电力线路的结构.ppt

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1、第一节 电力线路的结构与敷设,一、 架空线路,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。,架空线路是指室外架设在电杆上用于输送电能的线路。,架空线路主要由导线（一般为钢芯铝绞线）、杆塔、绝缘瓷瓶和线路金具等基本元件组成。,有的电杆上还装有拉线或扳桩，用来平衡电杆各方向的拉力，增强电杆稳定性。也有的架空线路上架设有避雷线来防止雷击。,由于架空线路导线要经常承受自身重量和各种外力的作用，且须承受大气中有害物质的侵蚀，所以导线材质必须具有良好的导电性、耐腐蚀性和机械强度。,1.架空线路导线,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

2、。导线按结构分有单股线和多股绞线,裸导线常用的型号及适用范围为：,（1）铝绞线（LJ） 该导线导电性能较好，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610kV的线路，其受力不大，杆距不超过100125m。,裸导线常用的型号及适用范围为：,（2）钢芯铝绞线（LGJ） 该导线的外围为铝线，芯子采用钢线，这就解决了铝绞线机械强度差的问题。,钢芯铝绞线截面示意图,交流电具有集肤效应，所以导体中通过电流时，电流实际只从铝线经过，这样确定钢芯铝绞线的截面时只须考虑铝线部分的面积。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。,铝（铜）绞线字母后面的数字表示导线的

3、标称截面积，单位是mm2。钢芯铝绞线字母后面有两个数字，斜线上面的数字为铝线部分的标称截面，斜线下面为钢芯的标称截面。,架空导线的型号表示法,导线型号由汉语拼音字母和数字两部分组成，字母在前，数字在后。用汉字拼音的第一个字母表示导线的材料和结构：,L铝导线，T铜导线，G钢导线，LG钢芯铝导线； J多股绞线，不加字母J 表示单股导线。,（3）铜绞线（TJ） 该导线导电性能好，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，是否选用根据实际需要而定。,（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

4、高压架空线路上。,LJ95表示铝绞线，标称截面为95mm2,LGJ185/25表示钢芯铝绞线，铝线部分标称截面为185mm2 、钢芯标称截面25mm2,2.电杆、横担,电杆有水泥杆、钢杆和铁塔架等。,横担有铁横担、瓷横担。,一条架空线路要由许多电杆来支撑，这些电杆因其在线路上所处的位置和所起的作用不同有直线杆、终端杆、耐张杆、转角杆、分支杆和跨越杆等,电杆与横担组装在一起，其作用是支持绝缘子架设导线，保证导线对地及导线与导线之间有足够的距离。,水泥杆在中低压线路应用甚广,简要介绍如下:,水泥杆（钢筋混凝土杆）具有使用寿命长、美观、维护工作量小等优点。采用分段带拉线水泥杆后，基本可满足各种跨越杆

5、高度的要求。其缺点是比较笨重，给运输、施工带来不便，山区尤为突出。在水泥杆中使用最多的锥形水泥杆，也叫拔梢杆。拔梢杆分普通型和预应力型两种。预应力杆由于使用钢筋截面小，杆身壁厚可以簿些，可以节约钢材，还减轻了杆的重量，造价也相应降低，因此在城乡以及工矿企事业单位中得到广泛应用。,a 直线杆 b - 耐张杆 c- 转角杆 d- 终端杆 e - 分支杆,为线路转角处使用的杆塔，有直线转角和耐张转角两种，正常情况下除承受导线等垂直荷重和内角平分线方向风力水平荷重外，还要承受内角平分线方向导线全部拉力的合力。,各类型杆塔的用途如下：,1）直线杆,用以支持导线、绝缘子、金具等重量，乘受侧面风压，用在线路

