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1、电网结构和导线截面选择,架空线路电缆线路,工厂架空电力线路是由电杆、导线、金具、绝缘子、横担构成的，为了平衡电杆各方向的拉力，增强电杆稳定性，有的电杆上还装有拉线。为防雷击，有的架空线路上还架有避雷线。架空线路的基本结构如图所示。,工厂架空线路,工厂架空线路的结构,架空线路的基本结构1导线；2绝缘子；3横担；4金具；5拉线；6电杆,1电杆,机械强度大，维修工作量小，使用年限长，但价格较贵且材料来源比较紧张，主要应用于高压架空线路。,使用年限长，维修工作量小，能节省大量的钢材和木材，质量大，运输与施工不方便。,被淘汰,1电杆（1）直线杆：又称中间杆，是架空线路使用最多的电杆，大约占全部电杆的80
2、%。直线杆只承受导线本身的重量和拉力，顶部比较简单，一般不装拉线。（2）耐张杆：又称承力杆或锚杆，是为了防止线路某处断线，使整个线路拉力不平衡以致倾倒而设的。通常在耐张杆的前后方各装一根拉线，用来平衡这种拉力。（3）终端杆：终端杆是安装在线路起点和终点的耐张杆。终端杆只有一侧有导线，为了平衡单方向导线的拉力，需要在导线的对面装拉线。（4）转角杆：转角杆用在线路改变方向的地方，通过转角可以实现线路转弯。（5）分支杆：分支杆用于线路的分支处，它是一种特殊的耐张杆，受外力作用较多，承受顺线路方向的拉力、导线的重力、水平方向的风力及分支线路方向的导线拉力、重力等。（6）特种杆：用于跨越铁路、公路、河流
3、、山谷的跨越杆塔，线路中导线需要换位处的换位杆塔及其他电力线路所采用的特殊形式的杆塔，统称为特种杆。,2导线导线有裸导线和绝缘导线两种。架空线路一般采用裸导线。导线的材料有铝和铜两种。铝绞线的优点是重量轻，价格低，缺点是导线性能比铜差，机械强度低，运行中表面易形成氧化铝薄膜，使接头的接触电阻增大。工厂里最常用的是LJ型铝绞线。在负荷较大、机械强度要求高和35kV及以上的架空线路上，多采用LGJ型钢芯铝绞线，用以增强导线的机械强度。铜绞线的优点是导电性能最好，机械强度也高，抗腐蚀性能好，但密度大，价格贵。导线在电杆上的排列方式，一般为三角形排列或水平排列，也可采用垂直排列。,3横担电杆与横担组装
4、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。常用的横担有角铁横担、木横担以及低压瓷横担。铁横担的机械强度高，应用广泛。瓷横担兼有横担和绝缘子的作用，但机械强度低，一般仅用于较小截面导线的架空线路。角铁横担和木横担的长度根据导线的根数、相邻电杆间挡距（跨距）的大小和线间距离决定。规程规定，高、低压线路同杆架设时，直线杆横担间的垂直距离不小于1.2m，分支杆或转角杆横担间垂直距离不小于1m。低压线路与低压线路同杆架设时，直线杆横担间的垂直距离不小于0.6m，分支杆或转角杆横担间垂直距离不小于0.3m。,表4.1 低压线路不同挡距时的最小线间距离,4绝缘子 绝缘子用
5、来支承架空导线，使导线与大地保持足够的绝缘，同时还承受着导线的质量与其他作用力。在工厂架空线路上常用的绝缘子有针式绝缘子、蝴蝶式绝缘子、拉线绝缘子，其形式如图所示。,常见的几种绝缘子,4绝缘子 针式绝缘子有木横担直脚、铁横担直脚和铁横担弯脚三种类型。按针脚长短分为长脚绝缘子和短脚绝缘子。长脚绝缘子用在木横担上，短脚绝缘子用在铁横担上。蝴蝶式绝缘子用在耐张杆、转角杆和终端杆上。拉线绝缘子用在拉线上，使拉线上下两段互相绝缘。,5金具和拉线 金具是架空线路上用来连接导线、安装横担和绝缘子等所用到的金属部件。,图4.9 常用的金具,5金具和拉线圆形抱箍可以把拉线固定在电杆上花篮螺丝可以调节拉线的紧度横
