第9章 電力線纜與變壓器選擇

1、第9章 電能質(zhì)量及電力線纜與變壓器選擇 變壓器和電力線纜的選擇依賴于系統(tǒng)參量（計(jì)算負(fù)荷、短路電流等），但很多系統(tǒng)參量又受線纜、變壓器特性參數(shù)的影響（短路電流、電壓損失等）。這是一種互為因果的耦合關(guān)系。 例如，線纜截面選定，短路電流才確定；短路電流確定，滿足熱穩(wěn)定要求的線纜截面才確定。這里，短路電流既是線纜截面選擇的一個(gè)“果”，又是線纜截面選擇是否正確的一個(gè)“因”。此即謂互為因果的耦合。 受線纜、變壓器特性參數(shù)影響的系統(tǒng)參數(shù)主要是短路電流、功率損耗和電能質(zhì)量參數(shù)等。本章就從電能質(zhì)量參數(shù)介紹開(kāi)始。9.1 電能質(zhì)量簡(jiǎn)介 電能質(zhì)量，指電力系統(tǒng)實(shí)際生產(chǎn)的電能規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn)電能規(guī)格之間的差異，差異越小，質(zhì)量越

2、好。 描述電能質(zhì)量的幾個(gè)主要指標(biāo)如下。 （1）電壓偏差。 （2）電壓波動(dòng)和閃變。 （3）三相不平衡度。 （4）諧波。 （5）頻率偏差。 頻率由發(fā)輸變電系統(tǒng)調(diào)節(jié)，與供配電系統(tǒng)無(wú)關(guān)。9.9.1 電壓偏差U%100NNUUUU式中：U電網(wǎng)某一點(diǎn)的運(yùn)行電壓； UN該點(diǎn)所在電網(wǎng)的標(biāo)稱電壓； 電壓偏差是位置的函數(shù)，一般關(guān)注線路首、末端。 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)供、用電電壓偏差允許值分別做了規(guī)定。 供電電壓偏差限值指電力企業(yè)在PCC點(diǎn)的最大允許電壓偏差，系產(chǎn)品質(zhì)量要求。 用電電壓偏差限值指用電設(shè)備端子處電壓偏差，系設(shè)備工況要求。定義： 用電設(shè)備端子電壓偏差允許值用電設(shè)備端子電壓偏差允許值供電電壓偏差允許值供電電壓偏差允許值

3、9.1.2 電壓波動(dòng)與電壓閃變 電壓波動(dòng)是表達(dá)電壓快速頻繁變化的術(shù)語(yǔ)，由電壓變動(dòng)與電壓變動(dòng)頻率兩個(gè)指標(biāo)衡量其大小。 以半個(gè)周波為周期，計(jì)算電壓的均方根值（即有效值），并將該值與時(shí)間的關(guān)系繪成曲線，稱為電壓均方根值曲線。（該曲線可大致對(duì)應(yīng)電壓正弦波包絡(luò)的變化） 電壓變動(dòng)d是指電壓均方根值曲線上相鄰兩個(gè)極值Umax和Umin之差對(duì)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓UN的百分?jǐn)?shù)。maxminN%100UUdU 電壓變動(dòng)頻度r是指單位時(shí)間內(nèi)電壓均方根值曲線變動(dòng)的次數(shù)，單位為s1。如果同一方向若干次變動(dòng)的間隔時(shí)間小于30ms，則算成一次變動(dòng)。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電壓波動(dòng)有限值要求。 閃變指燈光照度不穩(wěn)定造成的視覺(jué)感受，其中因電壓急劇

4、變化造成的閃變稱為電壓閃變。閃變強(qiáng)度與人的視覺(jué)生理和心理因素有關(guān)，由短時(shí)間閃變值Pst和長(zhǎng)時(shí)間閃變值Plt描述。9.1.3 三相不平衡度 供配電系統(tǒng)的三相不平衡程度常用三相電壓不平衡度u來(lái)表示。u指三相系統(tǒng)電壓負(fù)序分量U 與正序分量U 的相對(duì)大小，即：%100uUU 在PCC點(diǎn)，供電企業(yè)的供電電壓三相不平衡度限值為2，短時(shí)間可放寬到4；電力用戶在該點(diǎn)引起的三相不平衡度限值為1.3。9.1.4 諧波 電力系統(tǒng)中，頻率與50Hz成整倍數(shù)的正弦波統(tǒng)稱諧波，諧波以電壓和（或）電流的形式出現(xiàn)。 諧波含量的多少，是電力系統(tǒng)受污染程度的重要指標(biāo)，也是電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。 表征諧波含量的指標(biāo)主要有以下三組

