第五章 工厂电力线路.ppt

2021年2月7日1时48分,工厂供电,1/51,第五章工厂电力线路,2021年2月7日1时48分,工厂供电,2/51,第一节工厂电力线路及其接线方式,一、电力线路的任务和类别１．任务输送和分配电能。２．类别按电压高低分高压线路和低压线路；按布置方式分开式电网、闭式电网；按结构型式分架空线路、电缆线路、室内（车间）线路；按接线方式分放射式、树干式、环形。,,2021年2月7日1时48分,工厂供电,3/51,二、高压线路的接线方式（一）放射式线路（radiotype）,教材P191图5-1。各线路间互不影响，便于自动化，高压开关多，每个QF必须一个高压开关柜，投资↑。发生故障或检修时该线路所供电的负荷都要停电。提高可靠性措施①各STS的高或低压侧敷设联络线；,,,2021年2月7日1时48分,工厂供电,4/51,②两路高压进线，经分段母线、双回线路交叉供电，如教材P2图1-1或P159图4-58的2号STS。放射式线路又可以分为单电源（单回路）放射式线路；双电源单/双回路放射式线路；有公共备用干线的放射式线路。,,2021年2月7日1时48分,工厂供电,5/51,（二）树干式接线（trunktype）,教材P192图5-2。与放射式比较，优点有色金属↓，开关↓，投资↓。缺点可靠性↓，高压干线故障或检修时→所有STS都停电，且不利于自动化。提高可靠性措施①双干线供电，教材P192图5-3a；②双端供电，教材P192图5-3b。,,,,,,,,X,2021年2月7日1时48分,工厂供电,6/51,（三）环形接线（ringliketype）,教材P193图5-4。实质上是两端供电的树干式接线，现代化城市电网中应用很广。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,7/51,为了避免环形线路上发生故障时影响整个电网，也为了便于实现线路保护的选择性，“开口”运行，即环形线路中间有一处的开关是断开的。工厂高压配电系统实际由以上几种方式组合，大中型工厂优先选择放射性接线。三、低压线路的接线方式放射式、树干式、环形等基本接线方式。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,8/51,（一）放射式接线,教材P193图5-5。引出线互不影响，多用于设备容量较大或对供电可靠性要求较高的设备配电。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,9/51,（二）树干式接线,教材P193图5-6。供电可靠性低，小容量、分布均匀的用电设备。图5-6a低压母线放射式配电的树干式；b低压“变压器-干线组”的树干式接线，省去了低压侧成套配电装置，投资↓。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,10/51,低压母线放射式配电的树干式“变压器-干线组”的树干式,2021年2月7日1时48分,工厂供电,11/51,教材P194图5-7树干式接线的变形，称链式接线。（配电箱≤3台（总容量≤10kW）；设备≤5台。）,2021年2月7日1时48分,工厂供电,12/51,（三）环形接线,教材P194图5-8。STS低压侧通过联络线→环形接线→“开口”运行。对工业企业供电线路的基本要求①可靠性（不盲目）；②安全性（运行维护）；③灵活性（便于倒闸检修）；④经济性（高压靠近负荷中心）；⑤发展性。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,13/51,第二节工厂电力线路结构和敷设,集肤效应对钢芯铝绞线，交流电流实际上只从铝线通过。弥补了钢线导电性差的缺点，钢芯铝绞线的截面积就是导电的铝线部分的面积。架空线一般是裸导线，单股线、多股绞线（铜绞线（TJ）、铝绞线（工厂一般采用，LJ）、钢芯铝绞线（≥35kV，LGJ））。当工厂和城市10kV及以下，架空线路，安全距离、高层、繁华、人多、建筑施工现场、空气污秽地段→绝缘导线（橡皮绝缘、塑料绝缘）。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,14/51,5-横担6-高压悬式绝缘子串7-线夹8-高压导线9-高压电杆10-避雷线,1-低压导线2-针式绝缘子3-横担4-低压电杆,2021年2月7日1时48分,工厂供电,15/51,架空线档距（跨距）同一线上相邻两根电杆之间的水平距离。高、低压同杆架设时高压线在上、低压线在下。