1、2022-3-212022-3-211工礦企業供電工礦企業供電山西大同大學 張學成2022-3-212第七章第七章 輸輸 電電 線線 路路n本章知識要點 電壓損失、經濟電流密度和年最大負荷利用小時數等概念； 架空線路與電纜線路的結構組成及敷設方法； 各種輸電導線型號及截面的選擇原則和選擇方法。n本章培養的能力與技能 能根據使用環境特征和架空線路、電纜的結構特征，合理地選擇線路所用材料及電線、電纜的型號，并確定其敷設方式； 能根據用電負荷及電線、電纜的技術資料正確選擇導線的截面。2022-3-213第一節第一節 架架 空空 線線 路路n輸電線路的作用 輸送電力，把發電廠、變電所和用戶連接在一起，

2、構成電力系統。 n架空線路與電纜線路相比 缺點：受自然條件影響大，占有空間大，城市中架設影響市容美觀，高壓線路通過居民區有較大危險； 優點：投資費用低、建設速度快、容易發現故障和易于維護檢修。n工礦企業應用仍較為普遍。*n一、架空線路的結構n二、架空線路的敷設2022-3-214一、架空線路的結構一、架空線路的結構n結構組成 一般由導線、絕緣子、金具、電桿、橫擔、拉線等組成。 高壓架空線路還有避雷線和接地裝置等。 圖7-1。2022-3-2151導線導線n按結構分類 絕緣導線和裸導線，單股導線和多股絞線，一般采用多股裸絞線。n多股絞線的類型 銅絞線（TJ）：一般只用于腐蝕嚴重的地區。 鋁絞線（

3、LJ）：一般用在10kV及以下線路。 鋼絞線（GJ）：用于小功率的架空線路，或作避雷線與接地線。 鋼芯鋁絞線（LGJ）：鋼線和鋁線絞合而成。截面指鋁線的截面積。n配電線路常用鋁絞線，送電線路采用鋼芯鋁絞線。2022-3-2162電桿電桿n按材質分類 木桿、水泥桿和鐵塔。 35kV及以下線路多用水泥桿。跨度較大的地方和110kV的線路一般采用鐵塔。n電桿按作用和地位分類。圖7-2。 直線桿：用于線路的直線段，起支撐導線的作用。 耐張桿：用于線路直線段數根直線桿之間。 轉角桿：用于線路轉彎處，轉角常為30、45、60、90等。 終端桿：用于線路的始端和終端。 分支桿：用于線路的分支處。 跨越桿：跨

4、距大、電桿高、受力大。 換位桿：交換三相導線位置。2022-3-2173橫擔橫擔n作用 固定絕緣子，使導線保持足夠的電氣間距。n類型 木、鐵、瓷橫擔。鐵橫擔和瓷橫擔使用較普遍。n安裝位置 直線桿裝在負荷一側；其它桿裝在受力的反方向；耐張桿安裝在電桿的兩側。 安裝應與線路方向垂直； 多層橫擔應裝在同一側； 應水平安裝，傾斜度不大于1。2022-3-2184絕緣子絕緣子n作用 又叫瓷瓶，用來固定導線，并使導線與橫擔和電桿之間絕緣。n類型 按電壓：高壓、低壓絕緣子。 按用途和結構：針式、蝶式、懸式、瓷橫擔絕緣子、瓷拉緊絕緣子和防污型絕緣子等。圖7-3。n用途 針式和懸式絕緣子用于直線桿； 蝶式和懸式

5、絕緣子用于耐張、轉角、分支、終端桿； 防污型絕緣子用于空氣特別污穢地區； 瓷拉緊絕緣子用于拉線絕緣。2022-3-2195金具金具n作用 連接、固定導線、安裝橫擔和絕緣子、緊固和調整拉線等。n類型 圖7-4。 安裝針式絕緣子的直腳和彎腳； 安裝蝶式絕緣子的穿心螺釘； 懸式絕緣子的掛環、 掛板、線夾； 將橫擔固定在電桿上的U型抱箍； 調節拉線松緊的花籃螺拴； 連接導線用的并溝線夾、壓接管； 減輕導線振動的防振錘等。2022-3-21106拉線拉線n作用平衡電桿拉力，穩固電桿，防止電桿傾倒。n組成拉線抱箍、拉緊絕緣子、花籃螺拴、地錨（拉線底盤）和拉線等組成。n拉線按用途和結構分類，圖7-5。 普通

