工厂供配电技术第五章.ppt
第五章 工厂电力线路,电力线路是供配电系统的重要组成部分，他担负着输送和分配电能的重要任务，所以在整个供配电系统中有着重要的作用。,第一节 工厂电力线路及其接线方式,第二节 工厂电力线路的结构和敷设,第三节 导线和电缆截面的选择计算,第四节 车间动力电气平面布线图,第五节 电力线路的运行维护与检修试验,接线方式是指由电源端（变、配电站）向负荷端（电能用户或用电设备）输送电能时采用的网络形式。,第一节 工厂电力线路及其接线方式,电力线路按电压高低分，有1kV以上的高压线路和1kV及以下的低压线路。,电力线路按结构形式分，有架空线路和电缆线路以及室内（车间）线路等。,一、高压电力线路的接线方式,第一节 工厂电力线路及其接线方式,高压线路的作用是在企业内部从总降压变电所（或配电所）以610kV电压向各车间变电所、建筑物变电所或高压用电设备配电。其常用的基本接线方式有放射式、树干式和环形三种。,1.高压放射式接线,高压放射式接线是指变配电所高压母线上引出的一回线路直接向一个车间变电所或高压用电设备供电，沿线不支接其他负荷。,特点：高压开关设备较多，投资较大。,单回路放射式（图a）：结线清晰，操作维护方便，保护简单，便于实现自动化，供电可靠性较高。,一、高压电力线路的接线方式,第一节 工厂电力线路及其接线方式,双回路放射式（图b）：增加 了备用线路，提高了供电可靠性；,第一节 工厂电力线路及其接线方式,一、高压电力线路的接线方式,第一节 工厂电力线路及其接线方式,一、高压电力线路的接线方式,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，沿线支接了几个车间变电所或负荷点的接线方式。,特点：变配电所的出线减少，高压开关柜相应也减少，可节约有色金属的消耗量，供电可靠性差。,第一节 工厂电力线路及其接线方式,3.高压环形接线,一、高压电力线路的接线方式,对供配电系统而言，高压环形接线是树干式接线的改进，两路树干式接线联接起来就构成了环形接线。,特点：运行灵活，供电可靠性高。在现代化城市配电网中应用较广。,第一节 工厂电力线路及其接线方式,二、低压电力线路的接线方式,低压线路的作用是从车间变电所以380/220V的电压向车间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,由变配电所低压配电屏供电给配电箱或低压用电设备。,特点：供电可靠性较高，所用开关设备及配电线路也较多。多用于用电设备容量大，或负荷性质重要，或车间内负荷排列不整齐，或车间为有爆炸危险的厂房，必须由与车间隔离的房间引出线路等情况。,第一节 工厂电力线路及其接线方式,二、低压电力线路的接线方式,1.低压放射式接线,2.低压树干式结线,第一节 工厂电力线路及其接线方式,二、低压电力线路的接线方式,特点：引出配电干线较少，采用的开关设备自然较少，但供电可靠性差。在机械加工车间、工具车间和机修车间应用比较普遍,第一节 工厂电力线路及其接线方式,二、低压电力线路的接线方式,为变形的树干式结线叫链式结线，该结线适用于用电设备距离近，容量小（总容量不超过10kW），台数约35台，配电箱不超过3台的情况。,2.低压树干式结线,3.低压环形结线,第一节 工厂电力线路及其接线方式,二、低压电力线路的接线方式,在两个车间变电所的低压侧，可以通过低压联络线连接起来，构成环形结线。,特点：供电可靠性较高，保护装置整定配合比较复杂，易发生误动作。,GB5005295供配电系统实际规范中规定：供配电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。,第一节 工厂电力线路及其接线方式,供配电系统如果接线复杂，层次过多，不仅浪费投资，维护不便，而且由于电路串连的元件过多，因操作错误或元件故障而产生的事故也会随之增多，且事故处理和恢复供电的操作也比较麻烦，从而延长了停电时间。,工厂电力线路的接线应力求简单。,第三节 导线和电缆截面的选择计算,导线和电缆的选择包括两方面内容：,一、导线、电缆型号的选择原则,1.常用架空线路导线型号及选择,导线和电缆的选择根据其使用环境、工作条件等因素确定。,户外架空线路10kV及以上电压等级一般采用裸导线，380V电压等级一般采用绝缘导线。,选择型号；选择截面,裸导线常用的型号及适用范围为：,第三节 导线和电缆截面的选择计算,导电性能较好，重量轻，对风雨作用的抵抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差。