電力線路及選擇課程課件

1、第五章 電力線路及選擇5.1 電力線路概述5.2 架空線路導線截面選擇 5.3 電力電纜導線截面選擇計算主要內(nèi)容5.1 電力線路概述 架空線路是指室外架設在電桿上用于輸送電能的線路。導線材質(zhì)必須具有良好的導電性、耐腐蝕性和機械強度。5.1.1 架空線路的結(jié)構(gòu)與型號 架空線路由導線、電桿、橫擔、拉線、絕緣子和線路金具等組成。 為了防雷，有些架空線還架設有避雷線。1 導線架空導線架設在空中，要承受自重、風壓、冰雪荷載等機械力的作用和空氣中有害氣體的侵蝕，同時還受溫度變化的影響，運行條件比較惡劣。因此，它們的材料應有較高的機械強度和抗腐蝕能力，而且導線要有良好的導電性能。導線按結(jié)構(gòu)分為單股線與多股絞

2、線；按材質(zhì)分為鋁（L）、鋼（G）、銅（T）、鋁合金（HL）等類型。由于多股絞線優(yōu)于單股線，故架空導線多采用多股絞線。鋁絞線（LJ） 導電率高、質(zhì)輕價廉，但機械強度較小、耐腐蝕性差，故多用于擋距不大的10kV及以下的架空線路。架空線路結(jié)構(gòu)示意圖鋼芯鋁絞線（LGJ） 將多股鋁線繞在鋼芯外層，鋁導線起載流作用，機械載荷由鋼芯與鋁線共同承擔，使導線的機械強度大為提高，因而在10kV以上的架空線路中得到廣泛應用鋁合金絞線（LHJ） 機械強度大、防腐性能好、導電性亦好，可用于一般輸配電線路。 銅絞線（TJ） 導電率高、機械強度大、耐腐蝕性能好，是理想的導電材料。但為了節(jié)約用銅，目前只限于有嚴重腐蝕的地區(qū)使

3、用。鋼絞線（GJ） 機械強度高，但導電率差、易生銹、集膚效應嚴重，故只適用于電流較小、年利用小時低的線路及避雷線。 2 桿塔桿塔是用來支持絕緣子和導線，使導線相互之間、導線對桿塔和大地之間保持一定的距離（擋距），以保證供電與人身安全。對應于不同的電壓等級，有一個技術(shù)經(jīng)濟上比較合理的擋距，如0.4kV及以下為3050m ，610kV為40100m ，35kV水泥桿為100150m ，110220kV鐵塔為150400m等。桿塔根據(jù)所用材料的不同可分為木桿、鋼筋混凝土桿和鐵塔等三種。桿塔按用途可劃分為：直線桿、耐張桿、轉(zhuǎn)角桿、終端桿、特種桿（如分支桿、跨越桿、換位桿等）。3 橫擔橫擔的主要作用是固

4、定絕緣子，并使各導線相互之間保持一定的距離，防止風吹或其他作用力產(chǎn)生擺動而造成相間短路。目前使用的主要是鐵橫擔、木橫擔、瓷擔等。橫擔的長度取決于線路電壓的高低、擋距的大小、安裝方式和使用地點。主要是保證在最困難條件下（如最大弧垂時受風吹動）導線之間的絕緣要求。35kV以下電力線路的線間最小距離見有關(guān)設計手冊。4 絕緣子絕緣子的作用是使導線之間、導線與大地之間彼此絕緣。故絕緣子應具有良好的絕緣性能和機械強度，并能承受各種氣象條件的變化而不破裂。線路絕緣子主要有針式絕緣子、懸式絕緣子。5 金具用于連接、固定導線或固定絕緣子、橫擔等的金屬部件。常用的金具有：懸垂線夾、耐張線夾、接續(xù)金具、聯(lián)結(jié)金具、保

5、護金具等。5.1.2 電纜線路的結(jié)構(gòu)與型號 電纜線路的結(jié)構(gòu)主要由電纜、電纜接頭與封端頭、電纜支架與電纜夾等組成。1 電纜種類與結(jié)構(gòu)在輸、配電線路中，目前常用的135kV電力電纜，主要有鎧裝電纜與軟電纜兩大類。鎧裝電纜具有高的機械強度，但不易彎曲，主要用于向固定及半固定設備供電；軟電纜輕便易彎曲，主要用于向移動設備供電。鎧裝電纜軟電纜2 電纜型號的選擇電力電纜的型號塑料絕緣電力電纜結(jié)構(gòu)簡單，重量輕、抗酸堿、耐腐蝕，敷設安裝方便。常用的有兩種：聚氯乙烯絕緣及護套電纜（已達10kV電壓等級）和交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電纜（已達110kV電壓等級）。常用型號及選擇原則 油浸紙滴干絕緣鉛包電力電纜可用

6、于垂直或高落差處，敷設在室內(nèi)、電纜溝、隧道或土壤中，能承受機械壓力，但不能承受大的拉力。常用絕緣導線型號及選擇塑料絕緣的絕緣性能良好，價格低，可節(jié)約橡膠和棉紗，在室內(nèi)敷設時常用。 常用塑料絕緣線型號有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。電力電纜結(jié)構(gòu)示意圖環(huán)氧樹脂中間頭示意圖環(huán)氧樹脂終端頭示意圖5.2.1 導線截面選擇原則為了保證供電系統(tǒng)、安全可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，導線和電纜（含母線）的截面的選擇必須滿足下列條件： 1 經(jīng)濟電流密度高壓線路及特大電流的低壓線路， 一般應按規(guī)定的經(jīng)濟電流密度選擇和電纜的截面，以使線路的年運行費用（包括電能損耗費）接近于最小，節(jié)約電能和有色金屬。5.2