绝缘导线的敷设方式明敷，在管、槽内于墙壁等表面；暗敷，在管、槽内于墙、棚等内部。裸导线（母线）头涂色，辨别相序及其用途、防腐改善散热条件。教材P208表5-2。A相B相C相N、PEN线PE线黄绿红淡篮黄绿双色,2021年2月7日1时48分,工厂供电,16/51,第三节导线和电缆的选择计算,一、导线和电缆选择的一般规定（一）架空线路导线的选择1．110kV及以上，钢芯铝绞线，A≥150185mm2。35kV66kV，钢芯铝绞线，A≥7095mm2。310kV城市电网，铝绞线，主干线A为150240mm2，分支线A≥70mm2。但在化工污染及沿海地区绝缘导线（绝缘水平按15kV考虑）、铜绞线（绝缘水平按20kV考虑）或钢芯铝绞线。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,17/51,农电10kV架空线，钢芯铝绞线、铝绞线，510年中期规划，主干线A≥70mm2。2．市区和工厂10kV及以下架空线，特殊情况→绝缘铝导线①安全间距不够；②高层建筑；③繁华地区、人口密集地区；④游览区、绿化区；⑤空气污秽地段；⑥建筑施工现场。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,18/51,3．城市和工厂低压架空线，铝芯绝缘线，主干线A150mm2，次干线A120mm2，分支线A50mm2；农村低压架空线，LGJ铝芯绝缘线。4．架空线允许载流量，应按周围空气温度校正。气温（环境温度）应按当地10年或以上最热月的每日最高温度的月平均值。5．从供电变电所的二次侧到线路末端T一次侧，线路电压损耗△U≤变电所二次侧额定电压的5。6．架空线截面≥机械强度所要求的最小截面，教材P449附录表18。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,19/51,（二）电缆的选择,UN、Ial、冷却条件（10m）、短路热稳定度。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,20/51,二、导线和电缆截面选择计算的条件,供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，须1．发热条件；（Ial≥I30→对应的温度，教材P450附录表20、21、22允许载流量Ial）2．电压损耗条件；（通过I30→△U≤△Ual，高压STS5，照明23）3．经济电流密度；（35kV及以上或35kV以下但距离长电流大，应使线路的年运行费用最小→Aec经济截面。工厂内10kV及以下不必。教材P214表5-3，jec）4．机械强度。（A≥其最小允许截面Amin，教材P449附录表18、19）,2021年2月7日1时48分,工厂供电,21/51,电缆不必校验其机械强度，包括短路动稳定度，但需校验短路热稳定度。母线应校验短路时的动、热稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。设计经验10kV及以下高压线路及低压动力线路，先按发热条件选择截面，再校验电压损耗和机械强度；低压照明线路，先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度；对长距离大电流线路及35kV及以上高压线路，先按jec确定Aec，再校验其他条件（发热、机械强度、△Ual）。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,22/51,三、按发热条件选择导线和电缆截面,（一）三相系统相线的选择I→导线（电缆、母线等，下同）发热，过高→接头氧化、断线；绝缘老化、烧毁、火灾。Ial≥I30Ial允许载流量，在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。当敷设点环境温度与所采用的环境温度不同时，Ial温度校正系数。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,23/51,额定负荷时的最高允许温度，P442附录表11；导线的Ial所采用的环境温度；导线实际的环境温度。步骤①I30；②Ial≥I30的；③校验；Ⅰ△U，教材P436附录表3，R0、X0；ⅡAmin，教材P449附录表18、19。④→A0、APE等；,2021年2月7日1时48分,工厂供电,24/51,教材P451附录表21，LMY矩形硬铝母线的允许载流量Ial（立放平放Ial）。