電力工程 5供配電線路課后習(xí)題解析

習(xí)題與思考題

5-1電力線路的接線方式有哪些？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？

答：電力系統(tǒng)的接線方式是指由電源端（變配電所）句負(fù)荷端（電能用戶或用電設(shè)備）輸

送電能時(shí)采用的網(wǎng)絡(luò)形式。常用的接線方式有：放射式、對干式和環(huán)式3種。

（I）放射式接線

放射式接線具有接線簡單，操作維護(hù)方便，引出線發(fā)生故障時(shí)互不影響，供電可靠性高等

優(yōu)點(diǎn)，但該接線使變配電所的出線多，采用的開關(guān)設(shè)備多，有色金屬消耗量也比較多，投資大。

（2）樹干式接線

樹干式接線引出線和有色金屬消耗量少，投資節(jié)約，但供電可靠性較差，適用于不重要負(fù)

荷、小型用電設(shè)備或容量較小且分布均勻的用電設(shè)備的供電。

（3）環(huán)形接線

環(huán)形接線運(yùn)行靈活，供電可靠性較高，所用設(shè)備少，包運(yùn)行線路較長，故障時(shí)（特別是靠

近電源附近段故障），電壓撮失大。因環(huán)式接線的導(dǎo)線截面應(yīng)按故障情況下能擔(dān)負(fù)環(huán)網(wǎng)全部負(fù)荷

考慮，故有色金屬的消耗量增加，兩個(gè)負(fù)荷大小相差越懸殊，其消耗量就越大。故這種接線方

式適用于負(fù)荷容量相差不大，所處地理位置距電源均較遠(yuǎn)，而彼此相距較近的情況。

5-2架空線路由那幾部分組成？常用的導(dǎo)線有幾種型號(hào)？

答：架空線路由導(dǎo)線、電桿、絕緣子、金具、防震錘、避雷線等主要元件組成：裸導(dǎo)體的

常用型號(hào)有:鋁絞線（LJX鋼芯鋁絞線（LGJ）、銅絞線（TJ）和防腐鋼芯鋁絞線（LGJF）。

5-3電力電纜的形式有幾種？其型號(hào)及字母的含義是什么？

答：電力電纜有多種形式，主要分類方式有以下幾種。

（1）線芯數(shù)分：單芯、雙芯、三芯、四芯等。

（2）結(jié)構(gòu)分：統(tǒng)包式、屏蔽式和分相鉛包式等。

（3）應(yīng)用丁超高壓系統(tǒng)的新式電力電纜有充油式、充氣式和壓氣式等。

電纜的型號(hào)及字母含義

二汕浸紙絕緣電力電纜：V-聚氯乙烯絕緣電力電纜：YJ-交聯(lián)聚乙爆絕緣電力電纜：X-橡皮絕緣電力電

電纜類別代號(hào)

纜；JK-架空電力電纜（加花上列代號(hào)之前）：7R或Z-阻燃型電力電纜（加在上列代號(hào)之前）

纜芯材旗代號(hào)L?鋁芯；LH-鋁合金芯：T銅芯（一?股不標(biāo)）：TR-軟銅芯。

內(nèi)護(hù)層代號(hào)Q-鉛包，L一鋁包，H一橡套，HF-非燃性橡套，V一聚氯乙烯護(hù)套。

結(jié)構(gòu)特征代號(hào)P-滴干式：D?不滴流式：F-分相鉛包式.

