工廠電力線路

工廠電力線路第一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電2/51第一節(jié)工廠電力線路及其接線方式一、電力線路的任務(wù)和類別１．任務(wù)輸送和分配電能。２．類別按電壓高低分：高壓線路和低壓線路；按布置方式分：開式電網(wǎng)、閉式電網(wǎng)；按結(jié)構(gòu)型式分：架空線路、電纜線路、室內(nèi)（車間）線路；按接線方式分：放射式、樹干式、環(huán)形。第二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電3/51二、高壓線路的接線方式

（一）放射式線路（radiotype）

教材P191圖5-1。各線路間互不影響，便于自動化，高壓開關(guān)多，每個QF必須一個高壓開關(guān)柜，投資↑。發(fā)生故障或檢修時該線路所供電的負荷都要停電。

提高可靠性措施：①各STS的高或低壓側(cè)敷設(shè)聯(lián)絡(luò)線；第三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電4/51②兩路高壓進線，經(jīng)分段母線、雙回線路交叉供電，如教材P2圖1-1或P159圖4-58的2號STS。放射式線路又可以分為：單電源（單回路）放射式線路；雙電源單/雙回路放射式線路；有公共備用干線的放射式線路。第四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電5/51（二）樹干式接線（trunktype）教材P192圖5-2。與放射式比較，優(yōu)點：有色金屬↓，開關(guān)↓，投資↓。缺點：可靠性↓，高壓干線故障或檢修時→所有STS都停電，且不利于自動化。提高可靠性措施：①雙干線供電，教材P192圖5-3a；②雙端供電，教材P192圖5-3b。X第五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電6/51（三）環(huán)形接線（ringliketype）教材P193圖5-4。實質(zhì)上是兩端供電的樹干式接線，現(xiàn)代化城市電網(wǎng)中應(yīng)用很廣。第六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電7/51為了避免環(huán)形線路上發(fā)生故障時影響整個電網(wǎng)，也為了便于實現(xiàn)線路保護的選擇性，“開口”運行，即環(huán)形線路中間有一處的開關(guān)是斷開的。工廠高壓配電系統(tǒng)實際由以上幾種方式組合，大中型工廠優(yōu)先選擇放射性接線。三、低壓線路的接線方式放射式、樹干式、環(huán)形等基本接線方式。第七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電8/51（一）放射式接線教材P193圖5-5。引出線互不影響，多用于設(shè)備容量較大或?qū)╇娍煽啃砸筝^高的設(shè)備配電。第八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電9/51（二）樹干式接線教材P193圖5-6。供電可靠性低，小容量、分布均勻的用電設(shè)備。圖5-6a：低壓母線放射式配電的樹干式；

b：低壓“變壓器-干線組”的樹干式接線，省去了低壓側(cè)成套配電裝置，投資↓。第九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電10/51低壓母線放射式配電的樹干式“變壓器-干線組”的樹干式第十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電11/51教材P194圖5-7樹干式接線的變形，稱鏈式接線。（配電箱≤3臺（總?cè)萘俊?0kW）；設(shè)備≤5臺。）第十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電12/51（三）環(huán)形接線教材P194圖5-8。STS低壓側(cè)通過聯(lián)絡(luò)線→環(huán)形接線→“開口”運行。對工業(yè)企業(yè)供電線路的基本要求：①可靠性（不盲目）；②安全性（運行維護）；③靈活性（便于倒閘檢修）；④經(jīng)濟性（高壓靠近負荷中心）；⑤發(fā)展性。第十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電13/51第二節(jié)工廠電力線路結(jié)構(gòu)和敷設(shè)