教材P452附录表22，10kV三芯电缆的Ial。教材P454附录表23，绝缘导线明敷、穿钢管（SC）、穿塑料管（PC）时Ial。Ial≥过流保护装置的动作电流；过负荷倍数。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,25/51,（二）中性线和保护线截面的选择A0、APE,1．中性线截面的选择A0最大不平衡电流和谐波电流的影响。（1）一般三相四线制线路中，A0≥0.5。（2）由三相四线制线路引出的两相三线线路和单相线路，A0。（3）三次谐波电流突出的三相四线制线路，A0≥。（各相的电流都→N线，I0→或I0≥）,2021年2月7日1时48分,工厂供电,26/51,2．保护线PE截面的选择APE,要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过的短路热稳定度。GB50054-1995低压配电设计规范。（1）当≤16mm2时，APE≥。（2）当16mm2＜≤35mm2时，APE≥16mm2。（3）当＞35mm2时，APE≥0.5。注16mm2，APE16mm2；35mm2，APE25mm2。2.5，4，6，10，16，25，35，50，70，95，120，150，，教材P450附录表20标准截面。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,27/51,3．保护中性线PEN线截面的选择,取N线（A0）和保护线APE中的最大值。教材P213例5-1，BV-500-（335125PE25）。例5-2，TN-S系统N与PE分，TN-C系统，NPE（合）即PEN。BV铜芯塑料绝缘；BLV铝芯塑料绝缘电缆。X-橡皮绝缘；PC硬塑料管；SC焊接钢管；MT电线管，教材P406表9-7。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,28/51,四、按经济电流密度选择导线和电缆截面,A↑、△P↓、投资↑、维修管理费↑、有色金属消耗↑。,1．线路年折旧费（投资/折旧年限）年维修费。2．年电能损耗费。3．1与2的叠加，年运行费（年折旧费维修费管理费电能损耗费）。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,29/51,年运行费用最小值Ca→Aa不一定是很经济的截面，∵a点附近曲线3比较平坦，Aa↓→Ab→Cb增加不多，而有色金属消耗量显著减少。∴选Ab。经济截面economicsection，Aec，从全面经济效益考虑，既使线路的年运行费用接近于最小、又适当考虑金属节约的导线截面，称为经济截面。经济电流密度economiccurrent-density，jec，A/mm2，与经济截面对应的导线电流密度，称为经济电流密度。教材P214表5-3（A/mm2）。分架空线、电缆（铝、铜）与Tmax有关，Tmax↑→jec↓。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,30/51,表5-3导线和电缆的经济电流密度,2021年2月7日1时48分,工厂供电,31/51,选接近的标准截面（可选较小的），然后校验其他条件。步骤①I30；②，取近；③校验其他条件，Ial、△U、Amin。教材P214例5-3，，校验Ial、Amin。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,32/51,五、线路电压损耗的计算,高压线路△Ual≤5。从T低压侧母线到用电设备受电端的低压配电线路，△Ual≤5用电设备额定电压。对视觉要求较高的照明线路，≤23。若△U超过允许值，应A↑。（一）集中负荷的三相线路电压损耗的计算线路的电压降落voltagedrop，指线路首端电压与末端电压的相量差。线路的电压损耗voltageloss，指线路首端电压与末端电压的代数差△U。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,33/51,三相线路各相负荷平衡时，各相电流相等，相位差也相同，∴计算其中的一相电压损耗→线电压损耗。先以终端接有一集中负荷的三相线路为例,,单线电路图,2021年2月7日1时48分,工厂供电,34/51,相电压损耗，准确计算比较复杂，工程计算中以段代替段，而该误差≤5。