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1、第5章电气设备及其选择2 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、电力线路的结构一、电力线路的结构1架空线路的结构架空线路的结构导线、电杆、导线、电杆、横担、绝缘子、横担、绝缘子、线路金具线路金具钢芯铝绞线图钢芯铝绞线图导线排列：三角形、水平、垂导线排列：三角形、水平、垂直直导线结构：单股线、多股导线结构：单股线、多股绞线（如图为绞线（如图为LGJ）电杆：水泥、钢、铁架电杆：水泥、钢、铁架塔塔横担：铁、瓷横担：铁、瓷2电缆线路的结构电缆线路的结构电缆线路
2、由电力电缆和电缆头组成。电缆线路由电力电缆和电缆头组成。电力电缆由导体、电力电缆由导体、绝缘层和保护层三部分组成。绝缘层和保护层三部分组成。1-载流线芯；载流线芯；2-电缆纸；电缆纸；3-黄麻黄麻填料；填料；4-束带绝缘；束带绝缘；5-铅包皮；铅包皮；6-纸带；纸带；7-黄麻保护层；黄麻保护层；8-锯铠锯铠1-统包绝缘层；统包绝缘层；2-缆芯绝缘；缆芯绝缘；3-扎锁管；扎锁管；4-扎锁管涂色层；扎锁管涂色层；5-铅包铅包二、导线和电缆选择的选择二、导线和电缆选择的选择型号型号；截面截面1、常用导线、常用导线裸导线；绝缘导线；电缆裸导线；绝缘导线；电缆（1）裸导线）裸导线铝绞线（铝绞线（LJ）钢
3、芯铝绞线（钢芯铝绞线（LGJ）铜绞线（铜绞线（TJ）防腐钢芯铝绞线（防腐钢芯铝绞线（LGJF）（2）绝缘导线）绝缘导线橡胶绝缘：BLX塑料绝缘：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR（3）电力电缆）电力电缆2 2、导线、电缆截面的选择原则、导线、电缆截面的选择原则（1 1）按允许载流量选择）按允许载流量选择（2 2）按经济电流密度选择）按经济电流密度选择（3 3）按机械强度校验）按机械强度校验（4 4）按允许电压损失校验）按允许电压损失校验（5 5）满足短路稳定度的条件）满足短路稳定度的条件（1 1）按允许载流量选择）按允许载流量选择A、三相系统相线截面的选择允许载流量Ial大于通过相线的
4、计算电Ij载流量修正：1.允许载流量与环境温度有关。2.电缆多根并列时，要用电缆并列校正系数KP进行校正。3.电缆在土壤中敷设时，应乘上土壤热阻系数KS校正。补充：补充：中性线和保护线截面的选择中性线和保护线截面的选择1.1.中性线（中性线（N N线）截面的选择线）截面的选择（1 1）一般三相四线制线路中的中性线截面）一般三相四线制线路中的中性线截面S S0 0S S0 00.5S0.5S（2 2）由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路S S0 0=S=S（3 3）如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出S
5、S0 0SS2.2.保护线（保护线（PEPE线）截面的选择线）截面的选择（1 1）当）当S S16mm16mm2 2时时S SPEPESS（2 2）当）当1616mmmm2 2S S35mm35mm2 2时时 S SPEPE16mm16mm2 2（3 3）当当S S3 35mm5mm2 2时时S SPEPE0.5S0.5S3.3.保护中性线（保护中性线（PENPEN线）截面的选择线）截面的选择按按PEPE线和线和N N线的最大值选取线的最大值选取。例57 有一条220/380V的三相四线制线路，采用BLV型铝芯塑料线穿钢管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为15。该线路供电给一台40kW的电动机
6、，其功率因数为0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。解：解：（1）计算线路中的计算电流（2）相线截面的选择查表得，4根单芯线穿钢管敷设的每相芯线截面为35mm2的BLV型导线，在环境温度为25时的允许载流量为80A，其正常最高允许温度为65，即Ial=83Aal=65oC0=25oC0=15oC（3）保护线截面SPEN的选择按SPEN0.5S要求，选SPEN=25mm2所以选择BLV型铝芯塑料导线BLV-500-3*35+1*25。温度校正系数为：导线的实际允许载流量为：Ial=KIal=1.1280A=89.6AIC=89A所选相线截面满足允许载流量的要求。（2 2）按经济电流
