電力線路及選擇

電力線路及選擇第一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一5.1電力線路概述

架空線路是指室外架設在電桿上用于輸送電能的線路。導線材質(zhì)必須具有良好的導電性、耐腐蝕性和機械強度。5.1.1架空線路的結構與型號

架空線路由導線、電桿、橫擔、拉線、絕緣子和線路金具等組成。為了防雷，有些架空線還架設有避雷線。第二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一1導線架空導線架設在空中，要承受自重、風壓、冰雪荷載等機械力的作用和空氣中有害氣體的侵蝕，同時還受溫度變化的影響，運行條件比較惡劣。因此，它們的材料應有較高的機械強度和抗腐蝕能力，而且導線要有良好的導電性能。導線按結構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，故架空導線多采用多股絞線。鋁絞線（LJ）

導電率高、質(zhì)輕價廉，但機械強度較小、耐腐蝕性差，故多用于擋距不大的10kV及以下的架空線路。第三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一架空線路結構示意圖鋼芯鋁絞線（LGJ）將多股鋁線繞在鋼芯外層，鋁導線起載流作用，機械載荷由鋼芯與鋁線共同承擔，使導線的機械強度大為提高，因而在10kV以上的架空線路中得到廣泛應用第四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一鋁合金絞線（LHJ）機械強度大、防腐性能好、導電性亦好，可用于一般輸配電線路。

銅絞線（TJ）導電率高、機械強度大、耐腐蝕性能好，是理想的導電材料。但為了節(jié)約用銅，目前只限于有嚴重腐蝕的地區(qū)使用。鋼絞線（GJ）機械強度高，但導電率差、易生銹、集膚效應嚴重，故只適用于電流較小、年利用小時低的線路及避雷線。第五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一2桿塔桿塔是用來支持絕緣子和導線，使導線相互之間、導線對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。對應于不同的電壓等級，有一個技術經(jīng)濟上比較合理的擋距，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、轉角桿、終端桿、特種桿（如分支桿、跨越桿、換位桿等）。第六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一3橫擔橫擔的主要作用是固定絕緣子，并使各導線相互之間保持一定的距離，防止風吹或其他作用力產(chǎn)生擺動而造成相間短路。目前使用的主要是鐵橫擔、木橫擔、瓷擔等。橫擔的長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。主要是保證在最困難條件下（如最大弧垂時受風吹動）導線之間的絕緣要求。35kV以下電力線路的線間最小距離見有關設計手冊。第七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一4絕緣子絕緣子的作用是使導線之間、導線與大地之間彼此絕緣。故絕緣子應具有良好的絕緣性能和機械強度，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、固定導線或固定絕緣子、橫擔等的金屬部件。常用的金具有：懸垂線夾、耐張線夾、接續(xù)金具、聯(lián)結金具、保護金具等。第八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一5.1.2電纜線路的結構與型號電纜線路的結構主要由電纜、電纜接頭與封端頭、電纜支架與電纜夾等組成。1電纜種類與結構在輸、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械強度，但不易彎曲，主要用于向固定及半固定設備供電；軟電纜輕便易彎曲，主要用于向移動設備供電。鎧裝電纜軟電纜第九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一2電纜型號的選擇電力電纜的型號第十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一塑料絕緣電力電纜

結構簡單，重量輕、抗酸堿、耐腐蝕，敷設安裝方便。

常用的有兩種：聚氯乙烯絕緣及護套電纜（已達10kV電壓等級）和交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜（已達110kV電壓等級）。常用型號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，敷設在室內(nèi)、電纜溝、隧道或土壤中，能承受機械壓力，但不能承受大的拉力。第十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一常用絕緣導線型號及選擇

塑料絕緣的絕緣性能良好，價格低，可節(jié)約橡膠和棉紗，在室內(nèi)敷設時常用。

常用塑料絕緣線型號有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。電力電纜結構示意圖第十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一環(huán)氧樹脂中間頭示意圖第十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一環(huán)氧樹脂終端頭示意圖第十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.1導線截面選擇原則

為了保證供電系統(tǒng)、安全可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，導線和電纜（含母線）的截面的選擇必須滿足下列條件：

1經(jīng)濟電流密度

高壓線路及特大電流的低壓線路，一般應按規(guī)定的經(jīng)濟電流密度選擇和電纜的截面，以使線路的年運行費用（包括電能損耗費）接近于最小，節(jié)約電能和有色金屬。5.2架空線路導線界面選擇第十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一長時允許電流（允許載流量）

導線和電纜在通過計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱高溫，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。正常運行允許電壓損失

