第五章+電氣線路

1、n架空線：架空線： 主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)： 1)1)設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低（為電纜的造價(jià)的設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低（為電纜的造價(jià)的1/41/4）；）； 2)2)易于檢修和維護(hù)；露置空中，依靠定期巡線便能及時(shí)發(fā)易于檢修和維護(hù)；露置空中，依靠定期巡線便能及時(shí)發(fā) 現(xiàn)缺陷；現(xiàn)缺陷； 3)3)利用空氣絕緣，建造比較容易；利用空氣絕緣，建造比較容易； 存在問(wèn)題：存在問(wèn)題： 1 1）侵占地面位置，有礙交通。導(dǎo)線）侵占地面位置，有礙交通。導(dǎo)線 距地高度及距鄰近建筑物的距離距地高度及距鄰近建筑物的距離 都有明確的規(guī)定；都有明確的規(guī)定； 2 2）易受環(huán)境影響、安全可靠性較差）易受環(huán)境影響、安全可靠性較差 3 3）影響廠區(qū)美化）影

2、響廠區(qū)美化第一節(jié)電氣線路概述第一節(jié)電氣線路概述n電纜：不占電纜：不占地面地面空間，美化環(huán)境，有利于地面空間，美化環(huán)境，有利于地面設(shè)施的布置，并且不受外界氣候條件的影響，設(shè)施的布置，并且不受外界氣候條件的影響，故障率低；但有價(jià)格高，輸送容量小，故障率低；但有價(jià)格高，輸送容量小，敷設(shè)維敷設(shè)維修困難，難于發(fā)現(xiàn)和排除故障的缺點(diǎn)。修困難，難于發(fā)現(xiàn)和排除故障的缺點(diǎn)。一、架空線路的結(jié)構(gòu)一、架空線路的結(jié)構(gòu) 架空線路由導(dǎo)線、電桿、橫擔(dān)、絕緣子和線路金具等主要元件組成，見右圖。為了防雷，有的架空線路上還在電桿頂端架避雷線（架空地線）。為了加強(qiáng)電桿的穩(wěn)固性，有的電桿還安裝有拉線或板樁。二、電纜線路二、電纜線路n1鎧

3、裝電纜鎧裝電纜n鎧裝電纜是傳輸和分配電能的一種特殊導(dǎo)線。鎧裝電纜是傳輸和分配電能的一種特殊導(dǎo)線。它由導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)層它由導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)層和鎧裝層和鎧裝層組成。組成。n導(dǎo)體即電纜線芯，一般由多根銅線或鋁線絞合導(dǎo)體即電纜線芯，一般由多根銅線或鋁線絞合而成。而成。n絕緣層作為相間及對(duì)地的絕緣，絕緣層作為相間及對(duì)地的絕緣，n保護(hù)層又分內(nèi)護(hù)層和外護(hù)層。內(nèi)護(hù)層用來(lái)直接保護(hù)層又分內(nèi)護(hù)層和外護(hù)層。內(nèi)護(hù)層用來(lái)直接保護(hù)絕緣層，外護(hù)層用以防止內(nèi)護(hù)層免受機(jī)械保護(hù)絕緣層，外護(hù)層用以防止內(nèi)護(hù)層免受機(jī)械損傷和腐蝕。損傷和腐蝕。n鎧裝層：鋼絲或鋼帶纏繞。鎧裝層：鋼絲或鋼帶纏繞。2.軟電纜（橡膠和軟電纜（橡膠和塑料兩種

4、）塑料兩種）第三節(jié)第三節(jié) 線路安全條件線路安全條件一、導(dǎo)電能力一、導(dǎo)電能力 導(dǎo)線的導(dǎo)電能力應(yīng)符合發(fā)熱、電壓損失和短路導(dǎo)線的導(dǎo)電能力應(yīng)符合發(fā)熱、電壓損失和短路電流等三方面的要求。電流等三方面的要求。1. 發(fā)熱發(fā)熱 各種導(dǎo)線的最高運(yùn)行溫度都有一定的限制。導(dǎo)各種導(dǎo)線的最高運(yùn)行溫度都有一定的限制。導(dǎo)線在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不線在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。n選擇導(dǎo)線截面時(shí)應(yīng)滿足線路最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流選擇導(dǎo)線截面時(shí)應(yīng)滿足線路最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流Ica不大于導(dǎo)線的安全載流量不大于導(dǎo)線的安全載流量Ial的條件，即的條