6、拉線。又稱盡頭拉線，用于終端桿、分支桿、轉角桿、耐張桿。平衡電桿所受拉力。 人字拉線。又叫側面拉線或風雨拉線，用于交叉跨越加高桿或較長的耐張段中間的直線桿。抵御橫線路方向的風力。 高樁拉線。又叫水平拉線，用于需要跨越道路的電桿上。 自身拉線。又叫弓形拉線，用于地形狹窄、受力不大的電桿，防止電桿受力不平衡或防止電桿彎曲。2022-3-2111二、架空線路的敷設二、架空線路的敷設n1敷設路徑的選擇 選取線路短、轉角少、交叉跨越少的路徑； 交通運輸要方便，以利于施工和維護； 盡量避開河洼和雨水沖刷地帶及有爆炸危險、化學腐蝕、工業污穢、易發生機械損傷的地區； 與建筑物保持一定的安全距離；禁止跨越易燃屋

7、頂的建筑物；避開起重機械頻繁活動地區； 與工礦企業廠（場）區和生活區的規劃協調，在礦區盡量避開煤田，少壓煤； 妥善處理與通訊線路的平行接近問題，考慮其干擾和安全的影響。n2線路的敷設2022-3-21121）檔距與弧垂）檔距與弧垂n檔距 同一線路上兩相鄰電桿之間的水平距離。n弧垂 架空線路的最低點與兩端電桿導線懸掛點的垂直距離。n檔距大小 與桿高、導線型號與截面、電壓等級和線路通過的地區有關。 3kV10kV線路：城區40m50m，郊區50m100m； 低壓線路： 城區30m50m，郊區40m60m。n導線的弧垂不宜過大和過小。2022-3-21132）導線的在電桿上的排列方式）導線的在電桿上

8、的排列方式n三相四線制線路 一般水平排列。零線靠近電桿、建筑物； 零線不應高于相線； 路燈線不應高于其它相線和零線。n高、低壓線路同桿架設時 低壓配電線路應架設在下方。n三相三線制線路 水平、三角、混合或垂直排列。2022-3-21143）導線的線間距離）導線的線間距離n取決于 檔距、電壓等級、絕緣子的類型和電桿的桿型等。表7-1。2022-3-21154）橫擔的長度與間距）橫擔的長度與間距n鐵橫擔 一般采用65656角鋼。n長度 取決于線間距離、安裝方式和導線根數等。n上下層橫擔之間的距離見表7-2。 表7-2 10kV上下層橫擔之間的最小距離 mm桿 型 直 線 桿分支或轉角桿高壓與高壓

9、800500高壓與低壓12001000低壓與低壓6003002022-3-21165）電桿高度）電桿高度n水泥電桿的長度 電桿的長度有6m、7m、8m、9m、10m、12m、15m等幾種， 電桿梢徑有150、170、190mm幾種， 電桿的錐度為175。n電桿高度取決于 桿頂所空長度（一般為100mm300mm）， 上下兩橫擔的間距， 弧垂， 導線與地面及導線與跨越物的距離、 電桿埋地深度。n導線與跨越物的距離及電桿埋深見表7-3和表7-4。2022-3-2117第二節第二節 電纜線路電纜線路n與架空線路相比 缺點：投資大、查找故障困難、維護檢修不便。 優點：不受外界影響、不占地面和空間、不影

10、響市容觀瞻、使用安全可靠；可在地下、水中、隧道中、有火災危險、有爆炸危險和化學腐蝕的場所敷設。n使用場所 在不宜架設架空線路的地區和不準架設架空線路的場所，如房屋、人口密集地區，風景區，受空間限制的工廠廠區，有爆炸、火災、腐蝕的場所均應采用電纜線路。 礦井井下受空間限制和安全上的需要，除架線電機車外均采用電纜線路。2022-3-2118一、電纜的結構一、電纜的結構n電力電纜按絕緣材料可分為： 紙絕緣電纜、橡膠絕緣電纜、塑料絕緣電纜三種。2022-3-21191紙絕緣電纜紙絕緣電纜_1n結構：圖7-7。n導電線芯 銅芯、鋁芯。 鋁芯嚴禁用于采區。n絕緣 油浸紙絕緣、干絕緣和不滴流。 垂直落差：油

