供配电技术 第五章导线和电缆截面的选择.ppt

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1、第五章 导线和电缆截面的选择,为了保证供配电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件：,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线路计算电流（I30）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电压损耗条件。导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流（I30）时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。（对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。）3经济电流密度。35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但长距离、大电流的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面

2、”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。一般工厂和高层建筑内的10KV及以下线路，选择“经济截面”的意义并不大，因此通常不考虑此项条件。,为了保证供配电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件：,4机械强度。导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。5短路时的动、热稳定度校验。和一般电气设备一样，导线也必须具有足够的动稳定度和热稳定度，以保证在短路故障时不会损坏。6与保护装置的配合。导线和安装在其线路上的保护装置（如熔断器、低压断路器等）必须互相配合，才能有效地避免短路电流对线路造成的危害。,第五章 导线和电缆截面的选择,为了保证供配电系统安全、

3、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件：,对于电缆，不必校验其机械强度和短路动稳定度，但需校验短路热稳定度。在工程设计中，根据经验，一般对610KV及以下的高压配电线路和低压动力线路，先按发热条件选择导线截面，再校验其电压损耗和机械强度；对35KV及以上的高压输电线路和610KV长距离、大电流线路，则先按经济电流密度选择导线截面，再校验其发热条件、电压损耗和机械强度；对低压照明线路，先按电压损耗选择导线截面，再校验发热条件和机械强度。通常按以上顺序进行截面的选择，比较容易满足要求，较少返工，从而减少计算的工作量。,第五章 导线和电缆截面的选择,一、按允许载流量选择导线和电

4、缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,1三相系统相线截面的选择电流通过导线（包括电缆、母线等）时，由于线路的电阻而会使其发热。当发热超过其允许温度时会使导线接头 处的氧化加剧，增大接触电阻而导致进一步的氧化，如此恶性循环会发展到触头烧坏而引起断线。而且绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘加速老化甚至损坏，或引起火灾。因此，导线的正常发热温度不得超过规程规定的各类线路在额定负荷时的最高允许温度。,当在实际工程设计中，通常用导线和电缆的允许载流量 不小于通过相线的计算电流 来校验其发热条件，即,K,一、按允许载流量选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,导线的允许载流量：是指在规定的

5、环境温度条件下，导线或电缆能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。如果导线敷设地点的实际环境温度与导线允许载流量所规定的环境温度不同时，则导线的允许载流量须乘以温度校正系数K,其计算公式为：,式中，为导线额定负荷时的最高允许温度；为导线允许载流量所规定的环境温度；为导线敷设地点的实际环境温度。,这里所说的“环境温度”，是按发热条件选择导线和电缆所采用的特定温度。在室外，环境温度一般取当地最热月平均最高气温。在室内，则取当地最热月平均最高气温加5。对土中直埋的电缆，取当地最热月地下0.81m的土壤平均温度，亦可近似地采用当地最热月平均气温。按发热条件选择导线所用的计算电流I30时，对

6、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，由于电容器放电时有较大的涌流，因此I30应取为电容器额定电流I.的1.35倍。,一、按允许载流量选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,2.中性线和保护线截面的选择（1）中性线（N线）截面的选择三相四线制系统中的中性线，要通过系统的三相不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许载流量应不小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。,一般三相线路的中性线截面A，应不小于相线截面A的50%，即,由三相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，因为它们的中性线截面A应与相线截面A相

7、同，即,对于三次谐波电流较大的三相四线制线路及三相负荷很不平衡的线路，使得中性线上通过的电流可能接近甚至超过相电流。因此在这种情况下，中性线截面A宜等于或大于相线截面A，即：,一、按允许载流量选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,（2）保护线（PE线）截面的选择,PE线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。根据短路热稳定度的要求，保护线（PE线）的截面A，按GB500541995低压配电设计规范规定：,1）当A16mm2时 A A 2）当16mm2 A 35 mm2 时 A16mm23）当A 35mm2时 A0.5 A,（3）保护中性线（PEN线）截面

8、的选择保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述保护线和中性线的要求，并取其中的最大值。,一、按允许载流量选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,例5-1有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220/380V的TN-S线路，计算电流为50A，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：此TNS线路为含有N线和PE线的三相四线制线路，因此不仅要选择相线，还要选择中心线和保护线。,（1）相线截面的选择,查附录表16得环境温度为30时明敷的BLX-500型截面为10 mm2的铝芯橡皮绝缘导线的Ial60AI3050A，满足发热条件。

9、因此相线截面选A10mm2。,（2）N线的选择按A00.5A，选择A06mm2。,(3)PE线的选择由于A 16 mm2，故选APE A 10 mm2。所选导线的型号规格表示为：BLX-500-(31016PE10)。,一、按允许载流量选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,例5-2上例所示TN-S线路，如采用BLV-500型铝芯绝缘线穿硬塑料管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为25。试按发热条件选择此线路的导线截面及穿线管内径。,解：查附录表16得25时5根单芯线穿硬塑料管的BLV-500型截面为25mm2的导线的允许载流量 57A 50A。因此按发热条件，相线截面可选为25mm

10、2。N线截面按A 00.5A 选择，选为16mm2。PE线截面按规定，选为16mm2。穿线的硬塑管内径查表10，选为40 mm2。选择结果表示为：BLV-500-（325116PE16）-PC50，其中PC为硬塑管代号。,二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,导线（包括电缆）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，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费和和有色金属消耗量。,年运行费用：包括线路年电能损耗费用、年折旧维护费和年管理费用（可忽略）。,线路的年费用C和

