第5章工厂电力线路.ppt

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1、第5章 工厂电力线路,工厂供电,天津理工大学中环信息学院 自动化工程系,2,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,3,第5章 工厂电力线路,5.1 工厂电力线路及其接线方式,5.3 导线和电缆截面的选择计算,5.2 工厂电力线路的结构和敷设,5.4 车间动力电气平面布线图,5.5 电力线路的运行维护与检修试验,4,5.1 工厂电力线路及其接线方式,5.1.1 电力线路的任务和类

2、型,电力线路（electric power line）是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的主要任务。,电力线路分类： 按电压高低：高压线路和低压线路 按结构型式：架空线路、电缆线路、 车间（室内）线路,5,5.1.2 高压线路的接线方式,放射式、树干式和环式,（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。,优点：可靠性较高；保护装置简单且易于整定计算运行操作简单，切换方便 缺点：某一回路断电后，该回路短时难以恢复供电；投资较多,6,7,（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

3、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）能减少馈出线回路数。 （2）采用的高压开关数量少。 （3）无需设高压配电室，投资较少。,8,(a)双干线供电 (b)两端供电 双干线供电及两端供电的接线方式,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。,9,（三）环式接线,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。,为了避免环式线路上发生故障时,环式接线，实质上是

4、两端供电的树干式接线。,10,5.1.3低压线路的接线方式 工厂低压线路的接线方式：放射式、树干式和环式。 （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。,11,（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。,低压母线放射式 配电的树干式,低压“变压器-

5、干线组”的树干式,12,链式接线 特点与树干式基本相同，适于用电气设备彼此相距很近而容量均较小的次要用电设备。链式相连的用电设备一般不宜超过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。,(a)连接配电箱 (b)连接电动机 低压链式接线,13,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。,一个工厂内的所有车间变电所的低压侧，可以

6、通过低压联络线相互联接成为环式。,（三）环式接线,14,5.2 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。,5.2.1 架空线,15,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。,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 。,为了防雷，有些架空线还架设有避雷线。,16,5.2.2 电缆线路,电缆线路与架空线路相比，具有运行可靠，不易

7、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。,电缆线路由电力电缆和电缆头(包括电缆中间接头和电缆终端头)组成。,17,电缆的类型很多。电力电缆按其缆芯材质分铜芯和铝芯两大类。按其采用的绝缘介质分油浸纸绝缘的和塑料绝缘的两大类。塑料绝缘电缆又有聚氯乙烯绝缘及护套电缆和交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆两种。,2.电缆敷设 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。 常用的电缆敷设方式有： 直接埋地敷设 电缆沟 电缆桥架 另外还有电缆隧道、电缆排管等方式，但较少使用

8、。,18,直接埋地敷设 首先挖一深0.71m的壕沟，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。这种方式电缆易受机械损伤，土壤化学腐蚀，可靠性差，检修不便，多用于根数不多、敷设途径较长的线路 。,19,电缆沟 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相同的情况，在容易积水的场所不宜使用。,在配电系统中应用较广,20,电缆桥架 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，具有占用空间少、投资省、建设周

9、期短、便于采用全塑电缆和工厂系列化生产等优点。在国内外已被广泛应用。,21,5.2.3 车间线路的结构和敷设 车间线路，包括室内配电线路和室外配电线路。室内配电线路大多采用绝缘导线，但配电干线则采用裸导线（裸母线结构），少数采用电缆。室外配电线路指沿车间外墙或屋檐敷设的低压配电线路，都采用绝缘导线，也包括车间之间用绝缘导线敷设的短距离的低压架空线路。,22,1绝缘导线的结构和敷设 绝缘导线按芯线材质分，有铜芯和铝芯两种。除重要回路及震动场所或对铝有腐蚀的场所应采用铜芯绝缘导线外，一般应优先选用铝芯绝缘导线。 绝缘导线按绝缘材料分，有橡皮绝缘和塑料绝缘两种。 绝缘导线的敷设方式，分明敷和暗敷两种

10、。明敷是导线直接或在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚的表面及绗架、支架等处。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。,23,2. 裸导线的结构和敷设 车间内的配电裸导线大多采取硬母线的结构，其截面形状有圆形、管形和矩形等，其材质有铜、铝和钢。车间中以采用LMY型硬铝母线最为普遍。现代化的生产车间，大多采用封闭式母线（亦称母线槽）布线，封闭式母线安全、灵活、美观，但耗用钢材较多，投资较大。,24,为了识别裸导线相序，以利于运行维护和检修，GB2681-1981电工成套装置中的导线颜色规定交流三相系统中的裸导线应按表所示涂色。裸导线涂色