6、中间。,2）耐张杆,即承力杆，它要承受导线水平张力，同时将线路分隔成若干段，以加强机械强度，限制事故范围。,3）转角杆,4）终端杆,为线路终端处的杆塔，除承受导线的垂直荷重和水平风力外，还要承受顺线路方向全部导线的拉力。,5）分支（歧）杆,为线路分支处的杆塔，正常情况下除承受直线杆塔所承受的荷重外，还要承受分支导线等的垂直荷重、水平风力荷重和侧分支线方向导线的全部拉力。,6）跨越杆,跨越铁路、通航河道、公路、建筑物和电力线、通讯线等处所使用的杆塔。,线路的绝缘子使导线与横担、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

7、绝缘子两类。,3.绝缘子,线路金具用来连接安装导线、安装横担和绝缘子等用到的金属部件。如压接管、并沟线夹、U型抱箍和花篮螺丝等。,4.线路金具,5.拉线,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。,6.架空线路的敷设,（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。, 不同电压等级线路的档距（也称跨距，即同一线路上相邻两电杆中性线之间的距离）不同。 一般380V线路档距为5060m，610kV线路档距为80120m。 同杆导线的

8、线距与线路电压等级及档距等因素有关。380V线路线距约0.30.5m，10kV线路线距约0.61m。 弧垂（架空导线最低点与悬挂点间的垂直距离）要根据档距、导线型号与截面积、导线所受拉力及气温条件等决定。垂弧过大易碰线；过小则易造成断线或倒杆。 限距（导线最低点到地面或导线任意点到其他目标物的最小垂直距离）需遵循有关手册规定。,（4） 电杆尺寸应满足以下要求：,7.导线在电杆上的排列方式，一般为三角形排列、水平排列或垂直排列等。,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

9、差。 3）影响厂区美化 。,电力线路的结构与敷设,二、电缆线路,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。,（一）电缆的结构,电力电缆由导体、绝缘层、保护层和铠装层组成,导体一般由多股铜线或铝线绞合而成，便于弯曲。线芯采用扇形，可减小电缆外径。绝缘层用于将导体线芯之间或线芯与大地之间良好地绝缘。保护层是用来保护绝缘层，使其密封，并保持一定的机械强度，以承受电缆在运输和敷设时所受的机械力，并且防止潮气进入。,电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。,110kv交联电力电缆,预制分支电缆,分支电缆是适用于现

10、代高层建筑和现代化工厂的一种新型垂直主电缆，其主要优点有：经济、缩短施工周期、高质量等。 分支电缆载流量只能做到1000A左右，引出的容量一旦确定后就难以更改，灵活性不如母线槽。此外，各支点的尺寸一定要比较准确。但总体来看，分支电缆仍是一种省钱(工程造价约为母线槽的50一70)、省力、安全可靠的供电干线形式，有生命力。分支电缆已在世界上多数目家和地区的建筑行业中被广泛采用。,分支电缆安装示意图,四、订货须知： 1、为了给用户提供适合的FZ-系列预制分支电缆，用户定货前须提供以下27条列出的资料。 2、配电系统图和楼层标高剖面图。 3、主干电缆和各支线电缆的类型、规格、长度、分支接头距楼面高度、

11、分支电缆进楼层配电箱的方（上进线或下进线）。 4、配件的型号、规格、数量。 5、是否需要电缆夹紧固定装置。 6、电缆从地面拉起或由楼顶放下的吊装方法。 7、其他需要说明项目。,1.常用电力电缆按绝缘介质分： 油浸纸绝缘和塑料绝缘电缆 油浸纸绝缘电力电缆(ZQD,ZLQD等),YJV22-铜芯交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆,YJV-铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆,交联聚氯乙烯绝缘电力电缆：,VV（VLV）铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆 VV22（VLV22）铜（铝）芯聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆,聚氯乙烯绝缘电力电缆：,2.电缆头 中间接头 T型接头、

12、预分支电缆。 终端封端头,图5-20是环氧树脂中间接头盒。图5-21是户内式环氧树脂终端头。,环氧树脂浇注的电缆头具有绝缘性能好、体积小、重量轻、密封性好以及成本低等优点，在10kV系统应用较广,电缆线路的故障大部分情况发生在电缆接头处，所以电缆头是电缆线路中的薄弱环节，对电缆头的安装质量尤其要重视，要求密封性好，有足够的机械强度，耐压强度不低于电缆本身的耐压强度。,电缆的敷设路径要求尽量最短，转弯最少，尽量避免与各种地下管道交叉，散热要好。,(二)电缆敷设,1.电缆敷设方式,直接埋地敷设 沿竖井敷设 沿电缆沟敷设 沿电缆桥架敷设 另外还有电缆隧道、电缆排管等方式，但较少使用。,（1）直接埋地

