第五章电力线路.ppt

刘红宇第五章 工厂电力线路第一节第一节 工厂电力线路及其接线方式工厂电力线路及其接线方式一、电力线路的任务和类别一、电力线路的任务和类别 电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。任务。电力线路按结构型式分，有架空线路、电缆线路和车间电力线路按结构型式分，有架空线路、电缆线路和车间(室内室内)线路。线路。二、高压线路的接线方式二、高压线路的接线方式(一一)放射式接线放射式接线 放射式线路之间互不影响，因此供电可靠性较高，而且便于放射式线路之间互不影响，因此供电可靠性较高，而且便于装设自动装置，保护装置也较简单，但是其高压开关设备用得较装设自动装置，保护装置也较简单，但是其高压开关设备用得较多，且每台高压断路器须装设一个高压开关柜，从而使投资增加。多，且每台高压断路器须装设一个高压开关柜，从而使投资增加。而且在发生故障或检修时，该线路所供电的负荷都要停电。而且在发生故障或检修时，该线路所供电的负荷都要停电。一般单放射式结构只能给三级负荷供电。要提高其供电可靠性，可一般单放射式结构只能给三级负荷供电。要提高其供电可靠性，可在各车间变电所的高压侧之间或低压侧之间敷设联络线。如果要进一步在各车间变电所的高压侧之间或低压侧之间敷设联络线。如果要进一步提高其供电可靠性，可采用来自两个电源的两路高压进线，然后经分段提高其供电可靠性，可采用来自两个电源的两路高压进线，然后经分段母线，由两段母线用双回路对重要负荷交叉供电母线，由两段母线用双回路对重要负荷交叉供电(双放射式），如图中双放射式），如图中的车间变电所配电的方式。的车间变电所配电的方式。第五章 工厂电力线路（二（二)树干式接线树干式接线 树干式接线与放射式接线相比，具有以下优树干式接线与放射式接线相比，具有以下优点：多数情况下，能减少线路的有色金属消耗点：多数情况下，能减少线路的有色金属消耗量；采用的高压开关数少，投资较省。但有下量；采用的高压开关数少，投资较省。但有下列缺点：供电可靠性较低，当干线发生故障或列缺点：供电可靠性较低，当干线发生故障或检修时，接于干线的所有变电所都要停电，且检修时，接于干线的所有变电所都要停电，且在实现自动化方面适应性较差。要提高供电可在实现自动化方面适应性较差。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靠性，可采用双干线供电或两端供电的接线方式，如图所示。式，如图所示。第五章 工厂电力线路(三三)环形接线环形接线 环形接线，实质上是两端供电的树干式接线。这种接线环形接线，实质上是两端供电的树干式接线。这种接线在现代城市电网中应用很广。在现代城市电网中应用很广。为了避免环形线路上发生故障时影响整个电网，也为了便为了避免环形线路上发生故障时影响整个电网，也为了便于实现线路保护的选择性，因此大多数环形线路采取于实现线路保护的选择性，因此大多数环形线路采取“开口开口”运行方式，即环形线路中有一处开关是断开的。运行方式，即环形线路中有一处开关是断开的。为了便于切换操作，环形线路中的开关多采用负荷开关。为了便于切换操作，环形线路中的开关多采用负荷开关。高压配电线路往往是几种接线方式的组合，视具体情况高压配电线路往往是几种接线方式的组合，视具体情况而定。而定。对大中型负荷高压配电系统宜优先考虑采用放射式，因对大中型负荷高压配电系统宜优先考虑采用放射式，因为放射式接线供电可靠性较高，且便于运行管理。为放射式接线供电可靠性较高，且便于运行管理。对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅区，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。可考虑采用树干式或环形配电。第五章 工厂电力线路三、低压线路的接线方式三、低压线路的接线方式(一一)放射式接线放射式接线 放射式接线的特点是其引出线发生故障时互不影响，因此供电可靠性较放射式接线的特点是其引出线发生故障时互不影响，因此供电可靠性较高。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。低高。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。低压放射式接线多用于设备容量较大或对供电可靠性要求较高的设备配电。压放射式接线多用于设备容量较大或对供电可靠性要求较高的设备配电。(二二)树干式接线树干式接线 树干式接线的特点正好与放射式接线相反。一般情况下，树干式接线采树干式接线的特点正好与放射式接线相反。一般情况下，树干式接线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，因此供电可靠性较低。树干式接线在机械加工车间、工具车间和范围大，因此供电可靠性较低。树干式接线在机械加工车间、工具车间和机修车间中应用比较普遍，而且多采用成套的封闭型母线，它灵活方便，机修车间中应用比较普遍，而且多采用成套的封闭型母线，它灵活方便，也相当安全，很适于供电给容量较小而分布较均匀的用电设备如机床、小也相当安全，很适于供电给容量较小而分布较均匀的用电设备如机床、小型加热炉等。型加热炉等。图是一种变形的树干式接线，通常称为链式接线。链式接线的特点与图是一种变形的树干式接线，通常称为链式接线。链式接线的特点与树干式基本相同，适于用电设备彼此相距很近而容量均较小的次要用电设树干式基本相同，适于用电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台，链式相连的配电箱不宜超过3台，且总容量不宜超过台，且总容量不宜超过10kw。