毕业设计（论文）工矿企业供电设计.doc

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1、平顶山工业职业技术学院毕业论文题 目： 工厂供电 姓 名： 编 号： 平顶山工业职业技术学院2010 年 4 月 18日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 班大鹏 专业 矿山机电 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计（论文）开始日期 年 月 日设计（论文）完成日期 年 月 日设计（论文）题目： A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 系（部）主 任 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录 系 专业，学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 专题（论文）题目： 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）

2、材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 专业 年级 毕业设计（论文）题目： 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 前 言 电力工业是国民经济的一个重要部门，它为工业、农业、商业、交通运输、国防建设和人民生活等诸方面提供能源。由于电能能够方便而经济地有其他形式的能量专化而得，又能简便而经济

3、地转化成其他形式的能量供给使用；无论是工业生产还是居民生活，电能的应用极为广泛，一旦中断可能造成人员伤亡、设备损坏、生产停顿、居民生活混乱。所以搞好供电工作对企业生产和职工生活的正常进行具有十分重要的意义。 供电是指电能的供应和分配。企业供电就是研究如何安全可靠、经济合理、保质保量地保障企业所需电能的供应和合理分配的问题。此次设计注重能力和技能训练的原则，结合工业企业电气化、电气工程自动化电器控制的目标，以供电设计基础能力为主兼顾供电系统的运行和设备维护与管理等知识。设计搜集、总结了供电方面的知识，为供电设计提供了参考依据。课程设计介绍了供电设计的内容与步骤、供电设计应收集的原始资料以及供电设

4、计方案技术经济比较的方法等。旨在锻炼能力，为企业供电提供参考，不足之处敬请师生批评指正。目 录第1章 供电的基本要求3第2章 企业电源及变电所位置42.1 企业电源 32.2 变电所的位置 32.2.1 企业变电所位置的确定 32.2.2 车间变电所位置的确定 4第3章 变压器的选择6第4章 功率因数的提高64.1 功率因数的提高的意义 64.2 提高功率因数的方法 64.2.1提高负荷的自然功率因数.64.2.2人工补偿法提高功率因数74.3 电容器的选择 7第5章 短路85.1 短路的类型及原因85.2 短路的危害8第6章电气设备的选择96.1 电气设备选择的一般原则 .96.2 开关与熔

5、断器的选择 .106.2.1 高压开关与熔断器的选择 106.2.2 低压开关与熔断器的选择 116.3 互感器的选择 .13 6.3.1 电流互感器的选择136.3.2 电压互感器的选择13 6.4母线和绝缘子的选择14 6.4.1母线的选择.14 6.4.2 绝缘子的选择15 6.5 输电导线的选择16 6.5.1 导线截面的选择.16第7章 成套配电装置 177.1 确定成套配电装置的型号17 7.1.1 高压配电装置的型号的选择 187.1.2 低压配电装置的型号的选择 187.2 成套配电装置一次电路方案的选择187.2.1 高压开关柜一次电路方案的选择 187.2.2 低压配电装置

6、一次电路方案的选择 197.3 成套配电装置电气参数的选择19第8章 内部过电压及保护 20 8.1 内部过电压产生的原因21 8.1.1 操作过电压 21 8.1.电弧接地过电压 21 8.1.3 谐振过电压 22 8.2 防护措施 21第9章 变电所微机适时监控系统 22 9.1 变电所微机适时监控系统的功能22 9.2 变电所微机适时监控系统的硬件组成23致 谢.27参考文献 .27摘要供电的主要把电力系统接受的电能合理分配到各用点，总结如何安全可靠、经济合理、保质保量的保障企业所需电能的供应和分配；包括系统的接线方式及确定原则，变电所的位置，电气设备的选择，以及某些维护保护、监控等。关