11、不仅用来辨别相序及其用途，而且能防蚀和改善散热条件。,25,5.3 导线和电缆截面的选择计算,5.3.1 概述,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： . 发热条件 导线和电缆在通过计算电流时产生的发热温度， 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。,26,.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导线和电缆的截面，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。 .机械强度 导线的截面

12、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。,27,5.3.2 按发热条件选择导线和电缆的截面 （一）三相系统相线截面的选择 按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量不小于通过相线的计算电流，即 Ia1I30 如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则导线的允许载流量应乘以温度校正系数：,28,必须注意，按发热条件选择导线和电缆截面时，还必须按式（6-4）或式（6-15）来校验导线和电缆截面与其保护装置（熔断器或低压断路器保护）是否配合得当。,对于电缆，还应当考虑到电缆的敷设方式对散热条件的影响。 如果几根电

13、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。 电缆埋于土中，土壤的热阻系数不同于允许电流表中所指出的数值时，应乘以土壤热阻修正系数Ktr。,29,（二）中性线、保护线和保护中性线截面的选择 1.中性线（N线）截面的选择 三相四线制线路中的N线，要通过不平衡电流或零序电流，因此N线的允许载流量不应小于三相系统中的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。 1）一般三相四线制的中性线截面，应不小于相线截面A的50，即： A00.5A 2）由三相四线制线路分支的两相三线线路和单相线路，由于其中性线电流与相线电流相等，因此其中性线截面A0应与相线截面A相同

14、，即： A0=A,30,3）三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，由于各相的三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相电流，因此这种情况下，中性线截面A0宜等于或大于相线截面A，即 A0A 2.保护线（PE线）截面的选择 PE线要考虑三相线路发生单相短路故障时的单相短路热稳定度。根据短路热稳定度的要求，PE线的截面APE，按GB500541995低压配电设计规范规定： 1）当A16mm2时 APEA 2)当16mm235 mm2时 APE0.5A,31,3.保护中性线(PEN线)截面的选择 PEN线兼有PE线和N线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述PE线和N线的要求，取

15、其中的最大值。,例： 有一条采用BLX-500型铝芯橡皮线明敷的220/380V的TN-S线路，计算电流为150A。当地最热月的日最高温度平均值为+30。试按发热条件选择此线路的导线截面。 解 此TN-S线路除三根相线外，尚有N线和PE线。 (1) 相线截面的选择 查附录表19-1，30时明敷的BLX-500型铝芯橡皮线截面为50 mm2时的 Ial=163AI30=150A,32,满足发热条件，因此相线截面选A=50 mm2。 (2) N线截面的选择 按A00.5A 选 A0 =25 mm2 (3)PE线截面的选择 由于A35 mm2，故选 APE 0.5A=25 mm2 所选线路的导线型号

16、规格可表示为 BLX500(350+125+PE25) 例 ： 上例所示线路，如采用BLV-500型铝芯塑料线穿硬 塑料管埋地敷设。当地最热月平均气温为+25。试按发 热条件选择此线路的导线截面及穿线管内径。,33,解：查附录表19-3得+25时5根单芯线穿硬塑料管的BLV-500型导线截面为120mm2的Ia1=160AI30=150A。因此按发热条件，选A=120 mm2。 N线截面按A00.5A，选A0=70 mm2 PE线截面按公式，选APE=70 mm2。 穿线的硬塑料管（PC）内径，查附录表19-3，得d=80mm。 所选导线和管径可表示为： BLV500(3120+170+PE7

17、0)PC80 四、按经济电流密度选择导线和电缆的截面 导线（或电缆，下同）的截面越大，电能损耗就越小，但是线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量却要增加。因此从经济方面考虑，导线应选择一个比较合理的截面，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理,34,5.3.3、按经济电流密度选择导线和电缆的截面,按经济电流密度jec计算经济截面Aec的公式为：,从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用接近最小的导线截面，称为经济截面，用符号Aec表示。,35,5.3.4、按线路电压损耗选择导线和电缆的截面,a),b),36,图5-31 两相三线线路 a) 电路图 b) 线路电压降相量图,37,5.3

