第五章电力线路选择

架空线：–主要优点：1)设备简单，造价低（为电缆的造价的1/4）；2)易于检修和维护；露置空中，依靠定期巡线便能及时发现缺陷；3)利用空气绝缘，建造比较容易；–存在问题：1）侵占地面位置，有碍交通。导线距地高度及距邻近建筑物的距离都有明确的规定；2）易受环境影响、安全可靠性较差3）影响厂区美化第一节电力线路概述第五章电力线路的选择电缆：不占地面空间，美化环境，有利于地面设施的布置，并且不受外界气候条件的影响，故障率低；但有价格高，输送容量小，敷设维修困难，难于发现和排除故障的缺点。一、架空线路的结构架空线路由导线、电杆、横担、绝缘子和线路金具等主要元件组成，见右图。为了防雷，有的架空线路上还在电杆顶端架避雷线（架空地线）。为了加强电杆的稳固性，有的电杆还安装有拉线或板桩。（一）导线导线是线路的主体，担负着输送电能（电力）的功能。铝绞线（LJ）导电性能较好，重量轻，机械强度较小，耐腐蚀性差。多用于6~10kV的线路。铜绞线（TJ）导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，但价格较高。钢芯铝绞线（LGJ）在机械强度要求较高的场合和35kV及以上的架空线路上多被采用。（二）杆塔杆塔是支持导线的支柱，是架空线路的重要组成部分。对电杆的要求，主要是有足够的机械强度，同时尽可能经久耐用，价廉，便于搬运和安装。杆塔按其采用的材料分，有木杆、水泥杆和铁塔等三种。（三）横担横担安装在电杆的上部，主要作用是固定绝缘子，并使各导线相互之间保持一定的距离，防止风吹或其他作用力产生摆动而造成相间短路。目前使用的主要是铁横担、木横担、瓷担等。（四）绝缘子绝缘子又称瓷瓶。线路绝缘子用来将导线固定在电杆上，并使导线与电杆绝缘。故绝缘子应具有良好的绝缘性能和机械强度，并能承受各种气象条件的变化而不破裂。（五）金具用于连接、固定导线或固定绝缘子、横担等的金属部件。常用的金具有：悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、联结金具、保护金具等。二、电缆线路的结构1．铠装电缆铠装电缆是传输和分配电能的一种特殊导线。它由导体、绝缘层和保护层和铠装层组成。导体即电缆线芯，一般由多根铜线或铝线绞合而成。绝缘层作为相间及对地的绝缘，保护层又分内护层和外护层。内护层用来直接保护绝缘层，外护层用以防止内护层免受机械损伤和腐蚀。铠装层：钢丝或钢带缠绕。2．软电缆软电缆分为橡胶电缆与塑料电缆（无铠装）两种。第二节导线截面选择一、导线截面选择原则为使供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，截面的选择必需满足下列条件：1.发热条件导线和电缆（包括母线）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。2.电压损失条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。3.经济电流密度35KV及以上高压线路及电压35KV以下但距离长、电流大的线路，其导线和电缆截面按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。企业内的10KV及以下线路，通常不按此原则选择。4.机械强度导线（包括裸导线和绝缘导线）截面应不小于其最小允许截面。架空裸导线的最小允许截面见表5-1。对于电缆，由于它有内外护套，机械强度一般满足要求，不需校验。但需校验短路热稳定度。母线也应校验短路稳定度。二、导线截面选择计算（一）按经济电流密度选择导线截面选择截面越大，线路阻抗越小，电能损耗就越小。截面选择越小，线路投资、有色金属消耗量及维修管理费用虽然低，也就是比较经济。从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用接近最小的导线截面，称为经济截面，用符号Sec表示。对应于经济截面的线路负荷电流密度称为经济电流密度。经济电流密度Jec与年最大负荷利用小时数有关，年最大负荷利用小时数越大，负荷越平稳，损耗越小，经济截面因而也就越大，经济电流密度就会变小。按经济电流密度选择导线截面，应先确定Tmax，然后根据导线材料查出经济电流密度Jec，按线路最大长时负荷电流Ilo.m（设计阶段用计算电流Ica），由下式求出经济截面。2caecec,mmISJ选取等于或稍小于Sec的标准截面Sl，再校验其他条件即可。Sl≤Sec（二）按长时允许电流选择导线截面按长时允许电流选择导线截面应满足线路最大长时负荷电流Ilo.m（设计阶段用计算电流Ica，以下照此处理。）不大于导线长时允许电流Ial的条件，即Ial≥Ica一般决定导线允许载流量时，周围环境温度均取＋25℃作为标准，当周围空气温度不是＋25℃，导线的长时允许电流应按下式进行修正。m0m0alalalIIIK对于电缆，还应当考虑到电缆的敷设方式对散热条件的影响。