第5章电力线路及选择ppt课件.ppt

第五章 电力线路及选择,电力线路概述架空线路导线截面选择计算电力电缆芯线截面选择计算,第一节 电力线路概述,电力线路分类按照其作用分：供配电线路 按其结构分：架空线路 输电线路 电缆线路,一、架空线路的结构与型号 架空电力线路包括：杆塔、导线、横担、绝缘子、金具、避雷线等组成。,架空线路的基本结构1导线；2绝缘子；3横担；4金具；5拉线；6杆塔,1、导线 导线材料应该有较高的机械强度和抗腐蚀能力，还具有良好的导电性。 按结构分：单股线、多股线 按材质分：铝、钢、铜、铝合金等 （1）铝绞线。导电率高、质轻价廉，但机械强度小，耐腐蚀性差，用于10kV及以下的架空线路 （2）钢芯铝绞线。铝导线载流，钢芯和铝线共同承担机械载荷，提高了机械强度，在10kVYI以上的架空线广泛使用 （3）铝合金绞线。机械强度大、防腐蚀性好、导电性好，用于一般输配电线路,（4）铜绞线。导电率高、机械强度大、耐腐蚀性好，是理想的导电材料，为了节约铜，只在有验证腐蚀的环境用 （5）钢绞线。 机械强度高，但导电率差、易生锈、集肤效应严重，只适用于电流较小、年利用小时低的线路及避雷线。,2、杆塔 作用是支持绝缘子和导线，使导线互相之间、导线对杆塔和大地之间保持一定的距离。 按所用材料的不同分：木杆、钢筋混凝土杆和铁杆 按用途分：直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、特种杆,3、横担 主要作用是固定绝缘子，并使各导线之间保持一定的距离。 分类：铁横担、木横担、瓷担等 横担的长度取决于线路电压的高低、挡距的大小、安装方式和使用地点。,4、绝缘子 主要作用是使导线之间、导线和大地之间彼此绝缘，应具有良好的绝缘能力和机械强度。 主要有：针式绝缘子和悬式绝缘子。,5、金具 主要作用是用于连接、固定导线或者绝缘子、横担等的金属部件。 常用的有：悬垂线夹、耐张线夹、连续金具、联接金具、保护金具等。,二、电缆线路的结构与型号 电缆线路主要由电缆、电缆接头、封端头、电缆支架与电缆夹组成。,（一）、电缆种类与结构 主要有铠装电缆与软电缆，凯电缆机械强度高，但不易弯曲，软电缆轻便易弯曲，主要用于向移动设备供电。,1、铠装电缆 油浸纸绝缘铅（铝）包电力电缆 这是目前使用得最广泛的一种电缆。主芯线有铜、铝之分，内护层有铅包与铝包之分，铠装有分为钢带与钢丝铠装两种。有的还具有黄麻外护层。,铠装电缆的结构电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。,全塑铠装电力电缆 有聚氯乙烯绝缘聚氪乙烯护套和交联聚乙烯聚乙烯护套两种。 塑料电缆的绝缘电阻、介质损耗角等电气性能较好，并有耐水、抗腐、不延燃、制造工艺简单、重量轻、运输分别、敷设高差不受限制等优点。,交联聚乙烯绝缘电缆的结构,2、软电缆 软电缆分为橡胶电缆与塑料电缆 橡胶电缆根据外护套的材料不一样分为 普通型、非延燃型、加强型 普通型外护套采用天然橡胶，容易燃烧，不易用于有爆炸危险的场合。 非延燃型的外护套采用氯丁橡胶，电缆着火后，分解出氯化氢气体使得火焰与空气隔绝，达到阻燃目的。 加强型护套中间有加强层提高其机械强度，主要用于易受机械损伤的场合。,软电缆结构示意图,（二）、电缆型号的选择 1、电力电缆的型号,1)类别、用途代号 A-安装线 B-绝缘线 C-船用电缆 K-控制电缆 N-农用电缆 R-软线 U-矿用电缆 Y-移动电缆 JK-绝缘架空电缆 M-煤矿用,2）导体代号 T铜导线 L-铝芯,3）绝缘层代号 VPVC塑料 YJXLPE绝缘 X橡皮 Y聚乙烯料 F聚四氟乙烯,4）护层代号 V-PVC套 Y-聚乙烯料 N-尼龙护套 P-铜丝编织屏蔽 P2-铜带屏蔽 L-棉纱编织涂蜡克 Q-铅包,5）特征代号 B-扁平型 R-柔软 C-重型 Q-轻型 G-高压 H-电焊机用 S-双绞型,6）铠装层代号 2双钢带 3细圆钢丝 4粗圆钢丝 7）外护层代号 1纤维层 2PVC套 3PE套,电缆型号举例,YJV22：铜芯(缺省)、交联聚乙烯绝缘(YJ)、聚氯乙烯内护套(V)、统包型(缺省)、双钢带铠装(2)、聚氯乙烯外护套(2)电力电缆 。