导体选择、电缆及架空线路

8导体选择、电缆及架空线路设计（35kV及以下）8.0.0内容和依据A.高压导体选择：GB50060-2008《3~110kV高压配电装置设计规范》DL/T5222-2005《导体和电器选择设计技术规定》(适用范围：3~500kV；考试重点：3~35kV配电装置导体。)B.低压导体选择：GB50054-1995《低压配电设计规范》（低压配电装置硬母线的短路稳定校验：参照高压导体。三相平衡系统中的谐波电流效应：见GB/T16895.15-2002《建筑物电气装置第5部分：电气设备的选择和安装第523节：载流量》。）C.电缆线路设计：GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》(适用范围：500kV及以下；考试重点：10kV及以下。）D.架空线路设计：GB50061-2010《66kV及以下架空电力线路设计规范》【注】本章的内容覆盖《配电手册》的第九章电线电缆选择、第十章线路敷设、第五章第四节短路稳定校验。8.1导体选择8.1.13~35kV配电装置导体选择811.1选择导体的技术条件-1电流（见801.4);-2电晕(见801.5）；-3动稳定或机械强度（见801.6）；-4热稳定（见801.6）；-5允许电压降（见4章）；-6经济电流密度（见801.7）。811.2选择导体的环境条件-1环境温度屋外裸导体——最热月平均最高温度；屋内裸导体——通风设计温度（或最热月平均最高温度加5℃）。3~35kV配电装置导体选择（续）-2日照*计算日照的附加温升时，日照强度取0.1W/cm2，风速取0.5m/s。*按经济电流密度选择的导体，可不计日照的影响。-3风速最大风速取离地面10m高、30年一遇的10min平均最大风速。-4污秽主要影响外绝缘。污秽分级和爬电比距见7章或DL/T5222附录C。-5海拔影响外绝缘和散热。裸导体载流量在不同海拔及环境温度下的综合校正系数见DL/T5222附录表D11。【注】*屋内配电装置可不校验-2、-3、-4款。*地震烈度见7章。3~35kV配电装置导体选择（续）811.3导体材料的选择*载流导体一般选用铝、铝合金或铜材料。*工作电流较大且位置特别狭窄或对铝有较严重腐蚀的场所，宜选铜导体。*钢母线只用在工作电流小而短路电动力大或不重要的场合。811.4按电流选择导体-1载流量不得小于最大持续工作电流。-2裸导体的载流量见DL/T5222附录D，其计算条件如下：*最高允许温度70℃者：基准环境温度25℃、无风、无日照、辐射散热系数和吸热系数均为0.5、不涂漆。*最高允许温度80℃者：基准环境温度25℃、日照0.1W/cm2、风速0.5m/s且与管形导体垂直、海拔1000m、辐射散热系数和吸热系数均为0.5、不涂漆。-3最高工作温度：普通导体不宜超过70℃（接触面镀锡、搪锡时，可提高到85℃）；钢芯铝线及管形导体可按不超过80℃考虑（计及日照影响）。3~35kV配电装置导体选择（续）-4载流量的校正：*按海拔和环境温度校正，见DL/T5222附录表D11；*对屋外导体，应计及日照影响，见DL/T5222附录D（最高允许温度80℃的载流量已计及）；*采用多导体结构时，应考虑邻近效应和热屏蔽的影响。811.5电晕校验*110kV及以上的裸导体才校验。非本节重点，仅介绍概念。*电晕是带电体尖凸表面的高场强使大气分子电离而形成的放电，将增加电网损耗，引发无线电干扰。*要求：在1.1倍最高工作相电压下，晴天夜晚不应出现可见电晕，户外晴天无线电干扰电压不宜大于500μV。*电晕临界电压的计算见DL/T5222式7.17。*110kV导体最小规格（海拔不超过1000m、常用相间距离下）：软导线LGJ-70；管形导体d≥20。3~35kV配电装置导体选择（续）811.6短路稳定校验-1短路电流的计取，同7章。-2用熔断器保护时，对短路稳定校验的要求有不同提法。*DL/T5222中规定：“仅用熔断器保护的导体和电器可不验算热稳定；除用有限流作用的熔断器保护者外，导体和电器的动稳定仍应验算。”（熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。）*原GB50060-1992的提法：“用高压限流熔断器保护的导体和电器，可根据限流熔断器的特性验算其动稳定和热稳定。”现GB50060-2009已改为与DL/T5222一致。-3短路电流的电磁效应和导体的动稳定校验，见《配电手册》第五章P207~209。硬导体的最大允许应力有不同的数据：DL/T5222的表7.3.3（硬铜为170MPa，铝合金按牌号）；《指导书》的表8-1-2（硬铝/硬铜为70/140MPa）；《配电手册》的P208和P213表5-10（硬铝/硬铜为120/170MPa）。（答题建议：案例题不要引用《指导书》。如题目给出数据时，应直接引用。计算题未给数据时，可引用《配电手册》的公式和数据。）3~35kV配电装置导体选择（续）-4短路电流的热效应和导体的热稳定校验，见《配电手册》第五章P210~212。（DL/T5222也列有计算式7.1.8。）导体的最高允许温度：硬铝及铝镁（锰）合金取200℃；硬铜取300℃。热稳定系数C可查表。811.7按经济电流密度选择导体*较长导体的截面宜按经济电流密度选择，配电装置的汇流母线除外。*经济电流密度可参照DL/T5222附录E选取。*导体规格可取计算截面的相邻下一档。811.8常用导体的选型*20kV及以下回路的硬导体：正常工作电流4000A及以下者宜选用矩形导体；4000~8000A者宜选用槽形导体；8000A以上者宜选用圆管形导体。*110kV及以上配电装置的硬导体，宜用铝合金圆管形导体。*220kV及以下软导线，宜选用钢芯铝绞线。3~35kV配电装置导体选择（续）811.9导体的连接*硬导体间的连接应尽量采用焊接，需要断开的接头及导体与电器的连接处，应采用螺栓连接。*不同金属的螺栓连接接头，在屋外或特殊潮湿的屋内，应有特殊的结构和防腐蚀措施。*矩形导体接头的搭接长度不应小于其宽度。*硬导体与电器的连接处，可能发生不同沉陷和振动的场所，应装设伸缩接头或采取防振措施。*消除温度变化应力的伸缩接头，矩形硬铝母线的直线段每隔20m左右装一个，滑动支持式铝管母线每隔30~40m装一个。*伸缩接头截面不应小于其所连接导体截面的1.2倍，或为定型产品。*软导体的金具应选用合适的标准产品。811.10减少钢构发热*工作电流大于1500A的裸导体的支持钢构和夹板的零件，不应构成闭合磁路。*工作电流大于4000A的裸导体的邻近钢构，应避免构成闭合磁路或装设短路环。8.1.2低压配电系统导体的选择812.1导体类型的选择*按敷设方式和环境条件选择。*绝缘导体应符合工作电压的要求。812.2导体截面的选择*按载流量选择（温度校正系数、不同冷却条件按最差5m。）*按过负载保护选择*按电压损失选择*按机械强度选择*动、热稳定校验*接地故障保护校验（TN系统采用自动切断电源法时）812.3中性线截面选择和谐波电流校正系数812.4保护线截面选择（本节由任老师主讲。）8.2电缆线路设计8.2.1常用电缆的型号和用途（略）8.2.2电缆型式的选择822.1导体材质选择-1控制电缆应选用铜导体-2下列情况的电力电缆应选用铜导体*需保持高可靠性连接的回路，如电机励磁、重要电源、移动设备；*严酷的工作环境，如振动剧烈、有爆炸危险、对铝有腐蚀；*耐火电缆；*紧靠高温设备；*安全性要求高的公共设施；*工作电流较大，需增多电缆根数时；*产品仅有铜导体时。-3除上述情况外，电缆材质可选用铜或铝导体。（补充：还有宜选用铝导体的情况，氨气环境、中频线路等。）电缆型式的选择（续）822.2电缆芯数选择-11kV及以下交流系统*电缆芯数取决于带电（载流）导体系统型式和是否用电缆芯作PE线。采用电缆芯作PE线时，电缆芯数为带电导体数加1。*GB50217的3.2.1和3.2.2条有错误：不采用IEC术语导致概念不清。三相回路也有不引中性线的情况（如电动机回路、IT系统）。“受电设备外露可导电部位的接地与电源系统接地各自独立时”，是指TT系统，还是分开接地的TN系统？但都要有PE线。建筑物内外不同，PE线与N线分合各异。