7、 键 词：供应安全经济质量论文类型：论文 第1章供电的基本要求电力是企业生产的主要能源。对企业进行可靠、安全、经济的供电，对提高生产品质量、提高经济效益及保证生产等方面都有十分重要的意义。因此，对供电提出以下基本要求：1. 供电可靠供电可靠就是要求供电不间断。在工矿企业中，各种电力负荷对供电可靠性要求不同，为了能在技术经济合理的前提下满足不同负荷对供电可靠性的要求，把电力负荷分为三类。1） 一类负荷（一级负荷）凡因突然中断供电，可能造成人身伤亡事故或重大设备损坏，给国民经济造成重大损失的或在政治上产生不良影响的负荷，均属一类负荷。如钢厂炼钢炉，矿井通风设备。其中影响人身与设备安全的负荷叫保安负

8、荷。应由两个独立电源供电；对有特殊要求的，两个独立电源应来自不同地点，保证供电绝对可靠。2） 二类负荷（二级负荷）凡因突然停电，造成大量减产或生产大量废品的负荷，属于二类负荷。如矿井提煤设备、空压机，工厂的主要生产车间。对于中、小型企业二类负荷有专线供电；对于大型企业二类负荷，也有两个电源，两回路电源应尽量引自不同的变电所或母线。3） 三类负荷（三级负荷）三类负荷是指除一类、二类负荷外的其他负荷。如企业附属车间及生活福利设施。一般用单回路供电，不考虑备用电源，根据负荷需要还可公用一条线路。2. 供电安全在电能分配、供应和使用过程中，不应发生人身触电事故和设备事故，也不致引起火灾和爆炸事故。3.

9、 供电质量用电设备在额定参数下运行时性能最好。包括电压、波形、频率等。频率为50Hz偏移范围是1%，电压偏移范围是5%。4. 供电经济一般考虑三个方面：尽量降低企业变电所与电网的基本建设投资；尽可能降低设备、材料及有色金属的消耗；尽量降低供电系统的电能损耗及维护费用。第2章企业电源及变电所位置2.1企业电源电源是指获得电能的来源。大多来自电网，尚未建成电力网的地区，才由地方发电厂或自备发电厂供电。各个企业一般都设有企业总变电所，电压为6kV35kV。当总变电所距电源较近时，采用平行双回路供电;当相邻企业之间距离较近，距电源较远时，一般由电力系统向其中两个总变电所各送一回路线路。各企业总变电所之

10、间设一回路，形成供电网络。2.2 变电所的位置2.2.1 企业变电所位置的确定企业变电所是企业供电的枢纽。正确确定变电所的位置，对企业供电系统的合理布局及提高供电可靠性、经济性和供电质量都具有很重要的关系。因此变电所的位置应根据工矿企业负荷的大小、分布特点及内部环境特点等因素进行综合分析，经技术比较后确定位置。一般在确定变电所位置时应遵循以下几项原则：（1）变电所应尽量靠近负荷中心，以减少配电线路长度，降低电能损 耗和电压损失；（2）不占或少占农田；（3）进出线要方便，尽量避免线路相互交叉和跨越，架空线路走廊与所址同时确定；（4）交通运输要方便，以利于变压器等大型设备和消防车进出；（5）具有适

11、宜的地质条件，有防止地下水、雨水和洪水浸淹的措施；（6）应考虑与近邻设施的相互影响，远离震动大的设备和易燃易爆的场所，应尽量避开污染源，否则应采取防污措施；（7）应与其他建筑物保持一定防火距离；（8）应留有扩建的余地，不妨碍工厂或车间的发展；总之，要根据企业的具体情况，从技术和经济方面进行综合分析，以便确定变电所的位置。2.2.2 车间变电所位置的确定车间变电所位置的确定于上述原则上相同。一般车间变电所的位置根据变压器的安装地点确定类型，如图2-1所示。图2-11） 车间附近社变电所变电所的一面或几面墙体与生产车间墙体公用，变压器的大门或墙体外，如图2-1中的1、2、3所示。这种类型适用于一般

12、车间。2） 车间内变电所变电所位于车间内部的单独房间内，并尽量靠近负荷中心，如图2-1中的4所示。这种类型适用于负荷大而集中且布置比较稳定的大型车间厂房。3） 变电所在车间外单独建立，变压器可以在户内，也可以在户外，也可安装在地面上或安装在电线杆上，如图2-1中5、6所示。这种类型适合于负荷较小而分散的中小型工厂或生活区，或为了远离易燃、易爆及腐蚀性物质的场所。第3章变压器的选择主变压器是企业变电所的重要设备，正确选择主变压器的容量和台数对企业供电的可靠性和经济性具有十分重要的意义。主变压器台数的确定1）一类负荷的变电所对于一类负荷的变电所，应满足用电设备对供电可靠性的要求，应选择2台变压器；

