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文檔簡介
省級職業(yè)教育專業(yè)教學(xué)資源庫成果教材新時代職業(yè)教育課證融通新形態(tài)一體化教材供配電技術(shù)主編
申九菊
喬志杰
趙曉東項目五
供配電系統(tǒng)的接線及導(dǎo)線的選擇目錄供配電線路接線方式及選擇供配電線路導(dǎo)線和電纜截面的選擇5.1供配電線路接線方式及選擇
5.1.1高壓配電線路的接線方式
1.高壓放射式接線如圖所示為高壓放射式接線。放射式線路之間互不影響,因此供電可靠性較高,而且便于裝設(shè)自動裝置,但是高壓開關(guān)設(shè)備用得較多,每臺高壓斷路器或負荷開關(guān)須裝設(shè)一個高壓開關(guān)柜,從而增加投資費用。這種放射式線路發(fā)生故障或檢修時,線路所供負荷均中斷供電。為了提高供電可靠性,可在各車間變電所的高壓或低壓之間敷設(shè)聯(lián)絡(luò)線。想要進一步提高供電可靠性,還可采用兩個電源的兩路高壓進線,然后經(jīng)分段母線,由兩段母線采用雙回路對重要負荷交叉供電。
5.1.1高壓配電線路的接線方式
2.高壓樹干式接線如上圖所示為高壓樹干式接線。樹干式配電線路是一條配電線路沿廠區(qū)的走線(或干線),在干線上接多個用戶,即一條干線向多個用戶供電。這種接線方式的特點是節(jié)約有色金屬、投資小,但供電可靠性較差。當(dāng)干線或開關(guān)設(shè)備發(fā)生故障或檢修時,所有用戶全部停電,停電范圍廣。若干線中某一個用戶故障且用戶的保護裝置不動作,則可能引起干線停電。為了提高供電可靠性,可采用雙干線式接線供電,如下圖所示。
5.1.1高壓配電線路的接線方式
3.高壓環(huán)形接線如圖所示為高壓環(huán)形接線。這種接線實質(zhì)上是兩端供電的高壓樹干式接線。為了避免環(huán)形線路發(fā)生故障影響整個電力系統(tǒng)的正常運行,也便于實現(xiàn)線路保護的選擇性,因此絕大多數(shù)環(huán)形線路采取“開口”運行方式,即環(huán)形線路中有一處開關(guān)正常時是斷開的。這種環(huán)形接線在現(xiàn)代城市電網(wǎng)中應(yīng)用很廣泛。通常采用以負荷開關(guān)代替隔離開關(guān)為聯(lián)絡(luò)主開關(guān)的環(huán)形接線?,F(xiàn)在生產(chǎn)的高壓環(huán)網(wǎng)柜用在環(huán)形電網(wǎng)中,既簡單經(jīng)濟、操作靈活,又能保證較高的供電可靠性。
5.1.2低壓配電線路的接線方式
1.低壓放射式接線特點:供電可靠性較高。但是一般情況下,這種接線方式的有色金屬消耗量較多,采用的開關(guān)電器也較多。低壓放射式接線主要用于設(shè)備容量大或?qū)╇娍煽啃砸筝^高的設(shè)備。2.低壓樹干式接線如圖所示為低壓樹干式接線。這種接線方式適用于設(shè)備容量不大,分布較均勻且對供電可靠性無特殊要求的設(shè)備。
5.1.2低壓配電線路的接線方式
如圖所示為變形的低壓樹干式接線,稱為低壓鏈?zhǔn)浇泳€。它將幾個低壓配電箱或幾臺電動機串聯(lián)在一起組成鏈?zhǔn)焦╇?,避免了從車間變電所引出很多小容量干線。適用于用電設(shè)備彼此相距很近且容量較小的次要用電設(shè)備。3.低壓環(huán)形接線低壓環(huán)形接線主要通過低壓聯(lián)絡(luò)線相互連接而成,目的是提高供電可靠性,一般均采用“開口”運行方式。如圖所示為由一臺變壓器供電的低壓環(huán)形接線。
5.1.3供配電線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)1.供配電線路的結(jié)構(gòu)類型與特點(1)架空線路。架空線路是指利用電桿架空敷設(shè)的露天線路。特點是敷設(shè)容易、成本低、投資費用少、維修方便、易于發(fā)現(xiàn)和排除故障;由于要占用一定的面積,妨礙交通且易受環(huán)境影響,安全可靠性較差。(2)電纜線路。電纜線路是指利用電力電纜敷設(shè)的線路。一般敷設(shè)于地下,有的直接敷設(shè)于土壤中;有的采用電纜橋架明敷或架空敷設(shè)。電纜線路與架空線路相比,缺點是成本高、投資費用大、維修不便、不易發(fā)現(xiàn)和排除故障;優(yōu)點是運行可靠、不易受外界影響、無須架設(shè)電桿、不占地面、妨礙交通。(3)室內(nèi)線路。室內(nèi)線路是指建筑物內(nèi)部敷設(shè)的各種配電線路,包括用絕緣導(dǎo)線沿墻、沿屋架或沿天棚明敷的線路;用絕緣導(dǎo)線穿管沿墻、沿屋架或埋墻、埋天棚或埋地板敷設(shè)的線路;用裸導(dǎo)線或電纜在室內(nèi)敷設(shè)的線路。一方面由于室內(nèi)線路容易被人員觸及;另一方面由于線路發(fā)生故障容易引起建筑失火,因此室內(nèi)線路導(dǎo)線的選擇和敷設(shè)要注意安全可靠性。