集膚效應(yīng)：對鋼芯鋁絞線，交流電流實際上只從鋁線通過。彌補了鋼線導(dǎo)電性差的缺點，鋼芯鋁絞線的截面積就是導(dǎo)電的鋁線部分的面積。

架空線一般是裸導(dǎo)線，單股線、多股絞線（銅絞線（TJ）、鋁絞線（工廠一般采用，LJ）、鋼芯鋁絞線（≥35kV，LGJ））。當(dāng)工廠和城市10kV及以下，架空線路，安全距離、高層、繁華、人多、建筑施工現(xiàn)場、空氣污穢地段→絕緣導(dǎo)線（橡皮絕緣<X室外用>、塑料絕緣<V室內(nèi)明敷和穿管敷設(shè)時>）。第十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電14/515-橫擔(dān)6-高壓懸式絕緣子串7-線夾8-高壓導(dǎo)線9-高壓電桿10-避雷線1-低壓導(dǎo)線2-針式絕緣子3-橫擔(dān)4-低壓電桿第十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電15/51架空線檔距（跨距）：同一線上相鄰兩根電桿之間的水平距離。

高、低壓同桿架設(shè)時：高壓線在上、低壓線在下。絕緣導(dǎo)線的敷設(shè)方式：明敷，在管、槽內(nèi)于墻壁等表面；暗敷，在管、槽內(nèi)于墻、棚等內(nèi)部。裸導(dǎo)線（母線）頭涂色，辨別相序及其用途、防腐改善散熱條件。教材P208表5-2。

A相B相C相N、PEN線PE線

黃

綠

紅

淡籃

黃綠雙色第十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電16/51第三節(jié)導(dǎo)線和電纜的選擇計算一、導(dǎo)線和電纜選擇的一般規(guī)定（一）架空線路導(dǎo)線的選擇1．110kV及以上，鋼芯鋁絞線，A≥150~185mm2。

35kV~66kV，鋼芯鋁絞線，A≥70~95mm2。

3~10kV城市電網(wǎng)，鋁絞線，主干線A為150~240mm2，分支線A≥70mm2。但在化工污染及沿海地區(qū)：絕緣導(dǎo)線（絕緣水平按15kV考慮）、銅絞線（絕緣水平按20kV考慮）或鋼芯鋁絞線。第十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電17/51農(nóng)電10kV架空線，鋼芯鋁絞線、鋁絞線，5~10年中期規(guī)劃，主干線A≥70mm2。2．市區(qū)和工廠10kV及以下架空線，特殊情況→絕緣鋁導(dǎo)線：①安全間距不夠；②高層建筑；③繁華地區(qū)、人口密集地區(qū)；④游覽區(qū)、綠化區(qū)；⑤空氣污穢地段；⑥建筑施工現(xiàn)場。第十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電18/513．城市和工廠低壓架空線，鋁芯絕緣線，主干線A=150mm2，次干線A=120mm2，分支線A=50mm2；農(nóng)村低壓架空線，LGJ鋁芯絕緣線。4．架空線允許載流量，應(yīng)按周圍空氣溫度校正。氣溫（環(huán)境溫度）應(yīng)按當(dāng)?shù)?0年或以上最熱月的每日最高溫度的月平均值。5．從供電變電所的二次側(cè)到線路末端T一次側(cè)，線路電壓損耗△U%≤變電所二次側(cè)額定電壓的5%。6．架空線截面≥機械強度所要求的最小截面，教材P449附錄表18。第十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電19/51（二）電纜的選擇

UN、Ial、冷卻條件（10m）、短路熱穩(wěn)定度。第十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電20/51二、導(dǎo)線和電纜截面選擇計算的條件供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，須：1．發(fā)熱條件；（Ial≥I30→對應(yīng)的溫度，教材P450附錄表20、21、22允許載流量Ial）2．電壓損耗條件；（通過I30→△U%≤△Ual%，高壓STS：5%，照明：2~3%）3．經(jīng)濟電流密度；（35kV及以上或35kV以下但距離長電流大，應(yīng)使線路的年運行費用最小→Aec經(jīng)濟截面。工廠內(nèi)10kV及以下不必。教材P214表5-3，jec）4．機械強度。（A≥其最小允許截面Amin，教材P449附錄表18、19）第二十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電21/51電纜不必校驗其機械強度，包括短路動穩(wěn)定度，但需校驗短路熱穩(wěn)定度。母線應(yīng)校驗短路時的動、熱穩(wěn)定度。對于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求。

