《供配电线路》PPT课件.ppt

第 6章 供配电线路 第 6章 供配电线路 6.1 供配电线路的接线方式 6.2 供配电线路的结构与敷设 6.3 导线和电缆截面的选择 基本技能训练 供配电线路的运行与维护 思考题与习题 第 6章 供配电线路 6.1 供配电线路的接线方式 6.1.1 高压供配电线路的接线方式 高压供配电线路有放射式、 树干式、 环形三种基本接线形 式。 1. 高压放射式接线 高压放射式接线是指从变配电所高压母线上引出一回线路直 接向一个车间变电所或高压用电设备供电，沿线不接其他负荷。 图 6-1(a)所示为单回路放射式接线。这种接线方式的优点是 接线清晰，操作维护方便，各供电线路互不影响，供电可靠性较 高，便于装设自动装置，保护装置也较简单； 但高压开关设备用 得较多，投资大，而且当某一线路发生故障或需要检修时，该线 路供电的全部负荷都要停电。因此，单回路放射式接线只能用于 二、 三级负荷或容量较大以及较重要的专用设备。 第 6章 供配电线路 对二级负荷供电时，为提高供电的可靠性，可根据具体情况 增加公共备用线路，图 6-1(b) 式接线。该接线方式的供电可靠性得到了提高，但开关设备的数 量和导线材料的消耗量也有所增加。如果备用干线采用独立电源 供电且分支较少，则可用于一级负荷。 图 6-1(c)所示为双回路放射式接线。该接线方式采用两路电 源进线，然后经分段母线用双回路对用户进行交叉供电。其供电 可靠性高，可供电给一、 二级的重要负荷，但投资相对较大。 图 6-1(d)所示为采用低压联络线作备用干线的放射式接线。 该接线方式比较经济、 灵活，除了可提高供电可靠性以外，还 可实现变压器的经济运行。 第 6章 供配电线路 第 6章 供配电线路 图 6-1 (a) 单回路放射式接线； (b) (c) 双回路放射式接线； (d) 采用低压联络线作备用干线的放射式接线 第 6章 供配电线路 2. 高压树干式接线 高压树干式接线是指由变配电所高压母线上引出的每路高压 配电干线上沿线均连接了数个负荷点的接线方式，如图 6-2所示。 图 6-2(a)为单回路树干式接线。该接线方式较之单回路放射式 接线，变配电所的出线数量大大减少，高压开关柜的数量也相应 减少，同时可节约有色金属的消耗量。但因多个用户采用一条公 用干线供电，各用户之间互相影响，故当某条干线发生故障或需 要检修时，将引起干线上的全部用户停电，所以这种接线方式供 电可靠性差，且不容易实现自动化控制。单回路树干式接线一般 用于对三级负荷配电，而且干线上连接的变压器不得超过 5台， 总容量不应大于 2300 kVA。这种接线方式在城镇街道应用较多。 第 6章 供配电线路 第 6章 供配电线路 图 6-2 (a) 单回路树干式接线； (b) (c) 两端供电的单回路树干式接线； (d) 两端供电的双回路树干式接线 第 6章 供配电线路 为提高供电可靠性，可采用如图 6-2(b)所示的单侧供电的双回 路树干式接线方式。该接线方式可供电给二、 三级负荷，但投资 也相应地会有所增加。 图 6-2(c)为两端供电的单回路树干式接线。若一侧干线发生故 障，则可采用另一侧干线供电，因此供电可靠性也较高，与单侧 供电的双回路树干式接线相当。当正常运行时，由一侧供电或在 线路的负荷分界处断开，当发生故障时要手动切换，但寻查故障 时也需中断供电。所以，两端供电的单回路树干式接线只可用于 对二、 三级负荷供电。 图 6-2(d)是两端供电的双回路树干式接线。这种接线方式比单 侧供电的双回路树干式接线的供电可靠性有所提高，主要用于对 二级负荷供电； 当供电电源足够可靠时，亦可用于一级负荷。这 种接线方式的投资不比单侧供电的双回路树干式接线增加很多， 第 6章 供配电线路 3. 高压环形接线 高压环形接线实际上是两端供电的树干式接线，如图 6-3所示， 两路树干式接线连接起来就构成了环形接线。 这种接线运行灵活，供电可靠性高。线路检修时可切换电源， 故障时可切除故障线段，从而缩短了停电时间。高压环形接线可 供电给二、 三级负荷，且在现代化城市电网中应用较广泛。 第 6章 供配电线路 图 6-3 高压环形接线 第 6章 供配电线路 由于闭环运行时继电保护整定较复杂，且环形线路上发生 故障时会影响整个电网，因此，为了限制系统短路容量，简化 继电保护，大多数环形线路采用开环运行方式，即环形线路中 有一处开关是断开的。通常采用以负荷开关为主开关的高压环 高压配电系统的接线往往是几种接线方式的组合，究竟采 用什么接线方式，应根据具体情况对供电可靠性的要求，通过 技术、经济综合比较后才能确定。一般来说，高压配电系统宜 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。 第 6章 供配电线路 6.1.2 低压供配电线路的接线方式 低压供配电线路的作用是从车间变电所或建筑物变电所以 220 380 V的电压向车间或建筑物各用电设备或负荷点配电。 低压配电线路也有放射式、树干式和环形等接线方式。 1. 低压放射式接线 图 6-4所示为低压放射式接线。这种接线方式由变压器低压 母线上引出若干条回路，由变配电所低压配电屏再分别配电给 各配电箱或低压用电设备。放射式接线的特点是供电线路独立， 引出线发生故障时互不影响，供电可靠性较高，但有色金属消 耗量较多。