5.1.3供配電線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)2.架空線路的結(jié)構(gòu)及敷設(shè)(1)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、線路金具(包括避雷線)等主要元件組成,架空線路的結(jié)構(gòu)如圖所示。有的電桿上裝有拉線或板樁,用來平衡電桿各方向的拉力,提高電桿的穩(wěn)定性;有的架空線路上架設(shè)避雷線,用來防止雷擊。
5.1.3供配電線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)(2)架空線路的敷設(shè)。①確定架空線路。線路路徑的選擇應(yīng)力求線路最短,轉(zhuǎn)角要小,盡可能避免交叉跨越,避開污垢和易燃、易爆場所,避開江河、道路和建筑物,交通運輸方便,便于施工架設(shè)和維護。②確定檔距、弧垂和桿高。同一架空線路上兩相鄰電桿的水平距離稱為檔距,又稱跨距?;〈故侵冈谝粋€檔距內(nèi)導(dǎo)線在電桿上的懸掛點與導(dǎo)線最低點之間的垂直距離,架空線路在平地和坡地的檔距和弧垂如上圖所示。③導(dǎo)線在電桿上的排列方式如下圖所示,三相四線制低壓架空線路的導(dǎo)線,一般采用水平排列,中性線架設(shè)在靠近電桿的位置。當(dāng)電壓不同的架空線路同桿架設(shè)時,電壓高的架空線路應(yīng)架設(shè)在電壓低的架空線路上面。
5.1.3供配電線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)3.電纜線路的結(jié)構(gòu)及敷設(shè)(1)電纜線路的結(jié)構(gòu)包括電纜、電纜接頭、電纜終端頭、電纜支架和電纜夾等。(2)電纜線路的敷設(shè)方式主要有直接埋地敷設(shè)(如圖1所示)、在電纜溝內(nèi)敷設(shè)(如圖2所示)和橋架敷設(shè)(如圖3所示)等,電纜排管和電纜隧道等敷設(shè)方式較少采用。電纜排管主要用于城市電網(wǎng),電纜隧道主要用于配電站。123
5.1.3供配電線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)(3)電纜線路敷設(shè)的一般要求。①電纜路徑應(yīng)盡量避開可能遭受機械外力損壞和過熱、腐蝕等場所;在滿足安全性要求的前提下盡量使電纜路徑最短。②電纜長度應(yīng)按實際線路長度留有5%~10%的余量,作為安裝和檢修時備用;直接埋地敷設(shè)電纜應(yīng)作波浪形埋設(shè)。③明敷電纜不宜平行敷設(shè)在熱力管道上面。當(dāng)電纜與管道之間沒有隔板防護時,根據(jù)《電力工程電纜設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,電纜與管道之間的允許間距如表所示。
5.1.3供配電線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)4.室內(nèi)配電線路的結(jié)構(gòu)及敷設(shè)(1)絕緣導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)及敷設(shè)。①絕緣導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)。絕緣導(dǎo)線按芯線材質(zhì)分,有銅芯和鋁芯兩種。絕緣導(dǎo)線按其絕緣材料分,有橡皮絕緣和塑料絕緣兩種。塑料絕緣導(dǎo)線的絕緣性能好,耐油和抗酸堿腐蝕,價格較低且可節(jié)約橡膠和棉紗,因此在室內(nèi)明敷和穿管暗敷中應(yīng)優(yōu)先采用塑料絕緣導(dǎo)線。但高溫時絕緣易軟化老化、低溫時絕緣又變硬發(fā)脆,因此高溫場所及室外不宜選用,應(yīng)選用橡皮絕緣導(dǎo)線。②絕緣導(dǎo)線的敷設(shè)。絕緣導(dǎo)線的敷設(shè)方式,分明敷和暗敷兩種。明敷時,導(dǎo)線應(yīng)橫平豎直,排列整齊,而且宜盡可能沿建筑物隱蔽處敷設(shè)。暗敷時,應(yīng)盡量沿最短的路徑敷設(shè),但要避開可能挖掘或鑿洞的地方。絕緣導(dǎo)線明敷和暗敷各有優(yōu)缺點。從安全和美觀來說,暗敷優(yōu)于明敷。但從檢修和經(jīng)濟來說,明敷較好。暗敷通常是在建筑物基建時采用預(yù)埋管線的辦法,或者在裝修時掏槽埋設(shè)的辦法。對于舊房中配電線路的改建,如擬將明敷改為暗敷,應(yīng)不得損傷建筑的結(jié)構(gòu)強度。