7、架空線路導線界面選擇長時允許電流（允許載流量）導線和電纜在通過計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱高溫， 不應超過其正常運行時的最高允許溫度。正常運行允許電壓損失導線和電纜在通過計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗, 不應超過正常運行時允許的電壓損耗值。機械強度條件 導線的截面應不小于最小允許截面由于電纜的機械強度很好，因此電纜不校驗機械強度，但需校驗短路熱穩(wěn)定度。5.2.2 高壓架空線路導線截面選擇計算高壓架空線路導線截面的選擇，應先按經(jīng)濟電流密度初選，然后按其他條件進行校驗，全部條件都校驗合格者為所選。按經(jīng)濟電流密度選擇導線截面 選擇原則從兩方面考慮：選擇截面越大，電能損耗就越小，但線路投資、有色金屬消耗量及維修管理

8、費用就越高； 截面選擇小，線路投資、有色金屬消耗量及維修管理費用雖然低，但電能損耗大。 從全面的經(jīng)濟效益考慮，使線路的年運行費用接近最小的導線截面，稱為經(jīng)濟截面，用符號Sec表示。 對應于經(jīng)濟截面的電流密度稱為經(jīng)濟電流密度，用符號Jec表示。 按經(jīng)濟電流密度計算經(jīng)濟截面的公式為式中，Ica為線路計算電流。 例 某變電站以35kV架空線路向一容量為3800+j2100kVA的工廠供電，工廠的年最大負荷利用小時為5600h。架空線路采用LGJ型鋼芯鋁絞線。試選擇其經(jīng)濟截面，并校驗其發(fā)熱條件和機械強度。解 1.選擇經(jīng)濟截面 查表可知，其jec=0.9A Sec=Ic/jec=71.6/0.9=79.

9、6mm2選標準截面70mm2，即型號為LGJ70的鋁絞線。 2.校驗發(fā)熱條件查附錄表可知，LGJ70在室外溫度為25時的允許載流量為Ial=275AIc=71.6A，所以滿足發(fā)熱條件。 3.校驗機械強度查附錄表15可知，35kV架空鋁絞線的機械強度最小截面為Smin=35mm2S=70mm2，因此所選的導線截面也滿足機械強度要。2 按長時允許電流選擇導線截面 三相系統(tǒng)相線截面的選擇： 導線和電纜的正常發(fā)熱溫度不得超過額定負荷時的最高允許溫度。選擇截面時須使通過相線的計算電流Ic不超過其允許載流量Ial，即IcIal一般決定導線允許載流量時，周圍環(huán)境溫度均取25作為標準，當周圍空氣溫度不是25，

10、而是 時，導線的長時允許電流應按下式進行修正。 3 按允許電壓損失選擇導線截面電流通過導線時，線路兩端電壓不等 為了保證供電質(zhì)量，對各類電網(wǎng)規(guī)定了最大允許電壓損失在選擇導線截面時，要求實際電壓損失U不超過允許電壓損失Uac，即 5.2.3 低壓架空線路導線截面選擇對于1kV以下的低壓架空線，與高壓架空線相比，線路比較短，但負荷電流較大。所以一般不按經(jīng)濟電流密度選擇。低壓動力線按長時允許電流初選，按允許電壓損失及機械強度校驗；低壓照明線，因其對電壓水平要求較高，所以，一般先按允許電壓損失條件初選截面，然后按長時允許電流和機械強度校驗。1 按長時允許電流選擇導線截面要求導線的長時允許電流不小于線路

11、的最大長時負荷電流（計算電流）。即 Ial Ica 2 按允許電壓損失選擇導線截面因低壓線路負荷電流大，相應的電壓損失也大，故必須按允許電壓損失來校驗所選擇導線截面 。電壓損失的計算公式與高壓線路相同。 3 按機械強度選擇導線截面5.3 電力電纜芯線截面選擇計算5.3.1 高壓電纜芯線截面選擇計算電纜與架空線相比，散熱條件較差，故還應考慮在短路條件下的熱穩(wěn)定問題。因此高壓電纜截面除按經(jīng)濟電流密度、允許電壓損失、長時允許電流選擇外，還應按短路的熱穩(wěn)定條件進行校驗。1 按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面根據(jù)高壓電纜線路所帶負荷的最大負荷年利用小時，及電纜芯線材質(zhì)，查出經(jīng)濟電流密度Jec，然后計算最大長時負荷電流Ica（如為雙回路并聯(lián)運行的線路，應按最大長時負荷電流的一半計算），電纜的經(jīng)濟截面Sec為2 按長時允許電流校驗所選電纜截面根據(jù)按經(jīng)濟電流密度選擇的標準截面，查出其長時允許電流Ial，應不小于其最大長時負荷電流（此時雙回路供電應按一回故障的情況考慮），即 KIal Ica （529） K = K1K2K3 （530）3 按電壓損失校驗電纜截面式中 L線路長度，m；Sc導線截面，mm2；導線電導率，m.mm2。 4 按短路電流校驗電纜的熱穩(wěn)定性式中I最大三相穩(wěn)態(tài)短路電流，A；ti 短路電流作用的假想時間，