第五章+電氣線路

1、n架空線：架空線： 主要優(yōu)點：主要優(yōu)點： 1)1)設(shè)備簡單，造價低（為電纜的造價的設(shè)備簡單，造價低（為電纜的造價的1/41/4）；）； 2)2)易于檢修和維護(hù)；露置空中，依靠定期巡線便能及時發(fā)易于檢修和維護(hù)；露置空中，依靠定期巡線便能及時發(fā) 現(xiàn)缺陷；現(xiàn)缺陷； 3)3)利用空氣絕緣，建造比較容易；利用空氣絕緣，建造比較容易； 存在問題：存在問題： 1 1）侵占地面位置，有礙交通。導(dǎo)線）侵占地面位置，有礙交通。導(dǎo)線 距地高度及距鄰近建筑物的距離距地高度及距鄰近建筑物的距離 都有明確的規(guī)定；都有明確的規(guī)定； 2 2）易受環(huán)境影響、安全可靠性較差）易受環(huán)境影響、安全可靠性較差 3 3）影響廠區(qū)美化）影

2、響廠區(qū)美化第一節(jié)電氣線路概述第一節(jié)電氣線路概述n電纜：不占電纜：不占地面地面空間，美化環(huán)境，有利于地面空間，美化環(huán)境，有利于地面設(shè)施的布置，并且不受外界氣候條件的影響，設(shè)施的布置，并且不受外界氣候條件的影響，故障率低；但有價格高，輸送容量小，故障率低；但有價格高，輸送容量小，敷設(shè)維敷設(shè)維修困難，難于發(fā)現(xiàn)和排除故障的缺點。修困難，難于發(fā)現(xiàn)和排除故障的缺點。一、架空線路的結(jié)構(gòu)一、架空線路的結(jié)構(gòu) 架空線路由導(dǎo)線、電桿、橫擔(dān)、絕緣子和線路金具等主要元件組成，見右圖。為了防雷，有的架空線路上還在電桿頂端架避雷線（架空地線）。為了加強電桿的穩(wěn)固性，有的電桿還安裝有拉線或板樁。二、電纜線路二、電纜線路n1鎧

3、裝電纜鎧裝電纜n鎧裝電纜是傳輸和分配電能的一種特殊導(dǎo)線。鎧裝電纜是傳輸和分配電能的一種特殊導(dǎo)線。它由導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)層它由導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)層和鎧裝層和鎧裝層組成。組成。n導(dǎo)體即電纜線芯，一般由多根銅線或鋁線絞合導(dǎo)體即電纜線芯，一般由多根銅線或鋁線絞合而成。而成。n絕緣層作為相間及對地的絕緣，絕緣層作為相間及對地的絕緣，n保護(hù)層又分內(nèi)護(hù)層和外護(hù)層。內(nèi)護(hù)層用來直接保護(hù)層又分內(nèi)護(hù)層和外護(hù)層。內(nèi)護(hù)層用來直接保護(hù)絕緣層，外護(hù)層用以防止內(nèi)護(hù)層免受機(jī)械保護(hù)絕緣層，外護(hù)層用以防止內(nèi)護(hù)層免受機(jī)械損傷和腐蝕。損傷和腐蝕。n鎧裝層：鋼絲或鋼帶纏繞。鎧裝層：鋼絲或鋼帶纏繞。2.軟電纜（橡膠和軟電纜（橡膠和塑料兩種

4、）塑料兩種）第三節(jié)第三節(jié) 線路安全條件線路安全條件一、導(dǎo)電能力一、導(dǎo)電能力 導(dǎo)線的導(dǎo)電能力應(yīng)符合發(fā)熱、電壓損失和短路導(dǎo)線的導(dǎo)電能力應(yīng)符合發(fā)熱、電壓損失和短路電流等三方面的要求。電流等三方面的要求。1. 發(fā)熱發(fā)熱 各種導(dǎo)線的最高運行溫度都有一定的限制。導(dǎo)各種導(dǎo)線的最高運行溫度都有一定的限制。導(dǎo)線在通過正常最大負(fù)荷電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不線在通過正常最大負(fù)荷電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。n選擇導(dǎo)線截面時應(yīng)滿足線路最大長時負(fù)荷電流選擇導(dǎo)線截面時應(yīng)滿足線路最大長時負(fù)荷電流Ica不大于導(dǎo)線的安全載流量不大于導(dǎo)線的安全載流量Ial的條件，即的條

