電力線路及選擇

1、電力線路及選擇第1頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四5.1 電力線路概述 架空線路是指室外架設(shè)在電桿上用于輸送電能的線路。導(dǎo)線材質(zhì)必須具有良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度。5.1.1 架空線路的結(jié)構(gòu)與型號(hào) 架空線路由導(dǎo)線、電桿、橫擔(dān)、拉線、絕緣子和線路金具等組成。 為了防雷，有些架空線還架設(shè)有避雷線。第2頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四1 導(dǎo)線架空導(dǎo)線架設(shè)在空中，要承受自重、風(fēng)壓、冰雪荷載等機(jī)械力的作用和空氣中有害氣體的侵蝕，同時(shí)還受溫度變化的影響，運(yùn)行條件比較惡劣。因此，它們的材料應(yīng)有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗腐蝕能力，而且導(dǎo)線要有良好的導(dǎo)電性能。導(dǎo)

2、線按結(jié)構(gòu)分為單股線與多股絞線；按材質(zhì)分為鋁（L）、鋼（G）、銅（T）、鋁合金（HL）等類型。由于多股絞線優(yōu)于單股線，故架空導(dǎo)線多采用多股絞線。鋁絞線（LJ） 導(dǎo)電率高、質(zhì)輕價(jià)廉，但機(jī)械強(qiáng)度較小、耐腐蝕性差，故多用于擋距不大的10kV及以下的架空線路。第3頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四架空線路結(jié)構(gòu)示意圖鋼芯鋁絞線（LGJ） 將多股鋁線繞在鋼芯外層，鋁導(dǎo)線起載流作用，機(jī)械載荷由鋼芯與鋁線共同承擔(dān)，使導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度大為提高，因而在10kV以上的架空線路中得到廣泛應(yīng)用第4頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四鋁合金絞線（LHJ） 機(jī)械強(qiáng)度大、防腐性能好、

3、導(dǎo)電性亦好，可用于一般輸配電線路。 銅絞線（TJ） 導(dǎo)電率高、機(jī)械強(qiáng)度大、耐腐蝕性能好，是理想的導(dǎo)電材料。但為了節(jié)約用銅，目前只限于有嚴(yán)重腐蝕的地區(qū)使用。鋼絞線（GJ） 機(jī)械強(qiáng)度高，但導(dǎo)電率差、易生銹、集膚效應(yīng)嚴(yán)重，故只適用于電流較小、年利用小時(shí)低的線路及避雷線。第5頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四 2 桿塔桿塔是用來支持絕緣子和導(dǎo)線，使導(dǎo)線相互之間、導(dǎo)線對(duì)桿塔和大地之間保持一定的距離（擋距），以保證供電與人身安全。對(duì)應(yīng)于不同的電壓等級(jí)，有一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)上比較合理的擋距，如0.4kV及以下為3050m ，610kV為40100m ，35kV水泥桿為100150m ，11

4、0220kV鐵塔為150400m等。桿塔根據(jù)所用材料的不同可分為木桿、鋼筋混凝土桿和鐵塔等三種。桿塔按用途可劃分為：直線桿、耐張桿、轉(zhuǎn)角桿、終端桿、特種桿（如分支桿、跨越桿、換位桿等）。第6頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四3 橫擔(dān)橫擔(dān)的主要作用是固定絕緣子，并使各導(dǎo)線相互之間保持一定的距離，防止風(fēng)吹或其他作用力產(chǎn)生擺動(dòng)而造成相間短路。目前使用的主要是鐵橫擔(dān)、木橫擔(dān)、瓷擔(dān)等。橫擔(dān)的長(zhǎng)度取決于線路電壓的高低、擋距的大小、安裝方式和使用地點(diǎn)。主要是保證在最困難條件下（如最大弧垂時(shí)受風(fēng)吹動(dòng)）導(dǎo)線之間的絕緣要求。35kV以下電力線路的線間最小距離見有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。第7頁，共29頁