5、。 （1）諧波含有量。22h)(nnUU22h)(nnII （2）n次諧波含有率。%1001UUHRUnn%1001IIHRInn （3）總諧波畸變率。%1001huUUTHD%1001hiIITHD公共電網(wǎng)諧波電壓限值公共電網(wǎng)諧波電壓限值電力用戶允許注入電力用戶允許注入PCC點(diǎn)點(diǎn)的諧波電流限值的諧波電流限值9.1.5 電能質(zhì)量與線纜、變壓器選擇的關(guān)系 電壓偏差、波動(dòng)等都與變壓器和線纜的阻抗有關(guān)；諧波、三相不平衡度等可能與變壓器連接組、鐵心結(jié)構(gòu)等有關(guān)。 滿足電能質(zhì)量要求，是線纜、變壓器選擇必須遵守的約束。9.2 線路和變壓器電壓損失計(jì)算 電壓降落與電壓損失 電壓降落：元件首端電壓與末端電壓的相

6、量差。21UUU 電壓損失：元件首端電壓與末端電壓的代數(shù)差，一般以相對(duì)值表示。100100%N21NUUUUUu9.2.1 電力線路電壓損失計(jì)算 1、放射式供電線路的電壓損失)sincos(333IXIRaeadUNNN)sincos(3UQXPRUIXIRU2NN10100%UQXPRUUu功率單位：kW kvar電壓?jiǎn)挝唬簁V阻抗單位：)(21jXRIUU 2、 樹(shù)干式配電線路電壓損失計(jì)算mikiiqQmikiipP， 可近似按各段干線電壓損失的代數(shù)和計(jì)算（即干線功率法），或按各支路負(fù)荷單獨(dú)產(chǎn)生的電壓損失代數(shù)和計(jì)算（即支路功率法）。9.2.2 變壓器電壓損失計(jì)算 變壓器為阻抗集中元件，其電

7、壓損失計(jì)算與線纜相同。為直接引用變壓器參數(shù)，公式形式不同。TrraT%SQuPuuTrka100%SPu%2a2Tkruuuua%變壓器短路電壓的有功分量百分?jǐn)?shù)；ur%變壓器短路電壓的無(wú)功分量百分?jǐn)?shù)； ukT%變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)。9.3 電壓偏差及電壓調(diào)整 電壓調(diào)整是對(duì)電壓偏差過(guò)大的一種矯正措施。 電壓調(diào)整理論上可在任何位置進(jìn)行，但可行的措施是在電源端或負(fù)荷端的站所設(shè)施中施行。供配電系統(tǒng)主要是電源側(cè)調(diào)壓。 電壓調(diào)整的約束有兩方面。一是電壓偏差隨負(fù)荷而變，調(diào)整量也需隨負(fù)荷而變，否則可能矯枉過(guò)正；二是電網(wǎng)首端和末端電壓偏差不一致，通常是反方向的偏差，對(duì)電壓調(diào)整的要求也是反向的，因此需要在合理的范

8、圍內(nèi)兼顧。9.3.1 供電端電壓調(diào)整的方式 負(fù)荷從最小到最大，首末端電壓偏差都不超過(guò)規(guī)定值，可不調(diào)壓。 穩(wěn)壓指不管負(fù)荷如何變化，總維持調(diào)壓點(diǎn)電壓恒定。 逆調(diào)壓指負(fù)荷越重，調(diào)壓點(diǎn)電壓正偏差調(diào)整越高。 9.3.2 供電端變壓器分接頭調(diào)壓 是供配電系統(tǒng)最常用的調(diào)壓技術(shù)措施，須找出合適的分接頭，使負(fù)荷整個(gè)變化范圍內(nèi)電壓偏差都不超過(guò)規(guī)定值。規(guī)定值是調(diào)壓點(diǎn)變壓器二次側(cè)的允許最高電壓Umax2和最低電壓Umin2 ，是經(jīng)過(guò)末端允許電壓偏差和負(fù)荷情況計(jì)算出來(lái)的。分接頭調(diào)壓百分?jǐn)?shù)計(jì)算公式如下：max1Tmin Tmin1Tmax Tmax2min211()1 ()1UUUUkUkU 最大允許范圍預(yù)先計(jì)算結(jié)果輕載