設(shè)計經(jīng)驗：10kV及以下高壓線路及低壓動力線路，先按發(fā)熱條件選擇截面，再校驗電壓損耗和機械強度；低壓照明線路，先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗發(fā)熱條件和機械強度；對長距離大電流線路及35kV及以上高壓線路，先按jec確定Aec，再校驗其他條件（發(fā)熱、機械強度、△Ual%）。第二十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電22/51三、按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面（一）三相系統(tǒng)相線的選擇

I→導(dǎo)線（電纜、母線等，下同）發(fā)熱，過高→接頭氧化、斷線；絕緣老化、燒毀、火災(zāi)。Ial≥I30Ial：允許載流量，在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，導(dǎo)線能夠連續(xù)承受而不致使其穩(wěn)定溫度超過允許值的最大電流。當(dāng)敷設(shè)點環(huán)境溫度與所采用的環(huán)境溫度不同時，Ial×溫度校正系數(shù)。第二十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電23/51

：額定負荷時的最高允許溫度，P442附錄表11；：導(dǎo)線的Ial所采用的環(huán)境溫度；：導(dǎo)線實際的環(huán)境溫度。步驟：①I30；②Ial≥I30的；③校驗；

Ⅰ：△U%，教材P436附錄表3，R0、X0；

Ⅱ：Amin，教材P449附錄表18、19。④→A0、APE等；第二十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電24/51教材P451附錄表21，LMY矩形硬鋁母線的允許載流量Ial（立放>平放Ial）。教材P452附錄表22，10kV三芯電纜的Ial。教材P454附錄表23，絕緣導(dǎo)線明敷、穿鋼管（SC）、穿塑料管（PC）時Ial。

Ial≥

：過流保護裝置的動作電流；：過負荷倍數(shù)。第二十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電25/51（二）中性線和保護線截面的選擇A0、APE1．中性線截面的選擇A0

最大不平衡電流和諧波電流的影響。（1）一般三相四線制線路中，A0≥0.5。（2）由三相四線制線路引出的兩相三線線路和單相線路，A0=。（3）三次諧波電流突出的三相四線制線路，A0≥。（各相的電流都→N線，I0→或I0≥）第二十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電26/512．保護線PE截面的選擇APE要考慮三相系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時單相短路電流通過的短路熱穩(wěn)定度。GB50054-1995《低壓配電設(shè)計規(guī)范》。（1）當(dāng)≤16mm2時，APE≥。（2）當(dāng)16mm2＜≤35mm2時，APE≥16mm2。（3）當(dāng)＞35mm2時，APE≥0.5。注：=16mm2，APE==16mm2；=35mm2，APE=25mm2。

2.5，4，6，10，16，25，35，50，70，95，120，150，……，教材P450附錄表20標(biāo)準截面。第二十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電27/513．保護中性線PEN線截面的選擇取N線（A0）和保護線APE中的最大值。教材P213例5-1，BV-500-（3×35+1×25+PE25）。例5-2，TN-S系統(tǒng)：N與PE分，TN-C系統(tǒng)，N+PE（合）即PEN。

BV：銅芯塑料絕緣；BLV：鋁芯塑料絕緣電纜。

X-橡皮絕緣；PC：硬塑料管；SC：焊接鋼管；MT：電線管，教材P406表9-7。第二十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電28/51四、按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面

A↑、△P↓、投資↑、維修管理費↑、有色金屬消耗↑。1．線路年折舊費（投資/折舊年限）+年維修費。2．年電能損耗費。3．1與2的疊加，年運行費（=年折舊費+維修費+管理費+電能損耗費）。線路年費用與導(dǎo)線截面的關(guān)系曲線第二十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電29/51