13、可1台工作、1台备用，也可2台同时工作；2台同时工作时，1台变压器的容量应满足负荷用电，且不低于全负荷的70%80%；1台变压器的容量应满足能邻近与变压器二次电压相同的备用电源时，也可选1台变压器。2）对于只有二类、三类负荷的变电所对于只有二类、三类负荷的变电所，可以只选1台变压器，但应敷设预期他变电所相连接的联络线为备用电源；其容量应考虑15%25%的余量，以备发展的需要。对于季节负荷或昼夜负荷变动较大的，宜采用经济运行方式的变电所，也可选2台。3）计算出变压器的经济运行的临界负荷，然后根据变电所实际负荷情况确定投入运行的变压器台数。第4章功率因数的提高4.1提高功率因数的意义由于企业使用大

14、量的感应电动机和变压器等用电设备，因此供电系统除供给有功功率外，还需供给大量的无功功率，为此必须提高工矿企业用户的功率因数，减少对电源系统的无功功率需求量。提高功率因数具有下列实际意义：1）提高电力系统的供电能力。在发、输、配电设备容量一定情况下，用户的功率因数越高，则无功功率越小，所需视在功率越小，这样同样容量的供、配电设备，可向更多的用户提供电能。2）减少供电网络中的电压损失，提高供电质量。用户的功率因数越高，在同样有功功率的情况下，线路中的电流就越小，因而网络上电压损失也越小，用电设备的端电压就越高。3）减少供电网络中的电能损耗。在线路电压和输送的有功功率一定的情况下，功率因数越高，电流

15、就越小，则网络中的电能损耗就越少。可见，提高功率因数，可以充分利用现有的变电、输电和配电设备，保证供电质量，减少电能损耗，提高功率因数，因而有显著的经济效益。4.2提高功率因数的方法4.2.1 提高负荷的自然功率因数通过采用各种技术措施及改进用电设备的运行情况来提高负荷的功率因数的方法称为提高负荷的自然功率因数。提高自然功率因数的方法有：1）正确选择并合理使用电动机，使其不轻载或空载运行。在条件允许时尽量选用笼型异步电动机。2）合理选择变压器容量，适当调整其运行方式，尽量避免变压器空载或轻载运行。3）对于容量较大，且不需要调整的电动机，尽量选用同步电动机，并使其运行于过激状态。因为同步电动机运

16、行于过激状态时呈容性负载，能补偿线路上其他感性负载的无功能功率。4.2.2人工补偿法提高功率因数若自然因数不能满足要求，应尽量采用人工补偿法来提高功率因数。目前企业广泛采用并联电容器进行无功功率的补偿。4.3 电容器的选择（1） 否自然功率因数低于0.9时，应进行无功功率补偿，补偿后的功率因数应达到0.95以上。（2） 选择电容器时，应考虑电容器端电压对补偿容量的影响。（3） 选择单个电容器时，其总台数应为3的倍数；选择电容器时，其总台数应根据情况选择2或4的倍数。（4） 电容器选好后，应根据所选数量计算出实际补偿容量。（5） 电容器组最好采用单星形或双星形接线。第5章 短路短路指电位不同的点

17、在电气上被短接。5.1短路的类型及原因在三相系统中，短路的基本类型有：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相短路和单相接地短路。三相短路时，三相短路回路中的阻抗相等，三相电压和电流仍然保持对称，属于对称短路。其他形式的短路，由于短路回路三相阻抗不相等，三相电压和电流不保持对称，属于不对称短路。造成短路故障的原因很多，主要有以下几个方面：（1） 绝缘损坏。电气设备年久陈旧，绝缘自然老化；绝缘瓷瓶表面污秽，使绝缘下降；绝缘受到机械性损伤；供电系统受到雷电的侵袭或者在切换电路时产生过电压 ，将电气绝缘薄弱处击穿，都会造成短路。（2） 误操作。例如，带负荷拉切隔离开关，形成强大的电弧，造成弧光短路；或