则线电压损耗由终端电压U2、得,2021年2月7日1时48分,工厂供电,35/51,实际计算中以线路的额定电压UN代替U2，误差极小。,∴,∴,2021年2月7日1时48分,工厂供电,36/51,通常以百分制表示，则说明（1）P、Q、UN单位分别为kW、kvar、kV，△U单位为V；（2）UN↑→△U↓；（3）P一定时，↑→↓→↓→Q↓→△U↓（∴提高）；（4）。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,37/51,1．放射式线路,2021年2月7日1时48分,工厂供电,38/51,2．树干式线路,2021年2月7日1时48分,工厂供电,39/51,若各段△U或△U可求，总的电压损耗各段电压损耗之和，可求。其中，P1、Q1、P2、Q2、P3、Q3为通过各干线负荷（各段首→最终）。p1、q1、p2、q2、p3、q3为各分支线负荷。（“力”）第一段干线，第二段干线，第三段干线，R、X、L为各干线的值，电源（首端）→各分支终点。（“力臂”）,2021年2月7日1时48分,工厂供电,40/51,第一段干线，，第二段干线，，第三段干线，，干线功率方法，适于各r0，x0不一致时。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,41/51,负荷矩法（功率矩法），适于均一线路。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,42/51,对于“无感”线路，即线路感抗可忽略去不计或线路负荷的线路，则线路的电压损耗,2021年2月7日1时48分,工厂供电,43/51,对于“均一无感”线路，即全线的导线型号规格一致，且可不计感抗或负荷的线路，则电压损耗为导线的电导率，,；A导线的截面积，mm2；线路的所有有功功率矩之和；线路的额定电压，kV。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,44/51,“无感”线路电压损耗百分值为“均一无感”线路电压损耗百分值为对于“均一无感”的单相交流电路和直流线路，由于其负荷电流（或功率）要通过来回两条导线，所以总的电压损耗应为一根导线上的电压损耗的两倍，即,2021年2月7日1时48分,工厂供电,45/51,按△U（或△U）选择导线和电缆截面步骤（1）对于“均一无感”线路，则忽略或并校验其他条件（发热，机械强度，经济电流密度）。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,46/51,①取X0，教材P77表3-1，②由，得；③求A，公式同（1），只是→或（→）；④校验其他条件。教材P219例5-4，教材P220例5-5。,（2）对一般线路，计及,2021年2月7日1时48分,工厂供电,47/51,（二）均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算,单位长度的负荷电流为i0，则dl小段长度的负荷电流为i0dl，这一负荷电流通过l（单位长度电阻为R0）产生的电压损耗为,2021年2月7日1时48分,工厂供电,48/51,令，为与均匀分布负荷等效的集中负荷，对一般线路，则得,则整个线路由分布负荷产生的电压损耗为,2021年2月7日1时48分,工厂供电,49/51,说明带有均匀分布负荷的线路，在计算△U（或△U）时，可将其分布负荷集中于分布线路的中点，按集中负荷来计算。补充电力线路在运行中，如遇突然停电，如下处理1．当进线没有电压时→电源停电→总开关不必拉开，但出线开关全部拉开，以免突然来电时，用电设备同时起动，造成过负荷和电压骤降，影响系统的正常运行。2．当双回路中的一回路进线停电时，应立即进行倒闸操作，将负荷特别是其中重要负荷转移给另一回路进行供电。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,50/51,3．厂区架空线路发生故障使开关跳闸时，如果开关的断流容量允许，可以试合一次，一般试合成功，若不成则停电检修。4．对放射式线路中的某一分支线上的故障时，“分路合闸检查”法。,2021年2月7日1时48分,工厂供电,51/51,本章小结,集肤效应；导线和电缆选择计算的条件；导线和电缆截面的设计经验；按发热条件选择导线和电缆截面（、A0、APE）；经济截面Aec、经济电流密度jec；按jec选A（相线）；按△U（或△U）选择A（相线）；各种校验；“无感”线路、“均一无感”线路；电压损耗计算。作业教材P224习题5-1、2、3、4。,