5、件，即 IalIca n一般決定導(dǎo)線安全載流量時(shí)，周圍環(huán)境溫度均一般決定導(dǎo)線安全載流量時(shí)，周圍環(huán)境溫度均取取25作為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)周圍空氣溫度不是作為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)周圍空氣溫度不是25，導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流應(yīng)按下式進(jìn)行修正。，導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流應(yīng)按下式進(jìn)行修正。m0m0alalalIII K 2. 電壓損失電壓損失 線路的電壓損失是指線路始、末兩端電壓的有效值之差。線路的電壓損失是指線路始、末兩端電壓的有效值之差。 導(dǎo)線在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損失，不應(yīng)導(dǎo)線在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損失，不應(yīng)超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損失。動(dòng)力線路的電壓損失不得超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損失。動(dòng)力線路的電壓損

6、失不得超過(guò)超過(guò)5%5%，照明線路不得超過(guò)，照明線路不得超過(guò)8%-10%8%-10%。線路電壓損失的計(jì)算線路電壓損失的計(jì)算 接有一個(gè)集中負(fù)載時(shí)線路的電壓損失計(jì)算接有一個(gè)集中負(fù)載時(shí)線路的電壓損失計(jì)算NUU12cossinUUUagacabbcIRIX相電壓損失相電壓損失 三相對(duì)稱系統(tǒng)的線電壓損失為三相對(duì)稱系統(tǒng)的線電壓損失為3cossinUI RX用功率表示用功率表示00NN1PRQXUPrQxUUl接有多個(gè)集中負(fù)載時(shí)線路的電壓損失計(jì)算 322ppP分段計(jì)算線路上總的電壓損失為 3211pppP3211qqqQP3= p3322qqQQ3= q3322ppPpi、qi各分布負(fù)荷的有功及無(wú)功功率；各分

7、布負(fù)荷的有功及無(wú)功功率；Pi、Qi各線段上負(fù)荷的有功及無(wú)功功率；各線段上負(fù)荷的有功及無(wú)功功率；ri、xi 各線段上的電阻及電抗；各線段上的電阻及電抗；Ri、Xi電源至和負(fù)荷的線路電阻及電抗。電源至和負(fù)荷的線路電阻及電抗。nniiiii iii11NN11Up Rq XPrQ xUU按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面 （1）先取導(dǎo)線的電抗平均值，求出無(wú)功負(fù)荷在電抗上引起的電壓損失：RUalUXalRUUURU0XNQlxUUcaNRPlSUUcaSS3. 短路電流短路電流 導(dǎo)線截面應(yīng)能承受短路電流的熱效應(yīng)而不致破壞。導(dǎo)線截面應(yīng)能承受短路電流的熱效應(yīng)而不致破壞。為此，導(dǎo)線截面應(yīng)大

8、于最小熱穩(wěn)定截面。為此，導(dǎo)線截面應(yīng)大于最小熱穩(wěn)定截面。imintSIC二、線路絕緣二、線路絕緣 線路絕緣應(yīng)滿足防電擊、防火、防腐蝕、耐機(jī)械損傷等要。線路絕緣應(yīng)滿足防電擊、防火、防腐蝕、耐機(jī)械損傷等要。三、機(jī)械強(qiáng)度（最小截面三、機(jī)械強(qiáng)度（最小截面)四、線路間距四、線路間距 線路間距應(yīng)滿足防碰撞、防短路、便于操作的要求。線路間距應(yīng)滿足防碰撞、防短路、便于操作的要求。五、線路防護(hù)（外界因素）五、線路防護(hù)（外界因素）六、導(dǎo)線連接六、導(dǎo)線連接 導(dǎo)線的接頭常常是發(fā)生故障的地方，接頭要牢靠，接頭的導(dǎo)線的接頭常常是發(fā)生故障的地方，接頭要牢靠，接頭的機(jī)械強(qiáng)度不應(yīng)低于導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度的機(jī)械強(qiáng)度不應(yīng)低于導(dǎo)線機(jī)械強(qiáng)度的8