5、，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四4 絕緣子絕緣子的作用是使導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與大地之間彼此絕緣。故絕緣子應(yīng)具有良好的絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度，并能承受各種氣象條件的變化而不破裂。線路絕緣子主要有針式絕緣子、懸式絕緣子。5 金具用于連接、固定導(dǎo)線或固定絕緣子、橫擔(dān)等的金屬部件。常用的金具有：懸垂線夾、耐張線夾、接續(xù)金具、聯(lián)結(jié)金具、保護(hù)金具等。第8頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四5.1.2 電纜線路的結(jié)構(gòu)與型號(hào) 電纜線路的結(jié)構(gòu)主要由電纜、電纜接頭與封端頭、電纜支架與電纜夾等組成。1 電纜種類與結(jié)構(gòu)在輸、配電線路中，目前常用的135kV電力電纜，主要有鎧裝電纜與軟電纜兩

6、大類。鎧裝電纜具有高的機(jī)械強(qiáng)度，但不易彎曲，主要用于向固定及半固定設(shè)備供電；軟電纜輕便易彎曲，主要用于向移動(dòng)設(shè)備供電。鎧裝電纜軟電纜第9頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四2 電纜型號(hào)的選擇電力電纜的型號(hào)第10頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四塑料絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕、抗酸堿、耐腐蝕，敷設(shè)安裝方便。常用的有兩種：聚氯乙烯絕緣及護(hù)套電纜（已達(dá)10kV電壓等級(jí)）和交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜（已達(dá)110kV電壓等級(jí)）。常用型號(hào)及選擇原則 油浸紙滴干絕緣鉛包電力電纜可用于垂直或高落差處，敷設(shè)在室內(nèi)、電纜溝、隧道或土壤中，能承受機(jī)械壓力，但不能承

7、受大的拉力。第11頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四常用絕緣導(dǎo)線型號(hào)及選擇塑料絕緣的絕緣性能良好，價(jià)格低，可節(jié)約橡膠和棉紗，在室內(nèi)敷設(shè)時(shí)常用。 常用塑料絕緣線型號(hào)有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。電力電纜結(jié)構(gòu)示意圖第12頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四環(huán)氧樹脂中間頭示意圖第13頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四環(huán)氧樹脂終端頭示意圖第14頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四5.2.1 導(dǎo)線截面選擇原則為了保證供電系統(tǒng)、安全可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，導(dǎo)線和電纜（含母線）的截面的選擇必須滿足下

8、列條件： 1 經(jīng)濟(jì)電流密度高壓線路及特大電流的低壓線路， 一般應(yīng)按規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度選擇和電纜的截面，以使線路的年運(yùn)行費(fèi)用（包括電能損耗費(fèi)）接近于最小，節(jié)約電能和有色金屬。5.2 架空線路導(dǎo)線界面選擇第15頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四長(zhǎng)時(shí)允許電流（允許載流量）導(dǎo)線和電纜在通過計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱高溫， 不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。正常運(yùn)行允許電壓損失導(dǎo)線和電纜在通過計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗, 不應(yīng)超過正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗值。機(jī)械強(qiáng)度條件 導(dǎo)線的截面應(yīng)不小于最小允許截面由于電纜的機(jī)械強(qiáng)度很好，因此電纜不校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度。第16頁，共29

9、頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四5.2.2 高壓架空線路導(dǎo)線截面選擇計(jì)算高壓架空線路導(dǎo)線截面的選擇，應(yīng)先按經(jīng)濟(jì)電流密度初選，然后按其他條件進(jìn)行校驗(yàn)，全部條件都校驗(yàn)合格者為所選。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面 選擇原則從兩方面考慮：選擇截面越大，電能損耗就越小，但線路投資、有色金屬消耗量及維修管理費(fèi)用就越高；第17頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四 截面選擇小，線路投資、有色金屬消耗量及維修管理費(fèi)用雖然低，但電能損耗大。 從全面的經(jīng)濟(jì)效益考慮，使線路的年運(yùn)行費(fèi)用接近最小的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面，用符號(hào)Sec表示。 對(duì)應(yīng)于經(jīng)濟(jì)截面的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度，用符

10、號(hào)Jec表示。 按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算經(jīng)濟(jì)截面的公式為式中，Ica為線路計(jì)算電流。 第18頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四例 某變電站以35kV架空線路向一容量為3800+j2100kVA的工廠供電，工廠的年最大負(fù)荷利用小時(shí)為5600h。架空線路采用LGJ型鋼芯鋁絞線。試選擇其經(jīng)濟(jì)截面，并校驗(yàn)其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。解 1.選擇經(jīng)濟(jì)截面 查表可知，其jec=0.9A Sec=Ic/jec=71.6/0.9=79.6mm2選標(biāo)準(zhǔn)截面70mm2，即型號(hào)為L(zhǎng)GJ70的鋁絞線。 2.校驗(yàn)發(fā)熱條件查附錄表可知，LGJ70在室外溫度為25時(shí)的允許載流量為Ial=275AIc=71.6A

