导线及电缆截面选择

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工厂用电缆.母线.导线选择与校验,导线和电缆截面的选择计算,一、概述,工厂电力线路的结构,：架空线路或电缆线路，或两者的结合。,电力线路的材料,：铜或铝。高压大多用铝线，低压大多用铜线。,型号,：TJ、 LJ 、LGJ、LYJ、BLX（BX）BLV（BV）、,BLXF（BXF）、VLV（VV）、YJLV（YJV）,TJ,铜绞线；,LJ,铝绞线；,LGJ,钢芯铝绞线；,LYJ,架空绝缘电缆，铝芯绝缘导线，,交联聚乙烯绝缘,。,另外还有,聚氯乙烯绝缘,或,聚乙烯绝缘,的架空线。,GJ,钢绞线，一般作为接地引下线。,氯丁橡皮绝缘,铝芯橡皮绝缘线,铝芯塑料绝缘线,铜芯塑料绝缘线,聚氯乙烯绝缘铝芯,电缆,交联聚乙烯绝缘铝芯,电缆,图,铜芯橡皮绝缘线,p18,选择导线电缆的截面时应满足的条件：,1、,正常发热条件,：,正常运行时发热温度不超过允许值。,2、,机械强度,：,不应小于机械强度要求的最小允许截面。选择截面时：,A,A,min,，,A,min,可查,附录表14、15,。,电缆不必校验此项。,3、,电压损失条件,：,不应超过正常运行时允许的电压损失。工厂内较短的高压线路可不校验此项。,4、,经济电流密度,：,适用于35KV及以上的线路或低压特大电流的线路。,5、,校验热稳定最小允许截面,：,架空线不必校验此项。,对于绝缘导线和电缆，还应按额定电压条件选择。,返20,根据实际经验，具体选择方法如下,：,选择架空线,：,1）当L2KM时,，可按照正常发热条件选择，再校验机械强度和电压损失。,2）当L,2KM时,，可按照电压损失选择，再校验正常发 热条件和机械强度。,选择10KV及以下的电缆线时,：可按照正常发热条件选择，再校验电压损失和热稳定最小允许截面。,选择长距离大电流线路或35KV及以上的线路时：,应按照经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。,低压线路：,1）动力线,，,可按照正常发热条件选择，再校验机械强度和电压损失。,2,）照明线,，可按照电压损失选择，再校验机械强度和正常发热条件。,按上述条件选择截面，容易满足要求，减少返工，,返20,二、按发热条件选择导线和电缆的截面,（一）按正常发热条件选择三相系统相线截面应满足：,式中：,I,al,导线在一定环境温度下的允许载流量；,见附录表16-19。,I,30,线路的计算电流。,K,温度校正系数。,0,导线允许载流量采用的温度，一般为25,。,实际环境温度。一般取,当地最热月平均最高气温,，室内时,应加5,。,al,导线电缆正常工作时的最高允许温度。,一般,：,铝导线为70,，铜导线为70-85,，电缆为60-80,。,对变压器高压侧导线：,I,30,=,I,1NT,对电容器的引入线,：,I,30,=1.35,I,NC,注意：,对低压绝缘导线和电缆，按发热条件选择时，还应注意与保护（熔断器和自动开关）的配合，以避免发生线路已烧坏，而保护未动作的情况。,对熔断器保护,：,对自动开关保护,：,K,ol,的取值方法见课本p199、p206。,（二）低压中性线和保护线截面的选择,1、中性线（N线）的选择不应小于三相系统的最大不平衡电流。,1）,一般三相四线制的,中性线,截面：,A,0,0.5A,或,A,0,A,2）,两相三线及单相线路的中性线截面：,A,0,=A,3）,三次谐波突出的,三相四线制的,中性线截面：,A,0,A,（一般取,A,0,=,A,）,中性线,相线,绝缘导线及电缆允许的短时过负荷倍数,变压器接线方式为，yn0,变压器接线方式为D,yn11,低压设计规范规定：,当A,16mm,2,时,，,A,PE,A,（一般取,A,0,=,A,）,当,16mm,2,A,35mm,2,时,，,A,PE,16mm,2,当A,35mm,2,时,，,A,PE,0.5,A,3、保护中性线截面（PEN线的选择）的选择,应同时满足1、2的条件。,例题5-1,2,、,保护线截面（,PE,线）,的选择,应考虑到单相短路电流通过PE线时的热稳定度。,有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220/380V的TN-S线路，线路计算电流为150A，当地最热月平均最高气温为+30。试按发热条件选择此线路的导线截面。,解：,1、相线截面,A,的选择,查,附录表19-1,：环境温度为,30,时，明敷的BLX-500型截面为50mm,2,的铝芯橡皮线,I,al,=163A,I,30,=150A,，,满足发热条件。则选得相线截面为：,A,=50mm,2,校验机械强度,：查附录表15，假设为室外明敷且15mL25m，,查得：,A,min,=10mm,2,。