9、時(shí)變壓器電壓損失最小，輸出電壓最高重載時(shí)變壓器電壓損失最大，輸出電壓最低9.3.3 負(fù)荷端無(wú)功功率調(diào)壓 指在負(fù)荷端改變無(wú)功補(bǔ)償量的大小，調(diào)整電網(wǎng)元件上的無(wú)功功率值，通過(guò)電壓損失中QX部分調(diào)整末端電壓偏差。 無(wú)功功率調(diào)壓在電力系統(tǒng)中比較常見(jiàn)，供配電系統(tǒng)中應(yīng)用較少，只在少數(shù)規(guī)模較大的二次降壓供配電系統(tǒng)中有所采用。 下圖為不改變負(fù)荷電流量值，只改變負(fù)荷功率因數(shù)角，末端電壓的變化軌跡。211()()()UUI RjXUIRjIX 9.4 諧波及其治理 當(dāng)電壓或電流波形不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波時(shí)，表明有諧波電壓或諧波電流存在。電力系統(tǒng)多為奇次諧波。9.4.1 對(duì)稱三相系統(tǒng)諧波及特征分析 假設(shè)三相系統(tǒng)電壓不是正弦

10、波，但三相對(duì)稱條件仍滿足，三相電壓表達(dá)式為：U( )( )utu tV1( )()3utu tTW2( )()3utu tT U相電壓按傅立葉級(jí)數(shù)分解為（只考慮奇次諧波）U1m13m35m57m7( )( )(sin)(sin3)(sin5)(sin7)utu tUtUtUtUt 則V相電壓按傅立葉級(jí)數(shù)表達(dá)式為V1m13m35m57m71m13m35m57m1( )()311sin ()sin3 ()3311sin5 ()sin7 ()331sin()sin(3)357sin(5)sin(733utu tTUtTUtTUtTUtTUtTUtTUtTUt 7)T考慮到T=2，且正弦函數(shù)以2為周期

11、的特征，有：對(duì)W相可作同樣推導(dǎo)，有：W1m13m35m57m72( )sin()sin(3)322sin(5)sin(7)33utUtUtUtUt V1m13m35m57m72( )sin()sin(3)322sin(5)sin(7)33utUtUtUtUt （1）同次數(shù)的三相諧波電壓仍然是對(duì)稱的。 （2） (6k3)（即3的奇倍數(shù)）次諧波電壓大小相等，相位相同，都具有零序性質(zhì)。 （3） (6k-1) （即5、11、17）次諧波電壓大小相等， V相相位超前于U相120，W相相位落后于U相120，即三相電壓按U、V、W順序順次落后120，都具有負(fù)序性質(zhì)。 （4） (6k+1) （即7、13、19

12、）電壓大小相等， V相相位落后于U相120，W相相位超前于U相120，即三相電壓按U、V、W順序順次超前120，都具有正序性質(zhì)。 (注意不要將諧波的正、負(fù)、零序與對(duì)稱分量法中基波的正、負(fù)、零序分量相混淆，它們的頻率是不一樣的）9.4.2 對(duì)稱三相電路中諧波的行為 (6k+1)次和(6k-1)次諧波與工頻正序、負(fù)序分量行為相同， (6k3)次諧波與工頻零序分量的行為相同，但諧波阻抗都要考慮頻率對(duì)電抗值的影響。 以下重點(diǎn)討論3及3的奇倍數(shù)諧波的行為，以3次諧波為例。 （1）無(wú)中性線星形接線的三相負(fù)載和電源。 電源相電壓有3次諧波，根據(jù) KVL，線電壓中不可能有3次諧波；根據(jù)KCL，相、線電流中不可

13、能有3次諧波；三相負(fù)載情況相同。 （2）三角形接線有內(nèi)阻抗的三相電源。 線電壓、線電流中都不可能有3次諧波，但每相都有3次諧波電流，在三角形繞組內(nèi)形成環(huán)流。電源3次諧波電壓都降在電源阻抗上，整體上每一相都無(wú)3次諧波電壓。 （3）有中性線連接的三相電源與負(fù)載。 電源有3次諧波電壓，相線上有3次諧波線電流，根據(jù)KCL和3次諧波電流的零序性質(zhì)，N線上有3倍3次諧波線電流。9.4.3 諧波產(chǎn)生的原因與危害 1、諧波產(chǎn)生的原因 （1）系統(tǒng)元件非線性性產(chǎn)生諧波。 （2）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生諧波。如三相不平衡時(shí)負(fù)序電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子反向運(yùn)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生2次諧波。 （3）發(fā)電機(jī)繞組排列不夠均勻

