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第五章 工厂电力线路

本章属于工厂供电的一次部分内容. 教学内容：    工厂电力线路及其结线方式；工厂电力线路的结构和敷设；导线和电缆截面的选择计算；车间动力电气平面布线图；工厂电力线路的运行维护。     教学重点：    工厂电力线路及其结线方式；工厂电力线路的结构和敷设；导线和电缆截面的选择计算；. 第五章 工厂电力线路. 第一节工厂电力线路及其接线 第二节 工厂电力线路的结构和敷设 第三节导线和电缆截面的选择 第四节 按允许电压损失选择导线和电缆截面 第五节 按经济电流密度选择导线和电缆的截面 第六节 电力线路运行. 第一节工厂电力线路及其接线. 高压线路的接线方式

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第五章 工厂电力线路

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  1. 本章属于工厂供电的一次部分内容 教学内容：    工厂电力线路及其结线方式；工厂电力线路的结构和敷设；导线和电缆截面的选择计算；车间动力电气平面布线图；工厂电力线路的运行维护。     教学重点：    工厂电力线路及其结线方式；工厂电力线路的结构和敷设；导线和电缆截面的选择计算； 第五章 工厂电力线路

  2. 第一节工厂电力线路及其接线 • 第二节 工厂电力线路的结构和敷设 • 第三节导线和电缆截面的选择 • 第四节 按允许电压损失选择导线和电缆截面 • 第五节 按经济电流密度选择导线和电缆的截面 • 第六节 电力线路运行

  3. 第一节工厂电力线路及其接线 • 高压线路的接线方式 • 低压线路的接线方式 HOME BACK NEXT

  4. 负荷等级及对供电要求 一 负荷分级 （一） 一级负荷 供电中断，…产生重大损失者。 （二）二级负荷 供电中断，…产生较大损失者。 （三） 三级负荷 为一般电力负荷，所有不属一、二级负荷者。 HOME BACK NEXT

  5. 负荷等级及对供电要求 一 负荷分级 （一） 一级负荷 供电中断，…产生重大损失者。 （二）二级负荷 供电中断，…产生较大损失者。 （三） 三级负荷 为一般电力负荷，所有不属一、二级负荷者。 HOME BACK NEXT

  6. 、各级负荷对供电电源的要求（一）一级负荷1. 两个电源供电2.对一级负荷中特别重要的负荷，除两个电源外，还必需增设应急电源。（二）二级负荷1. 两个回路供电2.供电变压器应有两台（三）三级负荷 无特殊要求 HOME BACK NEXT

  7. 一、高压线路的接线方式 工厂高压线路也有放射式、树干式和环式等基本接线方式。（一）放射式接线 指变配电所高压母线上引出的一回线路直接向一个车间变电所或高压用电设备供电，沿线不支接其他负荷。 HOME BACK NEXT

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  9. （二）树干式接线 指由变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上，沿线支接了几个车间变电所或负荷点的结线方式。这种接线与放射式接线相比，主要具有下列 优点（1）能减少线路的有色金属消耗量。（2）采用的高压开关数量少。（3）无需没高压配电室，投资 较少。但有下列缺点：（1)供电可靠性更低，当高压配电干线发生故障或检修时，其上的所有 变电所都要停电. (2)在实现自动化方面，适应性更差。要提高供电可靠性，可采用双干式供电或两端供电的方式。 HOME BACK NEXT

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  11. （三）环式接线 环式接线，实质上是两端供电的树干式接线。 为了避免环式线路上发生故障时影响整个电网，也为了便于实现线路的选择性，因此多数环式线路采取“开口”运行方式，即环式线路有一处开关是断开的。 HOME BACK NEXT

  12. HOME BACK NEXT

  13. 三、低压线路的接线方式 工厂低压线路有放射式、树干式和环式等基本接线方式。 （一）放射式接线 放射式接线的特点是： 其引出线发生故障时互不影响供电，可靠性较高；但在一般情况下，其有色金属消耗量较多，采用的开关设备较多。这种接线多用于供电可靠性要求高的车间，特别是用于大型设备的供电。 HOME BACK NEXT

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  15. （二）树干式接线 树干式接线的特点正好与放射式相反，一般情况下，它采用的开关设备较少，有色金属消耗量也较少；但干线发生故障时，影响范围大，故供电的可靠性较差。一般用于机械加工车间，机修车间，适用于供电容量较小而分布较均匀的用电设备。 HOME BACK NEXT