,则,A,A,min,，,满足机械强度要求。,例题,3、保护线截面的选择,因,A,35,mm,2,，故选,A,PE,0.5A,=25mm,2,校验机械强度：A,min,=10mm,2,。,则,A,A,min,，,满足机械强度要求。,所选导线型号可表示为：,BLX-500-（350+125+PE25）,。,2、中性线的选择,因,A,0,0.5A,，,选,A,0,=25mm,2,。,校验机械强度,：因A,min,=10mm,2,。,则,A,A,min,，,满足机械强度要求。,三、按经济电流密度选择导线和电缆的截面,目的,：使年运行费用低，有色金属消耗量小来进行选择。,年运行费,：包括线路折旧费、维修管理费、电能损耗费。,线路折旧费=线路投资/折旧年限,图5-28,：,曲线1,:(,线路折旧费+线路维修管理费),与导线截面的关系；,曲线2,：电能损耗费与导线截面的关系；,计算经济截面的公式为：,式中： 经济电流密度。,见表5-3。,年运行费,与,导线截面,的关系。,线路电压损失的计算,定义,：,电压降,线路始末两端电压的相量差；,电压损失,线路始末两端电压的数值差。,（一）线路末端接有一集中负荷的三相线路,U的计算,1、,线路末端接有一集中负荷的三相线路,U的计算,因为三相对称，,等值电路为：,矢量图：,取一相分析,：,g,由矢量图可看出,：电压损失为,ae,段。为计算方便，用,ad,段代替,ae,段。其误差为实际电压损失的,5%,以内。,ae,段为：,U,ad=af+fd=IRcos, +,IXsin,用线电压的电压损失表示为：,式中：,P Q U,X,R X,单位分别为：,W var V,，,或：,KW Kvar KV,。,用百分数表示时：,式中：,P Q U,X,R X,单位为：,W,var,V,。,若用,kW,kvar,kV,表示时：,或表示为：,式中：P Q U,X,R X单位为：,kW kvar kV,。,线路各段接有负荷时的三相线路,U的计算,以三个集中负荷为例：,见下图,：,A,B,有两种计算方法：,1）计算各段线路的U然后叠加,每一段线路通过的总负荷功率如图所示。,线段,：,线段,：,线段,：,线路各段的电压损失为：,段,：,段：,段：,总的电压损失通用式为：,2）计算各负荷单独作用时的电压损失，然后叠加。,分别计算出三段线路的总阻抗,R,i,X,i,（,见上页图）,第一,段：,第二,段,：,第三,段,：,总的电压损失通用式为：,对于无电感的线路,，即cos,1或x =0,的线路，线路电压损耗为：,或表示为,：,式中： 的单位为V； 的单位为KW； 为导线的电导率,单位为m/. mm,2,；,A,为导线的截面，mm,2,；,L,的单位为m；,M,为功率矩，KW.m；,C,为计算系数，可,查表5-4。,对于均一无感的,单相交流,和,直流线路,，因负荷电流要通过来回两根导线，阻抗增大了一倍，所以电压损耗应为一根导线上的两倍，即：,对于均一无感的两相三线线路，可推导出：推导略.,在工业企业电力网络中，由于线路的总长度不长，通常,各段导线的结构和截面都一样,，则：,R=R,0,L，X=X,0,L,或,r=R,0,，x=X,0,。,R,0,X,0,单位长度的电阻、电抗，见,附录表6,。,此公式常用,试验算例5-3所选,LGJ-50,型(35kV),钢芯铝绞线是否满足允许电压损失5%的要求。已知该线路导线为,水平等距排列,，相邻,线距为,1.6m。,线路全长,5km。,解：,由例5-3知,P,30,=2500kW,，cos,=0.7,，因此,tan,=1,，,Q,30,=,2500kvar,。,利用A=50mm,2,（LGJ）,和a,av,=1.26,1.62m,查,附录表6,，得,R,0,=0.68,/km,，,X,0,=0.39/km。,线路的电压损耗为：,线路的电压损耗百分值为：,因此所选导线,LGJ-50,满足电压损失的要求。,作业: 习题5-3,例题,（二）均匀分布负荷的三相线路电压损失的计算（适于低压线路）,L,2,/ 2,如图所示： 设,线路上,单位长度,的负荷电流为 ，单位长度的电阻为,R,0,。,则,微小线段,的负荷电流,为 ，,线段 的电阻为,R=R,O,，不计电抗，,电流 在 段上产生的电压损失为：,整条线路的电压损失为,：,某220/380v的,TN-C,线路，如图所示。线路拟采用,BX-500型铜芯橡皮绝缘线,户内明敷，环境温度为30，允许电压损失为5%，试选择该线路的导线截面。,解：,（,1）线路的等效变换,30m,50m,40m,0.4kw/m,Cos,=0.8,20kw,Cos,=0.8,55m,40m,20kw,+j15kvar,20kw,+j15kvar,原集中负荷,：p,1,=20kw，,cos,1,=0.8，tan,1,=0.75，,q,1,=200.75=15kvar。