第5章-电力线路及选择

发电厂电气部分现代供电技术第五章电力线路及选择电力线路概述架空线路导线截面选择计算电力电缆芯线截面选择计算第五章电力线路及选择第一节电力线路概述第五章电力线路及选择电力线路分类按照其作用分：供配电线路按其结构分：架空线路输电线路电缆线路一、架空线路的结构与型号架空电力线路包括：杆塔、导线、横担、绝缘子、金具、避雷线等组成。架空线路的基本结构1—导线；2—绝缘子；3—横担；4—金具；5—拉线；6—杆塔第五章电力线路及选择1、导线导线材料应该有较高的机械强度和抗腐蚀能力，还具有良好的导电性。按结构分：单股线、多股线按材质分：铝、钢、铜、铝合金等（1）铝绞线。导电率高、质轻价廉，但机械强度小，耐腐蚀性差，用于10kV及以下的架空线路（2）钢芯铝绞线。铝导线载流，钢芯和铝线共同承担机械载荷，提高了机械强度，在10kVYI以上的架空线广泛使用（3）铝合金绞线。机械强度大、防腐蚀性好、导电性好，用于一般输配电线路第五章电力线路及选择（4）铜绞线。导电率高、机械强度大、耐腐蚀性好，是理想的导电材料，为了节约铜，只在有验证腐蚀的环境用（5）钢绞线。机械强度高，但导电率差、易生锈、集肤效应严重，只适用于电流较小、年利用小时低的线路及避雷线。2、杆塔作用是支持绝缘子和导线，使导线互相之间、导线对杆塔和大地之间保持一定的距离。按所用材料的不同分：木杆、钢筋混凝土杆和铁杆按用途分：直线杆、耐张杆、转角杆、终端杆、特种杆第五章电力线路及选择3、横担主要作用是固定绝缘子，并使各导线之间保持一定的距离。分类：铁横担、木横担、瓷担等横担的长度取决于线路电压的高低、挡距的大小、安装方式和使用地点。4、绝缘子主要作用是使导线之间、导线和大地之间彼此绝缘，应具有良好的绝缘能力和机械强度。主要有：针式绝缘子和悬式绝缘子。5、金具主要作用是用于连接、固定导线或者绝缘子、横担等的金属部件。常用的有：悬垂线夹、耐张线夹、连续金具、联接金具、保护金具等。第五章电力线路及选择二、电缆线路的结构与型号电缆线路主要由电缆、电缆接头、封端头、电缆支架与电缆夹组成。（一）、电缆种类与结构主要有铠装电缆与软电缆，凯电缆机械强度高，但不易弯曲，软电缆轻便易弯曲，主要用于向移动设备供电。1、铠装电缆油浸纸绝缘铅（铝）包电力电缆这是目前使用得最广泛的一种电缆。主芯线有铜、铝之分，内护层有铅包与铝包之分，铠装有分为钢带与钢丝铠装两种。有的还具有黄麻外护层。第五章电力线路及选择铠装电缆的结构电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。第五章电力线路及选择全塑铠装电力电缆有聚氯乙烯绝缘聚氪乙烯护套和交联聚乙烯聚乙烯护套两种。塑料电缆的绝缘电阻、介质损耗角等电气性能较好，并有耐水、抗腐、不延燃、制造工艺简单、重量轻、运输分别、敷设高差不受限制等优点。第五章电力线路及选择交联聚乙烯绝缘电缆的结构第五章电力线路及选择2、软电缆软电缆分为橡胶电缆与塑料电缆橡胶电缆根据外护套的材料不一样分为普通型、非延燃型、加强型普通型外护套采用天然橡胶，容易燃烧，不易用于有爆炸危险的场合。非延燃型的外护套采用氯丁橡胶，电缆着火后，分解出氯化氢气体使得火焰与空气隔绝，达到阻燃目的。加强型护套中间有加强层提高其机械强度，主要用于易受机械损伤的场合。第五章电力线路及选择软电缆结构示意图第五章电力线路及选择（二）、电缆型号的选择1、电力电缆的型号1)类别、用途代号A-安装线B-绝缘线C-船用电缆K-控制电缆N-农用电缆R-软线U-矿用电缆Y-移动电缆JK-绝缘架空电缆M-煤矿用2）导体代号T—铜导线L-铝芯3）绝缘层代号V—PVC塑料YJ—XLPE绝缘X—橡皮Y—聚乙烯料F—聚四氟乙烯第五章电力线路及选择4）护层代号V-PVC套Y-聚乙烯料N-尼龙护套P-铜丝编织屏蔽P2-铜带屏蔽L-棉纱编织涂蜡克Q-铅包5）特征代号B-扁平型R-柔软C-重型Q-轻型G-高压H-电焊机用S-双绞型6）铠装层代号2—双钢带3—细圆钢丝4—粗圆钢丝7）外护层代号1—纤维层2—PVC套3—PE套第五章电力线路及选择电缆型号举例YJV22：铜芯(缺省)、交联聚乙烯绝缘(YJ)、聚氯乙烯内护套(V)、统包型(缺省)、双钢带铠装(2)、聚氯乙烯外护套(2)电力电缆。