14、平滑，使發(fā)出的正弦電壓有鋸齒，不是完美的正弦波。 2、主要諧波源簡(jiǎn)介 （1）發(fā)電環(huán)節(jié)。主要是發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的諧波。 （2）輸變電環(huán)節(jié)。主要是變壓器鐵芯等非線性環(huán)節(jié)產(chǎn)生的諧波；直流輸電的換流站也是比較大的諧波源。 （3）配用電環(huán)節(jié)。主要是電力電子設(shè)備、氣體放電光源、電弧爐、電焊機(jī)等非線性設(shè)備產(chǎn)生的諧波。是電網(wǎng)諧波的主要來(lái)源。其中電力電子器件和設(shè)備產(chǎn)生的諧波比重越來(lái)越大。 3、諧波的危害 （1）在導(dǎo)體、鐵芯和絕緣中都會(huì)增加損耗。 （2）降低某些繼電保護(hù)的可靠性，尤其是以負(fù)序分量為閉鎖依據(jù)的繼電保護(hù)。 （3）影響計(jì)量和測(cè)量準(zhǔn)確性。 （4）干擾信息處理和通信。 （5）劣化開(kāi)關(guān)電器和元件的開(kāi)斷性能，縮短其壽

15、命。9.4.4 諧波的治理 基本的技術(shù)路徑有以下幾條。 1）提高系統(tǒng)各環(huán)節(jié)對(duì)諧波的容忍度。 2）抑制諧波的產(chǎn)生。 3）消除已經(jīng)產(chǎn)生的諧波。 具體的技術(shù)措施非常多，已經(jīng)是一個(gè)專門的技術(shù)領(lǐng)域，本課程不予介紹。9.5 配電變壓器選擇 配電變壓器主要指10/0.4kV、20/0.4kV和35/0.4kV（主要為所用變）的降壓變壓器。9.5.1 配電變壓器常見(jiàn)類型及選擇 按器芯冷卻及絕緣方式，可分為油浸式、氣體絕緣式和干式三大類。 油浸式變壓器有漏油、爆炸、延燃等缺點(diǎn)，不允許用在位于高層建筑主體內(nèi)的變配電所。但其價(jià)廉、耐過(guò)載能力強(qiáng)、成熟度高等優(yōu)點(diǎn)，使其在工業(yè)用戶、公用變配電所等場(chǎng)所得到廣泛應(yīng)用。10kV

16、級(jí)級(jí)SCB10型型 (IP20) 10kV級(jí)級(jí)SG10型型10kV級(jí)級(jí)SCB10型（型（IP00)高壓接線端子高壓接線端子低壓接線端子低壓接線端子溫控儀溫控儀冷卻風(fēng)機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)低壓繞組低壓繞組高壓繞組高壓繞組環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂澆注澆注 鐵心鐵心無(wú)載分接無(wú)載分接開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)9.5.2 配電變壓器參數(shù)選擇 1、額定電壓選取 常規(guī)情況：一次額定電壓等于所在電網(wǎng)標(biāo)稱電壓，二次額定電壓等于1.1倍所在電網(wǎng)標(biāo)稱電壓。 特殊情況：二次電壓等于1.05倍所在電網(wǎng)標(biāo)稱電壓，主要用于大容量用電設(shè)備的專用變壓器，以及所有二次接380V電網(wǎng)的變壓器，如10/0.4kV、35/0.4kV等。二次降壓系統(tǒng)當(dāng)中壓電網(wǎng)供電半徑較小時(shí)

17、，總降站變壓器二次額定電壓也可選1.05標(biāo)稱電壓，如大型建筑群的二次降壓系統(tǒng)等。 2、短路電壓選取 短路電壓對(duì)應(yīng)著變壓器的短路阻抗，該參數(shù)選取主要考慮以下兩個(gè)因素。 1）滿足電壓偏差要求，選取較小的值是有利的。 2）滿足限制二次短路電流大小的要求，選取較大的值是有利的。 以上兩條要求是相互矛盾的，設(shè)計(jì)人員的工作就是要在其中找到一個(gè)兼顧兩者的量值。如果找不到，應(yīng)重新考慮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 3、額定容量選取 依據(jù)：變壓器所承載的計(jì)算負(fù)荷SC。 特點(diǎn)：目標(biāo)多樣化最高效率、最低造價(jià)、最小終身費(fèi)用等。針對(duì)不同的目標(biāo)，容量選取的方法和結(jié)果是不一樣的。 1）變壓器最高運(yùn)行效率的探討。定義變壓器負(fù)載率為：SC / S