11、，所以滿足發(fā)熱條件。 3.校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查附錄表15可知，35kV架空鋁絞線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為Smin=35mm2S=70mm2，因此所選的導(dǎo)線截面也滿足機(jī)械強(qiáng)度要。第19頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四2 按長(zhǎng)時(shí)允許電流選擇導(dǎo)線截面 三相系統(tǒng)相線截面的選擇： 導(dǎo)線和電纜的正常發(fā)熱溫度不得超過額定負(fù)荷時(shí)的最高允許溫度。選擇截面時(shí)須使通過相線的計(jì)算電流Ic不超過其允許載流量Ial，即IcIal一般決定導(dǎo)線允許載流量時(shí)，周圍環(huán)境溫度均取25作為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)周圍空氣溫度不是25，而是 時(shí)，導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流應(yīng)按下式進(jìn)行修正。 第20頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)2

12、9分，星期四3 按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面電流通過導(dǎo)線時(shí)，線路兩端電壓不等 為了保證供電質(zhì)量，對(duì)各類電網(wǎng)規(guī)定了最大允許電壓損失在選擇導(dǎo)線截面時(shí)，要求實(shí)際電壓損失U不超過允許電壓損失Uac，即 第21頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四5.2.3 低壓架空線路導(dǎo)線截面選擇對(duì)于1kV以下的低壓架空線，與高壓架空線相比，線路比較短，但負(fù)荷電流較大。所以一般不按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。低壓動(dòng)力線按長(zhǎng)時(shí)允許電流初選，按允許電壓損失及機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)；低壓照明線，因其對(duì)電壓水平要求較高，所以，一般先按允許電壓損失條件初選截面，然后按長(zhǎng)時(shí)允許電流和機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)。第22頁，共29頁，2022年，5

13、月20日，18點(diǎn)29分，星期四1 按長(zhǎng)時(shí)允許電流選擇導(dǎo)線截面要求導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流不小于線路的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流（計(jì)算電流）。即 Ial Ica 2 按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面因低壓線路負(fù)荷電流大，相應(yīng)的電壓損失也大，故必須按允許電壓損失來校驗(yàn)所選擇導(dǎo)線截面 。電壓損失的計(jì)算公式與高壓線路相同。 3 按機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線截面第23頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四5.3 電力電纜芯線截面選擇計(jì)算5.3.1 高壓電纜芯線截面選擇計(jì)算電纜與架空線相比，散熱條件較差，故還應(yīng)考慮在短路條件下的熱穩(wěn)定問題。因此高壓電纜截面除按經(jīng)濟(jì)電流密度、允許電壓損失、長(zhǎng)時(shí)允許電流選擇外，還應(yīng)按短路

14、的熱穩(wěn)定條件進(jìn)行校驗(yàn)。第24頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四1 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面根據(jù)高壓電纜線路所帶負(fù)荷的最大負(fù)荷年利用小時(shí)，及電纜芯線材質(zhì)，查出經(jīng)濟(jì)電流密度Jec，然后計(jì)算最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流Ica（如為雙回路并聯(lián)運(yùn)行的線路，應(yīng)按最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流的一半計(jì)算），電纜的經(jīng)濟(jì)截面Sec為第25頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四2 按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)所選電纜截面根據(jù)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇的標(biāo)準(zhǔn)截面，查出其長(zhǎng)時(shí)允許電流Ial，應(yīng)不小于其最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流（此時(shí)雙回路供電應(yīng)按一回故障的情況考慮），即 KIal Ica （529） K = K1K2K3 （530）第26頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四3 按電壓損失校驗(yàn)電纜截面式中 L線路長(zhǎng)度，m；Sc導(dǎo)線截面，mm2；導(dǎo)線電導(dǎo)率，m.mm2。 第27頁，共29頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)29分，星期四4 按短路電流校驗(yàn)電纜的熱穩(wěn)定性式中I最大三相穩(wěn)態(tài)短路電流，A；ti