供配电线路

第五章工厂电力线路内容提要：介绍工厂电力线路的接线方式及其结构和敷设，重点讲述导线和电缆截面的选择计算，介绍工厂电力线路的电气安装图知识。本章也是工厂供电一次系统的重要内容。本章重点：电力线路接线方式导线和电缆截面的选择计算本章难点：导线和电缆截面的选择计算一、概述电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。电力线路的分类：按电压高低分：高压线路（即1kV以上线路）低压线路（即1kV及以下线路）有的细分为低压（1kV及以下）、中压（1kV以上～35kV）、高压（35～220kV）和超高压（220kV及以上）等线路。按其结构型式分：架空线路、电缆线路和车间（室内）线路等。第一节工厂电力线路及其接线方式接线方式——电源端（变、配电所）向负荷端（电能用户或者用电设备）输送电能时所采用的网络形式。二、高压线路的接线方式常用的典型网络结构分为：放射式树干式环形高压配电线路——厂区中总变电所到车间变电所高压电力线路，一般采用10KV/6KV，一般10KV优先；低压配电线路——车间变压器到用电设备，一般1KV或者380V/220V；（1）放射式1.单回路放射式网络结构优点：供电可靠性较高，当任意一回线路故障时，不影响其它回路供电，且操作灵活方便，易于实现保护和自动化。应用：可用于对容量较大、位置较分散的三级负荷供电。在中压和低压系统中均比较常见。缺点：其高压开关设备用得较多，且每台断路器须装设一个高压开关柜，从而使投资增加。在发生故障或检修时，该线路所供电的负荷都要停电。2.双回路放射式网络结构对于重要的用户，为保证供电回路故障时，不影响对用户供电，可采用双回路放射式接线，如下图所示。一次投资较大，因此一般仅用于确需高可靠性的用户，并可将双回路的电源端接于不同的电源，以保证电源和线路同时得以备用，可向一、二级负荷供电。此种网络结构在中压和低压系统中均常见。3.带公共备用线的放射式网络结构当二级负荷比较分散时，也可采用带公共备用线的放射式接线，以节省投资，如下图所示。此种网络结构一般在中压系统中应用。（2）树干式网络结构1.单回路树干式网络结构如下图所示，树干式网络结构就是由电源端向负荷端配出干线，在干线的沿线引出数条分支线向用户供电。优点:◎变(配)电所馈电出线少，配电装置简单;◎投资少，线损小。缺点:◎可靠性差-----干线故障影响所有负荷一般用于向三级负荷供电。◎每条线路所接变压器5台,总容量3000KVA------干线不宜承担过大的负荷电流（投资线损）高压电缆分支箱欧式电缆分支箱（对接式分支≤8）美式电缆分支箱（1分3）硅橡胶电缆插头电缆插座续上页1.分支箱顶盖2.分支箱侧门3.电缆出线分支4.电缆进线分支5.双通套管6.分支箱侧门7.分支箱箱体8.避雷器9.接地线10.接地线板11.防鼠罩12.电缆固定夹2.双回路树干式网络结构对于要求高可靠性的用户，采用双回路干线，使线路互为备用，同时可将双回路引自不同的电源，如图所示，实现电源和线路的两种备用，达到向一、二级负荷供电的目的。这种结构在中、低压系统中均广泛应用。（3）环式网络结构环式网络结构一般用于中压系统或高压系统，尤其在城市供配电网络中得到广泛应用。可用于对二、三级负荷供电。如下图，电源可为多个或一个，通常采用开环运行方式，即环形线路中有一处开关是断开的。普通环式环网电缆分支箱环网柜主电路电动操作箱环网柜户外防护箱IP33拉手环式环网节点10/0.38kVHSS或HDS10kVSTS1HSS或HDS10kVSTS10/0.38kV环网节点n双环网节点双环网节点STSn10/0.38kV10/0.38kVSTS110kVHSS1或HDS110kVHSS2或HDS2（二）高压配电网的设计1、高压配电网接线的基本原则可靠：根据负荷等级确定电源个数，一二级负荷一般两个电源灵活：便于操作和维护经济：费用低，投资少冗余：考虑日后负荷的增加能够短时间过负荷：双电源进线时，若其中一条停电，其余进线能够承担一二级负荷用电，一般不考虑二者同时故障的情况。