導線和電纜在通過計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗,不應超過正常運行時允許的電壓損耗值。機械強度條件導線的截面應不小于最小允許截面由于電纜的機械強度很好，因此電纜不校驗機械強度，但需校驗短路熱穩(wěn)定度。第十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.2高壓架空線路導線截面選擇計算高壓架空線路導線截面的選擇，應先按經(jīng)濟電流密度初選，然后按其他條件進行校驗，全部條件都校驗合格者為所選。按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面

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用就越高；第十七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一截面選擇小，線路投資、有色金屬消耗量及維修管理費用雖然低，但電能損耗大。

從全面的經(jīng)濟效益考慮，使線路的年運行費用接近最小的導線截面，稱為經(jīng)濟截面，用符號Sec表示。

對應于經(jīng)濟截面的電流密度稱為經(jīng)濟電流密度，用符號Jec表示。

按經(jīng)濟電流密度計算經(jīng)濟截面的公式為

式中，Ica為線路計算電流。第十八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一例某變電站以35kV架空線路向一容量為3800+j2100kVA的工廠供電，工廠的年最大負荷利用小時為5600h。架空線路采用LGJ型鋼芯鋁絞線。試選擇其經(jīng)濟截面，并校驗其發(fā)熱條件和機械強度。

解

1.選擇經(jīng)濟截面

查表可知，其jec=0.9A

Sec=Ic/jec=71.6/0.9=79.6mm2

選標準截面70mm2，即型號為LGJ–70的鋁絞線。

2.校驗發(fā)熱條件

查附錄表可知，LGJ–70在室外溫度為25℃時的允許載流量為Ial=275A>Ic=71.6A，所以滿足發(fā)熱條件。

3.校驗機械強度

查附錄表15可知，35kV架空鋁絞線的機械強度最小截面為Smin=35mm2<S=70mm2，因此所選的導線截面也滿足機械強度要。第十九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一2按長時允許電流選擇導線截面

三相系統(tǒng)相線截面的選擇：

導線和電纜的正常發(fā)熱溫度不得超過額定負荷時的最高允許溫度。選擇截面時須使通過相線的計算電流Ic不超過其允許載流量Ial，即

Ic≤Ial

一般決定導線允許載流量時，周圍環(huán)境溫度均?。?5℃作為標準，當周圍空氣溫度不是＋25℃，而是時，導線的長時允許電流應按下式進行修正。

第二十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一3按允許電壓損失選擇導線截面電流通過導線時，線路兩端電壓不等

為了保證供電質(zhì)量，對各類電網(wǎng)規(guī)定了最大允許電壓損失在選擇導線截面時，要求實際電壓損失ΔU％不超過允許電壓損失ΔUac％，即第二十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一5.2.3低壓架空線路導線截面選擇對于1kV以下的低壓架空線，與高壓架空線相比，線路比較短，但負荷電流較大。所以一般不按經(jīng)濟電流密度選擇。低壓動力線按長時允許電流初選，按允許電壓損失及機械強度校驗；低壓照明線，因其對電壓水平要求較高，所以，一般先按允許電壓損失條件初選截面，然后按長時允許電流和機械強度校驗。第二十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一1按長時允許電流選擇導線截面要求導線的長時允許電流不小于線路的最大長時負荷電流（計算電流）。即Ial≥Ica

2按允許電壓損失選擇導線截面因低壓線路負荷電流大，相應的電壓損失也大，故必須按允許電壓損失來校驗所選擇導線截面。電壓損失的計算公式與高壓線路相同。

3按機械強度選擇導線截面第二十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一5.3電力電纜芯線截面選擇計算5.3.1高壓電纜芯線截面選擇計算電纜與架空線相比，散熱條件較差，故還應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)濟電流密度、允許電壓損失、長時允許電流選擇外，還應按短路的熱穩(wěn)定條件進行校驗。第二十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一1按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面根據(jù)高壓電纜線路所帶負荷的最大負荷年利用小時，及電纜芯線材質(zhì)，查出經(jīng)濟電流密度Jec，然后計算最大長時負荷電流Ica（如為雙回路并聯(lián)運行的線路，應按最大長時負荷電流的一半計算），電纜的經(jīng)濟截面Sec為第二十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一2按長時允許電流校驗所選電纜截面根據(jù)按經(jīng)濟電流密度選擇的標準截面，查出其長時允許電流Ial，應不小于其最大長時負荷電流（此時雙回路供電應按一回故障的情況考慮），即

KIal≥Ica（5－29）K=K1K2K3（5－30）第二十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一3按電壓損失校驗電纜截面式中L——線路長度，m；Sc——導線截面，mm2；γ——導線電導率，m／Ω.mm2。第二十七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期一4按短路電流校驗電纜的熱穩(wěn)定性式中I∞——最大