建筑物及隧道的连接处应设置防火隔板。电缆沟的排水坡度不得小于0.5%，而且不能排向建筑物内侧。二电缆线路的结构与敷设2）敷设方式（1）直埋敷设。这种敷设方式投资少、散热性好，但不便于检修和查找故障，且易受外来机械损伤和水土侵蚀，一般用于户外电缆不多的场合。直埋敷设应使用具有铠装和防腐层的电缆，如图所示。二电缆线路的结构与敷设（2）电缆沟敷设。电缆沟内可敷设多根电缆，这种敷设方式占地少，且便于维修，如图所示。电缆沟敷设1—盖板；2—电缆支架；3—预埋铁件；4—电缆二电缆线路的结构与敷设（3）电缆桥架敷设。如图所示，电缆桥架由支架、托臂、线槽及盖板组成，在户内和户外均可使用。采用电缆桥架敷设的线路整齐美观、便于维护，槽内可以使用价廉的无铠装全塑电缆。电缆桥架亦称电缆托盘，有全封闭与半封闭等形式。电缆桥架1—支架；2—盖板；3—托臂；4—线槽；5—水平分支线槽；6—垂直分支线槽三供配电线路导线和电缆的选择导线和电缆的选择要求1.在选择导线的材质时，要考虑电网电压等级与敷设环境等因素。对于敷设在城市繁华街区、高层建筑群区、旅游区和绿化区的10kV及以下的架空线路，以及架空线路与建筑物间的距离不能满足安全要求的地段及建筑施工现场，宜采用绝缘导线。对于10kV及以下的架空线路，一般采用铝绞线。35kV及以上的架空线路及35kV以下线路在挡距较大、电杆较高时，则宜采用钢芯铝绞线。沿海地区及有腐蚀性介质的场所，宜采用铜绞线或绝缘导线。导线材质的选择三供配电线路导线和电缆的选择在一般环境和场所，电缆线路可采用铝芯电缆。在重要场所及有剧烈振动、强烈腐蚀和有爆炸危险场所，宜采用铜芯电缆。在低压TN系统中，应采用三相四芯或五芯电缆。埋地敷设的电缆，应采用有外护层的铠装电缆。在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆，应采用钢丝铠装电缆。敷设在电缆沟、桥架和水泥排管中的电缆，一般采用裸铠装电缆或塑料护套电缆，宜优先选用交联电缆。凡两端有较大高度差的电缆线路，不能采用油浸纸绝缘电缆。住宅内的绝缘线路只允许采用铜芯绝缘线，一般采用铜芯塑料线。导线材质的选择三供配电线路导线和电缆的选择机械强度经济电流密度电压损耗条件发热条件导线横截面积的选择三供配电线路导线和电缆的选择根据设计经验，一般10kV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选择导线和电缆的截面积，再校验电压损耗和机械强度（电缆不校验机械强度）。低压照明线路，由于照明对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。35kV及以上的高压线路及35kV以下长距离大电流线路，可先按经济密度确定经济截面，再校验其他条件。导线横截面积的选择三供配电线路导线和电缆的选择导线和电缆截面的选择与计算2.（1）三相系统中相线截面积的选择。按发热条件选择三相系统中的相线截面积时，应使其允许载流量Ial不小于通过相线的计算电流I30，即Ial≥I30（4-1）导线的允许载流量就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大持续电流。导线和电缆的允许载流量可查附录1或相关手册。三供配电线路导线和电缆的选择一般三相四线制的中性线截面积A0应不小于相线截面积Aφ的50%，即A0≥0.5Aφ（4-2）在三相四线制线路分支的两相三线线路和单相线路中，由于其中性线电流与相线电流相等，因此其中性线截面积A0应与相线截面积Aφ相同，即A0＝Aφ（4-3）三供配电线路导线和电缆的选择对于三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，由于各相三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相电流，因此中性线截面积A0不宜小于相线截面积Aφ，即A0≥Aφ（4-4）三供配电线路导线和电缆的选择（2）三相系统中性线及保护线截面积的选择。①三相系统中性线（N线）截面积的选择。三相四线制中的N线，要通过不平衡电流或零序电流，因此N线的允许载流量不应小于三相系统中的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。三供配电线路导线和电缆的选择例4-1有一条采用BV-500型铜芯塑料线穿硬塑料管（PC）暗敷的220/380VTN-S线路，其计算电流为140A，当地最热月平均气温为+25℃。试按发热条件选择此线路的导线截面积。解（1）相线截面积的选择。查附录1得25℃时5根BV-500型铜芯塑料线穿PC管，导线截面积为70mm2时的Ial=148A>I30=140A。因此，按发热条件，相线截面积选为70mm2，穿线的配管内径选为75mm。三供配电线路导线和电缆的选择例4-1（2）N线截面积的选择。按A0≥0.5Aφ选择，N线截面积选为35mm2。（3）PE线截面积的选择。按APE≥0.5Aφ选择，PE线截面积也选为35mm2。选择结果可表示为BV-500-（3×70＋1×35＋PE35）-PC75三供配电线路导线和电缆的选择例4-12）按经济电流密度选择导线和电缆的截面这种方法适用于35kV及以上线路及35kV以下但电流很大的线路，其导线和电缆截面积宜按经济电流密度选择，可以使线路的年费用支出最小。按经济电流密度选择的截面积称为经济截面积。导线的截面积越大，电能损耗越小，但线路投资、维修费用和有色金属消耗量要增加。因此，从经济方面考虑，导线应选择一个比较经济合理的截面积，既能降低电能损耗，又不致过分增加线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量。三供配电线路导线和电缆的选择例4-1图4-16所示为线路年费用C与导线截面积A的关系曲线。其中，曲线1表示线路的年折旧费（线路投资除以折旧年限之值）和线路的年维修管理费之和与导线截面积的关系曲线；曲线2表示线路的年电能损耗费与导线截面积的关系曲线；曲线3为曲线1与曲线2的叠加，表示线路的年运行费用（含线路的折旧费、维修费、管理费和电能损耗费）与导线截面积的关系曲线。三供配电线路导线和电缆的选择例4-1由图4-16的曲线3可以看出，年运行费最小值Ca（a点）相对应的导线截面积Aa与年运行费用Cb（b点）相对应的导线截面积Ab相比，年运行费用相差不多，而导线截面积（即有色金属消耗量）却显著减少。从全面的经济效益来考虑，导线截面积选为Ab比选Aa更为经济合理。这种从全面的经济效益考虑选择的导线截面积，称为经济截面积，用符号Aec表示。我国现行的经济电流密度规定见表4-9。三供配电线路导线和电缆的选择线路类别导线材质年最大负荷利用时间3000h以下3000～5000h5000h以上架空线路铜3.002.251.75铝1