18、rT。變壓器效率為：(PC PT )/ PC，該式微分求極值，結(jié)論為：當(dāng)變壓器鐵損等于銅損時(shí)，效率最高，對(duì)應(yīng)的負(fù)載率opt約60。 因此，曾普遍認(rèn)為，按最高效率選取變壓器容量的計(jì)算公式為：SrTSC / opt 。對(duì)否？請(qǐng)討論！ 兩個(gè)誤區(qū)： （1）已確定因素與待確定因素倒置； （2）恒定與變化混同。 修正后結(jié)論：不存在一個(gè)普遍適用的與最高效率相對(duì)應(yīng)的負(fù)載率，具體情況具體分析，大致在4050之間。 2）最低綜合能效費(fèi)用探討。包括一次投資成本、損耗電費(fèi)、資金成本等費(fèi)用的綜合，目標(biāo)是全壽命費(fèi)用最低。 這是一種技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法，核心是在一次投資與損耗電費(fèi)之間找到最佳平衡點(diǎn)，使降低損耗所節(jié)省的電費(fèi)與加大

19、變壓器容量所增加的投資的抵扣值最大化。 該方法的最大問(wèn)題在于電費(fèi)和資金利率在整個(gè)壽命期內(nèi)的變化，這種變化是不可控的，通常也是不可預(yù)測(cè)的。 以上兩種方法都存在不可克服的缺陷。作為探討或方案比較的選項(xiàng)之一是可取的，但不能過(guò)分強(qiáng)調(diào)它們的工程應(yīng)用價(jià)值。 在節(jié)能的大背景下，工程界有將綜合能效費(fèi)用法作為節(jié)能的保證無(wú)限提高的行為，是不正確的。不僅方法本身存在缺陷，即是方法本身沒(méi)有缺陷，該方法與節(jié)能也不能完全化等號(hào)。 3）工程現(xiàn)狀采用的方法。 考慮到一次投資、后續(xù)發(fā)展及計(jì)算誤差等因素，對(duì)于車間變配電所等負(fù)荷確切的場(chǎng)所，一般按負(fù)載率90%左右選擇變壓器容量；對(duì)于民用建筑，一般按70左右負(fù)載率選擇變壓器容量。9.

20、5.3 配電變壓器連接組選擇 以10/0.4kV配電變壓器Yyn0和Dyn11連接組為例，介紹與連接組相關(guān)的問(wèn)題。 1、連接組與不平衡負(fù)荷 主要是因負(fù)荷不平衡產(chǎn)生的零序電流和零序磁通問(wèn)題。低壓側(cè)有中性線，變壓器低壓繞組中有零序電流，在鐵芯產(chǎn)生零序磁通。Yyn0接線高壓側(cè)繞組不可能有零序電流，因此低壓繞組零序電流成為勵(lì)磁電流，鐵芯零序磁通大，增加鐵損耗，還在高壓繞組中產(chǎn)生零序相電壓；而Dyn11變壓器高壓繞組感應(yīng)的零序電壓會(huì)在繞組中產(chǎn)生零序電流環(huán)流，對(duì)低壓繞組在鐵芯中產(chǎn)生的零序磁通形成相互抵消（去磁效應(yīng)），使鐵芯零序磁通減小，鐵損減小，高壓繞組中無(wú)零序相電壓。 2、連接組與諧波 主要是3的奇倍數(shù)

21、諧波電流問(wèn)題。因其具有零序性質(zhì)，情況與以上“1”中工頻零序電流相同。 3、連接組與電擊防護(hù)安全性 TN相同碰殼漏電故障即單相短路故障，故障電流越大，越有利于過(guò)電流保護(hù)電器（如熔斷器、低斷等）盡快開(kāi)斷。Yyn0零序阻抗遠(yuǎn)大于變壓器短路阻抗，Dyn11零序阻抗基本等于變壓器短路阻抗，因此Dyn11變壓器單相短路電流更大，更有利于電擊防護(hù)。搞清楚錯(cuò)在哪里很重要！曾有同學(xué)提問(wèn)：既然Dyn11和Yyn0變壓器高壓側(cè)不可能有零序線電流，那么高壓側(cè)零序阻抗應(yīng)為無(wú)窮大，折算到低壓側(cè)也為無(wú)窮大，因此低壓側(cè)單相短路電流都應(yīng)該等于零。但我們看這兩種連接組的零序等效電路，從低壓側(cè)看進(jìn)去，阻抗都不是無(wú)窮大。 產(chǎn)生以上疑