单相回路的PE线与N线不宜合用。-23~35kV三相回路*工作电流较大或水下敷设时，可选用单芯电缆。*除上述情况外，应选用三芯电缆（统包型、绞合构造型）。-3110kV三相回路可选用三根单芯电缆。-4宜选用单芯电缆的补充：减少中间接头（特殊较长距离）、减小弯曲半径（桥架内敷设）、矿物绝缘电缆。上述要求对低压电缆也适用（包括工作电流大等）。电缆型式的选择（续）822.3电缆绝缘水平-1GB50217的规定：*电缆导体的相间额定电压不得低于回路的工作线电压。*电缆导体与绝缘屏蔽或金属层之间额定电压：中性点直接接地或经低电阻接地的系统，不超过1min切除故障时，不应低于100%工作相电压；其他系统不宜低于133%工作相电压；单相接地故障可能持续8h以上或安全性要求较高时，宜采用173%工作相电压。*电缆的耐压水平应满足系统绝缘配合的要求。*控制电缆宜选用450/750V。-2IEC标准中缆芯对地（屏蔽层或金属护套）的额定电压U0分为两类：中性点有效接地系统，单相接地故障持续时间不超过1min者，应选用第Ⅰ类U0，0.6/1（0.45/0.75）、1.8/3、3/6、6/10、21/35kV；中性点非有效接地系统，单相接地故障持续时间1min~2h者，应选用第Ⅱ类U0，3/3、6/6、8.7/10、26/35kV。IEC标准还给出了缆芯对地的雷电冲击耐受电压峰值。（详见《配电手册》P481~482。）电缆型式的选择（续）822.4常用电缆绝缘类型的选择（关键词：聚氯乙烯）-1低压电缆宜选用聚氯乙烯或交联聚乙烯型挤塑绝缘。-2中压电缆宜选用交联聚乙烯绝缘。-3移动式设备或有较高柔软性要求时，应选用橡皮绝缘电缆。-4放射线作用场所，应按绝缘类型的要求，选用交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘电缆。-560℃以上高温场所，应分别选用选用耐热聚氯乙烯、交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘电缆；100℃以上高温环境，宜选用矿物绝缘电缆。-6-15℃以下低温环境，应分别选用交联聚乙烯、聚乙烯、耐寒橡皮绝缘电缆。-7人员密集的公共设施、有低毒阻燃性防火要求的场所，可选用交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等不含卤素的绝缘电缆。-8除上述-5、-6、-7条不宜选用聚氯乙烯绝缘电缆外，6kV以下回路可选用聚氯乙烯绝缘电缆。-9对6kV重要回路或6kV以上的交联聚乙烯电缆，应选用内、外半导电与绝缘层三层共挤工艺的型式。电缆型式的选择（续）822.5电缆护层的选择-1护层选择的一般要求*需要增强抗外力的单芯电缆，应选用非磁性金属铠装层，不得选用未经非磁性有效处理的钢制铠装。*在潮湿、化学腐蚀环境或易受水浸泡的电缆，应有聚乙烯外护层；水中电缆的粗钢丝铠装应有挤塑外护层。*有低毒阻燃性防火要求的场所，可选用聚乙烯或乙丙橡皮等不含卤素的外护层；有低毒性防火要求时，不宜选用聚氯乙烯外护层。*除-15℃以下低温环境或药用化学液体浸泡场所和低毒阻燃性要求的电缆挤塑外护层宜选用聚乙烯外，其他可选用聚氯乙烯外护层。*有水或化学液体浸泡场所的6~35kV重要回路或35kV以上的交联聚乙烯电缆，应具有金属塑料复合阻水层、金属套等径向防水构造。敷设于水中的中、高压交联聚乙烯电缆，应具有纵向阻水构造。-2直埋敷设时电缆护层的选择*电缆承受较大压力或有机械损伤危险时，应具有加强层或钢带铠装。电缆型式的选择（续）*在流沙层、回填土等可能出现位移的土壤中，电缆应具有钢丝铠装*白蚁严重危害地区的挤塑电缆，应选用较高硬度的外护层，其材质可采用尼龙、特种聚烯烃共聚物、金属套或钢带铠装。*地下水位较高的地区，应选用聚乙烯外护层。*除上述情况外，可选用不含铠装的外护层。-3空气中固定敷设时电缆护层的选择*小截面挤塑绝缘电缆直接在臂式支架上敷设时，宜具有钢带铠装。*在地下客运、商业设施等安全性要求高且鼠害严重的场所，塑料绝缘电缆应具有金属包带或钢带铠装。*高落差受力条