13、敷设,这种敷设方式是在事先先挖好壕沟，于沟底填上100mm的细砂或软土，再铺设电缆，然后填以沙土，加上保护板，最后回填沙土。如图所示。,直接埋地敷设施工简单，散热效果好，且投资少。但检修不便，电缆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。,（2）电缆沟敷设,这种敷设方式是将电缆敷设在电缆沟的电缆支架上。电缆沟由砖砌成或混凝土浇注而成，上加盖板，内侧有电缆架，见图。其投资稍高，但检修方便，占地面积少，所以在配电系统中用得很广。,电缆沟敷设占地少，走向灵活，能容纳较多电缆，但检修维护也不方便，适用于多条电缆走向

14、相同的情况，在容易积水的场所不宜使用。,（3）电缆桥架敷设,电缆敷设在电缆桥架内，电缆桥架装置是由支架、盖板、支臂和线槽等组成，电缆桥架示意图。,电缆桥架的采用，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。,这种敷设方式适用于电缆数量不多（一般不超过12根），而道路交叉较多，路径拥挤，又不宜采用直埋或电缆沟敷设的地段。排管可采用石棉水泥管或混凝土管。,（4）电缆排管敷设,H一般为2000mm,（2）如果敷设条件许可，可给电缆考虑1.5

15、2%的长度余量，作为检修时备用。,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。,（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(VV-10倍,YJV15倍)，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。,（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

16、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。,（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。,（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。,低压配电导线的结构和敷设,建筑物或车间内采用的配电线路及从电杆上

17、引进户内的线路多为绝缘导线。,塑料绝缘的绝缘性能良好，耐油和抗酸碱腐蚀，价格低，可节约橡胶和棉纱，在室内敷设应优先选用塑料绝缘导线。但塑料绝缘线不宜在户外使用，以免高温时软化，低温时变硬变脆。,（一）导线,绝缘导线的线芯材料有铝芯和铜芯两种。绝缘导线外皮的绝缘材料有塑料绝缘和橡皮绝缘。,橡皮绝缘导线 适于室外。（BXF等 塑料绝缘导线 不适于室外。（BV等 塑料护套线（适于室内）（BVV等）,常用塑料绝缘线型号有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。常用的橡皮绝缘线型号有：BLX（BX），BBLX（BBX），BLXF，BLXG（BXG），BXR等。,明敷是导线直接或在管子、线槽等保护体

18、内，敷设于墙壁、顶棚的表面及绗架、支架等处。,（二）敷设方式,用瓷夹板、瓷珠或瓷瓶等沿墙明敷。 用槽板在墙、吊顶内等明、暗敷。 穿塑料管明敷或暗敷。 穿钢管明敷或暗敷。 直敷布线,明敷和暗敷,暗敷是导线在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚、地坪及楼板等内部，或者在混凝土板孔内敷线等。,线槽中载流导线不宜超过30根，导线总面积不超过线槽的20。 穿管时应将同一回路的所有相线和中性线穿于同一管内。 照明回路可以几个回路同时穿入一个管内，但导线根数不应多于8根，穿管面积不超过内截面的40。 穿管导线在中间不允许有接头，接头应置于接线盒中。 强、弱电竖井配电小间应分开，若弱电线路不多，可以与强电合