,2、电力电缆的选择 （1）为了防水，室内用电缆均无黄麻保护层 （2）地面用电力电缆一般应选用铝芯电缆。在有爆炸危险的场所用铜芯包电缆，并采用裸钢带铠装电缆 （3）直接敷设的电缆一般外护层的铠装电缆。 （4）对照明、通信和控制电缆，应选用橡胶或塑料绝缘的专用电缆 （5）油浸纸绝缘电力电缆只允许用于高差在15m至25m以下的范围内。,（三）、电力电缆的支架与电缆夹 电缆支架用于支持电缆，使其相互之间保持一定的距离，便于散热、修理和维护，在短路时避免波及附近的电缆。（四）、电力电缆的连接盒与终端盒 油浸纸绝缘电力电缆的互相连接处与电缆终端是电缆的最薄弱的环节。电力电缆的互相连接处需要采用电缆连接盒，终端需要采用电缆终端盒。,第二节 架空线路导线截面选择计算,一、导线截面选择原则 1、按经济电流密度选择 从能量损耗的角度考虑，希望导线截面越大越好；从线路投资和维护考虑，希望导线截面越小越好。为了解决这个矛盾，就采取按经济电流密度选择导线截面，能使线路的年运行费用接近最低，具有较大的经济意义。 2、按长时允许电流选择 导线通过最大长时负荷电流，也就是设计中的计算电流时，所产生的发热温度，不应超过其运行的最高允许温度。所以，设计选择时不必计算各种情况下的导线的发热温度，只需按计算电流查电工手册得出相应的截面，并作温度修正即可。如果选择的截面不满足要求，则在满负荷运行的情况下，将会使导线过热烧坏绝缘或引起事故。,3、按正常运行允许电压损失选择 由于线路上面有电阻电抗，电流通过时会产生电压损失，当电压损失超过一定范围之后，将使用电设备的端电压过低，影响设备的正常使用。所以要保证用电设备的正常运行，必须根据线路的正常允许电压损失来选择导线截面。 4、按机械强度条件选择 架空线路要经过搬运、架设、安装等操作，易受到机械损伤，运行又受到自然条件的影响较大，容易发生倒杆、断线等故障，所以架空线有个最小允许截面的规定。,对于35kV及110kV高压供电线路，其截面主要按照经济电流密度来选择，但应按允许载流量来校验。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗的校验。车间内动力线路一般按照允许载流量来选择截面。照明线路一般按照电压损耗来选择。,二、高压架空线路导线截面选择计算,（一）按经济电流密度选择导线截面 导线截面积的大小对电网的运行费用有密切的关系。导线截面大时线路损耗小，但家属使用量与初期投资均增加，减少导线的截面，其结果正好相反。而导线截面按照经济电流密度Jec进行选择，是最经济的。经济电流密度就是指年运行费用最低时，导线单位面积上通过电流的大小。,高压架空线路导线截面的选择，应先按照经济电流密度初选，然后按照其他条件进行校验，全部条件都校验合格者为所选。,年运行费用主要由年电耗费、年折旧费和大修费、年小修费和维护费组成。年电耗费是指电网全年损耗电能的价值，导线截面越大，费用越低。年折旧费是每年提存的初期投资百分数，导线截面越大，初期投越大，年折旧费越高。导线的维修与导线截面无关。可变费用与导线截面的关系如图所示。,1-折旧费 2-电能损耗费 3-年运行费,年运行费用最少的导线截面Sec 称为经济截面，对于经济截面通过的线路负荷电流密度称为经济电流密度。我国现行的经济电流密度如下表所示。,可以看出，经济电流密度与最大负荷利用小时有关。,按经济电流密度选择导线截面，首先确定年最大负荷利用小时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），则可求经济截面,（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）不大于导线长时允许电流Ial，即,一般决定导线允许载流量时，周围环境温度取25作为标准，当周围温度不一样时，根据下式修正,（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、末端电压的有效值之差，用U表示，则 用百分数表示 在选择截面的时候要求实际电压损失不超过允许电压损失，即,1、终端负荷电压损失计算 