18、将低压设备误接入高压电网，造成短路。（3） 鸟兽危害。鸟兽跨越不等电位的裸露导体时，造成短路。（4） 恶劣的气候。雷击造成的闪络放电或避雷器动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倾倒等。（5） 其他意外事故。挖掘沟渠损伤电缆，起重机臂碰触架空导线，车辆撞击电杆等。5.2 短路的危害短路时系统的阻抗大幅度减小，而电流则大幅度增加，系统电压骤降。其危害有以下几种。（1） 损坏电气设备。短路电流产生的电动力效应和热效应，会使故障设备及短路回路中的其他设备遭到破坏。（2） 影响电气设备的正常运行。短路时电网电压骤降，电气设备不能正常运行。（3） 影响系统的稳定性。严重的短路会使并列运行的发电机组失去

19、同步，造成电力系统解列。（4） 造成停电事故。短路时，电力系统的保护装置动作，使开关跳闸，从而造成大范围停电。越靠近电源，停电范围越大，造成的经济损失也越严重。（5） 产生电磁干扰。不对称短路的不平衡电流，在周围空间将产生很大的交变磁场干扰附近的通讯线路和自动控制装置的正常工作。由此可见，短路的后果是非常严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素。此外还可以正确的选择电气设备，使电气设备在短路电流的作用下不至损坏；正确选择和整定保护装置，使其能发生短路时，迅速、准确的把故障线路和设备从电网中切除，尽量减少短路所造成的危害和损失。 第6章 电气设备的选择6.1电气设备选择的一般原则正确选

20、择电气设备对供电的可靠性、安全性、经济性都有着重要的意义。首先应根据环境条件选择电气设备的类型，使所选设备的形式与环境相适应；其次按电路的实际工作条件选择和校验电气设备的技术参数，以保证电力系统在正常或发生故障时，电气设备能安全、可靠地工作。选择电气设备时应尽量选用国产先进设备，并注意在技术合理的条件下，尽量节约投资。不同的电器设备在选择时考虑的条件也不尽相同，下面介绍选择电气设备的一般原则。1 按使用环境选择电气设备类型为了适应不同的装设地点，电气设备分户内式和户外式；按照不同的工作环境又分为普通型、房污型、湿热型、高原型和矿用型等。选择时应首先根据电气设备工作的环境条件选择出合适的类型。2

21、按正常的工作参数选择电气设备1） 额定电压的选择电气设备可在高于其额定电压10%15%的情况下长期安全运行，故所选电器设备的额定电压应不低于其所在电网的额定电压。2)电气设备的额定电流应不小于通过它的最大长时工作电流。普通电气设备的额定电流，是在环境40的条件下，长时允许通过的最大电流。3按短路条件校验对电气设备1） 开关电器断电流能力的校验当开关电器的额定断流容量（或最大分断电流）大于其所在电路的最大短路容量（或最大分断电流）时，开关电器才可能可靠地切除短路故障。否则，故障不能切除，并有可能使故障扩大，影响到系统的安全运行。2） 电气设备的短路稳定性校验为了保证电气设备不至于因短路电流的电动

22、力和热效应所破坏，应校验其在发生短路时的动稳定性和热稳定性。根据最严重的短路情况计算可能出现的最大短路电流，即三相短路电流。6.2开关与熔断器的选择6.2.1高压开关与熔断器的选择1.隔离开关的选择隔离开关应按额定电压、额定电流及使用的环境条件选择出合适的规格和型号，然后按短路电流得动、热稳定性校验。按环境条件选择隔离开关时，可根据安装地点和环境条件选择户内型、户外型、普通型或防污型等类型，防污型用于污染严重的地方，同时必须选择配套的操作机构。2.断路器的选择变电所一般应选少油断路器，户内一般安装在高压开关柜中。对于断流能力要求高的地方或操作十分频繁的地方，应选真空断路器。对于污秽的地方应选用

