供配电技术第6章

第6章供配电线路第6章供配电线路6.1供配电线路的接线方式6.2供配电线路的结构与敷设6.3导线和电缆截面的选择基本技能训练供配电线路的运行与维护思考题与习题第6章供配电线路6.1供配电线路的接线方式6.1.1高压供配电线路的接线方式高压供配电线路有放射式、树干式、环形三种基本接线形式。1.高压放射式接线高压放射式接线是指从变配电所高压母线上引出一回线路直接向一个车间变电所或高压用电设备供电，沿线不接其他负荷。图6-1(a)所示为单回路放射式接线。这种接线方式的优点是接线清晰，操作维护方便，各供电线路互不影响，供电可靠性较高，便于装设自动装置，保护装置也较简单；但高压开关设备用得较多，投资大，而且当某一线路发生故障或需要检修时，该线路供电的全部负荷都要停电。因此，单回路放射式接线只能用于二、三级负荷或容量较大以及较重要的专用设备。第6章供配电线路对二级负荷供电时，为提高供电的可靠性，可根据具体情况增加公共备用线路，图6-1(b)式接线。该接线方式的供电可靠性得到了提高，但开关设备的数量和导线材料的消耗量也有所增加。如果备用干线采用独立电源供电且分支较少，则可用于一级负荷。图6-1(c)所示为双回路放射式接线。该接线方式采用两路电源进线，然后经分段母线用双回路对用户进行交叉供电。其供电可靠性高，可供电给一、二级的重要负荷，但投资相对较大。图6-1(d)所示为采用低压联络线作备用干线的放射式接线。该接线方式比较经济、灵活，除了可提高供电可靠性以外，还可实现变压器的经济运行。第6章供配电线路第6章供配电线路图6-1(a)单回路放射式接线；(b)(c)双回路放射式接线；(d)采用低压联络线作备用干线的放射式接线第6章供配电线路2.高压树干式接线高压树干式接线是指由变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上沿线均连接了数个负荷点的接线方式，如图6-2所示。图6-2(a)为单回路树干式接线。该接线方式较之单回路放射式接线，变配电所的出线数量大大减少，高压开关柜的数量也相应减少，同时可节约有色金属的消耗量。但因多个用户采用一条公用干线供电，各用户之间互相影响，故当某条干线发生故障或需要检修时，将引起干线上的全部用户停电，所以这种接线方式供电可靠性差，且不容易实现自动化控制。单回路树干式接线一般用于对三级负荷配电，而且干线上连接的变压器不得超过5台，总容量不应大于2300kV·A。这种接线方式在城镇街道应用较多。第6章供配电线路第6章供配电线路图6-2(a)单回路树干式接线；(b)(c)两端供电的单回路树干式接线；(d)两端供电的双回路树干式接线第6章供配电线路为提高供电可靠性，可采用如图6-2(b)所示的单侧供电的双回路树干式接线方式。该接线方式可供电给二、三级负荷，但投资也相应地会有所增加。图6-2(c)为两端供电的单回路树干式接线。若一侧干线发生故障，则可采用另一侧干线供电，因此供电可靠性也较高，与单侧供电的双回路树干式接线相当。当正常运行时，由一侧供电或在线路的负荷分界处断开，当发生故障时要手动切换，但寻查故障时也需中断供电。所以，两端供电的单回路树干式接线只可用于对二、三级负荷供电。图6-2(d)是两端供电的双回路树干式接线。这种接线方式比单侧供电的双回路树干式接线的供电可靠性有所提高，主要用于对二级负荷供电；当供电电源足够可靠时，亦可用于一级负荷。这种接线方式的投资不比单侧供电的双回路树干式接线增加很多，第6章供配电线路3.高压环形接线高压环形接线实际上是两端供电的树干式接线，如图6-3所示，两路树干式接线连接起来就构成了环形接线。这种接线运行灵活，供电可靠性高。线路检修时可切换电源，故障时可切除故障线段，从而缩短了停电时间。高压环形接线可供电给二、三级负荷，且在现代化城市电网中应用较广泛。第6章供配电线路图6-3高压环形接线第6章供配电线路由于闭环运行时继电保护整定较复杂，且环形线路上发生故障时会影响整个电网，因此，为了限制系统短路容量，简化继电保护，大多数环形线路采用开环运行方式，即环形线路中有一处开关是断开的。