第五章 工厂电力线路(三三)环形接线环形接线 环形接线，供电可靠性较高。任一段线路发生故障或检环形接线，供电可靠性较高。任一段线路发生故障或检修时，都不致造成供电中断，或者只短时停电，一旦切换电修时，都不致造成供电中断，或者只短时停电，一旦切换电源的操作完成，就能恢复供电。环形接线，可使电能损耗和源的操作完成，就能恢复供电。环形接线，可使电能损耗和电压损耗减少，但是环形系统的保护装置及其整定配合比较电压损耗减少，但是环形系统的保护装置及其整定配合比较复杂，如果配合不当，容易发生误动作，反而扩大故障停电复杂，如果配合不当，容易发生误动作，反而扩大故障停电范围。实际上，低压环形线路也多采用范围。实际上，低压环形线路也多采用“开口开口”运行方式。运行方式。第五章 工厂电力线路第三节第三节 导线和电缆截面的选择计算导线和电缆截面的选择计算一、概述一、概述 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：足下列条件：(1)发热条件发热条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的发热温度，不应超过其导线和电缆在通过正常最大负荷电流即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。正常运行时的最高允许温度。(2)电压损耗条件电压损耗条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正导线和电缆在通过正常最大负荷电流即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。对于用户内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。常运行时允许的电压损耗。对于用户内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。(3)经济电流密度经济电流密度 35kV及以上的高压线路及及以上的高压线路及35kV以下的长距离、大电流线路例如较长的电源进线和以下的长距离、大电流线路例如较长的电源进线和电弧炉的短网等线路，其导线电弧炉的短网等线路，其导线(含电缆含电缆)截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年运行费用支出最小。按经济电流密度选择的导线截面，称为运行费用支出最小。按经济电流密度选择的导线截面，称为“经济截面经济截面”。10kV及及以下线路，通常不按经济电流密度选择。以下线路，通常不按经济电流密度选择。(4)机械强度机械强度 导线导线(包括裸线和绝缘导线包括裸线和绝缘导线)截面不应小于其最小允许截面，如附录所列。截面不应小于其最小允许截面，如附录所列。（5）电晕条件（）电晕条件（66KV）第五章 工厂电力线路二、按发热条件选择导线和电缆的截面二、按发热条件选择导线和电缆的截面(一一)三相系统相线截面的选择三相系统相线截面的选择 电流通过电流通过 载流导体时，要产生电能损耗，使载流导体发载流导体时，要产生电能损耗，使载流导体发热。裸导线的温度过高时，会使接头处的氧化加剧，增大接热。裸导线的温度过高时，会使接头处的氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，最终可发展到拉触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，最终可发展到拉电弧，烧断线。电弧，烧断线。而绝缘导线和电缆的温度过高时，可使其绝缘加速老化而绝缘导线和电缆的温度过高时，可使其绝缘加速老化甚至烧毁，或引发火灾事故。因此，导线的正常发热温度一甚至烧毁，或引发火灾事故。因此，导线的正常发热温度一般不得超过额定负荷时的最高允许温度。般不得超过额定负荷时的最高允许温度。按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量载流量Ial不小于通过相线的计算电流不小于通过相线的计算电流I30，即即 如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则导线的允许载流量应乘以以下温度校正环境温度不同时，则导线的允许载流量应乘以以下温度校正系数：系数：第五章 工厂电力线路导线允许载流量估算公式：（铝绝缘线正常环境下）导线允许载流量估算公式：（铝绝缘线正常环境下）10下五，下五，100上二；上二；25、35四三界；四三界；70、95两倍半；穿管、温度八、九折；两倍半；穿管、温度八、九折；铜线升级算；裸线加一半。铜线升级算；裸线加一半。标准截面系列：标准截面系列：1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120 150、185、240、mm26 mm2铝绝缘线正常环境下铝绝缘线正常环境下6530A120 mm2铝绝缘线正常环境下铝绝缘线正常环境下1202240A25 mm2铝绝缘线正常环境下铝绝缘线正常环境下254100A50 mm2铝绝缘线正常环境下铝绝缘线正常环境下503150A70 mm2铝绝缘线正常环境下铝绝缘线正常环境下 70 2.5175A25 mm2铝绝缘线正常环境下穿管敷设铝绝缘线正常环境下穿管敷设2540.880A25 mm2铝绝缘线高温环境下穿管敷设铝绝缘线高温环境下穿管敷设2540.80.972A25 mm2铜绝缘线正常环境下铜绝缘线正常环境下503150A25 mm2裸铝绞线高温环境下裸铝绞线高温环境下2541.50.9135A第五章 工厂电力线路(二二)中性线和保护线截面的选择中性线和保护线截面的选择1中性线中性线(N线线)截面的选择截面的选择 三相四线制系统中的中性线，要通过系统的三相四线制系统中的中性线，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，流量，不应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。