多用于610kV的线路，其受力不大，杆距不超过100125m。,（1）铝绞线（LJ）,（2）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。,第三节 导线和电缆截面的选择计算,（3）铜绞线（TJ）,裸导线常用的型号及适用范围为：,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。,（4）防腐钢芯铝绞线（LGJF）,具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性好，一般用在沿海地区、咸水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上。,第三节 导线和电缆截面的选择计算,2.常用电力电缆型号及选择原则,（1）电力电缆型号的表示和含义,3 1,中性线芯截面（mm2）,中性线芯数,相线芯截面（mm2）,相线芯数,额定电压（V）,外护层代号,特征代号,内护套代号,导体材质,类别代号,电缆类别代号：Z油浸纸绝缘电力电缆 V聚氯乙烯绝缘电力电缆 YJ交联聚乙烯绝缘电力电缆 X橡皮绝缘电力电缆,（1）电力电缆型号的表示和含义,材质代号：L铝导体 LH铝合金导体 T铜导体 TR软铜导体,内护套代号：Q铅包 L铝包（现不生产）V聚氯乙烯护套,特征代号：P滴干式 D不滴流式 F分相铅包式,外护层代号：02聚氯乙烯套 03聚乙烯套 20裸钢带铠装 30裸细圆钢丝铠装 40裸粗圆钢丝铠装,第三节 导线和电缆截面的选择计算,2.常用电力电缆型号及选择原则,（2）常用型号及选择原则,2.常用电力电缆型号及选择原则,第三节 导线和电缆截面的选择计算,塑料绝缘电力电缆,结构简单，重量轻、抗酸碱、耐腐蚀，敷设安装方便。,常用的有两种：聚氯乙烯绝缘及护套电缆（已达10kV电压等级）和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆（已达110kV电压等级）。,油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆,可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，但不能承受大的拉力。,3.常用绝缘导线型号及选择,常用塑料绝缘线型号有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。,第三节 导线和电缆截面的选择计算,导线、电缆截面的选择原则,导线电缆截面的选择要求必须满足安全、可靠和经济的条件，其选择原则为：,1.按允许载流量选择导线和电缆的截面,通过导线或电缆的最大负荷电流不应大于其允许载流量。,2.按允许电压损失选择导线和截面,在导线和电缆（包括母线）通过正常最大负荷电流（即计算电流）时，线路上产生的电压损失不应超过正常运行时允许的电压损失。,第三节 导线和电缆截面的选择计算,3.按经济电流密度选择导线和电缆截面,经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度。按这种原则选择的导线和电缆截面称为经济截面。,4.按机械强度选择导线和电缆截面,这是对架空线路而言的。要求所选的截面不小于其最小允许截面。对电缆不必校验其机械强度。,5.满足短路稳定度的条件,架空线路因其散热性较好，可不作稳定性校验，绝缘导线和电缆应进行热稳定校验，母线也要校验其热稳定。,选择导线截面时，要求在满足上述五个原则的基础上选择其中截面数最大的那个值。,第三节 导线和电缆截面的选择计算,二、按发热条件选择导线和电缆的截面,（一）三相系统相线截面的选择,导线和电缆的正常发热温度不得超过额定负荷时的最高允许温度。选择截面时须使通过相线的计算电流Ic不超过其允许载流量Ial，即,IcIal,按允许载流量选择截面时须注意以下几点：,1.允许载流量与环境温度有关。若实际环境温度与规定的环境温度不一致时，允许载流量须乘上温度修正系数K以求出实际的允许载流量。,Ial=KIal,按允许载流量选择截面时须注意以下几点：,（一）三相系统相线截面的选择,第三节 导线和电缆截面的选择计算,2.电缆多根并列时，其散热条件较单根敷设时差，故允许载流量将降低，要用电缆并列校正系数KP进行校正。,3.