5.1.3供配電線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)(2)裸導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)及敷設(shè)。①裸導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)。室內(nèi)常用的裸導(dǎo)線為LMY型硬鋁母線。按規(guī)定,裸導(dǎo)線A、B、C三相涂漆的顏色分別對應(yīng)黃、綠、紅三色,N線或PEN線為淡藍色,PE線為黃綠雙色。室內(nèi)配電線路中還有一種封閉型母線(插接式母線),適用于設(shè)備布置均勻緊湊且需要經(jīng)常調(diào)整位置的場合。②裸導(dǎo)線的敷設(shè)。當(dāng)裸導(dǎo)線水平敷設(shè)時,與地面距離不應(yīng)小于2.2m。當(dāng)裸導(dǎo)線垂直敷設(shè)時,距離地面1.8m及以下部分應(yīng)采取防止機械損傷措施。如圖所示為室內(nèi)配電線路常用的6種敷設(shè)方式。5.2供配電線路導(dǎo)線和電纜截面的選擇
5.2.1導(dǎo)線和電纜型號的選擇對于10kV及以下架空線路,一般采用鋁絞線;對于35kV及以上架空線路和35kV及以下架空線路,在檔距較大、電桿較高時,宜采用鋼芯鋁絞線;對于沿海地區(qū)及有腐蝕性的場所,宜采用銅絞線或絕緣導(dǎo)線。對于敷設(shè)在城市繁華街區(qū)、高層建筑群區(qū)及旅游區(qū)和綠化區(qū)的10kV及以下架空線路,架空線路與建筑物之間的距離不能滿足安全要求的地段及建筑施工現(xiàn)場,宜采用絕緣導(dǎo)線。在一般環(huán)境場所,電纜線路可采用鋁芯電纜。在重要場所及有劇烈震動、強烈腐蝕性和有爆炸危險場所,宜采用銅芯電纜。在低壓TN系統(tǒng),應(yīng)采用三相四芯或三相五芯電纜。直接埋地敷設(shè)的電纜,應(yīng)采用有外護層的鎧裝電纜。在有可能發(fā)生移位的土壤中直接埋地敷設(shè)的電纜,應(yīng)采用鋼絲鎧裝電纜。敷設(shè)在電纜溝、橋架和水泥排管中的電纜,一般采用裸鎧裝電纜或塑料護套電纜,優(yōu)先選用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。如果兩端有較大高度差的電纜線路,那么不能采用油浸紙絕緣電纜。
5.2.2導(dǎo)線和電纜截面的選擇1.發(fā)熱條件:計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度,不能超過其正常運行時的最高允許溫度。2.電壓損耗:計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗,不能超過其正常運行時允許的電壓損耗。3.經(jīng)濟電流密度:35kV及以上的線路和35kV以下電流很大的線路,其導(dǎo)線和電纜截面應(yīng)按經(jīng)濟電流密度選擇。按經(jīng)濟電流密度選擇的導(dǎo)線和電纜截面,稱為經(jīng)濟截面。用戶10kV及以下的線路,通常不按經(jīng)濟電流密度選擇。4.機械強度:導(dǎo)線(包括裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線)的截面不應(yīng)小于其最小允許截面,如表所示為架空裸導(dǎo)線的最小允許截面。對于電纜不需要檢驗機械強度,但需要檢驗短路熱穩(wěn)定度。對于母線,需要檢驗短路動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。