放射式接线多用于设备容量大或对供电可靠性要求 较高的场合，例如大型消防泵、电热器、生活水泵和中央空调 的冷冻机组等。 第 6章 供配电线路 图 6-4 低压放射式接线 第 6章 供配电线路 2. 低压树干式接线 这种接线方式从变配电所低压母线上引出干线，沿干线再引 出若干条支线，然后再引至各用电设备。树干式接线的特点正好 与放射式接线相反。树干式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，因此供电可靠性 较低。 图 6-5(a)所示为母线放射式接线。这种接线方式多采用成套 的封闭式母线槽，运行灵活方便，也比较安全，适用于用电容量 较小且分布均匀的场所，如机械加工车间、工具车间和机修车间 的中小型机床设备以及照明配电等。 第 6章 供配电线路 图 6-5 低压树干式接线 (a) 母线放射式； (b) “变压器 -干线组”式 第 6章 供配电线路 图 6-5(b)为“变压器 -干线组”式接线，该接线方式省去了变 电所低压侧的整套低压配电装置，简化了变电所的结构，大大减 少了投资。为了提高母线的供电可靠性，该接线方式一般接出的 分支回路数不宜超过 10条，而且不适用于需频繁启动、容量较大 的冲击性负荷和对电压质量要求高的设备。 图 6-6(a)和 (b)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接线基本相同，适用于用电设备彼此相 距很近且容量均较小的次要用电设备，链式相连的设备一般不超 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 10 kW。 第 6章 供配电线路 图 6-6 低压链式接线 (a) 连接配电箱； (b) 连接电动机 第 6章 供配电线路 3. 低压环形接线 工厂内的一些车间变电所低压侧也可以通过低压联络线相 互连接成为环形。图 6-7所示为由一台变压器供电的低压环形接 线。环形接线的供电可靠性较高，任一段上的线路发生故障或 检修时，都不致造成供电中断，或只短时停电，一旦切换电源 的操作完成，即可恢复供电。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复杂，如 配合不当容易发生误动作，反而会扩大故障停电范围。因此， 低压环形接线一般采用开环运行方式。 第 6章 供配电线路 图 6-7 低压环形接线 第 6章 供配电线路 在低压配电系统中，往往采用几种接线方式的组合，应根 据具体情况而定。一般地，在正常环境的车间或建筑内，当大 部分用电设备不是很大而又无特殊要求时，宜采用树干式配电。 之所以采用这种接线方式，一方面是因为树干式配电较之放射 式经济，另一方面是因为我国大多数供配电工作人员对采用树 干式配电已积累了相当成熟的运行经验。实践证明，树干式配 电在一般正常情况下是能够满足生产要求的。 第 6章 供配电线路 总之，用户的供配电线路接线应力求简单。如果接线过于复 杂，层次过多，不仅浪费投资，维护不便，而且由于电路中连接 的元件过多，因操作错误或元件故障而发生事故的机率就会随之 增多，处理事故和恢复供电的操作也比较麻烦，从而延长了停电 时间。同时由于配电级数多，继电保护的级数也相应增多，动作 时间也相应延长，对供电系统的故障保护十分不利，因此， GB500521995 供配电系统设计规范 规定： “供电系统应简 单可靠，同一电压供电系统的配电级数不宜多于两级。” 第 6章 供配电线路 6.2 供配电线路的结构与敷设 6.2.1 架空线路的结构与敷设 架空线路是指架设在室外电杆上用于输送电能的线路。其特 点是： 敷设比较容易，成本较低，投资较少，维修方便，易于 发现和排除故障；但它要占用一定的地面位置，有碍交通和观瞻， 且易受环境影响，安全可靠性较差。 1. 架空线路的结构 架空线路由导线、电杆、横担、绝缘子、线路金具等组成， 如图 6-8所示。有的架空线路为了加强电杆的稳定性，在电杆上 还装有拉线或扳桩；也有的架空线路上装设有避雷线用来防止雷 击。 第 6章 供配电线路 图 6-8 架空线路的结构 (a) 低压架空线路； (b) 高压架空线路 第 6章 供配电线路 1) 架空线路的导线 导线是线路的主体，具有输送电能的功能。由于架空导线要 经常承受自身重量和各种外力的作用，且需承受大气中有害物质 的侵蚀，因此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，而且要尽可能地做到质轻价廉。 导线材质有铜、铝和钢三种。铜导线的导电性能好，机械强 度高，耐腐蚀，但价格贵。铝导线的导电性能、机械强度和耐腐 蚀性虽比铜导线差，但它质轻价廉，因此在可以以铝代铜的场合， 应优先采用铝导线。钢导线的机械强度很高，且价廉，但其导电 性差，功率损耗大，并且易生锈，所以钢导线一般只用作避雷线， 而且必须镀锌，其最小使用截面不得小于 25mm2。 第 6章 供配电线路 架空导线一般采用多股绞线，有铜绞线 (TJ)、铝绞线 (LJ)和 钢芯铝绞线 (LGJ)。架空线路的导线一般采用铝绞线，但对机械 强度要求较高， 35 kV及 35 kV以上的架空线路宜采用钢芯铝绞线 (外层为铝线，作为载流部分；内层线芯为钢线，以增强机械强 度 )。