電力線路及選擇課程課件

第五章電力線路及選擇

5.1電力線路概述5.2架空線路導(dǎo)線截面選擇5.3電力電纜導(dǎo)線截面選擇計(jì)算主要內(nèi)容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。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)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。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)用鋁合金絞線（LHJ）機(jī)械強(qiáng)度大、防腐性能好、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。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30～50m，6～10kV為40～100m，35kV水泥桿為100～150m，110～220kV鐵塔為150～400m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）。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)。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。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1～35kV電力電纜，主要有鎧裝電纜與軟電纜兩大類。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2電纜型號(hào)的選擇電力電纜的型號(hào)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，但不能承受大的拉力。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)示意圖環(huán)氧樹脂中間頭示意圖環(huán)氧樹脂終端頭示意圖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。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；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。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)GJ–70的鋁絞線。

2.校驗(yàn)發(fā)熱條件

查附錄表可知，LGJ–70在室外溫度為25℃時(shí)的允許載流量為Ial=275A>Ic=71.6A，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=35mm2<S=70mm2，因此所選的導(dǎo)線截面也滿足機(jī)械強(qiáng)度要。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

Ic≤Ial

一般決定導(dǎo)線允許載流量時(shí)，周圍環(huán)境溫度均?。?5℃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。

3按允提許電擇壓損獸失選叮擇導(dǎo)譜線截帶面電流通跡過導(dǎo)線潑時(shí)，線腥路兩端橡電壓不勝等為了賺保證沙供電麥質(zhì)量彈，對(duì)藏各類政電網(wǎng)意規(guī)定不了最溜大允竿許電雅壓損別失在選耽擇導(dǎo)妨線截府面時(shí)依，要回求實(shí)摩際電袍壓損張失ΔU％不超秧過允許朗電壓損乖失ΔUac％，即5.2渡.3低壓架農(nóng)空線路雷導(dǎo)線截浸面選擇對(duì)于1kV以下的曲低壓架廉空線，戰(zhàn)與高壓蝦架空線星相比，匯線路比貨較短，掃但負(fù)荷阿電流較繞大。所互以一般擾不按經(jīng)魯濟(jì)電流薦密度選辦擇。低上壓動(dòng)力蟲線按長(zhǎng)帶時(shí)允許蜘電流初組選，按扣允許電饒壓損失纖及機(jī)械龍強(qiáng)度校委驗(yàn)；低略壓照明脊線，因通其對(duì)電描壓水平壞要求較澇高，所商以，一升般先按紡允許電沫壓損失紫條件初泰選截面編，然后建按長(zhǎng)時(shí)忌允許電唱流和機(jī)踩械強(qiáng)度噴校驗(yàn)。1按長(zhǎng)臺(tái)時(shí)允約許電梳流選勢(shì)擇導(dǎo)忽線截?cái)[面要求抵導(dǎo)線盒的長(zhǎng)條時(shí)允后許電狂流不陡小于貨線路惠的最唱大長(zhǎng)兼時(shí)負(fù)廣荷電膽流（譽(yù)計(jì)算膛電流棕）。婦即Ial≥Ica2按允許勤電壓損填失選擇燈導(dǎo)線截乞面因低壓呀線路負(fù)暑荷電流磁大，相支應(yīng)的電讀壓損失責(zé)也大，耽故必須歪按允許猴電壓損池失來校交驗(yàn)所選罷擇導(dǎo)線艙截面。電壓膀損失次的計(jì)尋算公恨式與賊高壓誘線路虹相同葛。3按機(jī)架械強(qiáng)占度選交擇導(dǎo)葡線截亭面5.3電力電泄纜芯線敢截面選胃擇計(jì)算5.3賊.1高壓電兆纜芯線隆截面選瞧擇計(jì)算電纜與潛架空線醋相比，伯散熱條勤件較差糧，故還窮應(yīng)考慮壺在短路確條件下劣的熱穩(wěn)夾定問題泊。因此錢高壓電碗纜截面還除按經(jīng)液濟(jì)電流乎密度、奏允許電渴壓損失握、長(zhǎng)時(shí)配允許電第流選擇碌外，還么應(yīng)按短袍路的熱擋穩(wěn)定條蝦件進(jìn)行半校驗(yàn)。1按經(jīng)生濟(jì)電暗流密大度選翠擇電向纜截毒面根據(jù)鳳高壓膜電纜倆線路龍所帶財(cái)負(fù)荷嗎的最剪大負(fù)辱荷年溜利用趟小時(shí)篩，及箏電纜餐芯線棵材質(zhì)驚，查也出經(jīng)摔濟(jì)電欺流密仿度Je捏c，然姐后計(jì)愚算最浴大長(zhǎng)慢時(shí)負(fù)姥荷電贈(zèng)流Ica（如為樓雙回路愚并聯(lián)運(yùn)慕行的線擴(kuò)路，應(yīng)醋按最大緩長(zhǎng)時(shí)負(fù)據(jù)荷電流脂的一半刻計(jì)算）饒，電纜凈的經(jīng)濟(jì)倦截面Se假c為2按長(zhǎng)問時(shí)允基許電稈流校綠驗(yàn)所在選電悶纜截?fù)娓鶕?jù)敬按經(jīng)諒濟(jì)電檔流密煙度選孟擇的諸標(biāo)準(zhǔn)檔截面菊，查牲出其判長(zhǎng)時(shí)宮允許宣電流Ial，應(yīng)不運(yùn)小于其列最大長(zhǎng)鋒時(shí)負(fù)荷堵電流（窄此時(shí)雙恰回路供沃電應(yīng)按湊一回故睛障的情拆況考慮嶼），即KIal≥Ica（5－29）K=豬K1K2K3（5－30）3按電陡壓損例失校拋驗(yàn)電駛纜截拴面式中L——線路長(zhǎng)彈度，m；Sc——導(dǎo)線厚截面羊，mm2；γ——導(dǎo)線載電導(dǎo)涂率，m／Ω.m賴m2。4按短系路電伍流校禿驗(yàn)電允纜的浮熱穩(wěn)忘定性式中I∞——最大三肆相穩(wěn)態(tài)辦短路電雪流，A；ti——短路之電流毫作用笑的假泛想時(shí)伸間，s；C——熱穩(wěn)暮定系具數(shù)，5.周3.疾2低壓材電纜電截面其選擇低壓艇電纜海截面峰選擇跟與高射壓電間纜選扭擇不梨同，琴主要前考慮脈電纜臣正常未運(yùn)行榴時(shí)的滲發(fā)熱眼與電莊壓損滋失，原并考圾慮故巧障時(shí)茫短時(shí)靜承受透大電挖流所舒引起觀