第五章电力线路及选择2、电力电缆的选择（1）为了防水，室内用电缆均无黄麻保护层（2）地面用电力电缆一般应选用铝芯电缆。在有爆炸危险的场所用铜芯包电缆，并采用裸钢带铠装电缆（3）直接敷设的电缆一般外护层的铠装电缆。（4）对照明、通信和控制电缆，应选用橡胶或塑料绝缘的专用电缆（5）油浸纸绝缘电力电缆只允许用于高差在15m至25m以下的范围内。第五章电力线路及选择（三）、电力电缆的支架与电缆夹电缆支架用于支持电缆，使其相互之间保持一定的距离，便于散热、修理和维护，在短路时避免波及附近的电缆。（四）、电力电缆的连接盒与终端盒油浸纸绝缘电力电缆的互相连接处与电缆终端是电缆的最薄弱的环节。电力电缆的互相连接处需要采用电缆连接盒，终端需要采用电缆终端盒。第五章电力线路及选择第二节架空线路导线截面选择计算第五章电力线路及选择一、导线截面选择原则1、按经济电流密度选择从能量损耗的角度考虑，希望导线截面越大越好；从线路投资和维护考虑，希望导线截面越小越好。为了解决这个矛盾，就采取按经济电流密度选择导线截面，能使线路的年运行费用接近最低，具有较大的经济意义。2、按长时允许电流选择导线通过最大长时负荷电流，也就是设计中的计算电流时，所产生的发热温度，不应超过其运行的最高允许温度。所以，设计选择时不必计算各种情况下的导线的发热温度，只需按计算电流查电工手册得出相应的截面，并作温度修正即可。如果选择的截面不满足要求，则在满负荷运行的情况下，将会使导线过热烧坏绝缘或引起事故。第五章电力线路及选择3、按正常运行允许电压损失选择由于线路上面有电阻电抗，电流通过时会产生电压损失，当电压损失超过一定范围之后，将使用电设备的端电压过低，影响设备的正常使用。所以要保证用电设备的正常运行，必须根据线路的正常允许电压损失来选择导线截面。4、按机械强度条件选择架空线路要经过搬运、架设、安装等操作，易受到机械损伤，运行又受到自然条件的影响较大，容易发生倒杆、断线等故障，所以架空线有个最小允许截面的规定。第五章电力线路及选择对于35kV及110kV高压供电线路，其截面主要按照经济电流密度来选择，但应按允许载流量来校验。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗的校验。车间内动力线路一般按照允许载流量来选择截面。照明线路一般按照电压损耗来选择。第五章电力线路及选择二、高压架空线路导线截面选择计算（一）按经济电流密度选择导线截面导线截面积的大小对电网的运行费用有密切的关系。导线截面大时线路损耗小，但家属使用量与初期投资均增加，减少导线的截面，其结果正好相反。而导线截面按照经济电流密度Jec进行选择，是最经济的。经济电流密度就是指年运行费用最低时，导线单位面积上通过电流的大小。高压架空线路导线截面的选择，应先按照经济电流密度初选，然后按照其他条件进行校验，全部条件都校验合格者为所选。第五章电力线路及选择年运行费用主要由年电耗费、年折旧费和大修费、年小修费和维护费组成。年电耗费是指电网全年损耗电能的价值，导线截面越大，费用越低。年折旧费是每年提存的初期投资百分数，导线截面越大，初期投越大，年折旧费越高。导线的维修与导线截面无关。可变费用与导线截面的关系如图所示。1-折旧费2-电能损耗费3-年运行费第五章电力线路及选择年运行费用最少的导线截面Sec称为经济截面，对于经济截面通过的线路负荷电流密度称为经济电流密度。我国现行的经济电流密度如下表所示。可以看出，经济电流密度与最大负荷利用小时有关。