在有烟雾或化学腐蚀气体存在的地区，宜采用防腐钢芯铝 绞线 (LGJF)或铜绞线。 架空线路在一般情况下都采用上述裸导线，但敷设在大、 中城市市区主次干道、繁华街区、新建高层建筑群区及新建住 宅区的中、低压架空配电线路以及有腐蚀性物质的环境中的架 空线路，宜采用绝缘导线。 第 6章 供配电线路 2) 电杆、横担和拉杆 电杆是支持导线的主体和支撑导线的支柱，它是架空线路 的重要组成部分。对电杆的要求主要是要有足够的机械强度， 同时尽可能地经久耐用，价廉，便于搬运和安装。电杆有水泥 杆、钢杆和铁塔架等。铁塔架主要用于 220 kV以上超高压、大 跨度的线路；钢杆多用在城镇电网中。目前广泛应用的是水泥 杆。一条架空线路要由许多电杆来支撑，这些电杆根据其在线 路上所处的位置和所起的作用不同，可分为直线杆、终端杆、 耐张杆、转角杆、分支杆和跨越杆等。 第 6章 供配电线路 横担安装在电杆的上部，用来安装绝缘子以架设导线。常用 的横担有铁横担和瓷横担。瓷横担具有良好的绝缘性能，兼有绝 缘子和横担的双重功能，能节约大量的木材和钢材，降低线路造 价，加快施工进度。但是瓷横担比较脆，在安装和使用中必须注 意。 拉线是为了平衡电杆各方面的作用力，并抵抗风压以防电杆 倾倒。 第 6章 供配电线路 3) 线路的绝缘子和金具 线路的绝缘子用来将导线固定在电杆上，并使导线与横担、 杆塔之间保持足够的绝缘，同时承受导线的重量与其他作用力， 所以绝缘子要保证足够的电气绝缘强度与机械强度。绝缘子有针 式绝缘子和悬式绝缘子两类。针式绝缘子主要用于 10 kV及 10 kV 以下的线路；悬式绝缘子主要用于 35 kV及 35 kV以上的线路。 线路金具是用来连接安装导线、横担和绝缘子等的金属部件。 第 6章 供配电线路 2. 架空线路的敷设 沿着规定路线装设架空线路的过程称为架空线路的敷设。架 (1) 敷设架空线路必须遵循有关技术规程的规定，以保证施 工质量和线路安全运行。 (2) 合理选择路径，做到路径短，转角小，交通运输方便， (3) 三相四线制的导线在电杆上一般采用水平排列，中性线 架设在靠近电杆的位置；三相三线制的导线可采用三角形排列， 也可采用水平排列；多回路导线同杆架设时，可采用三角、水平 混合排列，也可全部垂直排列。 第 6章 供配电线路 (4) 不同电压等级线路的挡距 (也称跨距，即同一线路上相邻两 电杆之间的距离 )不同。一般 380 V线路的挡距为 50 60 m， 6 10 kV线路的挡距为 80 120 m。 (5) 同杆导线的线距与线路电压等级以及挡距等因素有关。 380 V线路的线距约为 0.3 0.5m， 10 kV线路的线距约为 0.6 1m。 (6) 弧垂 (架空导线一个挡距内最低点与悬挂点间的垂直距离 ) 要根据挡距、导线型号与截面积、导线所受拉力及气温条件等决 定。垂弧过大易碰线，过小则易造成断线或倒杆。 架空线路的其他要求在有关的技术规程中都有规定，设计与 安装时必须遵循。 第 6章 供配电线路 6.2.2 电缆线路的结构与敷设 电缆线路是利用电力电缆敷设的线路。电缆线路一般敷设 于地下，大多直接埋设于土壤中，也有的敷设于地下的电缆沟 道中，有的采用电缆桥架明敷。电缆线路与架空线路相比，虽 然具有成本高，投资大，维修不便，不易发现和排除故障等缺 点，但是电缆线路同时具有运行可靠，不易受外界影响，不需 架设电杆，不占地面，不阻碍交通和观瞻等优点。因此在现代 城市和企业中，电缆线路已得到越来越广泛的应用，但农村电 第 6章 供配电线路 1. 电缆线路的结构 电缆线路主要由电力电缆和电缆头组成。 电力电缆由导体、绝缘层和保护层三部分组成。如图 6-9所示， 导体一般由多股铜线或铝线绞合而成，便于弯曲。绝缘层用于将 导体线芯之间或线芯与大地之间良好地绝缘。保护层则用来保护 绝缘层，使其密封；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；防止潮气进入。常用的电力电缆有油浸纸 绝缘电缆和塑料绝缘电缆等。油浸纸绝缘电力电缆具有耐压强度 高、耐热能力好、使用年限长等优点，可敷设在室内、电缆沟、 隧道或土壤中；塑料绝缘电力电缆具有重量轻，抗酸碱，耐腐蚀， 可敷设在有较大高度差或垂直、倾斜的环境中。塑料绝缘电力电 缆有逐步取代油浸纸绝缘电缆的趋向。 第 6章 供配电线路 图 6-9 油浸纸绝缘电力电缆的构造 第 6章 供配电线路 电缆头指的是两条电缆的中间接头和电缆终端的封端头。 图 6-10所示是户内式环氧树脂终端头。环氧树脂浇注的电缆头 具有绝缘性能好，体积小，重量轻，密封性好及成本低等优点， 在 10 kV系统中应用较广泛。 电缆线路的故障大部分发生在电缆接头处，所以电缆头是 电缆线路中的薄弱环节。对电缆头的安装质量尤其要重视，要 求密封性好，有足够的机械强度，耐压强度不低于电缆本身的 耐压强度。 第 6章 供配电线路 图 6-10 户内式环氧树脂终端头 第 6章 供配电线路 2. 电缆线路的敷设 电缆线路常用的敷设方式有以下几种。 (1) 直接埋地敷设。这种敷设方式首先挖好壕沟，然后把电 缆埋在里面，在周围填入沙土，上加保护板，再回填土，如图 6-11所示。这种方式施工简单，散热效果好，且投资少；但检 修不便，易受机械损伤和土壤中酸性物质的腐蚀，因此，如果 土壤有腐蚀性的话，需经过处理后再敷设。直接埋地敷设适用 于电缆数量少、敷设途径较长的场合。 