通常采用以负荷开关为主开关的高压环高压配电系统的接线往往是几种接线方式的组合，究竟采用什么接线方式，应根据具体情况对供电可靠性的要求，通过技术、经济综合比较后才能确定。一般来说，高压配电系统宜优先考虑采用放射式；对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅区，可考虑采用树干式或环形配电。第6章供配电线路6.1.2低压供配电线路的接线方式低压供配电线路的作用是从车间变电所或建筑物变电所以220／380V的电压向车间或建筑物各用电设备或负荷点配电。低压配电线路也有放射式、树干式和环形等接线方式。1.低压放射式接线图6-4所示为低压放射式接线。这种接线方式由变压器低压母线上引出若干条回路，由变配电所低压配电屏再分别配电给各配电箱或低压用电设备。放射式接线的特点是供电线路独立，引出线发生故障时互不影响，供电可靠性较高，但有色金属消耗量较多。放射式接线多用于设备容量大或对供电可靠性要求较高的场合，例如大型消防泵、电热器、生活水泵和中央空调的冷冻机组等。第6章供配电线路图6-4低压放射式接线第6章供配电线路2.低压树干式接线这种接线方式从变配电所低压母线上引出干线，沿干线再引出若干条支线，然后再引至各用电设备。树干式接线的特点正好与放射式接线相反。树干式采用的开关设备较少，有色金属消耗量也较少，但当干线发生故障时，影响范围大，因此供电可靠性较低。图6-5(a)所示为母线放射式接线。这种接线方式多采用成套的封闭式母线槽，运行灵活方便，也比较安全，适用于用电容量较小且分布均匀的场所，如机械加工车间、工具车间和机修车间的中小型机床设备以及照明配电等。第6章供配电线路图6-5低压树干式接线(a)母线放射式；(b)“变压器-干线组”式第6章供配电线路图6-5(b)为“变压器-干线组”式接线，该接线方式省去了变电所低压侧的整套低压配电装置，简化了变电所的结构，大大减少了投资。为了提高母线的供电可靠性，该接线方式一般接出的分支回路数不宜超过10条，而且不适用于需频繁启动、容量较大的冲击性负荷和对电压质量要求高的设备。图6-6(a)和(b)是一种变形的树干式接线，通常称为链式接线。链式接线的特点与树干式接线基本相同，适用于用电设备彼此相距很近且容量均较小的次要用电设备，链式相连的设备一般不超过5台，链式相连的配电箱不宜超过3台，且总容量不宜超过10kW。第6章供配电线路图6-6低压链式接线(a)连接配电箱；(b)连接电动机第6章供配电线路3.低压环形接线工厂内的一些车间变电所低压侧也可以通过低压联络线相互连接成为环形。图6-7所示为由一台变压器供电的低压环形接线。环形接线的供电可靠性较高，任一段上的线路发生故障或检修时，都不致造成供电中断，或只短时停电，一旦切换电源的操作完成，即可恢复供电。环形接线可使电能损耗和电压损耗减少，但是环形系统的保护装置及其整定配合比较复杂，如配合不当容易发生误动作，反而会扩大故障停电范围。因此，低压环形接线一般采用开环运行方式。第6章供配电线路图6-7低压环形接线第6章供配电线路在低压配电系统中，往往采用几种接线方式的组合，应根据具体情况而定。一般地，在正常环境的车间或建筑内，当大部分用电设备不是很大而又无特殊要求时，宜采用树干式配电。之所以采用这种接线方式，一方面是因为树干式配电较之放射式经济，另一方面是因为我国大多数供配电工作人员对采用树干式配电已积累了相当成熟的运行经验。实践证明，树干式配电在一般正常情况下是能够满足生产要求的。第6章供配电线路总之，用户的供配电线路接线应力求简单。如果接线过于复杂，层次过多，不仅浪费投资，维护不便，而且由于电路中连接的元件过多，因操作错误或元件故障而发生事故的机率就会随之增多，处理事故和恢复供电的操作也比较麻烦，从而延长了停电时间。同时由于配电级数多，继电保护的级数也相应增多，动作时间也相应延长，对供电系统的故障保护十分不利，因此，GB50052—1995《供配电系统设计规范》规定：“供电系统应简单可靠，同一电压供电系统的配电级数不宜多于两级。”