考虑因素：供电可靠性的要求、车间配电变压器的容量及分布、地理环境等。配电级数不宜多于两级。一般用户高压配电网宜采用放射式。对一般负荷及容量在1000kVA及以下的变压器，宜采用普通环式接线。对于重要负荷，可采用双回路放射式，或采用工作电源接线为放射式、备用电源接线为树干式的组合形式，根据情况，也可采用拉手环式接线。对于三级负荷，为节省投资可采用树干式，负荷较大时则可采用分区树干式接线。2、接线方式的选取高压配电级数STS10/0.38kV4STS310/0.38kVSTS110/0.38kV35/10kVHSSHDS10/10kV10/0.38kVSTS2第一级第一级一级第二级第二级二、低压配电网的接线方式a)单回路放射式（一）低压配电网接线基本形式1.放射式MSTSAP0.38kVMM车间变电所配电箱用电设备动力配电箱电源出线1出线4出线2出线3主电路图特点：供电可靠性较高，所用开关设备及配电线路也较多。多用于用电设备容量大，或负荷性质重要，或车间内负荷排列不整齐，或车间为有爆炸危险的厂房，必须由与车间隔离的房间引出线路等情况。AT10.38kVATn车间变电所双电源自动切换箱b)双回路放射式双电源切换箱出线2出线1出线4出线3主电源备用电源主电路图APn0.38kVSTSAP1AP2配电箱车间变电所分支箱2.树干式a)单回路树干式特点：引出配电干线较少，采用的开关设备自然较少，但供电可靠性差。在机械加工车间、工具车间和机修车间应用比较普遍低压电缆分支箱双电源自动切换箱车间变电所0.38kVSTSAT2AT1ATnb)双回路树干式多用于各车间变电所低压侧之间的联络线，彼此连成环式，互为备用。3.环式正常时备用电源不供电，即也采用开环运行方式。0.38kVSTS10.38kVSTS30.38kVSTS2链式线路只在线路首端设置一组总的保护，可靠性低。4.链式适用于从配电箱对彼此相距很近、容量很小的次要用电设备的配电。照明箱ALb）ALAPMMMa）变形的树干式接线照明配电箱主电路图出线5出线3出线2出线1出线4电源1、低压配电网接线的基本原则☆车间变电所尽量接近负荷中心，减少线损；☆可靠性要高，电能质量要高、灵活——便于检修；☆配电电压等级一般不超过两级；☆同一流水线的用电设备尽量采用同一线路供电:平行生产的流水线或者互为备用的生产机组，有不同的母线或者进线供电;☆单相用电设备应该适当配置，力求三相负荷平衡;☆便于用电设备的检修，不同的班组或者工段最好分设配电箱和电源开关应满足用电设备对供电可靠性和电能质量的要求，同时应注意接线简单、操作方便安全，具有一定灵活性。（二）低压配电网的设计正常环境的车间或建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，且无特殊要求时，宜采用树干式配电。用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求的车间、建筑物内，宜采用放射式配电。部分用电设备距供电点较远，而彼此相距很近、容量很小的次要用电设备，可采用链式配电。高层建筑物内，当向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电；部分较大容量的集中负荷或重要负荷，应从低压配电室以放射式配电。2、接线方式的选取MAPSTS10/0.38kVALM低压配电级数第一级一级第三级第二级第二级第二节工厂电力线路的结构和敷设一、架空线路的结构和敷设架空线路是用杆塔将导线悬挂在空中，导线利用绝缘瓷瓶支持在杆塔的横担上。架空线路主要由导线（一般为钢芯铝绞线）、电杆、绝缘子和线路金具等基本元件组成。图5-9架空线路的结构a）低压架空线路b）高压架空线路1-低压导线2-低压针式绝缘子3-低压横担4-低压电杆5-高压横担6-高压悬式绝缘子串7-线夹8-高压导线9-高压电杆10-避雷线94优点：1）设备简单，造价低。2）露置空中，易于检修和维护。3）利用空气绝缘，建造比较容易。缺点：1）侵占地面位置，有碍交通。2）易受环境影响、安全可靠性较差。