第 6章 供配电线路 图 6-11 直接埋地敷设 第 6章 供配电线路 (2) 电缆沟敷设。这种敷设方式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，如图 6-12所示。其投资稍高，但检修方便，占地面积 少，因此在配电系统中应用很广泛。 第 6章 供配电线路 图 6-12 电缆在电缆沟内敷设 (a) 户内电缆沟； (b) 户外电缆沟； (c) 厂区电缆沟 第 6章 供配电线路 (3) 电缆桥架敷设。这种敷设方式是将电缆敷设在电缆桥架 内。电缆桥架装置由支架、盖板、支臂和线槽等组成，图 6-13 所示即为电缆桥架敷设示意图。 采用电缆桥架敷设克服了电缆沟敷设电缆时存在的积水、 积灰、易损坏电缆等多种弊病，改善了运行条件，且具有占用 空间小、投资少、建设周期短、便于采用全塑电缆和工厂系列 化生产等优点，因此在国外已被广泛应用，近年来国内也正在 推广采用。 第 6章 供配电线路 图 6-13 电缆桥架敷设 第 6章 供配电线路 敷设电缆需遵循的原则如下所述。 (1) 电缆类型要符合所选敷设方式的要求，例如采用直接埋地 (2) 如果敷设条件允许，可给电缆考虑 1.5 2的长度余量， 作为检修时备用。 (3) 电缆敷设的路径要力求少弯曲，弯曲半径与电缆外径的倍 数关系应符合有关规定，以免弯曲扭伤。 (4) 垂直敷设的电缆和沿陡坡敷设的电缆，其最高点与最低点 之间的最大允许高度差不应超过规定值。 (5) 以下地点的电缆应穿钢管保护 (注意钢管内径不能小于电缆 外径的两倍 )： 电缆从建筑物引入、引出或穿过楼板及主要墙壁处； 从电缆沟引出到电杆，或沿墙敷设的电缆距地面 2 m高度及埋入地 下小于 0.25 m深度的一段；电缆与道路、铁路交叉的一段。 第 6章 供配电线路 (6) 直接埋地电缆其埋地深度不得小于 0.7 m，并列埋地电缆 相互间的距离应符合规定 (如 10 kV电缆间不应小于 0.1 m)。电缆 沟距建筑物基础应大于 0.6 m，距电杆基础应大于 1 m。 (7) 不允许在煤气管、天然气管及液体燃料管的沟道中敷设 电缆；一般不要在热力管道的明沟或隧道中敷设电缆，在特殊情 况下，可允许少数电缆放在热力管道沟道的另一侧或热力管道的 下面，但必须保证不至于使电缆过热；允许在水管或通风管的明 沟或隧道中敷设少数电缆，或电缆与这些明沟或隧道交叉。 第 6章 供配电线路 (8) 户外电缆沟的盖板应高出地面 (但注意厂区户外电缆沟的 盖板应低于地面 0.3 m，上面铺以沙子或碎土 )，户内电缆沟的盖 板应与地板平齐。电缆沟从厂区进入厂房处应设防火隔板，沟 底应有不小于 0.5的排水坡度。 (9) 电缆的金属外皮、金属电缆头及保护钢管和金属支架等 均应可靠接地。 第 6章 供配电线路 6.2.3 低压配电线路的结构与敷设 低压配电线路包括室内配电线路和室外配电线路。室内配 电线路大多采用绝缘导线，但配电干线则多采用裸导线，少数 采用电缆。室外配电线路指沿建筑物外墙或屋檐敷设的低压配 电线路，以及建筑物之间用绝缘导线敷设的短距离的低压架空 线路。室外配电线路一般也采用绝缘导线。 第 6章 供配电线路 1. 低压绝缘导线的结构与敷设 低压绝缘导线是低压供配电系统中与人接触最多的一类导 线。按芯线材质可分为铜芯和铝芯两种；按绝缘材料可分为橡 皮绝缘和塑料绝缘两种。塑料绝缘导线的绝缘性能好，耐油， 抗酸碱腐蚀，价格较低，并且可以节约大量的橡胶和棉纱，因 此在室内明敷和穿管敷设中应优先选用塑料绝缘导线。但塑料 绝缘在低温时会变硬发脆，高温时又易软化，因此室外敷设宜 优先选用橡皮绝缘导线。常用绝缘导线的型号和用途见表 6-1。 绝缘导线的敷设方式分明敷和暗敷两种。明敷时导线直接 或在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚的表面和支架 等处。暗敷时导线在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶 棚、地坪及楼板等内部，或者在混凝土板孔内敷线等。 第 6章 供配电线路 第 6章 供配电线路 第 6章 供配电线路 绝缘导线的敷设应符合有关规程的规定。 (1) 线槽布线及穿管布线的导线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 线和中性线穿于同一管槽内；否则，如果只穿部分导线，则由 于线路电流不平衡而产生交流磁场作用于金属管槽时，在金属 管槽内将会产生涡流损耗，钢管还将产生磁滞损耗，使管槽发 热，进而导致其中导线过热甚至可能烧毁。 (3) 电线管路与热水管、蒸汽管同侧敷设时，应敷设在热水 管、蒸汽管的下方。当敷设在其下方有困难时，可敷设在其上 方，但相互间距应适当增大，或采取隔热措施。 第 6章 供配电线路 2. 低压裸导线的结构与敷设 室内的低压配电裸导线大多采用硬母线的结构，其截面形 状有圆形、管形和矩形等，材质有铜、铝和钢。其中，以采用 LMY型硬铝母线和 TMY型硬铜母线最为普遍。铜母线电阻率很 低，机械强度高，防腐性能好，便于接触连接，是优良的导电 材料，因此可有选择地应用于重要的、有大电流接触连接的或 含有腐蚀性气体的场所的母线装置中。