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第五章工厂电力线路第一节工厂电力线路及其接线方式一.概述二.高压线路的接线方式第二节工厂电力线路的结构和敷设一.架空线路的结构和敷设二.电缆线路的结构和敷设一.概述第三节导线和电缆截面的选择计算二.按发热条件选择导线和电缆的截面三.按经济电流密度选择导线和电缆的截面三.车间线路的结构和敷设三.低压线路的接线方式四.线路电压损耗的计算第四节电力线路的电气安装图一.概述二.电气安装图上电力设备和线路的标注方式与文字符号第五节电力线路的运行维护与检修试验一.架空线路的运行维护二.电缆线路的运行维护三.车间配电线路的运行维护三.工厂电力线路电气安装图的绘制和示例四.电力线路运行中突然停电的处理五.电力线路的检修六.电力线路的试验复习思考题习题内容提要：本章首先介绍工厂电力线路的接线方式及其结构和敷设，然后重点讲述导线和电缆截面的选择计算，最后介绍工厂电力线路的电气安装图知识。本章也是工厂供电一次系统的重要内容。第五章工厂电力线路第一节工厂电力线路及其接线方式一.概述电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。电力线路按电压高低分，有高压线路（即1kV以上线路）和低压线路（即1kV及以下线路）。也有的细分为低压（1kV及以下）、中压（1kV以上～35kV）、高压（35～220kV）和超高压（220kV及以上）等线路，但其电压等级的划分并不十分统一和明确。电力线路按其结构型式分，有架空线路、电缆线路和车间（室内）线路等。二.高压线路的接线方式工厂的高压线路有放射式、树干式和环形等基本接线方式。(一)高压放射式接线（图5-1）图5-1高压放射式线路放射式接线的线路之间互不影响，因此其供电可靠性较高，而且便于装设自动装置，保护装置也比较简单，但是其高压开关设备用得较多，且每台断路器须装设一个高压开关柜，从而使投资增加。而且在发生故障或检修时，该线路所供电的负荷都要停电。要提高其供电可靠性，可在各车间变电所的高压侧之间或低压侧之间敷设联络线。如果要进一步提高其供电可靠性，可采用来自两个电源的两路高压进线，然后经分段母线，由两段母线用双回路对重要负荷交叉供电，如图1-1中的2号车间变电所配电的方式。图5-2高压树干式接线图5-3双干线供电及两端供电的线路a)双干线供电b)两端供电(二)树干式接线（图5-2）树干式接线与放射式接线相比，具有以下优点：多数情况下，能减少线路的有色金属消耗量；采用的高压开关数较少，投资较省。但有以下缺点：供电可靠性较低，当干线发生故障或检修时，接于干线的所有变电所都要停电，且在实现自动化方面适应性较差。要提高其供电可靠性，可采用双干线供电或两端供电的接线方式，如图5-3a、b所示。图5-4高压环形接线图5-5低压放射式接线(三)高压环形接线（图5-4）环形接线，实质上是两端供电的树干式接线。这种接线在现代城市电网中应用很广。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，因此大多数环形线路采用“开口”运行方式，即环形线路中有一处的开关是断开的。为了便于切换操作，环形线路中的开关多采用负荷开关。实际上，工厂的高压配电线路往往是几种接线方式的组合，视具体情况而定。不过对大中型工厂，高压配电系统宜优先考虑采用放射式，因为放射式接线供电可靠性较高，且便于运行管理。但放射式接线采用的高压开关设备较多，投资较大，因此对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅区，可考虑采用树干式或环形配电，这比较经济。三.低压线路的接线方式工厂的低压配电线路也有放射式、树干式和环形等基本接线方式。(一)低压放射式接线（图5-5）放射式接线的特点是其引出线发生故障时互不影响，因此供电可靠性较高。但在一般情况下，其有色金属消耗较多，采用的开关设备较多。低压放射式接线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。