9、0%，接頭的絕緣強(qiáng)度不，接頭的絕緣強(qiáng)度不應(yīng)低于導(dǎo)線的絕緣強(qiáng)度，接頭的電阻不得大于原線段電阻的應(yīng)低于導(dǎo)線的絕緣強(qiáng)度，接頭的電阻不得大于原線段電阻的1.2倍。倍。七、線路管理七、線路管理 線路應(yīng)有必要的資料和文件，建立巡視、檢查、清掃、維線路應(yīng)有必要的資料和文件，建立巡視、檢查、清掃、維修制度。修制度。第四節(jié)第四節(jié) 負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算 我國(guó)目前普遍采用的確定用電設(shè)備組計(jì)算我國(guó)目前普遍采用的確定用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法，有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要負(fù)荷的方法，有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要系數(shù)法是世界各國(guó)普遍采用的確定計(jì)算負(fù)荷的系數(shù)法是世界各國(guó)普遍采用的確定計(jì)算負(fù)荷的基本方法，二項(xiàng)式法應(yīng)用的局限性較大，

10、但在基本方法，二項(xiàng)式法應(yīng)用的局限性較大，但在確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而設(shè)備容量差別懸殊的分支確定設(shè)備臺(tái)數(shù)較少而設(shè)備容量差別懸殊的分支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，采用二項(xiàng)式法較之采用需干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，采用二項(xiàng)式法較之采用需要系數(shù)法合理，且計(jì)算也較簡(jiǎn)便。要系數(shù)法合理，且計(jì)算也較簡(jiǎn)便。一、用電設(shè)備容量的確定一、用電設(shè)備容量的確定1 1、設(shè)備容量的定義、設(shè)備容量的定義 在每臺(tái)用電設(shè)備的銘牌上都有在每臺(tái)用電設(shè)備的銘牌上都有“額定功額定功率率”PN，但由于各用電設(shè)備的額定工作方，但由于各用電設(shè)備的額定工作方式不同，不能簡(jiǎn)單地將銘牌上規(guī)定的額定式不同，不能簡(jiǎn)單地將銘牌上規(guī)定的額定功率直接相加，必須先將其功率直接相加，必須先

11、將其換算為同一工換算為同一工作制下的額定功率作制下的額定功率，然后才能相加。經(jīng)過(guò)，然后才能相加。經(jīng)過(guò)換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的換算至統(tǒng)一規(guī)定的工作制下的“額定功率額定功率”稱為稱為“設(shè)備額定容量設(shè)備額定容量”，用，用Pe表示。表示。2 2、用電設(shè)備的工作制、用電設(shè)備的工作制長(zhǎng)期連續(xù)工作制設(shè)備長(zhǎng)期連續(xù)工作制設(shè)備短時(shí)工作制設(shè)備短時(shí)工作制設(shè)備反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備%1000tttN工作時(shí)間工作時(shí)間停歇時(shí)間停歇時(shí)間同一設(shè)備在不同的暫載率下工作時(shí)，其輸出功同一設(shè)備在不同的暫載率下工作時(shí)，其輸出功率是不同的。在計(jì)算其設(shè)備容量時(shí)，必須先轉(zhuǎn)率是不同的。在計(jì)算其設(shè)備容量時(shí)，必須先轉(zhuǎn)換到一個(gè)統(tǒng)一的換

12、到一個(gè)統(tǒng)一的下。下。這種換算按同一周期內(nèi)相同發(fā)熱條件來(lái)進(jìn)行換這種換算按同一周期內(nèi)相同發(fā)熱條件來(lái)進(jìn)行換算。算。n 斷續(xù)工作制電氣設(shè)備的功率與負(fù)荷持續(xù)斷續(xù)工作制電氣設(shè)備的功率與負(fù)荷持續(xù)率的關(guān)系率的關(guān)系212121ttt1tPPPTIRIAIPUIP下，功率的換算公式為所以，不同負(fù)荷持續(xù)率因此有，在同一周期內(nèi)負(fù)荷持續(xù)率熱量相同時(shí)，在設(shè)備電阻不變而發(fā)熱量散失，則過(guò)程，即發(fā)熱不向四周假設(shè)工作周期內(nèi)為絕熱，故在相同電壓下功率3 3、 設(shè)備容量的確定方法設(shè)備容量的確定方法長(zhǎng)期工作制和短期工作制的用電設(shè)備長(zhǎng)期工作制和短期工作制的用電設(shè)備 長(zhǎng)期工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量就是所長(zhǎng)期工作制和短時(shí)工作制的設(shè)備容量就