铝的价格比铜低廉，且 储量大，但铝的机械强度和耐腐蚀性能较低，接触连接性能较 差，通常仅用于变配电装置的一次配电线路中。 第 6章 供配电线路 为了识别裸导线的相序，以利于运行维护和检修， GB26811981 电工成套装置中的导线颜色 规定了交流三相 系统中的裸导线应按表 6-2所示进行涂色。裸导线涂色不仅能用 来辨别相序及其用途，而且能防腐蚀并改善散热条件。在电气施 工中， 母线有不同的布置形式， 其相序的排列有一定的要求， 如表 6-3所示。 第 6章 供配电线路 第 6章 供配电线路 第 6章 供配电线路 3. 低压封闭式母线的结构与敷设 封闭式母线又称密集型母线、插接式母线或母线槽，是一种 相间、相对地有绝缘层的低压母线，它将 35条矩形截面的母线 用绝缘材料隔开并嵌于封闭的金属壳体内，根据使用者的要求， 可以在预定位置留出插接口。低压封闭式母线的特点是安全、灵 活、美观，载流量大，便于分支；但耗用钢材较多，投资较大。 封闭式母线通常作干线使用或向大容量设备提供电源。其敷设方 式有： 在电气竖井中垂直敷设，用吊杆在天棚下水平敷设，在 电缆沟或电缆隧道内敷设。 现代化的生产车间大多采用封闭式母线布线，封闭式母线的 外形图、横断面图及带分接装置的直线段外形如图 6-14所示。 第 6章 供配电线路 图 6-14 (a) 外形图； (b) 横断面图； (c) 带分接装置的直线段外形 第 6章 供配电线路 封闭式母线水平敷设时，到地面的距离不应小于 2.2 m；垂直 敷设时，距地面 1.8 m以下部分应采取防止机械损伤的措施，但敷 设在电气专用房间内时除外。封闭式母线水平敷设的支 持点间距不宜大于 2 m。垂直敷设时，应在通过楼板处采用专用附 件支撑。垂直敷设的封闭式母线，当进线盒及末端悬空时，应采 用支架固定。封闭式母线终端无引出、引入线时，端头应封闭。 封闭式母线的插接分支点应设在安全且安装维护方便的地方。 第 6章 供配电线路 6.3 导线和电缆截面的选择 6.3.1 按发热条件选择导线和电缆的截面 电流通过导线时，会产生能耗使导线发热，而过高的温度 将加速绝缘老化，甚至使导线受到损坏而引起火灾。 因此，由 一定截面的不同材料制成的导线规定有允许电流值，即允许载 流量。在允许值范围内运行，导线温度不会超过允许值。 第 6章 供配电线路 1. 三相系统中相线截面的选择 按发热条件选择导线截面，就是要求导线和电缆的允许载 流量 Ial不小于相线通过的计算电流 I30，即 IalI30 (6-1) 所谓导线的允许载流量，就是在规定的环境条件下，导线 或电缆能够连续承受而不会使其温度超过允许值的最大电流。 附表 12列出了常用裸绞线和矩形母线在环境温度为 +25 时的 允许载流量；附表 13列出了绝缘导线在不同环境温度下明敷、 穿钢管和穿塑料管时的允许载流量；附表 14列出各类电力电缆 的允许载流量及其在不同环境下的载流量校正系数值；其他导 线和电缆的允许载流量可查阅相关设计手册。 第 6章 供配电线路 按允许载流量选择截面时需注意以下几点。 (1) 如果导体敷设地点的实际环境温度 与导体允许载 流量所采用的环境温度 0不同，则导体的允许载流量应加以修正。 (6-2) 式中， K为温度校正系数； al为导体额定负荷时的最高允许 温度。 这里所说的环境温度是按发热条件选择的导线和电缆的特定 温度。在室外，环境温度一般取当地最热月份的平均最高气温。 在室内，则取当地最热月份的平均最高气温加 5 。对土壤中 直埋的电缆则取当地最热月份的地下 0.8 1 m的土壤平均温度， 也可近似地取为当地最热月份的平均气温。 al 0al 0al alal IIKI 第 6章 供配电线路 (2) 按发热条件选择导线所用的计算电流 I30。对降压变压器 高压侧的导线应取为变压器额定一次电流 I1NT；对电容器的引入 线，由于电容器充电时有较大的涌流，因此 I30应取为电容器额 定电流 INC的 1.35倍。 第 6章 供配电线路 2. 三相系统中中性线、保护线和保护中性线截面的选择 1) 中性线 (N线 )截面的选择 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 还应考虑谐波电流的影响。 一般地，三相四线制的中性线截面 A0应不小于相线截面 A的 50，即 A00.5A (6-3) 由三相四线制线路引出的两相三线线路和单相线路，由于其 中性线电流与相线电流相等，因此其中性线截面 A0应与相线截面 A相同，即 A0=A (6-4) 第 6章 供配电线路 对于三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，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接近甚至超 过相电流，因此中性线截面 A0应等于或大于相线截面 A，即 A0A (6-5) 第 6章 供配电线路 2) 保护线 (PE线 )截面的选择 PE线要考虑三相线路在发生单相短路故障时的单相短路热 稳定度。根据短路热稳定度的要求， GB500541995 低压配 电设计规范 规定： (1) 当 A16 mm2时， APEA (6-6) (2) 当 16 mm2 A35 mm2时， APE16 mm2 (6-7) (3) 当 A 35 mm2时， APE0.5A (6-8) 3) 保护中性线 (PEN线 )截面的选择 PEN线兼有 N线和 PE线的功能，因此其截面的选择应同时 满足上述 N线和 PE线的选择条件，然后取其中的最大值即可。 