3）影响厂区美化。按材质分为铝（L）、钢（G）、铜（T）、铝合金（HL）等类型。导线按结构分为单股线与多股绞线（常用）。(一）导线导线的材料应满足以下要求：较高的机械强度和抗腐蚀能力，要有良好的导电性能地质轻且价廉(2)钢芯铝绞线LGJ—□∣∣∣∣铝钢芯绞线铝线部分额定截面(mm2)∣∣∣铜（铝）绞线额定截面(mm2)常用裸导线全型号的表示和含义如下：(1)铜（铝）绞线T（L）J—□铝绞线（LJ）导电率高、质轻价廉，但机械强度较小、耐腐蚀性差，故多用于挡距不大的10kV及以下的架空线路。钢芯铝绞线（LGJ）将多股铝线绕在钢芯外层，铝导线起载流作用，机械载荷由钢芯与铝线共同承担，使导线的机械强度大为提高，因而在10kV以上的架空线路中得到广泛应用铝合金绞线（LHJ）机械强度大、防腐性能好、导电性亦好，可用于一般输配电线路。铜绞线（TJ）导电率高、机械强度大、耐腐蚀性能好，是理想的导电材料。但为了节约用铜，目前只限于有严重腐蚀的地区使用。钢绞线（GJ）机械强度高，但导电率差、易生锈、集肤效应严重，故只适用于电流较小、年利用小时低的线路及避雷线。架空线路一般采用裸导线。对于工厂和城市中10kV及以下的架空线路，当安全距离难以满足要求、邻近高层建筑及在繁华街道或人口密集地区、空气严重污秽地段和建筑施工现场，按GB50061-1997《66kV及以下架空电力线路设计规范》规定，可采用绝缘导线。(二)电杆、横担和拉线电杆是支持导线的支柱，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。电杆按其采用的材料分，有木杆、水泥杆（钢筋混凝土杆）和铁塔。对工厂来说，水泥杆应用最为普遍，因为采用水泥杆可以节约大量的木材和钢材，而且它经久耐用，维护简单，也比较经济。横担的主要作用是固定绝缘子，并使各导线相互之间保持一定的距离，防止风吹或其他作用力产生摆动而造成相间短路。目前使用的主要是铁横担、木横担、瓷横担等。拉线是为了平衡电杆各方面的作用力，并抵抗风压以防止电杆倾倒用的。(三)线路绝缘子和金具绝缘子又称瓷瓶。线路绝缘子用来将导线固定在电杆上，并使导线与电杆绝缘。因此对绝缘子既要求具有一定的电气绝缘强度，又要求具有足够的机械强度。线路绝缘子按电压高低分低压绝缘子和高压绝缘子两大类。线路金具是用来连接导线、安装横担和绝缘子等的金属附件（四）架空线的敷设1、敷设要求、路径选择2、导线在电杆上的排列方式3、架空线的档距、弧垂、及其它距离图5-16导线在电杆上的排列方式1-电杆2-横担3-导线4-避雷线三相四线制低压架空线路的导线，一般都采用水平排列，如图5-16a所示。由于中性线（PEN线）电位在三相均衡时为零，而且其截面一般较小，机械强度较差，所以中性线一般架设在靠近电杆的位置。三相三线制架空线路的导线，可三角形排列，如图5-16b、c所示；也可水平排列，如图5-16f所示。多回路导线同杆架设时，可三角形与水平混合排列，如图5-16d所示，也可全部垂直排列，如图5-16e所示。电压不同的线路同杆架设时，电压较高的线路应架设在上边，电压较低的线路则架设在下边。二、电缆线路的结构和敷设电缆线路与架空线路相比，具有运行可靠，不易受外界影响，不占地面的优点，但同时也具有投资大，敷设维修困难，难于发现和排除故障的缺点。1.电缆的结构电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。相线芯数电缆类别代号缆芯材质代号内护层代号结构特征代号外护层代号中性线芯截面（㎜2）中性线芯数缆芯间额定电压（kV）相线芯截面(mm2)□□□□□—U0/U—3×□＋1×□缆芯对地额定电压（kV）电力电缆全型号的表示和含义如下：(1)电缆类别代号含义：Z-油浸纸绝缘电力电缆；V-聚氯乙烯绝缘电力电缆；YJ-交联聚乙烯绝缘电力电缆；X-橡皮绝缘电力电缆；JK-架空电力电缆（加在上列代号之前）；ZR或Z-阻燃型电力电缆（加在上列代号之前）。(2)缆芯材质代号含义：L-铝芯；LH-铝合金芯；T-铜芯（一般不标）；T