13、是所有設(shè)備的銘牌額定功率，即有設(shè)備的銘牌額定功率，即 Pe=PPe=PN N 反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)備反復(fù)短時(shí)工作制的用電設(shè)備 反復(fù)短時(shí)工作制的設(shè)備容量是指某負(fù)荷持續(xù)反復(fù)短時(shí)工作制的設(shè)備容量是指某負(fù)荷持續(xù)率的額定功率換算到統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的率的額定功率換算到統(tǒng)一的負(fù)荷持續(xù)率下的功率。功率。對(duì)起重電動(dòng)機(jī)應(yīng)統(tǒng)一換算到對(duì)起重電動(dòng)機(jī)應(yīng)統(tǒng)一換算到=25%=25%，換算公式為：，換算公式為： NNNNePPP225起重電動(dòng)機(jī)起重電動(dòng)機(jī)換算后設(shè)換算后設(shè)備容量備容量（換算前）設(shè)（換算前）設(shè)備鉻牌額定功備鉻牌額定功率率設(shè)備鉻牌暫載設(shè)備鉻牌暫載率率對(duì)電焊機(jī)設(shè)備，應(yīng)統(tǒng)一換算到對(duì)電焊機(jī)設(shè)備，應(yīng)統(tǒng)一換算到=100%=

14、100%，換算，換算公式為：公式為： NNNNeSPPcos電焊機(jī)設(shè)備電焊機(jī)設(shè)備設(shè)備鉻牌額定容量設(shè)備鉻牌額定容量設(shè)備鉻牌功率因數(shù)設(shè)備鉻牌功率因數(shù)二、需要系數(shù)法二、需要系數(shù)法 1 1、需要系數(shù)、需要系數(shù)KdKd由于一個(gè)用電設(shè)備組中的設(shè)備并不一定同時(shí)工作，工作的設(shè)備也不一定都工作在額定狀態(tài)下，另外考慮到線路的損耗、用電設(shè)備本身的損耗等因素，設(shè)備或設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷等于用電設(shè)備組的總?cè)萘砍艘砸粋€(gè)小于1的系數(shù)，叫做需要系數(shù)，用Kd表示。 需要系數(shù)的含義需要系數(shù)的含義llodKKKe需要需要系數(shù)系數(shù)同時(shí)系數(shù)同時(shí)系數(shù)K：并并非供電范圍內(nèi)的非供電范圍內(nèi)的所有用電設(shè)備都所有用電設(shè)備都會(huì)同時(shí)投入使用會(huì)同時(shí)投入使用

15、負(fù)荷系數(shù)負(fù)荷系數(shù)KLo：并并非投入使用的所有非投入使用的所有電氣設(shè)備任何時(shí)候電氣設(shè)備任何時(shí)候都會(huì)滿載運(yùn)行都會(huì)滿載運(yùn)行電氣設(shè)備的平均效電氣設(shè)備的平均效率率e：電氣設(shè)備額電氣設(shè)備額定功率與輸入功率定功率與輸入功率不一定相等不一定相等 線路的平均效率線路的平均效率l ：考慮直接向考慮直接向電氣設(shè)備配電的電氣設(shè)備配電的配電線路上的功配電線路上的功率損耗后，電氣率損耗后，電氣設(shè)備輸入功率與設(shè)備輸入功率與系統(tǒng)向設(shè)備提供系統(tǒng)向設(shè)備提供的功率不一定相的功率不一定相同同 注：注：工程實(shí)際中，很難通工程實(shí)際中，很難通過(guò)過(guò)Kd的表達(dá)式來(lái)求得需要的表達(dá)式來(lái)求得需要系數(shù)，一般都是通過(guò)查表系數(shù)，一般都是通過(guò)查表求得其經(jīng)驗(yàn)