第 6章 供配电线路 6.3.2 按允许电压损失选择导线和电缆的截面 任何输电线路都存在着线路阻抗，当负荷电流通过线路时， 必将在线路阻抗上产生电压损失。电压损失是指线路的始端电压 U1与终端电压 U2的代数差，即 U=U1-U2 (6-9) U是电压损失的绝对值。在实际应用中，常用相对值来表示 电压损失的程度。工程上通常用 U与线路额定电压 UN的百分比来 表示电压损失的程度，即 (6-10) 按规定，高压配电线路的电压损失一般不超过线路额定电压 的 5%；从变压器低压侧母线到用电设备受电端的低压线路的电压 损耗一般不超过用电设备额定电压的 5%；对视觉要求较高的照明 线路则为 2% 3%。如果线路的电压损耗值超过了允许值，则可以 用增大导线截面的方法来解决。 %1 0 0% N U UU 第 6章 供配电线路 1. 电压损失的计算 1) 集中负荷的三相线路电压损耗的计算 以带有两个集中负荷的三相线路为例 (见图 6-15)，线路中的 负荷电流都用 i表示，各线段电流都用 I表示，各线段的长度及每 相电阻和电抗分别用 l、 r和 x表示，各负荷点至线路首端的线路 长度及每相电阻和电抗分别用 L、 R和 X表示。 (1) 如果用各个负荷的功率 p、 q来计算，则电压损耗的计算 公式为 (6-11) 式中， UN为线路的额定电压； pi、 qi为各负荷的有功功率和无 功功率； Ri、 Xi为各负荷点至线段首端的每相电阻和电抗。 n i iiii XqRpUU 1 2 N )( 10 1 % 第 6章 供配电线路 图 6-15 带有两个集中负荷的三相线路 第 6章 供配电线路 (2) 如果用线段功率 P、 Q来计算，则电压损耗的计算公式 为 (6-12) 式中， UN为线路的额定电压； Pi、 Qi为各线段的有功功率和 无功功率； ri、 xi为各线段的每相电阻和电抗。 n i iiii xQrPUU 1 2 N )( 10 1 % 第 6章 供配电线路 (3) 如果全线导线型号规格一致，且不计感抗的电阻线路， 则电压损耗的计算公式为 (6-13) 式中， UN为线路的额定电压； pi为各负荷的有功功率； Li为各 负荷点至线段首端的长度； A为导线截面积； M为线路的所有功 率距之和 (kWm) ； 为导线的电导率 (m/(mm2)； C为电压损 失计算常数，视线路电压、供电系统及导线材料而定，其值如 表 6-4 CA M AU Lp U ii 2 N % 第 6章 供配电线路 第 6章 供配电线路 2) 均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算 如图 6-16所示，对于均匀分布负荷的线路，单位长度线路 上的负荷电流为 i0，均匀分布负荷产生的电压损耗相当于全部 负荷集中在线路的中点时产生的电压损耗，因此可用式 (6-14) 计算其电压损耗，即 (6-14) 式中， I=i0L2，为与均匀分布负荷等效的集中负荷； R0为导线 单位长度的电阻值； L2为均匀分布负荷线路的长度。 2 3 2 3 21021020 LLIRLLRLiU 第 6章 供配电线路 图 6-16 负荷均匀分布的线路 第 6章 供配电线路 2. 按电压损耗来选择导线和电缆的截面 一般情况下，当供电线路较短时常采用统一截面的导线。 可直接计算线路的实际电压损耗百分值 U，然后根据允许电 压损耗 Ual来校验其导线截面是否满足电压损耗的条件，即 Ual U (6-15) 当实际计算电压损失小于或等于线路允许电压损失时，即 符合要求，否则应适当加大导线截面后重新校验。 第 6章 供配电线路 如果是对于低压均匀电阻线路 (照明线路 )，则可根据式 (6-16)，按允许电压损失条件来选择导线截面，即 (6-16) 式中， Ual%为线路允许的电压损失，一般取 5。 % alal UC M UC PlA 第 6章 供配电线路 6.3.3 按机械强度选择导线和电缆的截面 由于导线本身的重量以及风、雨、冰、雪等原因会使导线承 受一定的压力，如果导线过细就容易拉断，将引起停电等事故， 因此所选择架空裸导线和不同敷设方式的绝缘导线其截面不应小 于最小允许截面的要求。表 6-5为我国规定的架空裸导线的最小 截面。绝缘导线芯线的最小截面可查阅附表 15-2。对于母线和电 缆的选择可不校验其机械强度，但需校验短路时的热稳定度。 第 6章 供配电线路 第 6章 供配电线路 6.3.4 按经济电流密度选择导线和电缆的截面 导线 (或电缆 )的截面越大，电能损耗就越小，但是线路投资、 维修管理费用和有色金属消耗量却要增加。因此从经济方面考虑， 导线应选择一个比较合理的截面，既使得电能损耗小，又不致过 分增加线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量。从全面的经 济效益来考虑，既使得线路的年运行费用接近最小又适当考虑节 约有色金属的导线截面，此时有色金属的导线截面称为经济截面， 用符号 Aec表示。我国根据有色金属资源的情况，规定了现行导 线和电缆的经济电流密度，如表 6-6所示。 