23、防污染型的断路器。断路器操作机构的选择与断路器的控制方式、安装情况及操作电源相适应。3.高压熔断器选择首先应根据使用环境、负荷种类、安装方式和操作方式等条件选择出合适的类型。然后，按照额定电压、额定电流、额定断流能力选择熔断器的技术参数。在选择和校验熔断器技术参数时，应注意以下几点：（1） 对于限流型的熔断器，额定电压与所在电网的电压应为同意电压等级，若高于电网电压等级，熔体熔断时将会产生过压。（2） 在校验熔断器的断流能力时，对于限流型用次暂态电流，对于非限流用短路冲击电流的有效值。（3） 利用产气灭弧的断路器，选择时，熔断器安装处短路短路电流的最大、最小值，应在熔断器分断电流的上、下极限范

24、围内。（4） 熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流，否则熔断器将会因过热而损坏。6.2.2低压开关与熔断器的选择对经常带负荷操作并需切断短路电流的应选用低压断路器；对需远距离操作的应选用接触器；对不带负荷操作操作至起隔离开关作用的应选用刀开关；对只用于通、断负荷电流且不经常操作的，应选用负荷开关或带灭弧装置的刀开关；对没有保护功能的开关一般还可以选择熔断器作为过流保护装置。低压开关电器按不同的使用环境分为开启式、防护式、封闭式、防爆式等几种，所以还应根据使用环境条件选择电器的形式。还应根按额定电压、额定电流、额定分断能力、短路时的东热稳定性选择。1刀开关的选择低压刀开关分为不带熔断器和带熔断

25、器，以及不带灭弧装置和带灭弧装置等多种类型，刀开关除按表规定的项目选择和校验外，对允许带负荷操作的刀开关，还应按断开电流选择和校验。2自动空气断路器选择自动空气断路器常用的有框架式和装置式两大类。选择时除按表规定的项目选择和校验外，还应注意：（1）对于瞬时动作的自动空气断路器，其分断能力应按短路冲击电流校验。（2）自动空气断路器中瞬时过电流脱扣的调整范围，应能满足电路对保护装置整定值的要求。（3）低压熔断器的选择先根据使用环境选择出类型，然后按正常运行及启动情况确定熔断器的额定电流，由此再确定出熔断器的额定电流。熔断器的额定电压应和线路额定电压相符，熔断器的最大分断电流应大于线路上的短路冲击电

26、流有效值。此外，还要考虑前、后两级熔断器之间的选择相配合问题。前后熔断器配合，就是在线路上发生故障时，应该是靠近故障点的熔断器最先熔断，切出故障部分，从而使系统的其他部分迅速恢复正常运行。表 6-1 开关与熔断器的选择教研项目额定电压额定电流熔断器容量（额定）极限分断电流短路稳定性 校 验动稳定热稳定隔离开关断路器高压熔断 器刀开关自动空气开关低压熔断 器6.3互感器的选择6.3.1 电流互感器的选择根据使用环境和安装条件确定电流互感器的类型，然后按正常工作条件及短路参数确定规格。选择步骤如下：（1） 额定电流的选择电流互感器的额定电压应大于或等于电网的额定电压。（2） 一次额定电流的选择电流

27、互感器原边额定电流应大于1.215倍最大长时工作电流。（3） 准确等级校验电流互感器的准确等级应与二次设备的要求相适应。0.2级用于精密测量；0.5级用于计费仪表；1.0级用于测量仪表；3级、10级用于监视仪表和继电保护；5P、10P用于继电保护。互感器的准确等级与二次负载的负载的容量有关，如果容量过大，准确等级下降，要满足准确等级要求，二次负载的总容量应小于或等于该准确等级所规定的额定容量。6.3.2电压互感器的选择根据使用地点，安装条件及用途确定出电压互感器的型号后，再按如下步骤选择1） 一次额定电压的选择电压互感器一次额定电压应与其所在电网的电压相适应，二次侧电压任何情况下都不得超过标准