如果几根电缆并排，由于电缆互相影响，使散热条件变坏，其允许温度还应乘以并排修正系数K3。电缆埋于土中，土壤的热阻系数不同，散热条件也不同，应乘以土壤热阻修正系数K2。因此电缆的允许电流应按下式计算：alalalIKKKKII321（三）按允许电压损失选择导线截面线路的电压损失是指线路始、末两端电压的有效值之差，以表示12UUUagac12N%100%UUUU线路电压损失的计算•接有一个集中负载时线路的电压损失计算NUU12cossinUUUagacabbcIRIX相电压损失三相对称系统的线电压损失为3cossinUIRX用功率表示00NN1PRQXUPrQxUU接有多个集中负载时线路的电压损失计算322ppP分段计算线路上总的电压损失为3211pppP3211qqqQP3=p3322qqQQ3=q3322ppPpi、qi——各分布负荷的有功及无功功率；Pi、Qi——各线段上负荷的有功及无功功率；ri、xi——各线段上的电阻及电抗；Ri、Xi——电源至和负荷的线路电阻及电抗。nniiiiiiii11NN11UpRqXPrQxUU按允许电压损失选择导线和电缆截面（1）先取导线或电缆的电抗平均值，求出无功负荷在电抗上引起的电压损失：RUalUXalRUUURU（2）根据求出此时的。——有功负荷在电阻上引起的电压损失，——线路的允许电压损失。0XNQlxUU（3）导线或电缆的截面为：根据此值选择标准截面（4）根据所选的标准截面及敷设方式，查出r0和x0，计算线路实际的电压损失，与允许电压损失比较。如不大于允许电压损失则满足要求，否则加大导线或电缆截面，重新校验，直到所选截面满足允许电压损失的要求为止。caNRPlSUUcaSS高压架空线一般按经济电流密度选择；低压动力线按长时允许电流选；低压照明线，因其对电压水平要求较高，所以，一般先按允许电压损失条件初选截面。电缆与架空线相比，散热条件较差，故还应考虑在短路条件下的热稳定问题。因此高压电缆截面除按经济电流密度、允许电压损失、长时允许电流选择外，还应按短路的热稳定条件进行校验。低压电缆截面选择与高压电缆选择不同，主要考虑电缆正常运行时的发热与电压损失，并考虑故障时短时承受大电流所引起的温升，故不再按经济电流密度选择，而是按长时允许负荷电流初选截面，再用正常运行允许电压损失和满足短路热稳定的要求进行校验，所选电缆必须满足上述所有条件。例5－1从变电所架设一条10kV架空线向三个负荷供电，最大负荷年利用小时为3000～5000h；导线采用LJ线，线间几何均距为1m，线路长度及各负荷如图5－9所示。该地区最热月最高气温月平均值为42℃，配电线路允许电压损失为4%，试选择该10kV线路的导线截面。1．求各负荷点的有功功率及无功功率2．计算各线段的平均功率因数及电流1110000.8800kW10000.6600kvarpq224000.9360kW4000.436174.4kvarpq335000.8400kW5000.6300kvarpq22cosppq123AB22123123cos0.82ppppppqqq23BC222323760cos0.85895.91ppppqqAB1560109.84A3100.82IBC76051.62A3100.85ICB40028.87A3100.80I根据负荷电流的计算式可分别求得各线段的最大长时负荷电流为2ABABec109.8495.51mm1.15ISJ2BCBCec51.6244.89mm1.15ISJ2CDCDec28.8725.1mm1.15ISJ3．按经济电流密度选择导线截面根据Tmax为3000～5000h，由表5－2查得LJ型导线的经济电流密度Jec为1.15A/mm2。故各段按经济电流密度初选的导线截面为选择LJ－95型铝绞线。选择LJ－35型铝绞线。选择LJ－25型铝绞线。m0m07042280.79702545QQKQQ4．按长时允许电流校验各段截面由表5－3查得LJ－95为325A，LJ－35为170A，LJ－25为135A。由于该地区最热月最高气温月平均值为42℃。故要对长时允许电流进行修正，其修正系数则各段长时允许电流修正值为LJ－95为257A，LJ－35为134A，LJ－25为107A，均大于各段的最大长时负荷电流，故合格。5．按允许电压损失校验导线截面查表5－6，得各段导线单位长度的电阻与电抗值ABABBCBCCDCD0.360.50.180.3340.50.170.961.51.440.3661.50.551.3311.330.3710.37rxrxrxiiii11ABBCCD15600.187601.444001.3310740.174740.553000.37=10nnNPrQxUUUUU281+1094+532+182+261+111=246V10N246%100%100%2.46%4%10000UUU线路总的电压损失为电压损失百分数为6．按机械强度校验由表5－3查得10kV非居民区最小允许截面为25mm2故所选各段导线均符合规定。故电压损失符合要求。作业：3①②③、4