6、担垫铁和横担抱箍可以把横担装在电杆上支撑扁铁从下面支撑横担，可以防止横担歪斜，支撑扁铁的下端需要固定在带凸抱箍上木横担安装在木电杆上时，需要用穿心螺钉拧紧各种金具都应该镀锌或涂漆，防止生锈。,1线路巡视（1）定期巡视（2）特殊巡视（3）夜间巡视（4）故障巡视（5）登杆塔巡查,架空线路的运行管理和检修,2事故预防架空配电线路经常出现故障的设备有电杆、导线、绝缘子等。应根据事故特点，掌握季节和环境变化，采取以下的预防措施：,架空线路的运行管理和检修,（1）防污（2）防雷（3）防暑监视（4）防寒防冻（5）防风（6）防汛,3线路检修低压架空线路长期露天运行，受环境和气候影响会发生断线、污染等故障。为确
7、保线路长期安全运行，必须坚持经常性的巡视和检查，以便及时消除设备隐患。（1）电杆电杆的检修主要是加固电杆基础，扶直倾斜的电杆，修补有裂纹露钢筋的水泥杆，处理接触不良的接头和松弛、脱落的绑线，紧固电杆各部分的连接螺母，更换或加固腐朽的木杆及横担。（2）导线检修导线主要是调整导线的弧垂，修补或更换损伤的导线，调整交叉跨越距离。（3）绝缘子绝缘子要清扫，并及时更换劣质或损坏的绝缘子、金具或横担。,架空线路的运行管理和检修,电缆线路,电缆的结构、型号及敷设,1电缆的种类（1）按电压可分为高压电缆和低压电缆。（2）按线芯数可分为单芯、双芯、三芯和四芯等。（3）按绝缘材料可分为油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆
8、和橡胶绝缘电缆及交联聚乙烯绝缘电缆等，还有正在发展的低温电缆和超导电缆。,1电缆的种类油浸纸绝缘电缆成本低，结构简单，制造方便，易于安装和维护，不宜用在有高度差的环境下。塑料绝缘电缆稳定性高，安装简单，但塑料受热易老化变形。交联聚乙烯绝缘电缆耐热性好，载流量大，适宜高落差甚至垂直敷设。橡胶绝缘电缆弹性好，性能稳定，防水防潮，一般用做低压电缆。,2电力电缆的基本结构 电缆由线芯、绝缘层和保护层三部分组成。线芯导体要有好的导电性，以减少输电时线路上能量的损失。,图4.10 电缆的剖面图1铅皮；2缠带绝缘；3芯线绝缘；4填充物；5导体,2电力电缆的基本结构 绝缘层的作用是将线芯导体间及保护层相隔离，
9、因此必须具有良好的绝缘性能、耐热性能。油浸纸绝缘电缆以油浸纸作为绝缘层，塑料电缆以聚氯乙烯或交联聚乙烯作为绝缘层。保护层又可分为内护层和外护层两部分，内护层直接用来保护绝缘层，常用的材料有铅、铝和塑料等。外护层用以防止内护层免受机械损伤和腐蚀，通常为钢丝或钢带构成的钢铠，外覆沥青、麻被或塑料护套。电缆头指的是两条电缆的中间接头和电缆终端的封端头。电缆头是电缆线路的薄弱环节，在施工和运行中要由专业人员进行操作。,3电缆的型号 电缆型号中的字母排列一般按照下列次序：绝缘种类线芯材料内护层其他结构特点外护层,3电缆的型号,电力电缆型号中各符号的含义,电缆的结构、型号及敷设,4电缆的敷设,（1）直接埋
10、地，如图所示（单位：mm）。,电缆直接埋地,4电缆的敷设,（2）敷设在混凝土管中，如图所示（单位：mm）。,电缆敷设在混凝土管中,4电缆的敷设,（3）敷设在电缆沟中，如图所示（单位：mm）。,电缆敷设在电缆沟中1盖板；2电缆支架；3预埋铁件,4电缆的敷设,对于车间内线路的敷设，可采用沿墙架设、沿梁架设或电缆穿管埋地敷设等方式。,组合式汇线桥架空间布置示意图,电缆线路的运行维护,4电缆的敷设,保证电缆正常运行要注意以下几个方面：（1）塑料电缆不允许浸水。（2）要经常测量电缆的负荷电流，防止电缆过负荷运行。（3）防止受外力损坏。（4）防止电缆头套管出现污闪。,4电缆的敷设,表4.3 电力电缆线路常
