供配電技術(shù) 課件 3.4導(dǎo)體和導(dǎo)線的選擇

工廠供配電技術(shù)01課程簡介1課程內(nèi)容母線、導(dǎo)線和電纜的選擇02供配電線路母線、導(dǎo)線和電纜的選擇

母線、導(dǎo)線和電纜都是用來輸送和分配電能的導(dǎo)體。在供配電系統(tǒng)中，它們選擇的是否恰當，關(guān)系到供配電系統(tǒng)能否安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行。

工廠變電所中，硬母線通常用來匯集和分配電流，因此也被稱為匯流排，簡稱母線。

硬母線按所使用的材料不同分為硬銅母線和硬鋁母線、鋁合金母線等；按截面形狀不同硬母線又分為矩形、圓形和槽形、管形等結(jié)構(gòu)。硬母線03

硬銅母線的電阻率較低、機械強度較大、抗腐蝕能力較強，因此在硬母線材料中屬于最好的。因其價格較貴，所以實用中僅用于空氣中含有腐蝕性氣體的屋外配電裝置中。

硬鋁母線電阻率略高于銅，但鋁輕且相對銅母線價格低，因此廣泛應(yīng)用于工廠企業(yè)的變電所。硬鋼母線的電阻率大，交流電路使用會產(chǎn)生鐵損耗，電壓損失也較大，但機械強度高且最便宜，所以在工作電流不大于200~300A的電路中，尤其在接地裝置中，采用鋼母線作為接地母線仍較普遍。硬母線04

母線的排列方式應(yīng)考慮散熱條件好、且短路電流通過時具有一定的熱、動穩(wěn)定性。常用的排列方式有水平布置和垂直布置兩種。

對于容量不大的工廠變電所多采用矩形截面的母線。另外，母線表面涂漆可以增加熱輻射能力，而且有利于散熱和防腐。因此，電力系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)定：交流母線A、B、C三相按黃、綠、紅標示，接地的中性線用紫色，不接地的中性線用藍色，十分方便識別各相的母線。母線實物圖05絕緣管型母線06架空母線07

架空導(dǎo)線是構(gòu)成工廠供配電網(wǎng)絡(luò)的主要元件，在屋外配置中也常采用架空導(dǎo)線作母線，又稱為軟母線。高壓架空線路，一般采用鋁絞線，當擋距較大、電桿較高時，宜采用鋼芯鋁絞線。

架空導(dǎo)線是構(gòu)成工廠供配電網(wǎng)絡(luò)的主要元件，在屋外配置中也常采用架空導(dǎo)線作母線，又稱為軟母線。高壓架空線路，一般采用鋁絞線，當擋距較大、電桿較高時，宜采用鋼芯鋁絞線。

母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇08導(dǎo)線、電纜截面的選擇必須滿足安全、可靠的條件。1）發(fā)熱條件通過正常最大負荷電流即計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。2）電壓損耗條件通過正常最大負荷電流即計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運行時允許的電壓損耗。3）經(jīng)濟電流密度

35kV及以上的高壓線路及35kV以下的長距離、大電流線路，其導(dǎo)線（含電纜）截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年運行費用支出最小。4）機械強度導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線則應(yīng)校驗其短路的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。導(dǎo)線和電纜的選擇過程0910kV及以下的高壓線路和低壓動力線路：發(fā)熱條件→電壓損耗、機械強度低壓照明線路：電壓損耗→發(fā)熱條件、機械強度對長距離大電流線路和35kV及以上的高壓線路：經(jīng)濟電流密度→發(fā)熱條件、電壓損耗、機械強度對于電力電纜有時還必須校驗短路時的熱穩(wěn)定度，看其在短路電流作用下是否會燒毀。

母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇條件10

為保證供配電線路安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，供配電線路的母線、導(dǎo)線和電纜截面的選擇必須滿足以下幾個條件：（1）通過正常最大負荷電流時產(chǎn)生的溫度不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。（2）通過正常最大負荷電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過正常運行時允許的電壓損耗。對于廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。（3）35kV及以上高壓線路及電壓35kV以下但距離長、電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小，企業(yè)內(nèi)的10kV及以下線路可不按此原則選擇。（4）裸導(dǎo)線和絕緣導(dǎo)線截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，由于有內(nèi)外護套，機械強度一般滿足要求，不需校驗，但需校驗短路熱穩(wěn)定度。除此之外，絕緣導(dǎo)線和電纜截面的選擇還要滿足工作電壓的要求。按發(fā)熱條件選擇截面11

