导线及电缆截面选择.ppt

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1、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,

2、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：AAmin，Amin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L2KM时，可按照电

3、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：Ial导线在一定环境温度下的允许载流量；见附录表16-19。I30线路的计算电流。K温度校正系

4、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：I30=I1NT对电容器的引入线：I30=1.35 INC,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：Kol 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

5、性线截面：A00.5A 或 A0A2）两相三线及单相线路的中性线截面：A0=A3）三次谐波突出的三相四线制的中性线截面：A0A（一般取A0=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 16mm2时，APEA（一般取A0=A）当16mm2 A35mm2时，APE 16mm2当A35mm2时，APE 0.5A3、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22

6、0/380V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50mm2的铝芯橡皮线Ial=163AI30=150A，满足发热条件。则选得相线截面为：A=50mm2校验机械强度：查附录表15，假设为室外明敷且15mL25m，查得：Amin=10mm2。则 AAmin，满足机械强度要求。,例题,3、保护线截面的选择因A 35mm2，故选APE0.5A=25mm2校验机械强度：Amin=10mm2。则 AAmin，满足机械强度要求。所选导线型号可表示为：B

7、LX-500-（350+125+PE25）。,2、中性线的选择因A00.5A，选A0=25mm2。校验机械强度：因Amin=10mm2。则 AAmin，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

8、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，,矢量图：,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：Uad=af+fd=IRcos+IXsin 用线电压的电压损失表示为：,式中：P Q UX 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 UX R X单位为：W var V。若用kW kvar kV 表示时：,或表示为：,式中：P Q UX R X单位为：kW kvar kV。,线路各段接有负荷时的三相

9、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Ri Xi（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cos1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/.mm2；A为导线的截面，mm2；L的单位为m；M为功率矩，KW.m；C为计算系数，可查表5-4

10、。,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=R0L，X=X0L或r=R0，x=X0。R0 X0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P30=2500kW，cos=0.7，因此tan=1，Q30=2500kvar

11、。利用A=50mm2（LGJ）和aav=1.261.62m查附录表6，得R0=0.68/km，X0=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）,L2/2,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R0。则微小线段 的负荷电流为，线段 的电阻为R=RO，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

12、失为5%，试选择该线路的导线截面。解：（1）线路的等效变换,原集中负荷：p1=20kw，cos1=0.8，tan 1=0.75，q1=200.75=15kvar。原分布负荷：p2=0.450=20kw，cos2=0.8，tan 2=0.75，q2=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=p1+p2=20+20=40kw，Q=q1+q2=15+15=30kvar，,查附录表19-1，得BX-500型铜芯导线A=10mm2，在30明敷时的Ial=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

13、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1mm2，10mm21mm2，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。R0=2.19/km，线距按150mm计时：X0=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

14、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：cos0.8.导线截面A16mm2；或cos0.9，导线截面A25mm2；照明线路，cos=1（认为q=0）；截面小于50mm2的三芯电缆（认为x00）。则有：,若的单位为km/.mm2，则：铝导体：=0.032 km/.mm2；铜导体：=0.053km/.mm2。,式中：p：kw；L：km；UN：kv；A：mm2,2、计入 时：高压线路中：x0=0.30.4/km；电缆线路：x0=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x0变化不大，

15、因此：先假定一个x0 计算出 A。,按电压损失选择导线截面的步骤：1）假定x0，计算出；2）计算：=-3）计算截面A：,4）根据标准截面，查出对应的R0、X0，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。,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X0=0.35/km，,计算导线截面：铝导体为=0.032 km/.mm2,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R0=0.96/

16、km，X0=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，Ial=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35mm2，A=Amin 所以也满足机械强度的要求。选得截面为：LJ-35mm2。,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，

17、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

18、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

19、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

20、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Ux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

21、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

22、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,