11、浸紙絕緣不超過15m，干絕緣不超過100m，不滴流不限。n內護層 鉛護套、鋁護套。 鋁護套嚴禁用于井下。 2022-3-21201紙絕緣電纜紙絕緣電纜_2n鎧裝層 無鎧裝、鋼帶鎧裝、細鋼絲鎧裝和粗鋼絲鎧裝。 鋼帶和細鋼絲，敷設在傾角45以下場所。 傾角在45及以上應采用粗鋼絲鎧裝電纜。n 外被層 無外被層、瀝青油麻、聚氯乙烯、聚乙烯。 無外被層稱裸鎧裝，為了防銹采用鍍鋅鋼帶。 瀝青油麻，易燃且防蝕差。 塑料外被層，用于易燃和腐蝕性的場所。2022-3-2121電纜的型號電纜的型號2022-3-21222橡膠絕緣電纜橡膠絕緣電纜n 按用途：電氣裝備用電纜、電力電纜和控制電纜。n 導電線芯：銅芯和

12、鋁芯；n 內護套：鉛護套、聚氯乙烯套和橡膠套；n 鎧裝層：無鎧裝和鋼帶鎧裝；n 外被層：無外被層、麻外被層和內鋼帶鎧裝。n 礦用： 橡膠絕緣橡膠護套軟電纜，也稱橡套電纜。 分為：普通橡套電纜、阻燃橡套電纜和屏蔽橡套電纜三種。2022-3-21231）普通橡套電纜）普通橡套電纜n結構圖7-8 導電芯線：銅芯。 線芯數：3、4、6、7等。 橡膠分相絕緣 防震橡膠芯 橡膠護套：為天然橡膠，易燃燒。n用于 無易燃易爆的場所。2022-3-21242）阻燃橡套電纜）阻燃橡套電纜n結構 與普通橡套電纜相同 護套采用氯丁橡膠。n用于 易燃易爆的場所。2022-3-21253）屏蔽橡套電纜）屏蔽橡套電纜 n結

13、構 圖7-9 在導電芯線橡膠絕緣層外包有屏蔽層。 屏蔽層有半導體橡膠和銅絲尼龍編織網兩種。 國產煤礦用低壓屏蔽電纜如圖。n作用 與檢漏繼電器 配合可超前切斷電源。n高壓煤礦用移動屏蔽監視型橡套電纜。圖7-10。 2022-3-2126橡套電纜型號橡套電纜型號2022-3-21273塑料絕緣電纜塑料絕緣電纜n絕緣 交聯聚乙烯絕緣、聚氯乙烯絕緣。n護套 聚氯乙烯護套。n導電芯線 銅芯和鋁芯n其它 有鎧裝和無鎧裝、有屏蔽層和無屏蔽層、有外被層和無外被層等。n優點 具有抗酸堿、耐腐蝕、質量輕、敷設垂直落差不受限制等。n型號與紙絕緣同。2022-3-2128二、電纜的敷設二、電纜的敷設n1電纜敷設的一般

14、要求n2電纜的敷設方式n3礦井井下電纜的敷設2022-3-21291電纜敷設的一般要求電纜敷設的一般要求n1）選擇合適的敷設路徑n2）電纜敷設時應注意的問題2022-3-21301）選擇合適的敷設路徑）選擇合適的敷設路徑n選擇最短的路徑；n選擇最安全的路徑，保證電纜不受機械損傷、化學腐蝕、地中電流等的傷害；n避免和減少穿越地下管道、公路、鐵路及通訊電纜等；n避開規劃中需要挖土的地方。2022-3-21312）電纜敷設時應注意的問題）電纜敷設時應注意的問題n 電纜的彎曲半徑不得小于表7-7的數值。n 敷設高差不超過表7-8的規定。n 冬季電纜加熱后敷設。電纜敷設時允許的最低溫度見表7-9。n 下