電流通過導(dǎo)線時，要產(chǎn)生能耗，使導(dǎo)線發(fā)熱。裸導(dǎo)線溫度過高還會使接頭處氧化加劇，增大接觸電阻，使之進一步氧化最后可發(fā)展到斷線。而絕緣導(dǎo)線和電纜的溫度過高時，又可使絕緣加速老化甚至燒毀。因此，母線、導(dǎo)線和電纜的截面還應(yīng)按發(fā)熱條件來選擇。使其允許載流量Ial不小于通過相線的計算電流I30。即：

Ial≥I30

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)態(tài)溫度超過允許值的最大電流稱為導(dǎo)線的允許載流量。導(dǎo)線和電纜的允許載流量可查閱有關(guān)設(shè)計手冊。當給出鋁線的載流量時，銅線的載流量可按相同截面的鋁線載流量乘以1.29即可得出。按發(fā)熱條件選擇截面12

為了滿足機械強度的要求，對于室內(nèi)明敷的絕緣導(dǎo)線，其最小截面不得小于4mm2；對于低壓架空導(dǎo)線，其最小截面不得小于16mm2。架空裸導(dǎo)線的最小允許截面見表3-1表3-1架空裸導(dǎo)線的最小允許截面單位：mm2導(dǎo)線種類最小允許截面（mm2）備

注35kV3~10kV低壓鋁及鋁合金線353516**與鐵路交叉跨越時應(yīng)為35mm2鋼芯鋁絞線352516按發(fā)熱條件選擇截面13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三次諧波電流相當突出的三相線路三相線路分出的兩相三線線路和單相雙線線路按發(fā)熱條件選擇截面14

保護線（PE線）截面的選擇保護中性線（PEN線）截面的選擇PEN線截面選擇應(yīng)同時滿足中性線和保護線選擇的條件，取其中的最大截面。按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面15

導(dǎo)線截面大小，直接影響線路投資和年計算費用。根據(jù)經(jīng)濟條件選擇導(dǎo)線和電纜的截面，應(yīng)從兩個方面來考慮:

1.

選擇大截面電能損耗降低，投資及維修管理費用高；

2.

選擇小截面電能損耗增加，投資及維修管理費用降低；

綜合上述兩方面因素，制定出比較合理的經(jīng)濟效益最好的截面，稱為經(jīng)濟截面。對應(yīng)于經(jīng)濟截面的電流密度稱為經(jīng)濟電流密度。我國規(guī)定的導(dǎo)線和電纜經(jīng)濟電流密度見下表3-2線路類別導(dǎo)線材料年最大負荷利用小時數(shù)（h）3000以下3000~50005000以上架空線路銅3.002.251.75鋁1.651.150.90電纜線路銅2.502.252.00鋁1.921.731.54導(dǎo)線選擇實例16（1）選擇經(jīng)濟截面例1有一條長度為5km的10kVLJ型鋁絞線架空線路，已知計算負荷為1380kW，cosφ=0.7，Tmax=4800h，試選擇其經(jīng)濟截面，并檢驗其發(fā)熱條件和機械強度。

解查手冊后，初選標準截面為95mm2的LJ-95型鋁絞線。相線計算電流由表3－2查得根據(jù)式（3.2）可得導(dǎo)線經(jīng)濟截面為導(dǎo)線選擇實例17例1有一條長度為5km的10kVLJ型鋁絞線架空線路，已知計算負荷為1380kW，cosφ=0.7，Tmax=4800h，試選擇其經(jīng)濟截面，并檢驗其發(fā)熱條件和機械強度。

（2）校驗發(fā)熱條件解從手冊中可查到LJ-95型鋁絞線的載流量在室外25℃時等于325A，此值大于相線計算電流114A，顯然滿足發(fā)熱條件。（3）校驗機械強度查表3-1得10kV架空鋁絞線的最小截面為35mm2，小于截面，因此所選鋁絞線滿足機械強度。

導(dǎo)線選擇實例18（4）按允許線路電壓損耗選擇導(dǎo)體截面

例1有一條長度為5km的10kVLJ型鋁絞線架空線路，已知計算負荷為1380kW，cosφ=0.7，Tmax=4800h，試選擇其經(jīng)濟截面，并檢驗其發(fā)熱條件和機械強度。

解由于線路阻抗的存在，所