11、见故障和预防方法,供电线路导线和电缆的选择,导线、电缆选择的内容包括两个方面：一是选型号，二是选截面。,导线和电缆型号的选择,1常用架空线路裸导线型号及选择,户外架空线路一般采用裸导线，其常用型号适用范围如下：（1）铝绞线（LJ）。户外架空线路采用的铝绞线导电性能好，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，多用在10kV及以下线路上，其杆距不超过100125m。（2）钢芯铝绞线（LGJ）。此种导线的外围用铝线，中间线芯用钢线，解决了铝绞线机械强度差的缺点。由于交流电的趋肤效应，电流实际上只从铝线通过，所以钢芯铝绞线的截面面积是指铝线部分的面积。在机械强度要求较高的场所和3
12、5kV及以上的架空线路上多被采用。（3）铜绞线（TJ）。铜绞线导电性能好，对风雨及化学腐蚀作用的抵抗力强，但造价高，且密度过大，选用要根据实际需要而定。,2常用电力电缆型号及选择,供电系统中常用电力电缆型号及适用范围如下：（1）油浸纸绝缘铝包或铅包电力电缆（如铝包铝芯ZLL型，铝包铅芯ZL型）。它具有耐压强度高，耐热能力好，使用年限长等优点，使用最普遍。这种电缆在工作时，其内部浸渍的油会流动，因此不宜用在有较大高度差的场所。如610kV电缆水平高度差不应大于15m，以免低端电缆头胀裂漏油。（2）塑料绝缘电力电缆。这种电缆重量轻、耐腐蚀，可以敷设在有较大高度差，甚至是垂直、倾斜的环境中，有逐步取
13、代油浸纸绝缘电缆的趋向。目前生产的有两种：一种是聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套的全塑电力电缆（VLV和VV型），已生产至10kV电压等级。另一种是交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套电力电缆（YJLV和YJV型），已生产至35kV电压等级。,3常用绝缘导线型号及选择,工厂车间内采用的配电线路及从电杆上引进户内的线路多为绝缘导线。配电干线也可采用裸导线和电缆。绝缘导线的线芯材料有铝芯和铜芯两种。塑料绝缘导线的绝缘性能好，价格较低，又可节约大量橡胶和棉纱，在室内敷设可取代橡皮绝缘线。由于塑料在低温时要变硬变脆，高温时易软化，因此塑料绝缘导线不宜在户外使用。车间内常用的塑料绝缘导线型号有：BLV塑料绝缘铝芯线，
14、BV塑料绝缘铜芯线，BLVV（BVV）塑料绝缘塑料护套铝（铜）芯线。BVR塑料绝缘铜芯软线。常用橡皮绝缘导线型号有：BLX（BX）棉纱编织橡皮绝缘铝（铜）芯线，BBLX（BBX）玻璃丝编织橡皮绝缘铝（铜）芯线，BLXG（BXG）棉纱编织、浸渍、橡皮绝缘铝（铜）芯线（有坚固保护层，适用面宽），BXR棉纱编织橡皮绝缘软铜线等。上述导线中，软线宜用于仪表、开关等活动部件，其他导线除注明外，一般均可用于户内干燥、潮湿场所固定敷设。,导线和电缆截面的选择,从满足正常发热条件看，要求通过导线或电缆的电流不应大于它的允许载流量从满足机械强度条件看，要求架空导线的截面不应小于它的最小截面从保证电压质量看，线路
15、电压损失不应大于正常运行时允许的电压损耗满足经济要求,对于35kV及110kV高压供电线路，其截面主要按照经济电流密度来选择，但应按允许载流量来校验。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗的校验。车间内动力线路一般按照允许载流量来选择截面。照明线路一般按照电压损耗来选择。,导线和电缆截面的选择,1按经济电流密度选择导线、电缆截面,截面选得越大，电能损耗就越小，但线路投资及维修管理费用就越高；截面选得小，线路投资及维修管理费用虽然低，但电能损耗则增加。综合考虑这两方面的因素，定出总的经济效益为最好的截面，称为经济截面。对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度。,AJn=Imax/jn,式中