15、列地點的電纜應有金屬管或罩加以保護： 電纜進入建筑物、隧道、穿過樓板及墻壁處； 電纜從地下或電纜溝引出地面時地面上2m一段，其根部深入地下0.1m。 變電所內的鎧裝電纜，如無機械損傷可能，可不加保護。2022-3-21322電纜的敷設方式電纜的敷設方式n直接埋地敷設n電纜溝敷設n電纜隧道敷設n排管敷設n架空與沿墻敷設等 工礦企業電纜隧道敷設和排管敷設較少采用。2022-3-21331）直接埋地敷設）直接埋地敷設_1n優點 不需其它設施，施工簡便、造價低廉；電纜埋在地下散熱好，電纜的載流量大。n缺點 電纜易受機械損傷、化學腐蝕、電腐蝕，故其可靠性差，檢修不方便。n適用范圍 電纜根數少，且敷設距離

16、較長時用。2022-3-21341）直接埋地敷設）直接埋地敷設_2n注意事項 埋深一般為700mm1000mm，但應在凍土層以下。否則應采取保護措施。 設永久性路徑標志。 電纜上應鋪蓋水泥板或磚塊。 應采用鎧裝電纜并有防腐層。 重要負荷的兩路電源電纜，盡量不敷設在同一土溝內。 與其它設施平行與交叉時的最小間距和要求應符合有關規定。2022-3-21352）在電纜溝內敷設）在電纜溝內敷設_1n適用場合 與地下管道交叉不多，地下水位低，不易積灰積水的場所，且電纜根數較多（不超過12根）時采用n優缺點 投資省、占地少、走向靈活、能容納較多電纜。 維護檢修不如隧道和架空敷設方便。2022-3-2136

17、2）在電纜溝內敷設）在電纜溝內敷設_2n特點 溝底應有5的坡度，蓋板重量一般不超過50kg。 室內蓋板與地坪相平，經常開啟的采用鋼蓋板。變電所屋外蓋板高出地面100mm。廠區蓋板頂部低于地面300mm，蓋板上鋪以細土和砂子。 屋外電力電纜溝進入變電所或廠房內，在入口處應有耐火隔墻。 電纜溝的尺寸和布置要求應符合有關規定。2022-3-21373）架空與沿墻敷設）架空與沿墻敷設n特點 架空敷設：用專用卡子、帆布帶或鐵鉤等，將電纜吊掛在鍍鋅鋼絞線上。 沿墻敷設：用電纜鉤將電纜吊掛于建筑物的墻壁上或梁、柱上。n優缺點 結構簡單、宜于解決與其它管線的交叉問題、維護檢修方便。 容易積灰和受熱力管道的影響

18、。2022-3-21383礦井井下電纜的敷設礦井井下電纜的敷設n敷設方式 沿井筒、巷道和支柱敷設。與地面沿墻敷設基本相同。n敷設固定方法 傾角30以下用吊鉤懸掛；用木耳子或帆布帶沿柱子懸掛； 傾角30及以上用夾子、卡箍或其它夾持裝置，固定在巷道壁上。n圖7-13。2022-3-2139第三節第三節 車間線路的結構和敷設車間線路的結構和敷設n一、線路的結構n二、導線的敷設方式2022-3-2140一、線路的結構一、線路的結構n一般采用三相四線制系統，n導線用絕緣電線或電纜；車間內配電干線多采用裸導線。n多用鋁線。移動、劇烈振動、爆炸和腐蝕場所用銅線。n塑料絕緣電線用于室內明敷或穿管敷設。不宜在室

19、外敷設。n氯丁橡皮絕緣電線耐油性好、不易霉、不延燃、氣候適應性好、不易老化，適宜在室外敷設。2022-3-2141二、導線的敷設方式二、導線的敷設方式_1n明敷 將導線敷設于墻壁、天花板或桁架等處的表面。n暗敷 將導線敷設于墻壁、地坪或樓板內。2022-3-21422導線的敷設方式導線的敷設方式_2n絕緣電線的敷設方式 用瓷（塑料）夾、鼓形絕緣子或針式絕緣子沿墻壁、桁架或天花板明敷。表7-10 。 用木、塑料或金屬線槽沿墻壁、桁架或天花板明敷。 穿鋼管或塑料管明敷或暗敷。 沿鋼索明敷。用絕緣子或穿管吊裝在鋼索上。n裸導線和母線的敷設方式 用絕緣子明敷。母線暗敷時應采用插接式母線。n不同導線及不