图5-6低压树干式接线a)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(二)低压树干式接线（图5-6）树干式接线的特点正好与放射式接线相反。一般情况下，树干式接线采用的开关设备较少，有色金属消耗也较少，但当干线发生故障时，影响范围大，因此其供电可靠性较低。图5-6a所示树干式接线，在机械加工车间、工具车间和机修车间中应用比较普遍，而且多采用成套的封闭型母线（参看后面图5-28），它灵活方便，也相当安全，很适于供电给容量较小而分布比较均匀的一些用电设备如机床、小型加热炉等。图5-6b所示“变压器－干线组”接线，还省去了变电所低压侧整套低压配电装置，从而使变电所结构大为简化，投资大为降低。图5-7a和b是一种变形的树干式接线，通常称为链式接线。链式接线的特点与树干式基本相同，适于用电设备彼此相距很近而容量均较小的次要用电设备。链式相连的用电设备一般不宜超过5台，链式相连的配电箱不宜超过3台，且总容量不宜超过10kW。图5-7低压链式接线a)连接配电箱b)连接电动机图5-8低压环形接线(三)低压环形接线（图5-8）工厂内的一些车间变电所的低压侧，可通过低压联络线相互连接成为环形。环形接线的供电可靠性较高。任一段线路发生故障或检修时，都不致造成供电中断，或者只短时停电，一旦切换电源的操作完成，就能恢复供电。环形接线，可使电能损耗和电压损耗减少。但是环形线路的保护装置及其整定配合比较复杂；如果配合不当，容易发生误动作，反而扩大故障停电范围。实际上，低压环形线路也多采用“开口”运行方式。在工厂的低压配电系统中，也往往是采用几种接线方式的组合，依具体情况而定。不过在环境正常的车间或建筑内，当大部分用电设备不很大又无特殊要求时，宜采用树干式配电。这一方面是由于树干式配电较之放射式经济，另一方面是由于我国各工厂的供电人员对采用树干式配电积累了相当成熟的运行经验。实践证明，低压树干式配电在一般正常情况下能够满足生产要求。总的来说，工厂电力线路（包括高压和低压线路）的接线应力求简单。运行经验证明，供配电系统如果接线复杂，层次过多，不仅浪费投资，维护不便，而且由于电路串联的元件过多，因操作错误或元件故障而产生的事故也随之增多，且事故处理和恢复供电的操作也比较麻烦，从而延长了停电时间。同时由于配电级数多，继电保护级数也相应增加，保护动作时间也相应延长，对供配电系统的故障切除十分不利。因此，GB50052-1995《供配电系统设计规范》规定：供配电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。以前面图1-3所示工厂供电系统为例，由工厂总降压变电所直接配电到车间变电所的配电级数只有一级，而由总降压变电所经高压配电所再配电到车间变电所的配电级数就有两级了，最多不宜超过两级。此外，高低压配电线路均应尽可能深入负荷中心，以减少线路的电压损耗、电能损耗和有色金属消耗量，提高负荷端的电压水平。第二节工厂电力线路的结构和敷设一.架空线路的结构和敷设由于架空线路与电缆线路相比，具有成本低、投资少、安装容易、维护和检修方便、易于发现和排除故障等优点，所以架空线路过去在工厂中应用比较普遍。但是架空线路直接受大气影响，易受雷击、冰雪、风暴和污秽空气的危害，且要占用一定的地面和空间，有碍交通和观瞻，因此现代化工厂有逐渐减少架空线路、改用电缆线路的趋向。架空线路由导线、电杆、绝缘子和线路金具等主要元件组成（参看图5-9）。为了防雷，有的架空线路上还装设有避雷线（又称架空地线）。为了加强电杆的稳固性，有的电杆还安装有拉线或扳桩。图5-9架空线路的结构a）低压架空线路b）高压架空线路1-低压导线2-低压针式绝缘子3-低压横担4-低压电杆5-高压横担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(一)架空线路的导线，导线是线路的主体，担负着输送电能的功能。它架设在电杆上边，要经受自身重量和各种外力的作用，并要承受大气中各种有害物质的侵蚀。