7、密度选择按经济电流密度选择（3 3）按机械强度校验按机械强度校验例例5-8某地区变电站以35kV架空线路向一容量为(3800+j2100)kVA的工厂供电，工厂的年最大负荷利用小时为5600h，架空线路采用LGJ型钢芯铝绞线。选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。解解:（1）选择经济截面；工厂的计算电流为：查表5-13可知，其J=0.9A/mm2；所以Sec=Ic/J=71.6/0.9=79.6mm2选择准截面70mm2，即型号为LGJ-70的铝绞线。（2）校验发热条件查表，LGJ-70在室外温度为25oC时允许载流量为Ial=275AIC=71.6A，所以满足发热条件。（3）校验机械强
8、度查附表，35kV架空铝绞线的机械强度最小截面为Smin=35mm2S=70mm2因此，所选的导线截面也满足机械强度要求。（4 4）按允许电压损失校验）按允许电压损失校验A、电压损失电压损失 1.电压降落：线路两端电压的相量差称电压降落,即2.电压损失：线路两端电压的代数差称电压损失,即U=U1-U2电压损失一般以百分数表示，即电压损失的有名值与额定电压之比的百分数表示B、线路电压损失计算电压损失计算1）线路末端有一个集中负荷线路末端有一个集中负荷(a)末端接有一个集中负荷的三相线路(b)电压矢量图由相量图可以看出，线路相电压损失为：U=U1U2=ae以ad段代替ae段，每相的电压损失为U=a
9、d=af+fd=IRcos2+IXsin2=I(Rcos2+Xsin2)换算成线电压损失为因为所以采用线路的额定电压UN来代替U2，线电压损失为电压损失百分数为2）沿线有多个集中负荷时电压损失沿线有多个集中负荷时电压损失因为供电线路一般较短，线路上的功率损耗略去不计。（1）用干线负荷及干线的电阻电抗计算通过第一段干线的负荷为P1=p1+p2+p3,Q1=q1+q2+q3；通过第二段干线的负荷为P2=p2+p3,Q2=q2+q3；通过第三段干线的负荷为P3=p3,Q3=q3；线路上每段干线的电压损失为线路上总的电压损失为推广到线路上有n个集中负荷时的情况，线路电压损失的计算公式为（2）用支线负荷
10、及支线到电源的电阻电抗计算同理可得：（3）若线路截面相同，则（4）对于全线的导线型号规格一致的“无感”线路（均一无感线路），电压损失计算公式为例5-9已知LJ50：r0=0.64/km，x0=0.38/km；LJ70：r0=0.46/km，x0=0.369/km；LJ95：r0=0.34/km，x0=0.36/km。计算图6-11所示供电系统的电压损失：1）1WL、2WL导线型号均LJ702）1WL为LJ95，2WL为LJ50解：（1）1WL、2WL导线型号均LJ70时的电压损失（2）1WL为LJ95，2WL为LJ50时的电压损失1WL的损失：2WL的损失：总电压损失：3 3）均匀分布负荷线路
11、的电压损失计算）均匀分布负荷线路的电压损失计算将分布负荷集中于分布线段的中点，按集中负将分布负荷集中于分布线段的中点，按集中负荷来计算荷来计算三、按允许电压损失选择导线和电缆的截面三、按允许电压损失选择导线和电缆的截面 式中，Ual%为线路的允许电压损失。（式1）（式2）（1）先取导线或电缆的电抗平均值（对于架空线路，可取0.350.40/km，低压取偏低值；对于电缆线路，可取0.08/km），求出Ur%。（2）根据Ua%=Ual%Ur%,求出Ua%。（3）根据式2求出导线或电缆的截面S。并根据此值选出相应的标准截面。（4）校验根据所选的标准截面及敷设方式，查出R0和X0，按式1计算线路实际的
12、电压损失，与允许电压损失比较，如不大于允许电压损失则满足要求，否则重取电抗平均值回到第（1）步重新计算，直到所选截面满足允许电压损失的要求为止步骤步骤：例例5-105-10 某变电所架设一条10KV的架空线路，向工厂1和2供电，如图所示。已知导线采用LJ型铝绞线，全线导线截面相同，三相导线布置成三角形，线间距为1m。干线01的长度为3km，干线12的长度为1.5km。工厂1的负荷为有功功率800kW，无功功率560kvar，工厂2的负荷为有功功率500kW，无功功率200kvar。允许电压损失为5%，环境温度为25oC，按允许电压损失选择导线截面，并校验其发热情况和机械强度。解：解：（1）按允