20、同敷設方式時的適用環境場合見表7-11 。2022-3-2143第四節第四節 輸電導線截面的選擇輸電導線截面的選擇n一、選擇導線截面的條件2022-3-21441選擇導線截面的一般原則選擇導線截面的一般原則n 按長時允許電流選擇。不超過長時允許溫度。n 按允許電壓損失選擇。保證電壓質量。n 按經濟電流密度選擇。保證供電的經濟性。n 按機械強度選擇。避免斷線。n 按短路時的熱穩定條件選擇。不超過短時允許溫度。2022-3-21452各種導線截面的選擇條件各種導線截面的選擇條件n1）高壓架空導線 按3選，按1、2、4校。n2）高壓電纜 按3選，按1、2、5校。n3）低壓導線和電纜 干線：線長按2選

21、，線短按1選； 移動電纜支線：按4或1選； 低壓線路不考慮3、裸導線不考慮5； 井下：考慮起動時電壓損失； 絕緣線與保護配合得當。 按長時允許電流選擇。 按允許電壓損失選擇。 按經濟電流密度選擇。 按機械強度選擇。 按短路熱穩定條件選擇。2022-3-2146二、按長時允許電流選擇導線截面二、按長時允許電流選擇導線截面n導線長時允許電流不小于流過導線的最大長時工作電流。n ：見表7-12。n ：查表7-13。n ：3臺電動機，取電動機的額定電流。 3臺按下式計算 ：capsoIIKpIsoKcaIwmN3Ndecacos310UPKI2022-3-2147三、按允許電壓損失選擇導線截面三、按允

22、許電壓損失選擇導線截面n1電壓損失的計算 電壓損失：電網始、末兩端電壓的算術差值。 1）線路的電壓損失 終端負荷的電壓損失 分布負荷的電壓損失。 2022-3-2148 終端負荷的電壓損失終端負荷的電壓損失_1edcbaIZIXIRI2U1Ucos,IQPO2UXR ,1Un相電壓損失為edaeoaodoaocoaobUUU21sincosIXIRU2022-3-2149 終端負荷的電壓損失終端負荷的電壓損失_2n線電壓損失為n用功率表示n電纜線路 NwUQXPRUQXPRUsincos3wXRIUwN3cosPRUIRU2022-3-2150 終端負荷的電壓損失終端負荷的電壓損失_3n將 代

23、入式（7-3）式（7-5），則n線路每千米電阻、電抗見表7-14。LxXLrR00與sincos300 xrILUw00QxPrULUNw0w0N3cosPr LUIr LU2022-3-2151 分布負荷的電壓損失分布負荷的電壓損失 _1OBCAP2, Q2P1, Q1P3, Q3R1, X1R2, X2R3, X3p1, q1p2, q2p3, q3n從O點到C點整個線路的電壓損失為 332211332211NN3333N2222N1111321w1XQXQXQRPRPRPUUXQRPUXQRPUXQRPUUUU2022-3-2152 分布負荷的電壓損失分布負荷的電壓損失_2nn段線路，則

24、線路的總電壓損失為n如果各段線路的導線型號和截面相同，則niiiniiiXQRPUU11Nw1niiiniiiLQxLPrUU1010Nw12022-3-21532）變壓器的電壓損失）變壓器的電壓損失_1n變壓器電壓損失的相對值 n則變壓器的電壓損失為TT2NTT2NTT2NTT2NT2NTT2NTsin3cos3UXIURIIIUUTxTrTNTTsin%cos%uuSSUT2NTT100%UUU2022-3-21542）變壓器的電壓損失）變壓器的電壓損失_2n式中100%TNTNSPur22xzr%uuu2022-3-21552按允許電壓損失選擇導線截面按允許電壓損失選擇導線截面_1n1）