02-聚氯乙烯套：03-聚乙烯套：20■裸鋼帶鎧裝：22-秘帶鎧裝聚氯乙烯套：23-鋼帶鎧裝聚乙烯套：30-

外護(hù)層代號(hào)

陽田鈉空箱裝：32■細(xì)鋼絲鎧裝聚氯乙燒套；芬細(xì)擁絲鎧裝聚乙煬給40■裸租鋼縊豈裝：41卻鈉絲鎧

裝纖維外被：42-粗鋼絲鎧裝米婭乙烯套：43-粗鋼絲鎧裝聚乙烯套：441-雙粗鋼絲鎧裝纖維外被：241-

鋼帶-祖鋼絲鎧裝纖維外被。

5-4試比較架空線路與電纜線路的優(yōu)缺點(diǎn)。

答：電力線路有架空線路和電纜線路，其結(jié)構(gòu)和敷設(shè)各不相同。架空線路具有投資少，施

工維護(hù)方便，易于發(fā)現(xiàn)和排除故障，受地形影響小等優(yōu)點(diǎn)；電纜線路具有運(yùn)行可靠，不易受外

界影響，美觀等優(yōu)點(diǎn)。

5-5三相系統(tǒng)中的中性導(dǎo)線（N線）截面一般情況下如何選擇？三相系統(tǒng)引出的兩相三線制

線路和單相線路的中性導(dǎo)體截面又如何選擇？3次諧波比較突出的三相線路中的中性線（N線）

截面又如何選擇？

答：（I）一般三相四線制系統(tǒng)中的中性線截面S。它不應(yīng)小于相線截面超的50%,即

S°N0.5S°

（2）兩相.?線線路及單相線路的中性線截面So由于其中性線電流與相線電流相等，因

此其中性線截面S。應(yīng)與相線截面》相同，即

Sq=S甲

（3）三次諧波電流突出的三相四線制線路的中性線截面S。由于各相的三次諧波電流

都要通過中性線，使得中性線電流可能甚至超過相線電流，因此中性線截面S。宜等于或大于相

線截面邑,即

S。沁

5-6三相系統(tǒng)中的保護(hù)導(dǎo)體（PE線）和保護(hù)接地中性線（PEN）線的截面如何選擇？

答：（1）保護(hù)線要考慮三相系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時(shí)單相短路電流通過時(shí)的短路熱穩(wěn)定度。

根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求，保護(hù)線（PE線）的截面Sp￡,按GB50054-1995《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)

范》規(guī)定：

1）當(dāng)W16mnr時(shí)

SPE-S<p

2）當(dāng)16mm2<<35mm2時(shí)

SPE—16

3)當(dāng)S(?>35〃〃/時(shí)

SPE—0,55伊

（2）保護(hù)中性線（PE,線）截面的選擇

保護(hù)中性線兼有保護(hù)線和中性線的雙重功能，因此保護(hù)中性線截面選擇應(yīng)同時(shí)滿足上述保

護(hù)線和中性線的要求，取其中的最大截面。

5-7什么是經(jīng)濟(jì)截面？如何按經(jīng)濟(jì)截面密度來選擇導(dǎo)線和電纜截面？

答：從全面的經(jīng)濟(jì)效益考慮。使線路的全年運(yùn)行費(fèi)用接近最小的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面。

按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面應(yīng)首先確定年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)7_x,然后根據(jù)導(dǎo)線材料

查出經(jīng)濟(jì)電流密度再按線路正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)算電流/如，由下式計(jì)算出導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面

4（mn?）

Jec

式中，4為經(jīng)濟(jì)截面；4V為經(jīng)濟(jì)電流密度；八。為計(jì)算電流。

按照上式計(jì)算出4.后，從相關(guān)手冊中選取一種與人最接近的標(biāo)準(zhǔn)截面的導(dǎo)線，然后再按

其他技術(shù)條件校驗(yàn)假面是否滿足要求。

5-8交流線路中的電壓降落和電壓損失各指的是什么？校驗(yàn)線路的電壓損失一般用線路電

壓降的哪部分分量？

答：電流通過導(dǎo)線時(shí)，除產(chǎn)生電能損耗外，由于線路上有電阻和電抗，會(huì)有一定的電壓降

落，稱為電壓降。線路的電壓損失是指線路始、末兩端電壓的有效值之差，以AU表示。在地

方電網(wǎng)和工廠供電系統(tǒng)中，由于線路的電壓壓降相當(dāng)于線路的電壓來說很小，因此可近似的認(rèn)

為電壓降縱分量就是電壓損耗。

5-9什么叫“均一無感線路”？其線路的電壓損失應(yīng)如何計(jì)算？

答：（I）均一無感線路：全線路的導(dǎo)體材料和相線截面相同可不計(jì)感抗或者cose=i

（2）對均一無感線路，因?yàn)椴挥?jì)線路電抗，所以有無功負(fù)荷在電抗上引起的電壓損失

△U「％=0°

5-10電力電纜有哪幾種敷設(shè)方式?