,原分布负荷,：p,2,=0.450=20kw，,cos,2,=0.8，tan,2,=0.75，,q,2,=200.75=15kvar。,返43,例,（,2）按正常发热条件选择导线截面,线路中总的计算负荷为：,P=p,1,+p,2,=20+20=40kw，,Q=q,1,+q,2,=15+15=30kvar，,查,附录表19-1,，得BX-500型铜芯导线A=10mm,2，,在30明敷时的,I,al,=77AI=76A，因此可选,3,根,BX-500-110,导线作相线，另选,1,根,BX-500-110,导线作,PEN,线。,（3）校验机械强度：,查,附录表15,，室内明敷铜芯线最小截面为1mm,2,，10mm,2,1mm,2,，则满足机械强度要求。,（4）校验电压损失，,查,附录表6,知， BX-500-110的电阻、电抗。R,0,=2.19,/km,，线距按150mm计时：X,0,=0.31,/km。,电压损失为,：,用百分数表示,：,因此所选线路也满足允许电压损失的要求。,所选导线截面为,：,BLX-500（310+110）。,还可以把两个相同的负荷作为一个集中负荷，即：,第四节 车间动力电气平面布线 略,第五节 电力线路的运行维护与检修试验 略,P41,补充,（三）按允许电压损失选择导线电缆的截面,根据公式：,下标,a,：,active power,， ：有功功率产生的电压损失；,下标,r,：,rective power,， ：无功功率产生的电压损失；,分两种情况讨论：,1、不计 时。,有三种情况可以不计 ：,cos,0.8.导线截面A,16mm,2,；,或cos,0.9，导线截面A,25mm,2,；,照明线路，cos,=1,（认为q=0）,；,截面小于50mm,2,的三芯电缆（认为x,0,0）。,则有：,若,的单位为km/.mm,2,，则：铝导体：,=0.032 km/.mm,2,；,铜导体：,=0.053km/.mm,2,。,式中：,p,：kw；,L,：km；,U,N,：kv；,A,：mm,2,2、计入 时：,高压线路中：,x,0,=0.30.4/km,；电缆线路：,x,0,=0.08/km,一般同截面的电缆电抗远小于架空线，而电阻相差不大。,由于,x,0,变化不大 ，因此：,先假定一个,x,0,计算出,A,。,按电压损失选择导线截面的步骤：,1）假定,x,0,，计算出 ；,2）计算,： =,-,3）计算截面A,：,4）根据标准截面,，查出对应的,R,0,、X,0,，代入,式中校验。,例题,：一条,10kv,架空线路向两个用户供电，三相导线为,LJ,型，三,角形排列，线间几何均距为,1m，,线路总长,3km,，允许电压损失,为,5%,，环境温度为,35,，试选择此导线截面。,10kv,变电所,2km,1km,(1000+j800)kVA,(500+j200)kVA,解,：此线路,长于2km,，所以应,按允许电压损失选择，按其他条件校验。,1、按允许电压损失选择：,设,X,0,=0.35,/km,，,计算导线截面：,铝导体为,=0.032 km/.mm,2,初选架空线10kV为,LJ-35 型.,校验电压损失：,附录表,6,，,LJ-35,型导线,R,0,=0.96,/km,，,X,0,=0.37/km,。,满足电压损失的要求,。,4、校验正常发热条件,查,附录表16,，当环境温度为,35,时,，,I,al,=151A，,满足正常发热的要求,。,5、校验机械强度：,查,附录表14,，最小允许截面为,35mm,2,，A=A,min,所以也,满足机械强度的要求,。,选得截面为,：,LJ-35mm,2,。,导线及电缆截面选择与校验,电缆线路,一般环境可采用铝芯电缆线；有特殊要求的场所应采用铜芯电缆线；对于埋地敷设的电缆，应采用带有外护层的铠装电缆；在无机械损伤的场所，可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆。,4.低压线路,对于10kV及以下的380V/220V低压架空线路，一般也采用铝绞线或绝缘导线。,低压电缆线，一般采用铝芯电缆，特殊要求的可采用铜芯电缆。对于低压TN配电系统可采用四芯或五芯电缆。,（二）导线截面选择原则,1.发热条件,2.经济电流密度,3.电压损耗条件,4.机械强度条件,5.低压动力线路截面,6.低压照明线,二、导线及电缆截面选择,（一）按发热条件选择导线截面,1.三相导线的相线截面,应使线路长期通过的允许载流量Ial不应小于导线的长时间通过的最大工作电流I30。即,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,4.