电缆在土壤中敷设时，因土壤热阻系数不同，散热条件也不同，其允许载流量也应乘上土壤热阻系数KS校正。,4计算电流Ic的选取：对降压变压器高压侧的导线，取变压器额定一次电流I1NT；对电容器的引入线，考虑电容器充电时有较大涌流，所以选高压电容器的引入线时，取电容器额定电流INc的1.35倍，选低压电容器的引入线应为电容器额定电流的1.5倍。,（二）、中性线和保护线截面的选择,第三节 导线和电缆截面的选择计算,1.中性线（N线）截面的选择,（1）一般三相四线制线路中的中性线截面0，应不小于相线截面的一半，即,S00.5S,（2）由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路，因中性线电流和相线电流相等，故中性线截面与相线截面相同，即,0=,（3）如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出，该谐波电流会流过中性线，此时中性线截面应不小于相线截面，即,0,2.保护线（PE线）截面的选择,第三节 导线和电缆截面的选择计算,（二）、中性线和保护线截面的选择,保护线截面PE要满足短路热稳定度的要求，按GB5005495低压配电设计规范规定：,（1）当16mm2时,PE,（2）当16mm235mm2时,PE16mm2,(3)当35mm2时,PE0.5,3.保护中性线（PEN线）截面的选择,因为PEN线具有PE线和N线的双重功能，所以选择截面时按其中的最大值选取。,例1 有一条220/380V的三相四线制线路，采用BLV型铝芯塑料线穿钢管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为15。该线路供电给一台40kW的电动机，其功率因数为0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。,第三节 导线和电缆截面的选择计算,解：1.计算线路中的计算电流,第三节 导线和电缆截面的选择计算,相线截面的选择,因为是三相四线制线路，所以查4根单芯线穿钢管的参数，4根单芯线穿钢管敷设的每相芯线截面为35mm2的BLV型导线，在环境温度为25时的允许载流量为80A，其正常最高允许温度为65，即Ial=80A。,al=65,0=25,温度校正系数为,3.保护线SPE的选择,按SPE0.5要求，选SPE=25mm2,四、按允许电压损失选择导线和电缆截面,第三节 导线和电缆截面的选择计算,线路的电压损失不宜超过规定值：,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配电线路的电压损失，一般也不超过用电设备额定电压的5%（以满足用电设备要求为准）；,对视觉要求较高的照明电路，则为2%3%。,第三节 导线和电缆截面的选择计算,四、按允许电压损失选择导线和电缆截面,（一）线路电压损失的计算,1.线路末端有一个集中负荷时三相线路电压损失的计算,如图所示，线路末端有一个集中负荷S=P+jQ，线路额定电压为UN，线路电阻为R，电抗为X。,设每相电流为I，负荷的功率因数为cos2，线路首端和末端的相电压分别为U1、U2，以末端电压U2为参考轴作出一相的电压相量图，如图下图所示。,第三节 导线和电缆截面的选择计算,由相量图可以看出，线路相电压损失为：,U=U1U2=ae,ae线段的准确计算比较复杂，由于角很小，所以在工程计算中，常以ad段代替ae段，其误差不超过实际电压损失的5%，所以每相的电压损失为：,U=ad=af+fd=IRcos2+IXsin2=I(Rcos2+Xsin2),换算成线电压损失为,第三节 导线和电缆截面的选择计算,（一）线路电压损失的计算,第三节 导线和电缆截面的选择计算,（一）线路电压损失的计算,在实际计算中，常采用线路的额定电压UN来代替U2，误差极小，所以有,式中，P、Q为负荷的三相有功功率和无功功率。线路电压损失一般用百分值来表示，即,第三节 导线和电缆截面的选择计算,（一）线路电压损失的计算,或,注意UN的代入计算单位是kV，U的单位是V，而需要把UN转化为V，所以才会在上两式中出现系数10。,2.线路上有多个集中负荷时线路电压损失的计算,第三节 导线和电缆截面的选择计算,（一）线路电压损失的计算,以带三个集中负荷的三相线路为例，图下图所示。