5.2.3按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜的截面1.三相系統(tǒng)相線截面的選擇規(guī)定,選擇導(dǎo)線時采用的環(huán)境溫度:室外取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁?;室?nèi)取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁丶?℃。選擇電纜時采用的環(huán)境溫度:土中直埋取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁兀皇彝怆娎|溝、電纜隧道取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁兀皇覂?nèi)電纜溝取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁丶?℃。按導(dǎo)線的允許載流量選擇導(dǎo)線截面時,注意最大負荷電流I30的選?。寒?dāng)選擇降壓變壓器高壓側(cè)的導(dǎo)線時,應(yīng)取變壓器額定一次電流;當(dāng)選擇高壓電容器的引入線時,應(yīng)為電容器額定電流的1.35倍;當(dāng)選擇低壓電容器的引入線時,應(yīng)為電容器額定電流的1.5倍(考慮到電容器充電時有較大涌流)。
5.2.3按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜的截面2.三相四線制系統(tǒng)中性線和保護線截面的選擇(1)中性線(N線)截面的選擇。一般三相負荷基本平衡的低壓線路的中性線截面A0應(yīng)不小于相線截面Aφ的50%。三相四線制線路分支的兩相三線線路和單相線路,中性線截面A0應(yīng)與相線截面Aφ相同。對于三次諧波電流相當(dāng)突出的三相四線制線路,中性線截面A0應(yīng)不小于相線截面Aφ。(2)保護線(PE線)截面的選擇。當(dāng)保護線采用單芯絕緣導(dǎo)線時,按機械強度要求,當(dāng)有機械保護時,銅導(dǎo)體截面應(yīng)不小于2.5mm2,鋁導(dǎo)體截面應(yīng)不小于16mm2;當(dāng)無機械保護時,銅導(dǎo)體截面應(yīng)不小于4mm2,鋁導(dǎo)體截面應(yīng)不小于16mm2。(3)保護中性線(PEN線)截面的選擇。保護中性線截面的選擇應(yīng)同時滿足中性線和保護線截面的選擇要求,取其中的最大值即可。
5.2.4按電壓損耗選擇導(dǎo)線和電纜的截面1.集中負荷的三相線路電壓損耗的計算(1)線路的電壓損耗。(2)線路的電壓損耗百分值。2.均勻分布負荷的三相線路電壓損耗的計算如圖所示為均勻分布負荷線路的電壓損耗計算,對于均勻分布負荷的線路,單位長度線路上的負荷電流為i0,均勻分布負荷產(chǎn)生的電壓損耗,相當(dāng)于全部負荷集中在中點時的電壓損耗。
5.2.4按電壓損耗選擇導(dǎo)線和電纜的截面3.按允許電壓損耗選擇、檢驗導(dǎo)線和電纜的截面按允許電壓損耗選擇導(dǎo)線的截面分為兩種情況:一是各段線路截面相同,二是各段線路截面不同,這里只分析各段線路截面相同的情況。一般情況下,當(dāng)供電線路較短時常采用統(tǒng)一截面的導(dǎo)線,可直接根據(jù)式計算線路的實際電壓損耗百分值ΔU%,然后根據(jù)允許電壓損耗ΔUa1%來檢驗導(dǎo)線的截面是否滿足電壓損耗的條件,即如果是“均一無感”線路,那么還可以根據(jù)式,在已知線路的允許電壓損耗ΔUa1%條件下計算該導(dǎo)線的截面,即
5.2.5按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面導(dǎo)線(或電纜)的截面選得越大,電能損耗就越小,但線路投資及維修管理費用就越高;反之,導(dǎo)線(或電纜)的截面選得越小,雖然線路投資及維修管理費用低,但電能損耗相應(yīng)增加。對應(yīng)經(jīng)濟截面的電流密度稱為經(jīng)濟電流密度jec。導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟電流密度如表所示。計算方式如下。
5.2.6供配電線路的維護1.加強對供配電線路的安全檢查(1)檢查供配電線路中導(dǎo)線的發(fā)熱情況。(2)檢查供配電線路的負荷情況。(3)檢查供配電線路中裝備的配電箱、分線盒、開關(guān)、熔斷器、母線槽及接地接零等運行情況,尤其檢查母線接頭處有無氧化、過熱變色和腐蝕,接線有無松脫、放電和燒毛現(xiàn)象,螺栓是否緊固。(4)檢查供配電線路及線路周圍有無影響線路安全運行的異常情況。禁止在絕緣導(dǎo)線上懸掛物體,禁止在供配電線路旁堆放易燃、易爆等危險性物品。
5.2.6供配電線路的維護2.定期進行車
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