相电压损失的计算可以由图1-4的向量图导出下式：,三相对称系统的线电压损失为,2、分布负荷电压损失计算 分布负荷的一条线路沿途接有许多负荷，根据电压损失可叠加的原理，可根据下式来求电压损失,当导线均一时，可以变成,3、按允许电压损失选择导线截面 允许电压损失是有功功率在电阻上面的电压损失和无功功率在电抗上的电压损失之和，即,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数为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所示，该地区最热月最高气温平均值为42C，配电线路允许电压损失为4%，试选择该10kV线路的导线截面。,三、低压架空线路导线截面选择 1kV以下的低压架空线，与高压架空线比，线路比较短，但负荷电流比较大，所以一般不按经济电流密度选择。低压动力线路按照长时允许电流初选，并按允许电压损失和机械强度校验。低压照明电路，因其对电压水平较高，所以，一般按照允许电压损失条件初选截面，然后按照长时允许电流和机械强度校验。,1、按长时允许电流选择导线截面 要求导线的长时允许电流不小于线路的最大长时负荷电流（计算电流），即,长时允许电流的确定与用电设备工作制有如下关系：（1）长期工作制的用电设备，其导线的截面按照用电设备的额度电流选择（2）反复短时工作制的用电设备（即一个周期的总时间不超过10min，工作时间不超过4min），其导线的允许电流按照下列情况确定： 1）截面小于或者等于6mm2的铜线以及截面小于或等于10mm2的铝线，其允许电流按长期工作制的允许电流确定。 2）截面大于 6mm2的铜线以及截面大于10mm2的铝线，其允许电流为长期工作制的允许电流乘以反复短时工作制的校正系数，其校正系数应根据导线发热时间常数、负荷持续率和全周期时间选用。,3）短时工作制的用电设备（即其工作时间不超过4min，停歇时间内导线能冷却到周期环境温度时），其允许电流按短时工作制的规定计算，即长期工作制的允许电流乘以短时工作制的校正系数；4）按2）3）校正后，导线允许载流量不应小于用电设备在额定负载持续率下的额定电流或短时工作电流。,2、按允许电压损失选择导线截面 应低压线路负荷电流大，相应的电压损失也大，因此必须按照电压损失来校验所选导线截面。,3、按机械强度选择导线截面 为保证低压架空线的安全运行，必须按照机械强度来校验导线截面。,第三节 电力电缆芯线截面选择计算,一、高压电缆芯线截面选择 电缆与架空线相比，散热条件差，故还要考虑在短路条件下的热稳定问题。因此，高压电流截面除按经济电流密度、运行电压损失、长时运行电流选择外，还要按短路的热稳定条件进行校验。,1、按经济电流密度选择电缆截面 根据高压电缆线路所带负荷的最大负荷年利用小时及电缆芯线的材质，查出经济电流密度Jec，然后计算最大长时负荷电流Ica，电缆的经济截面为：,2、按长时允许电流校验所选电缆截面 按经济电流密度选择的标准截面，查出其长时允许电流Ial，应不小于其最大长时负荷电流，即,3、按电压损失校验所选电缆截面 由于电缆的电抗值较小，一般每公里为0.06-0.08,故计算电压损失时，只考虑导线电阻的影响。若以导线的电导率来计算，对于终端负荷电压损失为,4、按短路电流校验电缆的热稳定性 按照以下公式来校验,例题5-3 见书147,二、低压电缆芯线截面选择 低压电缆截面选择与高压电流选择不同，主要考虑电流正常运行时的发热与电压损失，并考虑故障时短时承受最大电流所引起的温升，故不再按照经济电流密度选择，而是按照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。,1、按长时允许负荷电流选择 要求电流芯线的时间温升不超过绝缘所允许的最高温升，及实际流过的最大长时负荷电流必须小于或等于他的长时允许电流即,2、按正常运行允许电压损失选择 为保证用电设备的正常运行，其端电压不得低于额定电压的95%。计算电压损失时，应从变压器的二次侧出口算至用电设备的接线盒处。,3、按短路热稳定要求选择 按短路条件校验电缆的最小热稳定截面，如果计算出来的最小热稳定截面大于所选电缆截面时，应增大一级标准截面。,