第 6章 供配电线路 第 6章 供配电线路 用经济电流密度 jec计算经济截面 Aec的公式为 (6-17) 式中， I30为线路的计算电流。按式 (6-17)计算出 Aec后，应选最 接近的标准截面。 ec 30 ec j IA 第 6章 供配电线路 6.3.5 选择导线和电缆截面的一般方法 根据设计经验，对 10 kV以下的高压线路及低压动力线路， 通常先按发热条件选择导线 (包括母线 )和电缆截面，再校验电压 损失和机械强度。低压照明线路因其对电压水平要求较高，故 通常先按允许电压损失进行选择，再校验发热条件和机械强度。 对 35 kV和 35 kV以上的高压线路及 35 kV以下的长距离大电流线 路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其他条件。 按以上经验进行选择，比较容易满足要求，较少返工。 第 6章 供配电线路 【 例 6-1】 有一条用 LJ型铝绞线架设的 5 km长的 10 kV架空 线路，已知该线路导线按等边三角形排列，线间距离为 1 m 计算负荷为 P30 1380 kW， cos=0.7， Tmax=4800 h。试选择其 经济截面，并校验电压损失、发热条件和机械强度。 解 : (1) 选择经济截面。由于线路的计算电流为 由表 6-6查得 jec 1.15 A/mm2，因此 选标准截面为 95 mm2，即选 LJ-95型铝绞线。 22 ec 9 9m mA / m m15.1 1 14 A A141 7.0kV103 kW1380 c o s3 30 30 30 I PI 第 6章 供配电线路 (2) 校验电压损失。 10 kV架空线路允许的电压损失一般为 5。查附表 16-1可知， 10 kV架空铝绞线的 r0=0.34 /km， x0=0.34 /km。 当 cos=0.7, tan=1.02时， Q=P30tan=1380 1.02=1408 kvar 线路的电压损失为 LJ-95铝绞线满足电压损失的要求。 574.4 )534.014 0 8534.013 8 0( 1010 1 ) ( 10 1 2 2 N QxrP U U 第 6章 供配电线路 (3) 校验发热条件。查附表 12-1可得 LJ-95的允许载流量 (室 外 25 )Ial=325A I30 114 A，因此满足发热条件。 (4) 校验机械强度。查表 6-5得 10 kV架空铝绞线的最小截 面 Amin=35mm2 A=95 mm2，因此所选 LJ-95型铝绞线也满足机 械强度要求。 第 6章 供配电线路 【 例 6-2】 某 220 380 V三相四线线路全长 100 m。在中点 和末点分别接有 10 kW 和 30 kW对称性三相纯电阻性负荷。若采 用 BV-500-3 25 1 16 解： 查表 6-4得 C=76.5 kWm/mm2，则 M 10 50+30 100 3500 kWm 根据式 (6-13)可得全线电压损失为 83.1255.76 35 00% CA MU 第 6章 供配电线路 基本技能训练 供配电线路的运行与维护 1. 架空线路的运行与维护 架空线路的建设取材容易，施工方便，但其运行易受自然环 境及外力等的影响，为了保证安全可靠的供电，应加强运行维护 工作，及时发现缺陷并及早处理。 1) 巡视的期限 对厂区或市区架空线路，一般要求每月进行一次巡视检查， 郊区或农村每季度一次，低压架空线路每半年一次。如遇恶劣气 候、自然灾害或发生故障等情况，则应临时增加巡视次数。 第 6章 供配电线路 2) 巡视内容 (1) 检查线路负荷电流是否超过导线的允许电流。 (2) 检查导线的温度是否超过允许的工作温度，导线接头是否 接触良好，有无过热、严 重氧化、腐蚀或断落现象。 (3) 检查绝缘子及瓷横担是否清洁，有否破损及放电现象。 (4) 检查线路弧垂是否正常，三相是否保持一致，导线是否有 断股，上面是否有杂物。 (5) 检查拉线有无松弛、锈蚀、断股现象，绝缘子是否拉紧， 地锚有无变形。 (6) 检查避雷装置及其接地是否完好，接地线有无断线、断股 等现象。 (7) 检查电杆 (铁塔 )有无歪斜、变形、腐朽、损坏及下陷现象。 (8) 检查沿线周围是否堆放易燃、易爆、强腐蚀性物品以及是 否有危险建筑物，并且要保证与架空线路有足够的安全距离。 第 6章 供配电线路 2. 电缆线路的运行与维护 当架空线的走线或安全距离受到限制或输配电发生困难时， 采用电缆线路就成为一种较好的选择。由于电缆线路具有成本高、 查找故障困难等缺点，因此必须做好线路的运行维护工作。 1) 巡视期限 对电缆线路要做好定期巡视检查工作。敷设在土壤、隧道、 沟道中的电缆，每三个月巡视一次；在竖井内敷设的电缆，至少 每半年巡视一次；变电所、配电室的电缆及终端头的检查，应每 月一次。如遇大雨、洪水及地震等特殊情况或发生故障时，需临 时增加巡视次数。 第 6章 供配电线路 2) 巡视检查内容 (1) 负荷电流不得超过电缆的允许电流。 (2) 电缆、中间接头盒及终端温度正常，不超过允许值。 (3) 引线与电缆头接触良好，无过热现象。 (4) 电缆和接线盒清洁、完整，不漏油，不流绝缘膏，无破 损及放电现象。 (5) 电缆无受热、受压和受挤现象；直埋电缆线路，路面上 无堆积物和临时建筑，无挖掘取土现象。 (6) 电缆钢铠正常，无腐蚀现象。 