22、問(wèn)的原因有兩點(diǎn)，一是等效電路中正常時(shí)被忽略的勵(lì)磁阻抗支路，在零序情況下可否忽略的條件不清楚，甚至可能沒(méi)想到還有勵(lì)磁阻抗支路這回事；二是用單端口網(wǎng)絡(luò)的模式理解二端口網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題。這些都是基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)問(wèn)題。專業(yè)課程就是通過(guò)這些技術(shù)分析和判斷來(lái)深化專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的。 4、連接組與損耗 如前所述，Dyn11連接組鐵芯零序工頻磁通和3的奇倍數(shù)次諧波磁通損耗比Yyn連接組小，現(xiàn)狀電網(wǎng)3的奇倍數(shù)諧波較重的情況下，Dyn11變壓器損耗更小。 5、絕緣與造價(jià) Dyn11因高壓繞組直接承受線電壓，故絕緣要求高于Yyn0，造價(jià)因此也略高。但比之于得到的技術(shù)上的好處，經(jīng)濟(jì)上的些微代價(jià)是值得的。現(xiàn)狀情況是，10/0.

23、4kV配電變壓器大都選用Dyn11連接組。9.5.4 調(diào)壓方式選擇 無(wú)調(diào)壓、無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓與有載調(diào)壓的選擇。有載調(diào)壓又可分為手動(dòng)調(diào)壓和自動(dòng)調(diào)壓。 110kV變壓器一般采用有載調(diào)壓，自動(dòng)手動(dòng)都可作為選擇；35kV可選用有載或無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，一般為手動(dòng)。10kV變壓器一般采用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓。9.5.5 工程設(shè)計(jì)中對(duì)變壓器選擇要考慮的一些因素 1、臺(tái)數(shù)問(wèn)題 單臺(tái)大容量or若干臺(tái)小容量？總負(fù)荷量、短路電流與斷路器開(kāi)斷能力、電源數(shù)量與可靠性、運(yùn)行靈活性、經(jīng)濟(jì)性等。 現(xiàn)狀：規(guī)范要求10/0.4kV變壓器一般不超過(guò)1250kVA，實(shí)際上一般不超過(guò)1600kVA，國(guó)內(nèi)最大者有2500kVA；有一、二及負(fù)荷時(shí)最少不低于兩臺(tái)

24、（有自備低壓電源者除外）；有季節(jié)性負(fù)荷時(shí)將常年負(fù)荷與季節(jié)性負(fù)荷用不同變壓器供電。 2、工作方式問(wèn)題 指多臺(tái)變壓器情況下，變壓器間相互關(guān)系問(wèn)題。 1）相互獨(dú)立。 2）工作與備用。一用一備，或同時(shí)工作，互為備用?；閭溆脮r(shí)，對(duì)容量的選擇因特別謹(jǐn)慎，不僅要考慮正常工作時(shí)的計(jì)算負(fù)荷，還應(yīng)考慮作另一臺(tái)備用時(shí)的計(jì)算負(fù)荷，但后一種情況負(fù)載率可取高限（可高達(dá)100或規(guī)定時(shí)間內(nèi)的超過(guò)100%）。 3）并列與分列運(yùn)行。有并列運(yùn)行要求時(shí)，對(duì)連接組、同步調(diào)壓、變比、短路電壓等有嚴(yán)格要求。 3、附屬設(shè)備配置問(wèn)題 主要指強(qiáng)制散熱風(fēng)扇、溫控報(bào)警裝置、干式變壓器防護(hù)外罩等的選配。9.6 電力線纜載流量 電力線纜包括電力電線（