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  17. （三）环式接线 一个工厂内的所有车间变电所的低压侧，可以通过低压联络线相互联接成为环式。 环式接线，供电可靠性比较高。任一段线路发生故障或检修时，都不致造成供电中断，或暂时停电，一旦切换电源的操作完成，就能恢复供电。 环式接线，可使电能损耗和电压损耗减少，既能节约电能，又能提高电压水平。但是环式供电系统的保护装置及其整定配合相当复杂，如配合不当，容易发生误动作，反而扩大故障停电的范围。 HOME BACK NEXT

  18. 第二节 工厂电力线路的结构和敷设 架空线路是指室外架设在电杆上用于输送电能的线路。导线材质必须具有良好的导电性、耐腐蚀性和机械强度。 一、架空线路的结构 架空线路由导线、电杆、横担、拉线、绝缘子和线路金具等组成。 为了防雷，有些架空线还架设有避雷线。 HOME BACK NEXT

  19. 架空线路结构示意图 HOME BACK NEXT

  20. 架空线路的敷设原则为：（1） 在施工和竣工验收中必须遵循有关规程规定，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，转角少，交通运输方便，并与建筑物保持一定的安全距离。（3） 按有关规程要求，必须保证架空线路与地及其他设施在安全距离内。 HOME BACK NEXT

  21. 2.电缆线路电缆线路由电力电缆和电缆头组成。电力电缆由导体、绝缘层和保护层三部分组成。电缆头包括电缆中间接头和电缆终端头。 HOME BACK NEXT

  22. 电力电缆结构示意图 HOME BACK NEXT

  23. 环氧树脂中间头示意图 HOME BACK NEXT

  24. 环氧树脂终端头示意图 HOME BACK NEXT

  25. 电缆线路常用的敷设方式有：（1）直接埋地敷设 施工简单，散热效果好，且投资少。但检修不便，易受机械损伤和土壤中酸性物质的腐蚀，所以如果土壤有腐蚀性的话，须经过处理后敷设。直接埋地敷设适用于电缆数量少，敷设途径较长的场合。 HOME BACK NEXT

  26. 电缆直接埋地敷设 HOME BACK NEXT

  27. （2）电缆沟敷设 投资稍高，但检修方便，占地面积少，所以在配电系统中用得很广。 • 电缆在电缆沟内敷设示意图

  28. （3）沿墙敷设结构简单，维修方便，但积灰严重，易受热力管道影响，且不够美观。（3）沿墙敷设结构简单，维修方便，但积灰严重，易受热力管道影响，且不够美观。 • 电缆沿墙敷设示意图 HOME BACK NEXT

  29. （4）电缆桥架敷设 克服了电缆沟敷设电缆时存在的积水、积灰、易损坏电缆等多种弊病，改善了运行条件，且具有占用空间少、投资省、建设周期短、便于采用全塑电缆和工厂系列化生产等优点，因此在国外已被广泛应用，近年来国内也正在推广采用。 HOME BACK NEXT

  30. 敷设电缆需遵循的原则：（1）电缆类型要符合所选敷设方式的要求。例如直埋地电缆应有铠装和防腐层保护。（2）如果敷设条件许可，可给电缆考虑1.5~2%的长度余量，作为检修时备用。（3）电缆敷设的路径要力求少弯曲，弯曲半径与电缆外经的倍数关系应符合有关规定，以免弯曲扭伤。（4）垂直敷设的电缆和沿陡坡敷设的电缆，其最高与最低点之间的最大允许高度差不应超过规定值。敷设电缆需遵循的原则：（1）电缆类型要符合所选敷设方式的要求。例如直埋地电缆应有铠装和防腐层保护。（2）如果敷设条件许可，可给电缆考虑1.5~2%的长度余量，作为检修时备用。（3）电缆敷设的路径要力求少弯曲，弯曲半径与电缆外经的倍数关系应符合有关规定，以免弯曲扭伤。（4）垂直敷设的电缆和沿陡坡敷设的电缆，其最高与最低点之间的最大允许高度差不应超过规定值。 HOME BACK NEXT

  31. （5）以下地点的电缆应穿钢管保护（注意钢管内径不能小于电缆外径的两倍）：电缆从建筑物引入、引出或穿过楼板及主要墙壁处；从电缆沟引出到电杆，或沿墙敷设的电缆距地面2m高度及埋入地下小于0.25m深度的一段；电缆与道路、铁路交叉的一段。（6）直埋地电缆埋地深度不得小于0.7m，并列埋地电缆相互间的距离应符合规定（如10kV电缆间不应小于0.1m）。电缆沟距建筑物基础应大于0.6m，距电杆基础应大于1m。（5）以下地点的电缆应穿钢管保护（注意钢管内径不能小于电缆外径的两倍）：电缆从建筑物引入、引出或穿过楼板及主要墙壁处；从电缆沟引出到电杆，或沿墙敷设的电缆距地面2m高度及埋入地下小于0.25m深度的一段；电缆与道路、铁路交叉的一段。（6）直埋地电缆埋地深度不得小于0.7m，并列埋地电缆相互间的距离应符合规定（如10kV电缆间不应小于0.1m）。电缆沟距建筑物基础应大于0.6m，距电杆基础应大于1m。 HOME BACK NEXT