第 6章 供配电线路 (7) 电缆保护管正常。 (8) 充油电缆的油压、油位正常，辅助油系统不漏油。 (9) 电缆隧道、电缆沟、电缆夹层的通风、照明良好，无积 水；电缆井盖齐全并且完整无损。 (10) 电缆的带电显示器及保护层过电压防护器均正常。 (11) 电缆无鼠咬、白蚁蛀蚀的现象。 (12) 接地线良好，外皮接地牢固。 第 6章 供配电线路 3. 低压配电线路的运行与维护 低压配电线路是用电设备所在地，其维护显得尤其重要。 要做好低压配电线路的维护，需全面了解低压配电线路的走向、 敷设方式、导线型号规格以及配电箱和开关的位置等情况，还 要了解用电负荷规律以及车间变电所的相关情况。 1) 巡视期限 低压配电线路一般由车间维修电工每周巡视检查一次，对 于多尘、潮湿、高温，有腐蚀性及易燃、易爆等物体的特殊场 所应增加巡视次数。若线路停电超过一个月以上，则重新送电 前也应作一次全面检查。 第 6章 供配电线路 2) 巡视项目 (1) 检查导线发热情况。裸母线正常运行时最高允许温度一 般为 70 。若过高，则母线接头处的氧化加剧，接触电阻增大， 电压损耗加大，供电质量下降，甚至可能引起接触不良或断线。 (2) 检查线路负荷是否在允许范围内。负荷电流不得超过导 线的允许载流量，否则导线过热会使绝缘层老化加剧，严重时甚 至可能引起火灾。 (3) 检查配电箱、开关电器、熔断器、二次回路仪表等的运 行情况。着重检查导体连接处有无过热变色、氧化、腐蚀等情况， 连线有无松脱、放电和烧毛现象。 第 6章 供配电线路 (4) 检查穿线铁管、封闭式母线槽的外壳接地是否良好。 (5) 敷设在潮湿、有腐蚀性气体的场所的线路和设备，要定 期检查绝缘。绝缘电阻值不得低于 0.5 M。 (6) 检查线路周围是否有不安全因素存在。 在巡视中若发现异常情况，应记入专用的记录本内，重要情 况应及时汇报。 第 6章 供配电线路 4. 线路运行中突遇停电的处理 电力线路在运行中，可能会突然停电，这时应按不同情况分 别处理。 (1) 电压突然降为零时，说明是电网暂时停电。这时总开关不 必拉开，但各路出线开关应全部拉开，以免突然来电时用电设备 同时启动，造成过负荷，从而导致电压骤降，影响供电系统的正 常运行。 (2) 双电源进线中的一路进线停电时，应立即进行切换操作 (即 倒闸操作 )，将负荷特别是重要负荷转移到另一路电源上。若备用 电源线路上装有电源自动投入装置，则切换操作会自动完成。 第 6章 供配电线路 (3) 厂内架空线路发生故障使开关跳闸时，如开关的断流容 量允许，可以试合一次。由于架空线路的多数故障是暂时性的， 因此一次试合成功的可能性很大。但若试合失败，即开关再次 跳开，则说明架空线路上的故障还未消除，并且可能是永久性 故障，应进行停电隔离检修。 第 6章 供配电线路 (4) 放射式线路发生故障使开关跳闸时，应采用“分路合闸 检查”的方法找出故障线路，并使其余线路恢复供电。如图 6-17 所示为分路合闸检查故障的说明图，假设故障出现在 WL8线路 上，由于保护装置失灵或选择性不好，使 WL1线路的开关越级 跳闸，分路合闸检查故障的具体步骤如下： 将出线 WL2 WL6开关全部断开，然后合上 WL1的开关， 由于母线 WB1正常运行，因此合闸成功； 第 6章 供配电线路 图 6-17 分路合闸检查故障说明图 第 6章 供配电线路 依次试合 WL2 WL6的开关，当合到 WL5的开关时，因 其分支线 WL8存在故障，故再次跳闸，其余出线开关均试合成功， 恢复供电； 将分支线 WL7 WL9的开关全部断开，然后合上 WL5的 开关； 依次合 WL7 WL9的开关，当合到 WL8的开关时，因其 线路上存在故障，故开关再次自动跳开，其余线路均恢复供电。 这种分路合闸检查故障的方法可将故障范围逐步缩小，并最 终查出故障线路，同时恢复其他正常线路的供电。 第 6章 供配电线路 思考题与习题 6-1 试比较说明放射式接线和树干式接线的特点。 6-2 试比较说明架空线路和电缆线路的优缺点。 6-3 三相系统中的保护线 (PE线 )和保护中性线 (PEN线 )的截面 如何选择 ? 6-4 什么叫经济截面 ?在什么情况下要按经济电流密度选择导 体截面 ? 6-5 铜、铝、钢三种材质的导线各有何优缺点 ?各适用于哪些 场合 ? 6-6 LJ-95和 LGJ-95各表示什么导线 ?其中两个“ 95”各表示什 么 ? 第 6章 供配电线路 6-7 选择导线和电缆截面一般应满足哪些条件 ?一般动力线路 的导线截面应先按什么条件进行选择 ?而照明线路的导线截面应先 按什么条件选择 ?什么情况下的线路导线截面应先按经济电流密度 选择 ? 6-8 试按发热条件选择 220 380 V系统中的相线和中性线截面。 已知线路的计算电流为 120 A，安装地点的环境温度为 25 。拟用 BV型铜芯塑料线穿钢管埋地敷设。 6-9 试选择一条供电给两台配电变压器的 10 kV线路的 LJ型铝绞 线截面。全线截面一致，线路长度及变压器形式容量均如图 6-18所 示。设全线允许电压损失 5，两台变压器的年最大负荷利用小时 数均为 4500 h， cos 0.9，当地环境温度为 35 ，线路的三相导线 作水平等距排列，线距 1 m(注：变压器的功率损耗可按近似公式计 算 )。 第 6章 供配电线路 图 6-18 题 6-10图