18、.5 母线、电缆和绝缘导线的校验 （一）母线的校验 母线在按发热条件选择后，应校验其短路的动稳定度和热稳定度。 （二）电缆和绝缘导线的校验 电缆和绝缘导线不需要校验其短路的动稳定度，但需要校验热稳定度。,38,电力线路截面的选择和校验项目,校验的项目，选择的依据,39,5.4 车间动力电气平面布线图,5.4.1 概述,电气平面布线图，就是在建筑平面图上，应用国家标准规定的有关图形符号和文字符号，按照电气设备的安装位置及电气线路的敷设方式、部位和路径绘制的电气布置图。,电气平面布线图按布线地区来分，有厂区平面布线图、车间电气平面布线图和弱电系统（包括广播、电视、电话和网络等）电气平面布线图等。,

19、40,5.4.2 车间动力电气平面布线图,车间动力电气平面布线图是表示供电系统对车间动力设备配电的电气平面布线图,机械加工车间(一角)的动力电气平面布线图,41,5.5 电力线路的运行维护与检修试验,5.5.1 架空线路的运行维护,一般要求,对厂区架空线路，一般要求每月进行一次巡视检查、特殊情况下，要临时增加巡视次数,巡视项目,电杆有无倾斜、变形、腐朽、损坏及基础下沉等现 象；如有，应设法修理或更换。,沿线路周围，有无危险建筑物；应尽可能保证在雷雨季节和大风季节里。周围建筑物不致对线路造成损坏。,沿线路的地面是否堆放有易燃、易爆和强腐蚀性 物品；如有，应设法清除,42,线路上无树枝、风筝等杂物

20、悬挂；如有，应设法清除。,拉线和板桩是否完好，绑扎线是否良好，紧固可靠；如有缺陷，应设法修理或更换。,导线接头是否接触良好，有无过热发红、严重氧化、腐蚀或断脱现象，绝缘子有无破损和放电现象。如有，应设法修理或更换。,避雷装置的接地是否良好，接电线有无锈断情况。有雷雨季节来临之前，应重点检查，以确保防雷安全。,其他危及线路安全运行的异常情况。,43,5.5.2电缆线路的运行维护,每季进行一次巡视检查，并应经常监视其负荷大小和发热情况。遇特殊情况，应增加巡视次数。,巡视项目,电缆头及瓷套管有无损坏和放电痕迹；对填充有电缆胶的电缆头，还应检查有无漏油现象。,对明敷电缆，还应检查电缆外皮有无锈蚀、损伤

21、、沿线支架或挂钩有无脱落，线路上及附近有无堆放易燃易爆及强腐蚀性物品。,对暗敷及埋地电缆，应检查沿线的盖板和其他保护设施是否完好，有无挖掘痕迹，路线标桩水斗完整无缺。,一般要求,电缆沟内有无积水或渗水现象，是否堆放有杂物及易燃易爆等危险品。,44,5.5.3车间配电线路的运行维护,一般要求,每周进行一次巡视检查,巡视项目,检查导线的发热情况,检查线路的负荷情况,检查配电箱、分线盒、开关、熔断器、母线槽及接地保护装置等的运行情况,检查线路上及线路周围有无影响 线路安全的异常情况,对敷设在潮湿、有腐蚀性物质的场所的线路和设备，要作定期的绝缘检查，绝缘电阻一般不低于0.5M,线路上各种接地是否良好，

22、有无松脱、断股和腐蚀现象。,其他危及电缆安全运行的异常情况。,45,5.5.4线路运行中突然停电的处理,根据不同情况分别进行处理,当进线没有电压时,当双回路进线中的一回路进线停电时,厂内架空线路发生故障使开关跳闸时,对放射式线路中某一分支线上的故障检查，可采用“分路合闸检查”的方法。,46,5.5.5电力线路的检修,分为停电检修和不停电检修,架空线路的检修,电缆线路的检修,大多发生在电缆的中间接头和终端头处,5.5.6电力线路的试验,绝缘电阻的测量和定相,47,作业,P196 5-1；5-2,00:41,48,00:41,49,下页接续,00:41,50,00:41,51,3. 塑料绝缘导线穿钢管时的允许载流量 （单位为A）,下页接续,00:41,52,00:41,53,00:41,54,00:41,55,注：1、同上表注。,5. 塑料绝缘导线穿硬塑料管时的允许载流量,下页接续,00:41,56,