19、用，但之间保持一定距离。,（三）有关规程规定,第二节 电线电缆的选择计算,按允许载流量选择导线和电缆的截面,按允许电压损失选择导线和电缆截面,按经济电流密度选择导线和电缆截面,按机械强度选择导线和电缆截面,基本要求：安全、可靠、经济,1.高压线路往往先按经济电流密度来选择，再校验其它条件。 2.低压动力线因其负荷电流较大，一般先按发热条件选择，再校验其电压损失和机械强度。 3.低压照明线，因其电压水平要求高，一般先按电压损失条件选择，再校验其发热条件和机械强度。,一 导线选择设计经验,（一）一般考虑,（二）在10kV及以下的线路中，因供电距离较短，很少使用按经济电流密度选择。小截面导线按载流量

20、所选的导线截面已满足电压损失要求时，可加大一级，以减少线路的电能损失，若按电压损失要求已加大一级导线截面，则不用再增大。,（三）对于较短的高压线路，可不必进行电压损失校验。,（四）高压电缆其截面往往决定于热稳定要求最小截面，因此必需进行热校验。 低压配电线路，一般都是大电流传输，截面较大，支线虽截面小，但短路电流也小，几乎都能满足热稳定。,（五）下列情况不必进行短路效应的校验 1.用熔断器保护的导体不必热校验，采用限流型熔断器及熔断器额定电流在60A及以下的可不必进行动、热校验。 2.架空电力线路等。,一、按经济电流密度选择导线和电缆截面,所选导线或电缆截面的大小直接影响到线路的投资和年运行费

21、用。因此从经济方面考虑，导线应选择一个比较合理的截面。其选择原则从两方面考虑：,选择截面越大，电能损耗就越小，但线路投资、有色金属消耗量及维修管理费用就越高；,截面选择小，线路投资、有色金属消耗量及维修管理费用虽然低，但电能损耗大。,从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用接近最小又适当考虑有色金属节约的导线截面，称为经济截面，用符号Aec表示。,经济截面:,经济电流密度Jec与年最大负荷利用小时数有关，年最大负荷利用小时数越大，负荷越平稳，损耗越小，经济截面因而也就越大，经济电流密度就会变小。,对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度，用符号Jec表示。,按经济电流密度计算经济截面的公式为:

22、,根据上式计算出截面后，从手册或附录表中选取一种与该值最接近（可稍小）的标准截面，再校验其他条件即可。,二、 按允许载流量选择导线和电缆的截面,（一）导体的温升,电流通过导线时会发热。裸导线如果温度过高，接头处会发生氧化，使接触电阻增加，从而氧化加剧，如此恶性循环，将导致断线。,因此，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,绝缘导线和电缆温度过高时，可使绝缘损坏，或引起火灾。,导体的长期允许温度与允许载流量,2.导线的载流量：在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。用Ial表示,注意：导体的允许载流量，不仅与导体的种类、截面、散热条件有

23、关，还与周围的环境温度有关。在资料中所查得的导体允许载流量是对应于周围环境温度为0=25的允许载流量，如果环境温度不等于25，允许载流量应乘以温度修正系数K。,1.导体的长期允许温度al,温度修正系数,最高允许的工作温度 允许载流量所采用的环境温度 实际的环境温度,这里所说的“实际的环境温度”，是按允许载流量选择导线和电缆的特定温度。在室外，取当地最热月平均最高气温。在室内，取当地最热月平均最高气温加5。对土中直埋的电缆，则取当地最热月地下0.81m的土壤平均温度，或近似取当地最热月平均气温；室内电缆沟，取当地最热月平均最高气温加5。,何谓“实际的环境温度”？,导体的种类 同管中导线根数 导体

24、的截面 敷设方式 环境温度 多根电缆或管并列敷设,特别强调：影响导体允许载流量的因素,导线或电缆不同的敷设方式，需要进行校正。,导线或电缆多根穿管，直埋深度，多根并列敷设等，需要进行校正。,当敷设处的环境温度不同于Ial 所采用的环境温度时，进行温度校正。,导体的允许温度与允许载流量,电缆埋于土中，土壤的热阻系数不同于允许载流量表中所指出的数值时，应乘以土壤热阻修正系数Ks。 因此电缆的允许载流量应按下式计算：,3.电缆允许载流量校正,如果几根电缆并排直接埋于土中，由于电缆互相影响，使散热条件变坏，其允许温度还应乘以并排修正系数Kp。,土壤的热阻系数不同允许载流量校正,电缆多根并列敷设允许载流