16、Ajn 导线的经济截面；Imax 线路最大长期工作电流；jn 经济电流密度。,2按允许载流量选择导线、电缆截面,为保证安全可靠，导线和电缆的正常发热温度不能超过其允许值。或者说通过导线的计算电流或正常运行方式下的最大负荷电流Imax应当小于它的允许载流量，,IalIc,式中 Ial导线允许载流量；Ic线路最大长期工作电流，即最大负荷电流。,2按允许载流量选择导线、电缆截面,相同截面下，铜的载流能力是铝的1.3倍，因此若导线为TJ型铜绞线时，其允许载流量为相同截面LJ型铝绞线允许载流量的1.3倍。允许载流量与环境温度有关。查允许载流量时注意根据环境温度查出或乘上温度修正系数求出相应的允许载流量。
17、,导体正常工作时的最高允许温度；导体允许载流量所采用的环境温度；导体敷设地点实际的环境温度。,3按机械强度校验导线截面,架空裸导线和不同敷设方式的绝缘导线的截面不应小于其最小允许截面的要求，可查表进行校验。规程规定110kV架空线路不得采用单股线。电缆不必校验机械强度。,表4.14 架空裸导线的最小截面,4按电压损耗选择导线和电缆截面,为了保证用电设备端子处电压偏移不超过其允许值，设计线路时，高压配电线路的电压损耗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端子处的低压配电线路的电压损耗，一般也不超过线路额定电压的5%（以满足用电设备要求为限）。如果线路电压损耗超过了允许值，应适
18、当加大导线截面，使之小于允许电压损耗。对于输电距离较长或负荷电流较大的线路，必须按允许电压损耗来选择或校验导线的截面:,式中 线路实际的电压损耗；P、Q干线上总的有功负荷和无功负荷；l线路的长度；R0、X0线路单位长度的电阻和电抗；UN线路的额定电压。,4按电压损耗选择导线和电缆截面,对于架空线路可先取，对于电缆线路可先取，因此可由上式求出R0：R0 于是，可导出满足电压损耗要求的导线截面A：A 式中 导线材料的电阻率。根据上式所得A值选出导线标称截面后，再根据线路布置情况得出实际和代入式（3-31）再进行校验。,例3.2 设有一回10kV的LJ型架空线路向两个负荷点供电，线路长度和负荷情况如
19、图所示。已知架空线线间距为1m，空气中最高温度为37，允许电压损耗，试选择导线截面。,解：设线路AB段和BC段选取同一截面LJ型铝绞线，先取，则对AB段（l1段）来说，P1=p1+p2，Q1=q1+q2；对BC段（l2段）来说，P2=p2，Q2=q2。因此由式（3-4）可得,5,代入数据可得,A,选取LJ-70铝绞线，查表4.10可得：，将参数代入式（4-4）可得,5,可见，LJ-70型导线满足电压损失要求，下面按发热条件进行校验。导线最大负荷电流为AB段承载电流，其值为,查附表9，得LJ-70型导线在40条件下的载流量为215A，大于导线最大负荷电流，满足发热条件。,户外的电力线路多采用架空线路。这种供电线路投资费用低，施工容易，故障易查找，便于检修，但可靠性差，受外界环境的影响大，需要足够的线路走廊，有碍观瞻。电力电缆受外界因素影响小，供电可靠性高，不占路面，发生事故不易影响人身安全，但成本高，查找故障困难，接头处理复杂。导线、电缆的选择包括型号和截面两个方面。对于35kV及110kV高压供电线路，其截面主要按照经济电流密度来选择，但应按允许载流量来校验。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗的校验。车间内动力线路一般按照允许载流量来选择截面。照明线路一般按照电压损耗来选择。,小 结,