图中，P1、Q1、P2、Q2、P3、Q3为通过各段干线的有功和无功功率；p1、q1、p2、q2、p3、q3为各支线的有功和无功功率；r1、x1、r2、x2、r3、x3为各段干线的电阻和电抗；R1、X1、R2、X2、R3、X3为从电源到各支线负荷线路的电阻和电抗；l1、l2、l3为各干线的长度；L1、L2、L3为从电源到各支线负荷的长度；I1、I2、I3为各段干线的电流。,第三节 导线和电缆截面的选择计算,（一）线路电压损失的计算,通过第一段干线的负荷为：P1=p1+p2+p3,Q1=q1+q2+q3,通过第二段干线的负荷为：P2=p2+p3,Q2=q2+q3,通过第三段干线的负荷为：P3=p3 Q3=q3,线路上每段干线的电压损失为：,线路上总的电压损失为：,第三节 导线和电缆截面的选择计算,（一）线路电压损失的计算,推广到线路上有n个集中负荷时的情况，线路电压损失的计算公式为：,若用支线负荷及电源到支线的电阻电抗表示，则有,第三节 导线和电缆截面的选择计算,（一）线路电压损失的计算,如果各段干线使用的导线截面和结构相同，上两式可简化为:,对于线路电抗可略去不计或线路的功率因数接近1的“无感”线路（如照明线路），电压损失的计算公式简化为:,第三节 导线和电缆截面的选择计算,（一）线路电压损失的计算,对于全线的导线型号规格一致的“无感”线路（均一无感线路），电压损失计算公式为:,式中，为导线的电导率；S为导线的截面；Mi为各负荷的功率矩。,计算图示供电系统的电压损失。已知LJ50：r0=0.64/km，x0=0.38/km；LJ70：r0=0.46/km，x0=0.369/km；LJ95：r0=0.34/km，x0=0.36/km。,（1）1WL、2WL导线型号均LJ70（2）1WL为LJ95，2WL为LJ50,解：（1）,（2）,1WL的损失：,2WL的损失：,总电压损失：,3.均匀分布负荷线路的电压损失计算,第三节 导线和电缆截面的选择计算,如图所示，设单位长度线路上的负荷电流为i0，则微小线段dl的负荷电流为i0dl。,这个负荷电流i0dl流过线路（长度为l，电阻为R0l）所产生的电压损失为:,因此整个线段由分布负荷产生的电压损失为,令i0L2=I为与均匀分布负荷等效的集中负荷，则有,第三节 导线和电缆截面的选择计算,3.均匀分布负荷线路的电压损失计算,二、按允许电压损失选择导线和电缆的截面,第三节 导线和电缆截面的选择计算,把Ri=R0Li，Xi=X0Li代入式,式中，Ual%为线路的允许电压损失。,分为两部分，第一部分为由有功负荷在电阻上引起的电压损失Ua%，第二部分为由无功负荷在电抗上引起的电压损失Ur%。其中,式中，为导线的电导系数，对于铜线=0.053km/mm2，对于铝线=0.032km/mm2；S即为所求的导线截面。,具体计算步骤为（1）先取导线或电缆的电抗平均值（对于架空线路，可取0.350.40/km，低压取偏低值；对于电缆线路，可取0.08/km），求出Ur%。（2）根据Ua%=Ual%Ur%求出Ua%。（3）根据公式求出导线或电缆的截面s。并根据此值选出相应的标准截面。（4）校验。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，否则重取电抗平均值回到第（1）步重新计算，直到所选截面满足允许电压损失的要求为止。,从某变电所架设一条10kV的架空线路，向工厂1和2供电，如图所示。已知导线采用LJ型铝绞线，全线导线截面相同，三相导线布置成三角形，线间距为1m。干线o1的长度为3km，干线12的长度为1.5km。1厂的负荷为有功功率800kW，无功功率560kvar，2厂的负荷为有功功率500kW，无功功率200kvar。允许电压损失为5%，环境温度为25，按允许电压损失选择导线截面，并校验其发热情况和机械 强度。,第三节 导线和电缆截面的选择计算,解(1)按允许电压损失选择导线截面,因为是10kV架空线路，所以初设X0=0.38/km,Ua%=Ual%Ur%=50.98=4.02,故所选导线LJ50满足允许电压损失的要求。,选LJ-50，查表，几何均距为1000mm，截面为50mm2的LJ型铝绞线的X0=0.355/km，R0=0.64/km，实际的电压损失为,（2）校验发热情况,LJ50在室外温度为25时的允许载流量为Ial=215A,线路中最大负荷（在o1段）为,P=p1+p2=800+500=1300kW,Q=q1+q2=560+200=760kvar,显然发热情况也满足要求。,（3）校验机械强度,高压架空裸铝绞线的最小允许截面为35mm2,所以所选的截面50mm2可满足机械强度的要求。,