25、wire）和電力電纜（cable），電力電線又包括絕緣導(dǎo)線和裸導(dǎo)線?，F(xiàn)歐盟國(guó)家已將絕緣導(dǎo)線和電纜統(tǒng)稱電纜。 還有一些特殊類型的電力線纜，如密集式母線槽、滑觸線等。9.6.1 線纜允許載流量概念 約定壽命工作溫度發(fā)熱/散熱綜合作用結(jié)果 發(fā)熱I、R；R導(dǎo)體材料、截面積S； 散熱敷設(shè)條件。 因此，線纜的允許載流量，是在給定敷設(shè)條件下，以滿足約定條件（一般為設(shè)計(jì)壽命）為依據(jù)，以工作溫度不超過(guò)允許值為約束，線纜中允許長(zhǎng)期通過(guò)的最大電流值，記作Icon，又稱約定電流。 允許載流量值需由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 （約定條件除設(shè)計(jì)壽命確定的長(zhǎng)期允許工作溫度限值外，其他如：周圍物質(zhì)最高溫度限值，設(shè)備接線端子最高溫度限值等，如

26、果這些溫度限值低于約定壽命溫度限值，則成為允許載流量約定條件）9.6.2 線纜允許載流量的關(guān)聯(lián)因素 1、線纜自身因素 （1）與長(zhǎng)期允許工作溫度相關(guān)的因素。絕緣線纜主要取決于絕緣材料，裸導(dǎo)體主要取決于導(dǎo)體材料，當(dāng)導(dǎo)體允許溫度較高時(shí)，可能取決于環(huán)境條件對(duì)溫度的限值。 （2）與發(fā)熱相關(guān)的因素。主要取決于導(dǎo)體截面積和電阻率，中高壓電纜還部分取決于絕緣材料損耗。 （3）與散熱相關(guān)的因素。主要取決于線纜的結(jié)構(gòu)和材料。 2、工程因素（或稱工程條件） 指線纜在具體工程系統(tǒng)中工作時(shí)的環(huán)境因素，主要與散熱有關(guān)。 （1）環(huán)境溫度。工作溫度=環(huán)境溫度+工作溫升 （2）敷設(shè)方式。如電纜直埋等、電纜溝敷設(shè)、電纜梯架敷設(shè)等

27、，散熱條件不同。 （3）敷設(shè)部位。既關(guān)聯(lián)環(huán)境溫度，又關(guān)聯(lián)散熱條件。如室內(nèi)與室外環(huán)境溫度不同，敷設(shè)在房間頂部中比敷設(shè)在較低位置散熱條件差等。 （4）多根并敷。多根線纜發(fā)熱相互影響，等效于提高了周圍環(huán)境溫度，并改變了散熱條件。但如果并敷線纜中有正常時(shí)無(wú)電流的PE導(dǎo)體，其導(dǎo)熱作用又相當(dāng)于改善了散熱條件等。 （5）其他管線影響。主要考慮熱力管線，其作用類似于多根并敷。9.6.3 確定線纜允許載流量的工程方法 1、獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 由業(yè)界公認(rèn)的或法定認(rèn)可的研究機(jī)構(gòu)、線纜生產(chǎn)廠家等通過(guò)試驗(yàn)得出特定條件下的線纜允許載流量數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)向業(yè)界發(fā)布，本課程為表述方便，將其稱為“表稱允許載流量”，簡(jiǎn)稱“表稱載流量

28、”。 將表稱載流量所對(duì)應(yīng)的敷設(shè)條件稱為“表稱敷設(shè)條件”。 特別注意：表稱載流量與約定條件有關(guān)。如約定壽命20年的表稱載流量，大于約定壽命50年的表稱載流量；再如為滿足某些工藝流程中物料允許溫度要求，會(huì)給出約定溫度低于絕緣材料長(zhǎng)期允許工作溫度下的表稱載流量。 表稱載流量是確定一根線纜實(shí)際載流量的依據(jù)性數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)多為模擬實(shí)驗(yàn)給出，運(yùn)行數(shù)據(jù)的積累或試驗(yàn)準(zhǔn)確性的改進(jìn)，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)修改。 2、確定工程條件 主要包括以下幾個(gè)方面。 1）環(huán)境溫度。因氣象溫度是變量，環(huán)境溫度選取分地上、地下、室內(nèi)、室外等不同情況取不同的值。 2）敷設(shè)方式。有明敷、暗敷，穿管敷設(shè)、橋架敷設(shè)、線槽敷設(shè)等，不同敷設(shè)方式，散熱條件