5、件，即 IalIca n一般決定導(dǎo)線安全載流量時，周圍環(huán)境溫度均一般決定導(dǎo)線安全載流量時，周圍環(huán)境溫度均取取25作為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)周圍空氣溫度不是作為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)周圍空氣溫度不是25，導(dǎo)線的長時允許電流應(yīng)按下式進(jìn)行修正。，導(dǎo)線的長時允許電流應(yīng)按下式進(jìn)行修正。m0m0alalalIII K 2. 電壓損失電壓損失 線路的電壓損失是指線路始、末兩端電壓的有效值之差。線路的電壓損失是指線路始、末兩端電壓的有效值之差。 導(dǎo)線在通過正常最大負(fù)荷電流時產(chǎn)生的電壓損失，不應(yīng)導(dǎo)線在通過正常最大負(fù)荷電流時產(chǎn)生的電壓損失，不應(yīng)超過正常運行時允許的電壓損失。動力線路的電壓損失不得超過正常運行時允許的電壓損失。動力線路的電壓損

6、失不得超過超過5%5%，照明線路不得超過，照明線路不得超過8%-10%8%-10%。線路電壓損失的計算線路電壓損失的計算 接有一個集中負(fù)載時線路的電壓損失計算接有一個集中負(fù)載時線路的電壓損失計算NUU12cossinUUUagacabbcIRIX相電壓損失相電壓損失 三相對稱系統(tǒng)的線電壓損失為三相對稱系統(tǒng)的線電壓損失為3cossinUI RX用功率表示用功率表示00NN1PRQXUPrQxUUl接有多個集中負(fù)載時線路的電壓損失計算 322ppP分段計算線路上總的電壓損失為 3211pppP3211qqqQP3= p3322qqQQ3= q3322ppPpi、qi各分布負(fù)荷的有功及無功功率；各分

7、布負(fù)荷的有功及無功功率；Pi、Qi各線段上負(fù)荷的有功及無功功率；各線段上負(fù)荷的有功及無功功率；ri、xi 各線段上的電阻及電抗；各線段上的電阻及電抗；Ri、Xi電源至和負(fù)荷的線路電阻及電抗。電源至和負(fù)荷的線路電阻及電抗。nniiiii iii11NN11Up Rq XPrQ xUU按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面 （1）先取導(dǎo)線的電抗平均值，求出無功負(fù)荷在電抗上引起的電壓損失：RUalUXalRUUURU0XNQlxUUcaNRPlSUUcaSS3. 短路電流短路電流 導(dǎo)線截面應(yīng)能承受短路電流的熱效應(yīng)而不致破壞。導(dǎo)線截面應(yīng)能承受短路電流的熱效應(yīng)而不致破壞。為此，導(dǎo)線截面應(yīng)大

8、于最小熱穩(wěn)定截面。為此，導(dǎo)線截面應(yīng)大于最小熱穩(wěn)定截面。imintSIC二、線路絕緣二、線路絕緣 線路絕緣應(yīng)滿足防電擊、防火、防腐蝕、耐機(jī)械損傷等要。線路絕緣應(yīng)滿足防電擊、防火、防腐蝕、耐機(jī)械損傷等要。三、機(jī)械強度（最小截面三、機(jī)械強度（最小截面)四、線路間距四、線路間距 線路間距應(yīng)滿足防碰撞、防短路、便于操作的要求。線路間距應(yīng)滿足防碰撞、防短路、便于操作的要求。五、線路防護(hù)（外界因素）五、線路防護(hù)（外界因素）六、導(dǎo)線連接六、導(dǎo)線連接 導(dǎo)線的接頭常常是發(fā)生故障的地方，接頭要牢靠，接頭的導(dǎo)線的接頭常常是發(fā)生故障的地方，接頭要牢靠，接頭的機(jī)械強度不應(yīng)低于導(dǎo)線機(jī)械強度的機(jī)械強度不應(yīng)低于導(dǎo)線機(jī)械強度的8