25、允許電壓損失的確定 根據電壓偏移允許值和變壓器二次側電壓偏移值確定。 計算電網的允許電壓損失 電網末端允許的電壓偏移見表7-15。 允許電壓損失也可用下式計算 允許電壓損失應不小于實際電壓損失 線路的允許電壓損失可參考表7-16選取。p20 Tp minUUUp2N Tp minUUUUUp2022-3-21562按允許電壓損失選擇導線截面按允許電壓損失選擇導線截面_2n2）按允許電壓損失選擇導線截面 架空線路：電抗為0.36km0.42km， 電纜線路：電抗為0.08km。 先假定線路的電抗值，然后根據線路電阻上的允許電壓損失選擇導線的截面積。 線路電阻上的電壓損失為 導線滿足電壓損失的最小

26、截面為 電纜線路可忽略電抗。 3deNrNNsc10KP LPRUUUA3deNminNNscp r10KP LPRAUUU選出A后，再求電抗值。若實際電抗值假定電抗值，則所選截面合適，否則應校驗電壓損失，或重新計算。2022-3-2157四、按經濟電流密度選擇導線截面四、按經濟電流密度選擇導線截面n經濟截面 年運行費用最小時的導線截面。n經濟電流密度 年運行費用最小時的導線的電流密度。n圖7-16 n導線的經濟截面 n選取 的標準截面；表7-17 。n年最大負荷利用小時數 線路全年的送電量，都按最大負荷輸送所需要的時間。n年最大負荷利用小時數可參考表7-18選取。 mneedIAIeAAma

27、xmaxPWT2022-3-2158五、按機械強度選擇導線截面五、按機械強度選擇導線截面n架空導線的最小截面應符合表7-19的要求；n礦用橡套電纜的最小截面應符合表7-20的要求。2022-3-2159六、按短路時的熱穩定條件選擇導線截面六、按短路時的熱穩定條件選擇導線截面n按式（3-56）計算導體的最小熱穩定截面。 2022-3-2160七、按啟動條件校驗導線截面七、按啟動條件校驗導線截面n啟動時電網上的電壓損失過大 使電動機的端電壓過低；造成電動機因啟動轉距不足而無法啟動； 控制電動機的電磁啟動器吸力線圈，也會因電壓太低無法維持吸合狀態，造成自動跳閘，使電動機停止運行。n應按最嚴重的情況，

28、即啟動電流最大、距離最遠的電動機直接啟動，其它設備都正常工作時的條件，校驗電纜截面。2022-3-21611電動機的最小啟動電壓電動機的最小啟動電壓n電動機的最小啟動電壓，按下述條件確定 1）滿足電動機的最小啟動轉距 2）滿足吸力線圈有足夠的吸持電壓2022-3-21621）滿足電動機的最小啟動轉距）滿足電動機的最小啟動轉距n電動機的最小啟動電壓與額定電壓的關系為 煤礦生產機械所需最小啟動轉矩倍數K，見表7-21。n電動機的最小啟動電壓為n無數據時，可按電機端電壓不低于75%UN 校驗。st min2st minst minN2st NNst NNMUMMKMUMMst minNKUU2022

29、-3-21632）滿足吸力線圈有足夠的吸持電壓）滿足吸力線圈有足夠的吸持電壓n校驗啟動器安裝處的電壓，是否滿足啟動器吸持電壓的要求nU不符合上式時，電動機的最小啟動電壓應按下式確定n認為最小啟動就是電動機的實際啟動電壓。n按電動機在該電壓下啟動的條件，分別計算啟動時電網各部分的電壓損失。st minbl stN0.75UUUUst minNbl st0.75UUU2022-3-21642啟動時電壓損失的計算啟動時電壓損失的計算n1）支線電纜的電壓損失n2）干線電纜的電壓損失n3）變壓器的電壓損失2022-3-21651）支線電纜的電壓損失）支線電纜的電壓損失n選擇啟動時電壓損失最大的一條支線計

30、算。n根據式（7-5），啟動電動機支線的電壓損失為n電動機的實際啟動電流為blbl ststblstststscbl3cos3cosLUI RIAst minstst NNUIIU2022-3-21662）干線電纜的電壓損失）干線電纜的電壓損失n根據式（7-25），啟動時干線電纜的電壓損失為n為了計算方便將上式寫成如下形式msms stms stms stscms3cosLUIAmsms stststca rewm rescms3coscosLUIIA3deN remsms stststscmsN103cosKPLUIAU2022-3-21673）變壓器的電壓損失）變壓器的電壓損失n根據式（7-11）啟動時變壓器的電壓損失為n啟動時