S=9300+0.95=9789KE4

,S9789”一

I=-7=—=-7=------=161A<325A

同NV3X35

顯然發(fā)熱情況滿足要求。

（3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度

查附錄表5T4可知，高壓架空裸鋁絞線的最小允許微面為35〃〃/，所以所選的棧面

70mm可以滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。

所以所選的導(dǎo)線符合規(guī)定。

5-12某一供電線路，電壓為380/220V。已知線路的計(jì)算負(fù)荷為84.5kVA,現(xiàn)用BV型銅芯

絕緣線穿硬塑料管敷設(shè)，試按允許載流量選擇該線路的相導(dǎo)體和保護(hù)接地中性導(dǎo)體的截面及穿

線管的直徑。

解：線路中電流的計(jì)算

P力?

L/=—e—=-----8-4---5----=221.7/4

同N1-732x0.22

要滿足"之人，當(dāng)選擇三相四線制線路時(shí)，查表得，4根單芯線穿鋼管敷設(shè)的每相芯線截

面為120〃〃/的BV型導(dǎo)線，在環(huán)境溫度為25C時(shí)的允許載流量為230Ao

溫度校正系數(shù)為

導(dǎo)線的實(shí)際允許載流量為

/川=KJ”=1x230=230A,所以邑=1滿足允許載流量的要求。

按>。.5/要求，選=7?！ㄓ脩?。

5-13有一條LGJ鋼芯鋁絞線的35kV線路，計(jì)算負(fù)荷為4900kW,cos。=0.88,年利用小

時(shí)為4500h,試選擇其經(jīng)濟(jì)截面，并校驗(yàn)其發(fā)熱和機(jī)械強(qiáng)度。

解：（1）選擇經(jīng)濟(jì)截面

4.9

=91.85A

°一9Ncos夕—1.732x0.035x0.88

查表可知，則

§二二2^=79.87〃〃/

Ac115

選取標(biāo)準(zhǔn)截面70.0〃班廣,即型號(hào)為LGJ-70的鋼芯鋁絞線。

(2)校驗(yàn)發(fā)熱條件

查附錄表16得LGJ-50的允許載流量(室外溫度25C)&=275A>/,=91.85A,因此

滿足發(fā)熱條件。

(3)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度

杳附錄表14得35kV架空鋼芯鋁線的最小截面S*=35〃〃/<5；=7()nun2.因此所選

LGJ-70也滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。

5-14某廠車間由10kY架空線供電，如圖5-32所示。導(dǎo)線采用LJ型鋁絞線，線間幾何均

距為Im,允許電壓損失5%,各段干線的截面相同，各車間的負(fù)荷及各段線路長度如圖中所示。

試選擇架空線的導(dǎo)線截面。

15km1km9.5km

l(XX)kw?(X)kw9：X)kw

800kVa600kVa5X)kVa

圖5-32

解：(1)按允許電壓損失選擇導(dǎo)線截面

因?yàn)槭?0kv架空線路,所以設(shè)X0=0.350/公〃，則

Y303s

AU,%=―=-^±4-[800x1.5+600x(1.5+1)4-500x(1.54-1+0.5)]=1.47

10t/川j=]10x10

△U“％=bUu\%-"％=5-1.47=3.53

3

1000x1.5+800x2.5+900x3

i=l=54.89zw?2

10X().032X102X3.53

選用LJ-70,查表59得幾何均距為1000mm,截面為70〃2〃/的口型鋁絞線的

X。=0.344。/力以凡=0.46。/%也實(shí)際電壓損失為

△U%=VpL+3TV夕兒

iOS；白10以￡*,

0.460.344

x(1000x1.5+800x2.5+900x3)+------x[800x1.5+600x(1.5+11+500x(1.5+1+0.5)]