第五章电力线路及选择按经济电流密度选择导线截面，首先确定年最大负荷利用小时Tmax，然后根据导线材料查出经济电流密度Jec，按线路最大长时负荷电流Ilo.m（设计阶段用计算电流Ica），则可求经济截面2()caececISmmJ=,ecllecSSSS£选择等于或稍小于的标准截面即第五章电力线路及选择（二）按长时允许电流选择导线截面按长时允许电流选择导线截面应满足线路最大长时负荷电流Ilo.m（设计阶段用计算电流Ica）不大于导线长时允许电流Ial，即alcaII³一般决定导线允许载流量时，周围环境温度取25℃作为标准，当周围温度不一样时，根据下式修正''00almalalmIIIKqqqq-==-'00mKqqq----实际环境温度标准环境温度导线最高允许温度导线长时允许电流修正系数第五章电力线路及选择（三）按允许电压损失选择导线截面线路的电压损失是指线路始、末端电压的有效值之差，用ΔU表示，则用百分数表示在选择截面的时候要求实际电压损失不超过允许电压损失，即12UUUagacD=-=?12100%NUUUU-D=?%%acUU第五章电力线路及选择1、终端负荷电压损失计算相电压损失的计算可以由图1-4的向量图导出下式：12cossinUUUagacabbcIRIXffD=-=?+=+IRXf----负荷电流线路每相电阻线路每相电抗负荷的功率因素角第五章电力线路及选择003(cossin)(Pr)NNPRQXlUIRXQxUUff+D=+==+三相对称系统的线电压损失为00PQrx----负荷的有功功率负荷的无功功率线路单位长度的电阻线路单位长度的电抗第五章电力线路及选择2、分布负荷电压损失计算分布负荷的一条线路沿途接有许多负荷，根据电压损失可叠加的原理，可根据下式来求电压损失()()1111nniiiiiiiiNNUpRqXPrQxUUD=+=+邋-iiiiiiiipqPQrxRX---、各分布负荷的有功及无功功率、各线段上的有功及无功功率、各线段上的电阻及电抗、电源至各负荷线路的电阻及电抗当导线均一时，可以变成00111nniiiiNUrpLxqLU骣÷çD=+÷ç÷ç÷桫邋00irxL--、单位长度的电阻和电抗电源至各负荷的距离第五章电力线路及选择3、按允许电压损失选择导线截面允许电压损失是有功功率在电阻上面的电压损失和无功功率在电抗上的电压损失之和，即00acRXRNNXNUUUPlrPlUUSUQlxUUgD=D+DD==D=第五章电力线路及选择00.35~0.4/kmNXQlUxUWD由于、、均已知，随着导线截面变化很小，可以取平均值（），故可以求，此时的有功功率的电压损失为RacXNPlUUUSUgD=D-D=，即选择标准截面根据计算的SScacaSS³,caNRPlSUUgg=-D可求得导线截面为导线的导电率第五章电力线路及选择例5-1：从变电所架设一条10kV架空线向三个负荷供电，最大负荷年利用小时数为3000-5000h。导线采用LJ线，线间几何均距为1m，线路长度及各负荷如图所示，该地区最热月最高气温平均值为42°C，配电线路允许电压损失为4%，试选择该10kV线路的导线截面。500m1500m1000mABCD1000kvAcos0.8400kvAcos0.9500kvAcos0.8第五章电力线路及选择及无功功率求各负荷点的有功功率解：.111223310000.8800()10000.6600(var)4000.9360()4000.436174.4(var)5000.8400()5000.6300(var)pkWqkpkWqkpkWqk=?=?=?=?=?=?2212322123123coscos0.82()()ABppqppppppqqqff=+++==+++++å邋根据平均功率因素的计算式素及电流求各线段的平均功率因.2第五章电力线路及选择23222323cos0.85()()BCppppqqf+==+++大长时负荷电流为可分别求得各线段的最根据负荷电流的计算式1560109.84()3100.8276051.62()3100.8540028.87()3100.80ABBCCDABIABCIACDIA==创==创==创段段段流密度初选的截面为。因此，各段按经济电为型导线的经济电流密度查得，由表为根据线截面按经济电流