保护中性线PEN截面选择,保护中性线PEN在TNS系统中可兼有保护线PE和中性线N的功能。因此保护中性线PEN截面的选择，应同时满足上述保护线PE和中性线N的两个条件，然后取其中最大值即可满足要求。,试按发热条件选择380V/220V，低压动力TNC系统中的相线和PEN线截面。已知线路的计算电流为185A，当地最热月平均气温为32；拟采用BLX500型铝芯橡皮线明敷设。,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,有一条采用LJ型铝绞线架设5km长的10kV供电的架空输电线路，有功计算负荷为PC=3000kW， ，试按发热条件选择其导线截面，并校验其发热条件和机械强度。,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,（二）按允许电压损耗选择导线截面,导线及电缆截面选择与校验,1.一个集中负荷的三相线路电压损耗计算,图621为线路末端接有一个集中负荷的三相线路。设每相的电流为I，线路有效电阻为R，电抗为X，线路始端和末端的相电压分别为U1和U2，负荷的功率因数为 。以线路末端相电压为参考相量，作出一相的电压相量图，如图622所示。由此相量图分析得知,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,有一条长5 km的10 kV架空线路，采用LJ70型铝绞线架设，已知：线路计算负荷为PC=1200 kW， ，导线水平等距排列，线间距离为1m，线路允许电压损耗为5%，试校验该线路是否满足电压损耗的要求？,多个集中负荷的三相线路电压损失计算,导线及电缆截面选择与校验,由于线路的电压降相对于线路电压来说很小，所以可近似的把线路电压降的水平分量,U,x视为电压损耗。根据图623（b）的相量图可求出01段和02段的电压损耗计算公式,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,例题64某厂10 kV架空线路，负荷参数如图624所示。采用LGJ95型钢芯铝绞线架设，已知导线采用三角形排列，线间几何均距为1m，线路允许电压损耗为7%，试校验该线路是否满足电压损耗的要求？,导线及电缆截面选择与校验,某380/220V配电线路如图626所示，试按发热条件选择导线BLV型导线截面，并计算线路其电压损耗。已知线路安装地点环境温度为30。,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,工厂供电网结构及导线选择,第四节 导线及电缆截面选择与校验,（四）按经济电流密度选,经济电流密度是指年运行费用最低时，导线单位面积通过电流的大小。年运行费用主要由下列部分组成：年电耗费、年折旧费和大修费、小修费和维护费。年电耗费是指电网全年损耗电能的价值。导线截面越大，初期投资也越大，年折旧费就高。,导线及电缆截面选择与校验,导线的维修费与导线的截面无关，故可变费用与导线截面的关系如图627所示。由图可知年运行费最少的导线截面Aec，称经济截面。对应该截面所通过的线路负荷电流密度叫经济电流密度，用 表示。,工厂供电技术工厂供电网结构及导线选择,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,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 密度值，按线路正常运行时最大工作电流IW选标准截面A等于或接近于经济截面Aec的值。,对于全年平均负荷较大、线路较长、传输容量较大的回路，如主变回路等及电力电缆和高压架空线等均应按经济电流密度选。按经济电流密度计算经济截面Aec的公式为：,导线及电缆截面选择与校验,导线及电缆截面选择与校验,某变电所有一条采用铝芯电缆敷设的10kV供电线路。已知：线路的有功计算负荷为2000kW， ，Tmax=4500h，试选择其经济截面，并校验其发热条件。,导线及电缆截面选择与校验,母线的选择及校验,（一）母线所的材料,电压在10kV及以下的装置中，大多数采用矩形截面的铝母线，这是为了便于散热和减少趋肤效应的影响。为了辨别相序，常在母线上涂以黄色、绿色、红色三种不同色，分别表示A相、B相、C相的三个不同相序。,母线的选择及校验,（二）母线的选择,在配电装置中，母线的选择主要是选其母线截面积。按持续工作电流或经济电流密度方法来选择，然后按短路条件校验母线的动稳定和热稳定。对35kV及以上电压的母线应按电晕电压来校验。选择方法与高压架空线路选择方法相同,母线的选择及校验,（三）母线动稳定校验,母线的选择及校验,母线的选择及校验,母线的选择及校验,