13、许电压损失选择导线截面 因为是10KV 架空线路，所以初设X0=0.38/km，则 Ua%=U%-Ur%=50.98=4.02 查附表，选LJ-50：几何均距为1000mm，截面为50mm2的LJ型铝绞线的X0=0.355/km，R0=0.64/km，实际的电压损失为 故所选导线LJ-50满足允许电压损失的要求。（2）校验发热情况 查附表可知，LJ-50在室外温度为25oC时允许载流量为Ial=215A；线路中最大负荷(在01段)为 P=p1+p2=800+500=1300 kW Q=q1+q2=560+200=760 kvar 显然发热情况也满足要求。（3）校验机械强度 查附表可知，高压架空
14、裸铝绞线的最小允许截面为35mm2，所以所选的截面50mm2 满足机械强度要求。（一）高压电力线路的接线方式（一）高压电力线路的接线方式1.1.高压高压放射式放射式接线接线变配电所高压母线上引出的一回线路直接向一个车间变配电所高压母线上引出的一回线路直接向一个车间变电所或高压用电设备供电，沿线不支接其他负荷。变电所或高压用电设备供电，沿线不支接其他负荷。2.2.高压高压树干式树干式接线接线由变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上，由变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上，沿线支接了几个车间变电所或负荷点沿线支接了几个车间变电所或负荷点3.3.高压高压环形环形接线接线三、三、电力线路的接
15、线方式电力线路的接线方式单回路放射式单回路放射式接线清晰，操作维护方便，保护简单，便于实现自动化，供电可靠性较高。双回路放射式双回路放射式增加了备用线路，提高了供电可靠性；1、高压放射式接线、高压放射式接线具有公共备用接线的放射式具有公共备用接线的放射式具有低压联络线的放射式具有低压联络线的放射式2、高压树干式接线、高压树干式接线单树干式单树干式双树干式双树干式两端电源的单树干式两端电源的单树干式3、高压环形接线、高压环形接线1.1.低压放射式接线低压放射式接线 多用于用电设备容量大，或负荷性质重要，或车间内负多用于用电设备容量大，或负荷性质重要，或车间内负荷排列不整齐，或车间为有爆炸危险的厂
16、房，必须由与车间荷排列不整齐，或车间为有爆炸危险的厂房，必须由与车间隔离的房间引出线路等情况。隔离的房间引出线路等情况。2.2.低压树干式接线低压树干式接线 在机械加工车间、工具车间和机修车间应用比较普遍在机械加工车间、工具车间和机修车间应用比较普遍3.3.低压环形接线低压环形接线（二）低压电力线路的接线方式（二）低压电力线路的接线方式低压环形接线低压环形接线低压放射式接线低压放射式接线四、电力线路的敷设四、电力线路的敷设1.1.架空线路架空线路架空线路须合理选择路径，确定杆型。电杆架空线路须合理选择路径，确定杆型。电杆尺寸应满足下面尺寸应满足下面4个要求：个要求：（1）不同电压等级线路的挡距
17、不同。不同电压等级线路的挡距不同。（2）同杆导线的线距与线路电压等级及挡距同杆导线的线距与线路电压等级及挡距等因素有关。等因素有关。（3）弧垂要根据挡距、导线型号与截面积、弧垂要根据挡距、导线型号与截面积、导线所受拉力及气温条件等决定。导线所受拉力及气温条件等决定。（4）限距需遵循有关手册规定。限距需遵循有关手册规定。2电缆线路电缆线路（1）直接埋地敷设）直接埋地敷设（2）电缆沟敷设）电缆沟敷设（3）电缆排管敷设）电缆排管敷设（4）沿墙敷设）沿墙敷设（5）电缆桥架敷设）电缆桥架敷设3 3车间动力电气平面布置车间动力电气平面布置（1 1）须表示出所有用电设备的位置，依次进行编）须表示出所有用电设
18、备的位置，依次进行编号，并注明设备的容量。号，并注明设备的容量。（2 2）须表示出所有配电设备的位置，依次编号，）须表示出所有配电设备的位置，依次编号，并标注其型号规格。并标注其型号规格。（3 3）对配电干线和支线上的开关和熔断器也要分）对配电干线和支线上的开关和熔断器也要分别进行标注。别进行标注。（4 4）对配电支线，标注的格式为：）对配电支线，标注的格式为：d(ed(ef)f)g g 或或d(ed(ef)Gf)Gg gd导线型号导线型号;e导线根数；导线根数；f导线导线截面；截面；g导线敷设方式。导线敷设方式。小结小结1、电弧的基本知识、电弧的基本知识2、导体和电器设备选择的一般规定、导体和电器设备选择的一般规定3、高压开关电器、高压开关电器4、母线、高压绝缘子及穿墙套管、母线、高压绝缘子及穿墙套管5、互感器、互感器6、低压开关电器、低压开关电器7、导线选择与电力线路、导线选择与电力线路