25、量校正,按允许载流量选择导体截面,I30-对一般三相系统即为相线计算电流,4.三相相线截面的选择,基本条件：,三、按允许电压损失选择导线和电缆截面,按规范要求，线路的电压损失不宜超过规定值，如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%。如果线路电压损失超过了允许值，应适当加大导线截面，使之小于允许电压损失。,由于线路有阻抗，所以在负荷电流通过线路时有一定的电压损失。电压损失愈大，则用电设备端子上的电压偏移就愈大，当电压偏移超

26、过允许值时将严重影响电气设备的正常运行。,四、 按机械强度条件,不同导线，按不同用途及安装方式有最小允许截面积，只要大于其值即可。,穿管铜芯绝缘导线1.0mm2； 穿管铝芯绝缘导线2.5mm2,1. 导线和电缆的选择包括：选择型号；选择截面。导线和电缆截面的选择原则有：按允许载流量选择导线和电缆的截面、按允许电压损失选择导线和截面、按经济电流密度选择导线和电缆截面、按机械强度选择导线和电缆截面、满足短路稳定度的条件。,2.电力线路结构和敷设方式的确定必须满足一定的原则；架空线路须合理选择路径，电杆尺寸满足档距、线距、弧垂、限距等要求；电缆线路常用的敷设方式有：（1）直接埋地敷设，（2）电缆沟敷

27、设，（3）沿墙敷设，（4）排管敷设（5）电缆桥架敷设。,小 结,练习题 某地区变电站以35kV架空线路向一容量为3800+j2100kVA的工厂供电，工厂的年最大负荷利用小时为5600h。架空线路采用LGJ型钢芯铝绞线。试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。,例 某地区变电站以35kV架空线路向一容量为3800+j2100kVA的工厂供电，工厂的年最大负荷利用小时为5600h。架空线路采用LGJ型钢芯铝绞线。试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。,解 ：,1.选择经济截面 查表5-3可知，其jec=0.9A Aec=I30/jec=71.6/0.9=79.6mm2 选标准截面7

28、0mm2，即型号为LGJ70的铝绞线。,3.校验机械强度 查附录表15可知，35kV架空铝绞线的机械强度最小截面为Amin=35mm2A=70mm2，因此所选的导线截面也满足机械强度要求。,2.校验发热条件 查附录表可知，LGJ70在室外温度为25时的允许载流量为Ial=275AI30=71.6A，所以满足发热条件。,第三节 硬母线的选择与校验,硬母线一般按下列各项进行选择和校验： （1）导体材料 （2）类型和敷设方式 （3）热稳定 （4）动稳定 （5）共振频率,1母线的选型 常用的硬母线截面为矩形，槽形和管形。 （1）矩形母线散热条件较好，有一定的机械强度，便于固定和连接，但集肤效应较大。为

29、避免集肤效应系数过大，单条矩形母线的截面最大不超过1250mm2。当工作电流超过最大截面单条母线允许电流时，可用24条矩形母线并列使用。但一般避免采用4条矩形母线。矩形导体一般只用于35kV及以下，电流在4000A及以下的配电线路中。,（2）槽型母线机械强度较好，载流量较大，集肤效应系数也较小。槽型母线一般用于40008000A的配电装置中。 （3）管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内可以通水和通风，用此，可用于8000A以上的大电流母线。另外，由于圆管形表面光滑，电晕放电电压高，因此可用作110kV及以上配电装置母线。 母线的布置方式应根据载流量的大小、短路电流水平和配电装置的具体情况确定。,（1）按允许温升选择母线截面 基本条件：,2母线截面选择,（1）热稳定校验 选出导体截面后，还应按热稳定进行校验。根据短路电流的热效应，当导体通过短路电流，在假想时间为t的情况下，导体最高允许加热温度所对应的截面为最小允许截面。 基本条件：,3母线校验截面,（2）动稳定校验,