10x100IODO

=4.3<5

故選U-70滿足允許電壓損失的要求。

（4）校驗(yàn)發(fā)熱情況

查附錄表5-16可知，LJ-70在室外溫度為25℃時(shí)的允許載流量為265Ao

線路中最大負(fù)荷為

o=Pi+P2+外=1(XX)+8(X)+9(X)=2700kW

Q=%+/+%=800+600+500=19CX)kvar

S=yjP2+Q2=727002+19002=3302kVA

q3VP

/=-j=—=----------=190.62A<265A

6力1.732X1()

顯然發(fā)熱情況滿足要求。

(5)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度

查附錄表5-14可知，高壓架空裸鋁絞線的最小允許截面為35所以所選的截面

70mm可以滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。

5-15有一6kV油浸紙絕緣銅芯電纜，向兩個(gè)負(fù)荷供電，如圖5-23所示。電網(wǎng)最大允許電

壓損失為5%,電源短路容量為46MVA,年利用小時(shí)數(shù)為3000h?5（XX）h,配出線繼電保護(hù)動(dòng)作

時(shí)間為1s。試選擇電纜截面：（D選擇用統(tǒng)一導(dǎo)線械面；（2）按。〃功c段分別選擇導(dǎo)線截面。

500m700,11

lOOOkw900kw

800kVa500kVa

圖5-23

解：（1）選擇用統(tǒng)一導(dǎo)線截面

1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面

P=8+〃2=1000+900=1900AW

Q=Q+%=制+500=1300攵var

S=^P2+Q2=A/19002+13002=2302kVA

,S2302，

1=—r=---=--------=222A

底JNL732X6

根據(jù)Tnax=3000~5000/?,查表得經(jīng)濟(jì)電流密度為2.25A//W7/。故

/222

A=——=——=98.45nvn2

Jec2.25

選擇3x95油浸紙絕緣銅芯電纜

2）按長時(shí)間允許電流校驗(yàn)所選截面

查的6kv銅芯3x95電纜在空氣中敷設(shè)是加=245A,大于222A,故所選截面符合要求。

3）按電壓損失校驗(yàn)

高壓配電線路允許電區(qū)損失為5%,故

AC/=6000x0.05=300V

而線路實(shí)際電壓損失：二%+8（?+4）=47.W

所以電壓損失滿足要求。

4）按短路電流熱穩(wěn)定條件校驗(yàn)

q46

三相最大穩(wěn)態(tài)短路也流為L=-F=——=4.22M

y/3Uav73x63

短路電流作用的假想時(shí)間4=%+t,apv取斷路器動(dòng)作時(shí)間為0.2s,則％=1+0.2=1.2$

對于無窮大系統(tǒng)取%，=0.055,故彳=1.2+0.05=1.255

電纜最小熱穩(wěn)定截面為k=1$=4220=28.6〃〃〃2<95〃〃〃2

C165

所以選用3x95電纜滿足要求。

(2)按ab,bc段分別選擇導(dǎo)線截面

1)計(jì)算各段的平均功率因數(shù)及電流

ab段的平均功率因數(shù)

COS/"￡+20.83

J仍+“+（0+0）2

he段的平均功率因數(shù)

CQSP1

^=i?=0-87

各段負(fù)荷甩流

1900

ab段=220.27/4

ah~73x6x0.83

900

be段I=99.54A

hc-73x6x0.87

2)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面

根據(jù)，皿=3(XX)~5(XX)〃，查表得經(jīng)濟(jì)電流密度為2.254/m蘇-故

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