9、0%，接頭的絕緣強度不，接頭的絕緣強度不應(yīng)低于導(dǎo)線的絕緣強度，接頭的電阻不得大于原線段電阻的應(yīng)低于導(dǎo)線的絕緣強度，接頭的電阻不得大于原線段電阻的1.2倍。倍。七、線路管理七、線路管理 線路應(yīng)有必要的資料和文件，建立巡視、檢查、清掃、維線路應(yīng)有必要的資料和文件，建立巡視、檢查、清掃、維修制度。修制度。第四節(jié)第四節(jié) 負(fù)荷計算負(fù)荷計算 我國目前普遍采用的確定用電設(shè)備組計算我國目前普遍采用的確定用電設(shè)備組計算負(fù)荷的方法，有需要系數(shù)法和二項式法。需要負(fù)荷的方法，有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是世界各國普遍采用的確定計算負(fù)荷的系數(shù)法是世界各國普遍采用的確定計算負(fù)荷的基本方法，二項式法應(yīng)用的局限性較大，

10、但在基本方法，二項式法應(yīng)用的局限性較大，但在確定設(shè)備臺數(shù)較少而設(shè)備容量差別懸殊的分支確定設(shè)備臺數(shù)較少而設(shè)備容量差別懸殊的分支干線的計算負(fù)荷時，采用二項式法較之采用需干線的計算負(fù)荷時，采用二項式法較之采用需要系數(shù)法合理，且計算也較簡便。要系數(shù)法合理，且計算也較簡便。一、用電設(shè)備容量的確定一、用電設(shè)備容量的確定1 1、設(shè)備容量的定義、設(shè)備容量的定義 在每臺用電設(shè)備的銘牌上都有在每臺用電設(shè)備的銘牌上都有“額定功額定功率率”PN，但由于各用電設(shè)備的額定工作方，但由于各用電設(shè)備的額定工作方式不同，不能簡單地將銘牌上規(guī)定的額定式不同，不能簡單地將銘牌上規(guī)定的額定功率直接相加，必須先將其功率直接相加，必須先

11、將其換算為同一工換算為同一工作制下的額定功率作制下的額定功率，然后才能相加。經(jīng)過，然后才能相加。經(jīng)過換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率額定功率”稱為稱為“設(shè)備額定容量設(shè)備額定容量”，用，用Pe表示。表示。2 2、用電設(shè)備的工作制、用電設(shè)備的工作制長期連續(xù)工作制設(shè)備長期連續(xù)工作制設(shè)備短時工作制設(shè)備短時工作制設(shè)備反復(fù)短時工作制設(shè)備反復(fù)短時工作制設(shè)備%1000tttN工作時間工作時間停歇時間停歇時間同一設(shè)備在不同的暫載率下工作時，其輸出功同一設(shè)備在不同的暫載率下工作時，其輸出功率是不同的。在計算其設(shè)備容量時，必須先轉(zhuǎn)率是不同的。在計算其設(shè)備容量時，必須先轉(zhuǎn)換到一個統(tǒng)一的換

12、到一個統(tǒng)一的下。下。這種換算按同一周期內(nèi)相同發(fā)熱條件來進(jìn)行換這種換算按同一周期內(nèi)相同發(fā)熱條件來進(jìn)行換算。算。n 斷續(xù)工作制電氣設(shè)備的功率與負(fù)荷持續(xù)斷續(xù)工作制電氣設(shè)備的功率與負(fù)荷持續(xù)率的關(guān)系率的關(guān)系212121ttt1tPPPTIRIAIPUIP下，功率的換算公式為所以，不同負(fù)荷持續(xù)率因此有，在同一周期內(nèi)負(fù)荷持續(xù)率熱量相同時，在設(shè)備電阻不變而發(fā)熱量散失，則過程，即發(fā)熱不向四周假設(shè)工作周期內(nèi)為絕熱，故在相同電壓下功率3 3、 設(shè)備容量的確定方法設(shè)備容量的確定方法長期工作制和短期工作制的用電設(shè)備長期工作制和短期工作制的用電設(shè)備 長期工作制和短時工作制的設(shè)備容量就是所長期工作制和短時工作制的設(shè)備容量就