29、不同。 3）敷設(shè)部位。地上、地下、水中、電纜溝、電氣豎井等。 4）多根線纜并敷。不僅影響散熱條件，多根電纜發(fā)熱還相互影響。 5）其他媒質(zhì)管線影響。如熱水管、蒸汽管等。 3、線纜實(shí)際允許載流量確定 實(shí)際工程中，固定布線系統(tǒng)每根電纜的敷設(shè)條件都是確定的，其實(shí)際允許載流量與表稱載流量的差異，就取決于實(shí)際敷設(shè)條件與表稱敷設(shè)條件的差異。 工程上通過(guò)專家工作，確定出各種修正系數(shù)，以“修正系數(shù)”來(lái)修正不同敷設(shè)條件所帶來(lái)的線纜允許載流量的變化。 典型的修正系數(shù)有：溫度修正系數(shù)、并敷修正系數(shù)、土壤熱阻修正系數(shù)等。 本質(zhì)上，修正系數(shù)是對(duì)散熱條件的校正。9.7 電力線纜選擇 允許載流量是電力線纜很重要的一個(gè)參數(shù)，但

30、只是電力線纜選擇的因素之一，還有其他很多因素須考慮。9.7.1 線纜額定電壓選擇 電纜和護(hù)套電線都有兩個(gè)絕緣，一個(gè)是相間絕緣，另一個(gè)是相地絕緣。其額定電壓分別用Ur和U0表示，記作U0 / Ur。 Ur應(yīng)不小于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓UN。U0 的選取與系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有關(guān)。小接地系統(tǒng)考慮單相接地時(shí)非接地相對(duì)地電壓的升高，應(yīng)選取高于相電壓的值，大接地系統(tǒng)按相電壓選取即可。 如：10kV系統(tǒng)電纜，小接地系統(tǒng)可選用8.7/10kV額定電壓，大接地系統(tǒng)可選用6/10kV額定電壓。前者稱為II類電纜，后者稱為I類。 低壓系統(tǒng)中室外電纜額定電壓均選用0.6/1kV，室內(nèi)TT、TN系統(tǒng)還可選用0.3/0.5kV或0

31、.45/0.75kV，室內(nèi)IT系統(tǒng)只能選用0.45/0.75kV或0.6/1kV。9.7.2 線纜相導(dǎo)體截面選擇 線纜導(dǎo)體截面選擇是線纜選擇的核心內(nèi)容，它關(guān)系著載流量、短路熱穩(wěn)定、保護(hù)靈敏性、節(jié)能、電壓損失、電擊防護(hù)、機(jī)械強(qiáng)度等多個(gè)方面。 1、按長(zhǎng)期溫升條件選擇 給定負(fù)荷前提下，導(dǎo)體截面積越小，損耗越大，溫升越高。根據(jù)允許載流量定義，由溫升確定、且與導(dǎo)體截面積正相關(guān)的允許載流量應(yīng)滿足以下關(guān)系。Ccon II 2、按電壓損失校驗(yàn) 這是導(dǎo)體截面積與電能質(zhì)量的關(guān)系，有時(shí)還需要考慮電壓波動(dòng)與電壓閃變。 按電能質(zhì)量對(duì)電壓偏差的要求，確定出允許的電壓損失，再計(jì)算所選線纜實(shí)際電壓損失是否滿足要求，若不滿足，

32、則加大截面再校驗(yàn)。 3、按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn) 業(yè)界一般會(huì)給出機(jī)械強(qiáng)度最低截面要求數(shù)據(jù)，只要所選線纜截面不小于最低值即可。對(duì)于特殊氣象條件下或特殊敷設(shè)條件下的架空線，則應(yīng)專門計(jì)算。 4、按短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 要求線纜能經(jīng)受短路電流的熱沖擊，即：kmaxk3min tCIS 計(jì)算最大三相短路電流時(shí)，短路點(diǎn)都選為線路首端，這與過(guò)去電線選首端，電纜選末端或第一個(gè)分支、連接頭處的做法有所不同，條件更趨于嚴(yán)格。 若是用限流型熔斷器或限流型低斷做短路保護(hù)，則用焦耳積分值校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 5、按短路保護(hù)靈敏性校驗(yàn) 末端最小短路電流，應(yīng)比保護(hù)動(dòng)作值大一定的量值。若靈敏性不滿足要求，應(yīng)加大截面以減小電阻。 架空線的中、高壓系統(tǒng)中，短路阻抗主要成分為電抗，因此加大截面，對(duì)減小短路阻抗的作用并不明顯。但對(duì)于電纜線路的