  32. （7）不允许在煤气管、天然气管及液体燃料管的沟道中敷设电缆；一般不要在热力管道的明沟或隧道中敷设电缆，特殊情况时可允许少数电缆放在热力管道沟道的另一侧或热力管道的下面，但必须保证不致使电缆过热；允许在水管或通风管的明沟或隧道中敷设少数电缆，或电缆与之交叉。（8）户外电缆沟的盖板应高出地面（但注意厂区户外电缆沟盖板应低于地面0.3m，上面铺以沙子或碎土），户内电缆沟的盖板应与地板平。电缆沟从厂区进入厂房处应设防火隔板，沟底应有不小于0.5%的排水坡度。（9）电缆的金属外皮、金属电缆头及保护钢管和金属支架等，均应可靠接地。（7）不允许在煤气管、天然气管及液体燃料管的沟道中敷设电缆；一般不要在热力管道的明沟或隧道中敷设电缆，特殊情况时可允许少数电缆放在热力管道沟道的另一侧或热力管道的下面，但必须保证不致使电缆过热；允许在水管或通风管的明沟或隧道中敷设少数电缆，或电缆与之交叉。（8）户外电缆沟的盖板应高出地面（但注意厂区户外电缆沟盖板应低于地面0.3m，上面铺以沙子或碎土），户内电缆沟的盖板应与地板平。电缆沟从厂区进入厂房处应设防火隔板，沟底应有不小于0.5%的排水坡度。（9）电缆的金属外皮、金属电缆头及保护钢管和金属支架等，均应可靠接地。 HOME BACK NEXT

  33. 对电缆头的基本要求： 保证密封是对电缆头最重要的要求之一。电缆头的绝缘强度。 HOME BACK NEXT

  34. 第三节导线和电缆截面的选择 导线和电缆导线和电缆的选择包括两方面内容：①选择型号；②选择截面一、导线、电缆型号的选择原则1.常用架空线路导线型号及选择 户外架空线路10kV及以上电压等级一般采用裸导线，380V电压等级一般采用绝缘导线。 裸导线常用的型号及适用范围为：（1）铝绞线（LJ） 导电性能较好，重量轻，对风雨作用的抵抗力较强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差。多用于6~10kV的线路，其受力不大，杆距不超过100~125m。 HOME BACK NEXT

  35. （2）钢芯铝绞线（LGJ） 在机械强度要求较高的场合和35kV及以上的架空线路上多被采用。（3）铜绞线（TJ）　　导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，但价格较高。（4）防腐钢芯铝绞线（LGJF）　　具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性好，一般用在沿海地区、咸水湖及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上。 HOME BACK NEXT

  36. 电缆类别代号： 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 材质代号： L—铝导体    LH—铝合金导体   T—铜导体    TR—软铜导体 内护套代号： Q—铅包    L—铝包（现不生产） V—聚氯乙烯护套 特征代号： P—滴干式    D—不滴流式    F—分相铅包式 外护层代号： 02—聚氯乙烯套    03—聚乙烯套   20—裸钢带铠装  30—裸细圆钢丝铠装  40—裸粗圆钢丝铠装 2.常用电力电缆型号及选择原则（1） 电力电缆型号的表示和含义 HOME BACK NEXT

  37. （2）常用型号及选择原则①塑料绝缘电力电缆　　结构简单，重量轻、抗酸碱、耐腐蚀，敷设安装方便。　　常用的有两种：聚氯乙烯绝缘及护套电缆（已达10kV电压等级）和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆（已达110kV电压等级）。②油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆　　可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能承受机械压力，但不能承受大的拉力。3.常用绝缘导线型号及选择    塑料绝缘的绝缘性能良好，价格低，可节约橡胶和棉纱，在室内敷设时常用。 常用塑料绝缘线型号有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。 HOME BACK NEXT

  38. 为了保证供电系统、安全可靠、优质、经济地运行，导线和电缆（含母线）的截面的选择必须满足下列条件： １. 发热条件 导线和电缆在通过计算电流时产生的发热高温， 不应超过其正常运行时的最高允许温度。 2.电压损耗 导线和电缆在通过计算电流时产生的电压损耗, 不应超过正常运行时允许的电压损耗值。 HOME BACK NEXT

  39. ３.经济电流密度 高压线路及特大电流的低压线路， 一般应按规定的经济电流密度选择和电缆的截面，以使线路的年运行费用（包括电能损耗费）接近于最小，节约电能和有色金属。４.机械强度 导线的截面应不小于最小允许截面由于电缆的机械强度很好，因此电缆不校验机械强度，但需校验短路热稳定度。 HOME BACK NEXT