第6章供配电线路6.2供配电线路的结构与敷设6.2.1架空线路的结构与敷设架空线路是指架设在室外电杆上用于输送电能的线路。其特点是：敷设比较容易，成本较低，投资较少，维修方便，易于发现和排除故障；但它要占用一定的地面位置，有碍交通和观瞻，且易受环境影响，安全可靠性较差。1.架空线路的结构架空线路由导线、电杆、横担、绝缘子、线路金具等组成，如图6-8所示。有的架空线路为了加强电杆的稳定性，在电杆上还装有拉线或扳桩；也有的架空线路上装设有避雷线用来防止雷击。第6章供配电线路图6-8架空线路的结构(a)低压架空线路；(b)高压架空线路第6章供配电线路1)架空线路的导线导线是线路的主体，具有输送电能的功能。由于架空导线要经常承受自身重量和各种外力的作用，且需承受大气中有害物质的侵蚀，因此必须具有良好的导电性，同时要具有一定的机械强度和耐腐蚀性，而且要尽可能地做到质轻价廉。导线材质有铜、铝和钢三种。铜导线的导电性能好，机械强度高，耐腐蚀，但价格贵。铝导线的导电性能、机械强度和耐腐蚀性虽比铜导线差，但它质轻价廉，因此在可以以铝代铜的场合，应优先采用铝导线。钢导线的机械强度很高，且价廉，但其导电性差，功率损耗大，并且易生锈，所以钢导线一般只用作避雷线，而且必须镀锌，其最小使用截面不得小于25mm2。第6章供配电线路架空导线一般采用多股绞线，有铜绞线(TJ)、铝绞线(LJ)和钢芯铝绞线(LGJ)。架空线路的导线一般采用铝绞线，但对机械强度要求较高，35kV及35kV以上的架空线路宜采用钢芯铝绞线(外层为铝线，作为载流部分；内层线芯为钢线，以增强机械强度)。在有烟雾或化学腐蚀气体存在的地区，宜采用防腐钢芯铝绞线(LGJF)或铜绞线。架空线路在一般情况下都采用上述裸导线，但敷设在大、中城市市区主次干道、繁华街区、新建高层建筑群区及新建住宅区的中、低压架空配电线路以及有腐蚀性物质的环境中的架空线路，宜采用绝缘导线。第6章供配电线路2)电杆、横担和拉杆电杆是支持导线的主体和支撑导线的支柱，它是架空线路的重要组成部分。对电杆的要求主要是要有足够的机械强度，同时尽可能地经久耐用，价廉，便于搬运和安装。电杆有水泥杆、钢杆和铁塔架等。铁塔架主要用于220kV以上超高压、大跨度的线路；钢杆多用在城镇电网中。目前广泛应用的是水泥杆。一条架空线路要由许多电杆来支撑，这些电杆根据其在线路上所处的位置和所起的作用不同，可分为直线杆、终端杆、耐张杆、转角杆、分支杆和跨越杆等。第6章供配电线路横担安装在电杆的上部，用来安装绝缘子以架设导线。常用的横担有铁横担和瓷横担。瓷横担具有良好的绝缘性能，兼有绝缘子和横担的双重功能，能节约大量的木材和钢材，降低线路造价，加快施工进度。但是瓷横担比较脆，在安装和使用中必须注意。拉线是为了平衡电杆各方面的作用力，并抵抗风压以防电杆倾倒。第6章供配电线路3)线路的绝缘子和金具线路的绝缘子用来将导线固定在电杆上，并使导线与横担、杆塔之间保持足够的绝缘，同时承受导线的重量与其他作用力，所以绝缘子要保证足够的电气绝缘强度与机械强度。绝缘子有针式绝缘子和悬式绝缘子两类。针式绝缘子主要用于10kV及10kV以下的线路；悬式绝缘子主要用于35kV及35kV以上的线路。线路金具是用来连接安装导线、横担和绝缘子等的金属部件。第6章供配电线路2.架空线路的敷设沿着规定路线装设架空线路的过程称为架空线路的敷设。架(1)敷设架空线路必须遵循有关技术规程的规定，以保证施工质量和线路安全运行。(2)合理选择路径，做到路径短，转角小，交通运输方便，(3)三相四线制的导线在电杆上一般采用水平排列，中性线架设在靠近电杆的位置；三相三线制的导线可采用三角形排列，也可采用水平排列；多回路导线同杆架设时，可采用三角、水平混合排列，也可全部垂直排列。第6章供配电线路(4)不同电压等级线路的挡距(也称跨距，即同一线路上相邻两电杆之间的距离)不同。一般380V线路的挡距为50