图同时应考虑谐波电流的影响。图2保护线保护线(PE线线)截面的选择截面的选择 保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时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。单相短路电流通过时的短路热稳定度。第五章 工厂电力线路三、按经济电流密度选择导线和电缆的截面三、按经济电流密度选择导线和电缆的截面 导线导线(或电缆，下同或电缆，下同)的截面越大，电能损耗越小，但是线路的截面越大，电能损耗越小，但是线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量都要增加。因此从经投资、维修管理费用和有色金属消耗量都要增加。因此从经济方面考虑，可选择一个比较合理的导线截面，既使电能损济方面考虑，可选择一个比较合理的导线截面，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费用和有色金属耗小，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。消耗量。图是线路年费用图是线路年费用C与导线截面与导线截面A的关系曲线。的关系曲线。其中曲线其中曲线1表示线路的年折旧费表示线路的年折旧费(即线路投资除以折旧年限之值即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的关系曲线。曲线和线路的年维修管理费之和与导线截面的关系曲线。曲线2表示线路的年电能损耗费与导线截面的关系曲线。曲线表示线路的年电能损耗费与导线截面的关系曲线。曲线3为曲为曲线线1与曲线与曲线2的叠加。的叠加。各国根据其具体国情特别是其有色金属资源的情况，规定了各国根据其具体国情特别是其有色金属资源的情况，规定了导线和电缆的经济电流密度。我国现行的经济电流密度规定导线和电缆的经济电流密度。我国现行的经济电流密度规定如表所示。如表所示。按经济电流密度按经济电流密度jec计算经济截面计算经济截面Aec的公式为：的公式为：第五章 工厂电力线路四、线路电压损耗的计算四、线路电压损耗的计算(一一)集中负荷的三相线路电压损耗的计算集中负荷的三相线路电压损耗的计算 以图所示带两个集中负荷的三相线路为例，线路图中以图所示带两个集中负荷的三相线路为例，线路图中的负荷电流都用小写的负荷电流都用小写i表示，各线段电流都用大写电流，表示，各线段电流都用大写电流，表示。各线段的长度、每相电阻和电抗分别用小写表示。各线段的长度、每相电阻和电抗分别用小写l、r和和z表示，线路首端至各负荷点的长度、每相电阻和电表示，线路首端至各负荷点的长度、每相电阻和电抗则分别用大写抗则分别用大写L、R和和X表示。表示。线路电压损耗的百分值为：线路电压损耗的百分值为：工程上常用线电压损失百分数表示，功率用千瓦工程上常用线电压损失百分数表示，功率用千瓦(kW)、千乏千乏(kvar)表示，额定电压用千伏表示，额定电压用千伏(kV)表示，因此，表示，因此，线电压损失计算式为：线电压损失计算式为：第五章 工厂电力线路（二）、按允许电压损失选择线路导线截面（二）、按允许电压损失选择线路导线截面 输电线路有电阻及电抗存在，电能沿输电线路传输电线路有电阻及电抗存在，电能沿输电线路传输时，必然产生电能损耗和电压损失。输时，必然产生电能损耗和电压损失。为使电压损失能保持在国家规范允许范围之内，那为使电压损失能保持在国家规范允许范围之内，那么，如何恰当地选择导线截面，是我们要解决的问么，如何恰当地选择导线截面，是我们要解决的问题。题。首先，电压损失可以分解为两部分，即有功分量首先，电压损失可以分解为两部分，即有功分量电压损失和无功分量电压损失两部分：电压损失和无功分量电压损失两部分：在在10kV架空线路取电抗值架空线路取电抗值x。=0.300.40km，10kV电缆线路电缆线路x。=0.08/km，可以先假定电抗可以先假定电抗x。=035km(平均值平均值)计算出电抗电压损失计算出电抗电压损失Ur，再按允许电压损失再按允许电压损失U，可查阅国标规范而得到，可查阅国标规范而得到，便有便有:5.4 按经济电流密度选择导线和电缆截面 经济电流密度经济电流密度J Jecec与年最与年最大负荷利用小时数有关，年大负荷利用小时数有关，年最大负荷利用小时数越大，最大负荷利用小时数越大，负荷越平稳，损耗越大，经负荷越平稳，损耗越大，经济截面因而也就越大，经济济截面因而也就越大，经济电流密度就会变小。电流密度就会变小。按经济电流密度计算经济截面的公式为按经济电流密度计算经济截面的公式为:根据上式计算出截面后，从手册或附录表中选取一种与该根据上式计算出截面后，从手册或附录表中选取一种与该值最接近（可稍小）的标准截面，再校验其它条件即可。值最接近（可稍小）的标准截面，再校验其它条件即可。