  40. 按允许载流量选择导线和电缆截面三相系统相线截面的选择： 导线和电缆的正常发热温度不得超过额定负荷时的最高允许温度。选择截面时须使通过相线的计算电流Ic不超过其允许载流量Ial，即Ic≤Ial                                   　 按允许载流量选择截面时须注意以下几点：1.允许载流量与环境温度有关。若实际环境温度与规定的环境温度不一致时，允许载流量须乘上温度修正系数Kθ以求出实际的允许载流量。Ial′=KθIal               HOME BACK NEXT

  41. 2.电缆多根并列时，其散热条件较单根敷设时差，故允许载流量将降低，要用电缆并列校正系数KP进行校正。3.电缆在土壤中敷设时，因土壤热阻系数不同，散热条件也不同，其允许载流量也应乘上土壤热阻系数KS校正。2.电缆多根并列时，其散热条件较单根敷设时差，故允许载流量将降低，要用电缆并列校正系数KP进行校正。3.电缆在土壤中敷设时，因土壤热阻系数不同，散热条件也不同，其允许载流量也应乘上土壤热阻系数KS校正。 HOME BACK NEXT

  42. 二、中性线和保护线截面的选择1.中性线（N线）截面的选择（1）一般三相四线制线路中的中性线截面S0，应不小于相线截面Sφ的一半，即S0≥0.5Sφ二、中性线和保护线截面的选择1.中性线（N线）截面的选择（1）一般三相四线制线路中的中性线截面S0，应不小于相线截面Sφ的一半，即S0≥0.5Sφ HOME BACK NEXT

  43. （2）由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路，因中性线电流和相线电流相等，故中性线截面与相线截面相同，即S0=Sφ                              （3）如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出，该谐波电流会流过中性线，此时中性线截面应不小于相线截面，即S0≥Sφ       HOME BACK NEXT

  44. 2.保护线（PE线）截面的选择 保护线截面SPE要满足短路热稳定度的要求，按GB50054–95低压配电设计规范规定：（1）当Sφ≤16mm2时SPE≥Sφ                                （2）当16mm2＜Sφ≤35mm2时SPE≥16mm2                                 (3) 当Sφ≥35mm2时SPE≥0.5Sφ    3.保护中性线（PEN线）截面的选择 因为PEN线具有PE线和N线的双重功能，所以选择截面时按其中的最大值选。     HOME BACK NEXT

  45. 例1 有一条220/380V的三相四线制线路，采用BLV型铝芯塑料线穿钢管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为15℃。该线路供电给一台40kW的电动机，其功率因数为0.8，效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。解1.计算线路中的计算电流2.相线截面的选择　 因为是三相四线制线路，所以查4根单芯线穿钢管的参数，查附录表得，4根单芯线穿钢管敷设的每相芯线截面为35mm2的BLV型导线，在环境温度为25℃时的允许载流量为80A，其正常最高允许温度为65℃，即Ial=80Aθal=65℃θ0=25℃   温度校正系数为 　 HOME BACK NEXT

  46. 导线的实际允许载流量为　 3.保护线SPE的选择按SPE≥0.5Sφ要求，选SPE=25mm2 HOME BACK NEXT

  47. 第四节 按允许电压损失选择导线和电缆截面 线路的电压损失不宜超过规定值： 高压配电线路的电压损失，一般不超过线路额定电压的5%； 从变压器低压侧母线到用电设备受电端的低压配电线路的电压损失，一般也不超过用电设备额定电压的5%（以满足用电设备要求为准）； 对视觉要求较高的照明电路，则为2%~3%。 HOME BACK NEXT

  48. 一、线路电压损失的计算1.线路末端有一个集中负荷时三相线路电压损失的计算如图所示，线路末端有一个集中负荷S=P+jQ，线路额定电压为UN，线路电阻为R，电抗为X。一、线路电压损失的计算1.线路末端有一个集中负荷时三相线路电压损失的计算如图所示，线路末端有一个集中负荷S=P+jQ，线路额定电压为UN，线路电阻为R，电抗为X。 HOME BACK NEXT

  49. 设每相电流为I，负荷的功率因数为cosφ2，线路首端和末端的相电压分别为Uφ1、Uφ2，以末端电压Uφ2为参考轴作出一相的电压相量图，如图下图所示。设每相电流为I，负荷的功率因数为cosφ2，线路首端和末端的相电压分别为Uφ1、Uφ2，以末端电压Uφ2为参考轴作出一相的电压相量图，如图下图所示。 HOME BACK NEXT

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