16、值求得其經(jīng)驗(yàn)值 2 2、需要系數(shù)法、需要系數(shù)法 edcaPKPeiePP需要系數(shù)需要系數(shù)用 電 設(shè) 備用 電 設(shè) 備組 所 有 設(shè)組 所 有 設(shè)備 容 量 之備 容 量 之和和用電設(shè)備組每用電設(shè)備組每臺(tái)設(shè)備的容量臺(tái)設(shè)備的容量n（1）對(duì)）對(duì)1臺(tái)用電設(shè)備宜取臺(tái)用電設(shè)備宜取n (2) 用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷 有功計(jì)算負(fù)荷：有功計(jì)算負(fù)荷： 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： 1dKedcaPKPtancacaPQ視在計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷： 計(jì)算電流：計(jì)算電流： 22cacacaQPSNcacaUSI3各用電設(shè)備組的需要系數(shù)各用電設(shè)備組的需要系數(shù)K Kd d及功率因數(shù)及功率因數(shù) 用電設(shè)備組

17、名稱用電設(shè)備組名稱 需要系數(shù)需要系數(shù)Kd 二項(xiàng)式系數(shù)二項(xiàng)式系數(shù) 最大最大容量容量設(shè)備設(shè)備臺(tái)數(shù)臺(tái)數(shù) 功率功率因數(shù)因數(shù)ab小批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床小批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床大批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床大批量生產(chǎn)金屬冷加工機(jī)床小批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床小批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床大批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床大批量生產(chǎn)金屬熱加工機(jī)床 0.160.20.18.250.250.30.30.35 0.140.140.240.26 0.40.50.40.5 5555 0.50.50.60.65 1.731.731.331.17 通風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)通風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī) 0.70.8 0.65 0.25 5 0.8 0.75

18、非聯(lián)鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械非聯(lián)鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械聯(lián)鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械聯(lián)鎖的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械0.50.60.650.7 0.40.6 0.20.2 55 0.750.75 0.880.88 鍋爐房和機(jī)加、機(jī)修、裝配鍋爐房和機(jī)加、機(jī)修、裝配車間的吊車車間的吊車鑄造車間吊車鑄造車間吊車0.10.150.150.25 0.060.09 0.20.3 33 0.50.5 1.731.73 tann (3) 多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 總的有功計(jì)算負(fù)荷：總的有功計(jì)算負(fù)荷： 總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： caicaPKPcaicaQKQ 在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備在確定多

19、組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)的因素，計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)的最大負(fù)荷不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)的因素，計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)K。 總的視在計(jì)算負(fù)荷：總的視在計(jì)算負(fù)荷： 總的計(jì)算電流：總的計(jì)算電流： 22cacacaQPSNcacaUSI3 在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備在確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)的因素，計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)的最大負(fù)荷不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)的因素，計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù)K。 應(yīng)用范圍 K 確定車間變電所低壓線路最大負(fù)荷 冷加工車間 熱加工車間 動(dòng)力站 0.70.80.70.90.81.0 確定配電所母線的最大負(fù)荷 計(jì)算負(fù)荷小

20、于5000kW 計(jì)算負(fù)荷小于500010000kW 計(jì)算負(fù)荷大于10000kW 0.91.00.850.8 n例例 5-15-1某小批量生產(chǎn)車間某小批量生產(chǎn)車間380V380V線路上接有金屬切削機(jī)床線路上接有金屬切削機(jī)床共共2020臺(tái)（其中臺(tái)（其中10.5kW-410.5kW-4臺(tái)，臺(tái)，7.5kW-87.5kW-8臺(tái)，臺(tái)，5kW-85kW-8臺(tái)），臺(tái)），車間有車間有380V380V電焊機(jī)電焊機(jī)2 2臺(tái)（每臺(tái)容量臺(tái)（每臺(tái)容量20kVA20kVA， ），車間有吊車），車間有吊車1 1臺(tái)臺(tái)11kW11kW， ），試計(jì)算此車間的），試計(jì)算此車間的計(jì)算負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷。 %65N5.0cosN%25N解：（解：（1 1）金屬切削機(jī)床組的計(jì)算負(fù)荷）金屬切削