13、是所有設(shè)備的銘牌額定功率，即有設(shè)備的銘牌額定功率，即 Pe=PPe=PN N 反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備反復(fù)短時工作制的用電設(shè)備 反復(fù)短時工作制的設(shè)備容量是指某負(fù)荷持續(xù)反復(fù)短時工作制的設(shè)備容量是指某負(fù)荷持續(xù)率的額定功率換算到統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的率的額定功率換算到統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的功率。功率。對起重電動機(jī)應(yīng)統(tǒng)一換算到對起重電動機(jī)應(yīng)統(tǒng)一換算到=25%=25%，換算公式為：，換算公式為： NNNNePPP225起重電動機(jī)起重電動機(jī)換算后設(shè)換算后設(shè)備容量備容量（換算前）設(shè)（換算前）設(shè)備鉻牌額定功備鉻牌額定功率率設(shè)備鉻牌暫載設(shè)備鉻牌暫載率率對電焊機(jī)設(shè)備，應(yīng)統(tǒng)一換算到對電焊機(jī)設(shè)備，應(yīng)統(tǒng)一換算到=100%=

14、100%，換算，換算公式為：公式為： NNNNeSPPcos電焊機(jī)設(shè)備電焊機(jī)設(shè)備設(shè)備鉻牌額定容量設(shè)備鉻牌額定容量設(shè)備鉻牌功率因數(shù)設(shè)備鉻牌功率因數(shù)二、需要系數(shù)法二、需要系數(shù)法 1 1、需要系數(shù)、需要系數(shù)KdKd由于一個用電設(shè)備組中的設(shè)備并不一定同時工作，工作的設(shè)備也不一定都工作在額定狀態(tài)下，另外考慮到線路的損耗、用電設(shè)備本身的損耗等因素，設(shè)備或設(shè)備組的計算負(fù)荷等于用電設(shè)備組的總?cè)萘砍艘砸粋€小于1的系數(shù)，叫做需要系數(shù)，用Kd表示。 需要系數(shù)的含義需要系數(shù)的含義llodKKKe需要需要系數(shù)系數(shù)同時系數(shù)同時系數(shù)K：并并非供電范圍內(nèi)的非供電范圍內(nèi)的所有用電設(shè)備都所有用電設(shè)備都會同時投入使用會同時投入使用

15、負(fù)荷系數(shù)負(fù)荷系數(shù)KLo：并并非投入使用的所有非投入使用的所有電氣設(shè)備任何時候電氣設(shè)備任何時候都會滿載運行都會滿載運行電氣設(shè)備的平均效電氣設(shè)備的平均效率率e：電氣設(shè)備額電氣設(shè)備額定功率與輸入功率定功率與輸入功率不一定相等不一定相等 線路的平均效率線路的平均效率l ：考慮直接向考慮直接向電氣設(shè)備配電的電氣設(shè)備配電的配電線路上的功配電線路上的功率損耗后，電氣率損耗后，電氣設(shè)備輸入功率與設(shè)備輸入功率與系統(tǒng)向設(shè)備提供系統(tǒng)向設(shè)備提供的功率不一定相的功率不一定相同同 注：注：工程實際中，很難通工程實際中，很難通過過Kd的表達(dá)式來求得需要的表達(dá)式來求得需要系數(shù)，一般都是通過查表系數(shù)，一般都是通過查表求得其經(jīng)驗