28、值（100V），因此二次绕组额定电压应按表进行选择。表6-2 电压互感器二次绕组的额定电压绕组二次主绕组二次辅助绕组高压侧接线接于电网线电压接于电网相电压中性点直接接地中性点不直接接地二次绕组电压100100/1.732100100/1.7322） 按准确等级与二次负荷校验所选电压互感器，应满足二次设备在用途上对准确等级的要求。电压互感器的准确等级应按下列原则选择：（1） 供给费用的电度表，应选0.5级得电压互感器。（2） 向监视用电度表，功率表或电压继电器等供电的电压互感器，其准确等级为1级。（3） 用来作一般电压监视用或补偿电容器电容器放电用的电压互感器准确等级可取3级。（4） 用于保护装

29、置时电压互感器的准确等级可取5P、10P等级。按二次负荷校验电压互感器的准确等级时，应使互感器的二次容量小于或等于互感器在该等级下所规定的二次额定容量。电压互感器多采用限流型熔断器保护，故不做短路稳定性校验。6.4 母线和绝缘子的选择6.4.1母线的选择母线的材料有铜、铝、钢三种。铜导电率高，性能稳定，多用于大电流装置中或有化学腐蚀的场所。铝导电率不及铜，机械强度也较小，较铜廉价，一般都采用。钢线机械强度大，导电率小，电能损耗大用于工作电流不大于200A及不重要的配电装置内或用作接地母线。形状有矩形、圆形和环形等；35KV以下户内用户多采用矩形截面的母线，散热好、交流肌肤效应较小，比截面相同的

30、圆形母线承受电流大。三线交流母线U相涂黄色，V相涂绿色，W相涂红色。不接地的中线涂紫色，接地的中线（零线）涂紫色并带黑色条纹，保护接地母线涂以黑色，直流母线的正极涂以褐色，负极涂以蓝色。母线截面的选择母线截面一般按最大长时工作电流选择，按短路条件校验其动、热稳定性。但平均负荷较大、线路较长的主母线，还应按经济电流密度选择其截面。（1） 按最大长时工作电流选择根据发热条件规定，流过母线的最大长时工作电流，应不大于母线的最大允许持续电流。表6-3 矩形母线的最大允许持续载流量截面/ mm单条两条三条四条平放竖放平放竖放平放竖放平放竖放40448405034055425625045866135056

31、61692636.391095214091547186621116381038108516231777211323796310116812211825199423812665806.311281178172418922211250525583411808127413301946213124912809286338178010142714902175237327743114316742221006.3137114302054225326332985303240431008154216092298251629333311335944791001017281803255827963181357836

32、2248291256.3167417442446268030793490352547001258187619552726298233753813384751291251020892177300532823725419442255633（2） 短路热稳定校验为了保证在短路时母线不致过热，所选母线的截面积应不小于最小短路热稳定截面。6.4.2绝缘子的选择（1） 绝缘子的种类绝缘子是用来支撑和固定载流导体，并保证导体对地或其他部分的绝缘。绝缘子有电站绝缘子、电器绝缘子和线路绝缘子三种基本类型。电站绝缘子又分为支柱绝缘子和套管绝缘子；电器绝缘子也分为支柱式和套管式；线路绝缘子分为针式、蝶式和悬式等几种

33、。同一电压等级的绝缘子，根据其抗弯曲强度不同，又分为A、B、C、D等多个等级（2） 支柱绝缘子的选择根据安装地点选择户内型或户外；根据额定电压选择，其额定电压应不小于线路的额定电压；此外还应满足动稳定性要求。（3） 套管绝缘子的选择套管绝缘子按使用地点分户内式、户外式；按安装情况分水平安装、垂直安装。电气参数应按以下条件确定：额定电压和额定电流的确定额定电压应不小于电网的额定电压，额定电流应不小于通过的最大长时工作电流。套管的额定电流是以环境40，导体的最高工作工作温度为80时给出的。校验动稳定性和热稳定性6.5 输电导线的选择输电导线的选择是供电设计的重要内容之一，为了保证供电安全、可靠、经济合理和供电质量的要求，必须正确合理地选择输电导线的型号和截面。输电导线型号的选择应根据其所处的电压等级和使用场所来选择，应按下列原则确定。6.5.1导线