因此，导线必须具有良好的导电性，同时要具有一定的机械强度和耐腐蚀性，尽可能地质轻而价廉。(2)钢芯铝绞线LGJ—□∣∣∣铝钢芯绞线铝线部分额定截面(mm2)图5-10钢芯铝绞线截面∣铜（铝）绞线额定截面(mm2)常用裸导线全型号的表示和含义如下：(1)铜（铝）绞线T（L）J—□导线材质有铜、铝和钢。铜的导电性最好（电导率为53MS/m），机械强度也相当高（抗拉强度约为380MPa），然而铜是贵重金属，应尽量节约。铝的机械强度较差（抗拉强度约为160MPa），但其导电性也较好（电导率为32MS/m），且具有质轻、价廉的优点，因此在能“以铝代铜”的场合，宜尽量采用铝导线。钢的机械强度很高（多股钢绞线的抗拉强度达1200MPa），而且价廉，但其导电性差（电导率为7.52MS/m），功率损耗大，对交流电流还有磁滞涡流损耗（铁磁损耗），并且它在大气中容易锈蚀，因此钢导线在架空线路上一般只作避雷线使用，且使用镀锌钢绞线。架空线路一般采用裸导线。裸导线按其结构分，有单股线和多股绞线，一般采用多股绞线。绞线又有铜绞线、铝绞线和钢芯铝绞线。架空线路一般情况下采用铝绞线。在机械强度要求较高和35kV及以上的架空线路上，则多采用钢芯铝绞线。钢芯铝绞线简称钢芯铝线，其横截面结构如图5-10所示。这种导线的线芯是钢线，用以增强导线的抗拉强度，弥补铝线机械强度较差的缺点；而其外围用铝线，取其导电性较好的优点。由于交流电流在导线中通过时有集肤效应，交流电流实际上只从铝线部分通过，从而弥补了钢线导电性差的缺点。钢芯铝线型号中表示的截面积，就是其铝线部分的截面积。钢线对于工厂和城市中10kV及以下的架空线路，当安全距离难以满足要求、邻近高层建筑及在繁华街道或人口密集地区、空气严重污秽地段和建筑施工现场，按GB50061-1997《66kV及以下架空电力线路设计规范》规定，可采用绝缘导线。变电所4厂房拉线单横担电杆双横担电杆变电所厂房厂房3厂房(二)电杆、横担和拉线电杆是支持导线的支柱，是架空线路的重要组成部分。对电杆的要求，主要是要有足够的机械强度，同时尽可能地经久耐用，价廉，便于搬运和安装。电杆按其采用的材料分，有木杆、水泥杆（钢筋混凝土杆）和铁塔。对工厂来说，水泥杆应用最为普遍，因为采用水泥杆可以节约大量的木材和钢材，而且它经久耐用，维护简单，也比较经济。电杆按其在架空线路中的地位和功能分，有直线杆、分段杆、转角杆、终端杆、跨越杆和分支杆等型式。图5-11是上述各种杆型在低压架空线路上应用的示意图。图5-11各种杆型在低压架空线路上的应用1、5、11、14-终端杆2、9-分支杆3-转角杆4、6、7、10-直线杆（中间杆）8-分段杆（耐张杆）12、13-跨越杆图5-13拉线的结构1-电杆2-固定拉线的抱箍3-上把4-拉线绝缘子5-腰把6-花篮螺钉7-底把8-拉线底盘图5-12高压电杆上安装的瓷横担1-高压导线2-瓷横担3-电杆横担安装在电杆的上部，用来安装绝缘子以架设导线。常用的横担有木横担、铁横担和瓷横担。现在工厂里普遍采用的是铁横担和瓷横担。瓷横担是我国独特的产品，具有良好的电气绝缘性能，兼有绝缘子和横担的双重功能，能节约大量的木材和钢材，有效地利用电杆高度，降低线路造价。它在断线时能够转动，以避免因断线而扩大事故，同时它的表面便于雨水冲洗，可减少线路的维护工作量。它结构简单，安装方便，可加快施工进度。但瓷横担比较脆，在安装和使用中必须避免机械损伤。图5-12是高压电杆上安装的瓷横担。拉线是为了平衡电杆各方面的作用力，并抵抗风压以防止电杆倾倒用的，如终端杆、转角杆、分段杆等往往都装有拉线。拉线的结构，如图5-13所示。图5-14高压线路绝缘子a)针式b)蝴蝶式c)悬式d)瓷横担(三)线路绝缘子和金具绝缘子又称瓷瓶。线路绝缘子用来将导线固定在电杆上，并使导线与电杆绝缘。因此对绝缘子既要求具有一定的电气绝缘强度，又要求具有足够的机械强度。线路绝缘子按电压高低分低压绝缘子和高压绝缘子两大类。图5-14是高压线路绝缘子的外形结构。(四)架空线路的敷设1.架空线路敷设的要求和路径的选择敷设架空线路，要严格遵守有关技术规程的规定。整个施工过程中，要重视安全教育，采取有效的安全措施，特别是立杆、