11、导线截面A的关系曲线,二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,曲线1表示线路的年折旧费（线路投资除以折旧年限之值）和线路的年维修管理费之和与导线截面的关系曲线；曲线2表示线路的年电能损耗费与导线截面的关系曲线；曲线3为曲线1与曲线2的叠加，表示线路的年运行费用（包括线路的年折旧费、维修费、管理费和电能损耗费）与导线截面的关系曲线。,线路的年费用C和导线截面A的关系曲线,二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,由曲线3可知，与年运行费最小值Ca（a点）相对应的导线截面A不一定是最经济合理的导经截面，因为a点附近，曲线3比较平坦，如果将导

12、线截面再选小一些，例如选为A（b点），年运行费用Cb增加不多，但导线截面即有色金属消耗量却显著地减少。因此从全面的经济效益来考虑，导线截面选为A b比选A a更为经济合理。这种从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用接近最小同时又适当考虑有色金属节约的导线截面，称为经济截面，用符号A e c表示。,线路的年费用C和导线截面A的关系曲线,二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,各国根据其具体国情特别是有色金属资源的情况规定了各自的导线和电缆的经济电流密度。所谓经济电流密度是指与经济截面对应的导线电流密度。我国现行的经济电流密度规定如下表所示。,二、按经济电流密度选择

13、导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,按经济电流密度j e c计算经济截面A e c的公式为：A e c=I30/j e c 式中，I30为线路的计算电流。按上式计算出A e c后，应选最接近的标准截面（可取较小的标准截面），然后检验其它条件。,例5-3 有一条用LJ型铝绞线架设的5km长的10KV架空线路，计算负荷为1380kW，cos=0.7,T 4800h，试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。,二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,二、按经济电流密度选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,(2)校验发热条件 查附录得LJ-9

14、5的允许载流量（室外25时）325A 114A，因此满足发热条件。(3)校验机械强度 查表得10KV架空铝绞线的最小截面A min35mm2A95mm2，因此所选LJ-95型铝绞线也满足机械强度要求。,三、按电压损耗选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,电压损耗，是指线路首端线电压和末端线电压的代数差。为保证供电质量，按规定，高压配电线路（610kV）的允许电压损耗不得超过线路额定电压的5；从配电变压器一次侧出口到用电设备受电端的低压输配电线路的电压损耗，一般不超过设备额定电压（220V、380V）的5%；对视觉要求较高的照明线路，则不得超过其额定电压的2%3%。如果线路的电压损

15、耗超过了允许值，则应适当加大导线或电缆的截面，使之满足允许电压损耗的要求。,三、按电压损耗选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,1电压损耗的计算公式介绍（1）集中负荷的三相线路电压损耗的计算公式 下面以带两个集中负荷的三相线路(下图)为例，说明集中负荷的三相线路电压损耗的计算方法。,图中，以P1、Q1、P2、Q2表示各段线路的有功功率和无功功率，p1、q1、p2、q2表示各个负荷的有功功率和无功功率，l1、r1、x1、l2、r2、x2表示各段线路的长度、电阻和电抗；L1、R1、X1、L2、R2、X2 为 线路首端至各负荷点的长度、电阻和电抗。,三、按电压损耗选择导线和电缆的截面,

16、第五章 导线和电缆截面的选择,线路总的电压损耗为：U 对于“无感”线路，即线路的感抗可省略不计或线路负荷的cos 1，则线路的电压损耗为,三、按电压损耗选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,三、按电压损耗选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,三、按电压损耗选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,（2）均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算如下图所示，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的电压损耗，因此可用下式计算其电压损耗,三、按电压损耗选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆

17、截面的选择,2按允许电压损耗选择、校验导线截面按允许电压损耗选择导线截面分两种情况：一是各段线路截面相同，二是各段线路截面不同。（1）各段线路截面相同时按允许电压损耗选择、校验导线截面一般情况下，当供电线路较短时常采用统一截面的导线。可直接用公式来计算线路实际电压损耗百分值，然后根据允许电压损耗 来校验其导线截面是否满足电压损耗的条件：,三、按电压损耗选择导线和电缆的截面,第五章 导线和电缆截面的选择,（2）各段线路截面不同时按允许电压损耗选择、校验导线截面当供电线路较长，为尽可能节约有色金属，常将线路依据负荷大小的不同采用截面不同的几段。在确定各段导线截面时，首先用线路的平均电抗X0（根据导

18、线类型）计算各段线路由无功负荷引起的电压损耗，其次依据全线允许电压损耗确定有功负荷及电阻引起的电压损耗（%）最后根据有色金属消耗最少的原则，逐级确定每段线路的截面。这种方法比较繁琐，故这里只给出各段线路截面的计算公式，有兴趣的同学可自己查阅相关手册。,设全线由n段线路组成，则第j（j为整数1jn）段线路的截面由下式确定：A=如果各段线路的导线类型与材质相同，只是截面不同，则可按下式计算：A=,小结,导线截面的选择与检验 选择导线截面必须满足：发热条件、电压损失条件、经济电流密度条件、机械强度和短路时的动、热稳定度；同时，还须考虑与保护装置的配合问题；对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。对于电缆，不必校验其机械强度和短路动稳定度，但需校验短路热稳定度。对于母线，短路动、热稳定度都需考虑；对610KV及以下的高压配电线路和低压动力线路，先按发热条件选择导线截面，再校验电压损失和机械强度；对35KV及以上的高压输电线路和610KV长距离、大电流线路，则先按经济电流密度选择导线截面，再校验发热条件、电压损失和机械强度；对低压照明线路，先按电压损失选择导线截面，再校验发热条件和机械强度。,