16、值求得其經(jīng)驗值 2 2、需要系數(shù)法、需要系數(shù)法 edcaPKPeiePP需要系數(shù)需要系數(shù)用 電 設(shè) 備用 電 設(shè) 備組 所 有 設(shè)組 所 有 設(shè)備 容 量 之備 容 量 之和和用電設(shè)備組每用電設(shè)備組每臺設(shè)備的容量臺設(shè)備的容量n（1）對）對1臺用電設(shè)備宜取臺用電設(shè)備宜取n (2) 用電設(shè)備組的計算負(fù)荷用電設(shè)備組的計算負(fù)荷 有功計算負(fù)荷：有功計算負(fù)荷： 無功計算負(fù)荷：無功計算負(fù)荷： 1dKedcaPKPtancacaPQ視在計算負(fù)荷：視在計算負(fù)荷： 計算電流：計算電流： 22cacacaQPSNcacaUSI3各用電設(shè)備組的需要系數(shù)各用電設(shè)備組的需要系數(shù)K Kd d及功率因數(shù)及功率因數(shù) 用電設(shè)備組

17、名稱用電設(shè)備組名稱 需要系數(shù)需要系數(shù)Kd 二項式系數(shù)二項式系數(shù) 最大最大容量容量設(shè)備設(shè)備臺數(shù)臺數(shù) 功率功率因數(shù)因數(shù)ab小批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床小批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床大批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床大批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床小批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床小批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床大批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床大批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床 0.160.20.18.250.250.30.30.35 0.140.140.240.26 0.40.50.40.5 5555 0.50.50.60.65 1.731.731.331.17 通風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)通風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī) 0.70.8 0.65 0.25 5 0.8 0.75

18、非聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機(jī)械非聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機(jī)械聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機(jī)械聯(lián)鎖的連續(xù)運輸機(jī)械0.50.60.650.7 0.40.6 0.20.2 55 0.750.75 0.880.88 鍋爐房和機(jī)加、機(jī)修、裝配鍋爐房和機(jī)加、機(jī)修、裝配車間的吊車車間的吊車鑄造車間吊車鑄造車間吊車0.10.150.150.25 0.060.09 0.20.3 33 0.50.5 1.731.73 tann (3) 多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷 總的有功計算負(fù)荷：總的有功計算負(fù)荷： 總的無功計算負(fù)荷：總的無功計算負(fù)荷： caicaPKPcaicaQKQ 在確定多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備在確定多

19、組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不會同時出現(xiàn)的因素，計入一個同時系數(shù)的最大負(fù)荷不會同時出現(xiàn)的因素，計入一個同時系數(shù)K。 總的視在計算負(fù)荷：總的視在計算負(fù)荷： 總的計算電流：總的計算電流： 22cacacaQPSNcacaUSI3 在確定多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備在確定多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不會同時出現(xiàn)的因素，計入一個同時系數(shù)的最大負(fù)荷不會同時出現(xiàn)的因素，計入一個同時系數(shù)K。 應(yīng)用范圍 K 確定車間變電所低壓線路最大負(fù)荷 冷加工車間 熱加工車間 動力站 0.70.80.70.90.81.0 確定配電所母線的最大負(fù)荷 計算負(fù)荷小

20、于5000kW 計算負(fù)荷小于500010000kW 計算負(fù)荷大于10000kW 0.91.00.850.8 n例例 5-15-1某小批量生產(chǎn)車間某小批量生產(chǎn)車間380V380V線路上接有金屬切削機(jī)床線路上接有金屬切削機(jī)床共共2020臺（其中臺（其中10.5kW-410.5kW-4臺，臺，7.5kW-87.5kW-8臺，臺，5kW-85kW-8臺），臺），車間有車間有380V380V電焊機(jī)電焊機(jī)2 2臺（每臺容量臺（每臺容量20kVA20kVA， ），車間有吊車），車間有吊車1 1臺臺11kW11kW， ），試計算此車間的），試計算此車間的計算負(fù)荷計算負(fù)荷。 %65N5.0cosN%25N解：（解：（1 1）金屬切削機(jī)床組的計算負(fù)荷）金屬切削