年運行費用最小值Ca→Aa不一定是很經(jīng)濟的截面，∵a點附近曲線3比較平坦，Aa↓→Ab→Cb增加不多，而有色金屬消耗量顯著減少。∴選Ab。經(jīng)濟截面：economicsection，Aec，從全面經(jīng)濟效益考慮，既使線路的年運行費用接近于最小、又適當(dāng)考慮金屬節(jié)約的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟截面。經(jīng)濟電流密度：economiccurrent-density，jec，A/mm2，與經(jīng)濟截面對應(yīng)的導(dǎo)線電流密度，稱為經(jīng)濟電流密度。教材P214表5-3（A/mm2）。分架空線、電纜（鋁、銅）與Tmax有關(guān)，Tmax↑→jec↓。第二十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電30/51表5-3導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟電流密度線路類別導(dǎo)線材質(zhì)年最大有功負荷利用小時3000h以下3000～5000h5000h以上架空線路鋁1.651.150.90銅3.002.251.75電纜線路鋁1.921.731.54銅2.502.252.00第三十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電31/51選接近的標(biāo)準截面（可選較小的），然后校驗其他條件。步驟：①I30；②，取近；③校驗其他條件，Ial、△U%、Amin。教材P214例5-3，，校驗Ial、Amin。第三十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電32/51五、線路電壓損耗的計算高壓線路：△Ual%≤5%。從T低壓側(cè)母線到用電設(shè)備受電端的低壓配電線路，△Ual%≤5%用電設(shè)備額定電壓。對視覺要求較高的照明線路，≤2~3%。若△U%超過允許值，應(yīng)A↑。（一）集中負荷的三相線路電壓損耗的計算線路的電壓降落：voltagedrop，指線路首端電壓與末端電壓的相量差。線路的電壓損耗：voltageloss，指線路首端電壓與末端電壓的代數(shù)差△U。第三十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電33/51三相線路各相負荷平衡時，各相電流相等，相位差也相同，∴計算其中的一相電壓損耗×→線電壓損耗。先以終端接有一集中負荷的三相線路為例：單線電路圖U、I矢量圖第三十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電34/51相電壓損耗，準確計算比較復(fù)雜，工程計算中以段代替段，而該誤差≤5%。則線電壓損耗：由終端電壓U2、得：第三十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電35/51實際計算中以線路的額定電壓UN代替U2，誤差極小?！唷嗟谌屙?，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電36/51通常以百分制表示，則：說明：（1）P、Q、UN單位分別為kW、kvar、kV，△U單位為V；（2）UN↑→△U↓；（3）P一定時，↑→↓→↓→Q↓→△U↓（∴提高）；（4）。第三十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電37/511．放射式線路第三十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電38/512．樹干式線路第三十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電39/51若各段△U或△U%可求，總的電壓損耗=各段電壓損耗之和，可求。其中，P1、Q1、P2、Q2、P3、Q3為通過各干線負荷（各段首→最終）。

p1、q1、p2、q2、p3、q3為各分支線負荷。（“力”）第一段干線：，第二段干線：，第三段干線：，

R、X、L為各干線的值，電源（首端）→各分支終點。（“力臂”）第三十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電40/51第一段干線：，，第二段干線：，，第三段干線：，，

——干線功率方法，適于各r0，x0不一致時。第四十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電41/51——負荷矩法（功率矩法），適于均一線路。第四十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電42/51對于“無感”線路，即線路感抗可忽略去不計或線路負荷的線路，則線路的電壓損耗：第四十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電43/51對于“均一無感”線路，即全線的導(dǎo)線型號規(guī)格一致，且可不計感抗或負荷的線路，則電壓損耗為：：導(dǎo)線的電導(dǎo)率，,

；

A：導(dǎo)線的截面積，mm2；：線路的所有有功功率矩之和；：線路的額定電壓，kV。第四十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電44/51

“無感”線路電壓損耗百分值為：

“均一無感”線路電壓損耗百分值為：

對于“均一無感”的單相交流電路和直流線路，由于其負荷電流（或功率）要通過來回兩條導(dǎo)線，所以總的電壓損耗應(yīng)為一根導(dǎo)線上的電壓損耗的兩倍，即：第四十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電45/51按△U%（或△U）選擇導(dǎo)線和電纜截面步驟：（1）對于“均一無感”線路，則忽略：或

并校驗其他條件（發(fā)熱，機械強度，經(jīng)濟電流密度）。第四十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日*工廠供電46/51①取X0，教材P77表3-1，

②由，得：；③求A，公式同（