用户供电系统 第二节

3．低压配电电压的选择 1000V以下的电压，除非因为安全所规定的特殊电压外，对于供 给用户直接使用的交流动力及照明电压，我国是380／220V。对于 矿山和油田等特殊场合，由于负荷分散，供电距离长，为了保证电 压质量，动力用电可采用660／380V或1140/660V。

实际上，由于线路不长，在线路末端电压相位差很小：
PR QX U U A U B ag ac UB

电压损失的百分比：（把末端电压近似为额定电压UB=UN）
其中量纲：UN（kV），U（V），P（kW），Q（kvar）。
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U PR QX U % 100% 100% 2 UN UN
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一、线路电压损失
在按允许电压损失之前，必须先知道有关电压损失的基本概念 和定义. 由于线路存在电阻和电抗，通电流后除了电能损失外，还有 电压损失，影响电压质量。 以一相线路为例分析 1.电压降落：
电网两端电压的向量差
U U A U B



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线路AB的电压降：
U U A U B U Z jU H
1 导线 架空导线架设在空中，要承受自重、风压、冰雪荷载等机械力 的作用和空气中有害气体的侵蚀，同时还受温度变化的影响， 运行条件比较恶劣。因此，它们的材料应有较高的机械强度和 抗腐蚀能力，而且导线要有良好的导电性能。导线按结构分为 单股线与多股绞线；按材质分为铝（L）、钢（G）、铜（T）、 铝合金（HL）等类型。由于多股绞线优于单股线，故架空导线 多采用多股绞线。 铝绞线（LJ） 导电率高、质轻价廉，但机械强度较小、耐腐蚀性差，故多用于挡 距不大的10kV及以下的架空线路。
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4 绝缘子 绝缘子的作用是使导线之间、导线与大地之间彼此绝缘。 故绝缘子应具有良好的绝缘性能和机械强度，并能承受各 种气象条件的变化而不破裂。线路绝缘子主要有针式绝缘 子、悬式绝缘子。 5 金具 用于连接、固定导线或固定绝缘子、横担等的金属部件。 常用的金具有：悬垂线夹、耐张线夹、接续金具、联结金 具、保护金具等。
来自百度文库
特点：运行可靠、美观、维护工作 量小，但造价高，故障时 不易排除。 敷设：直接埋地敷设、利用电缆沟、 利用电缆桥架室内敷设、 利用管道（钢管、塑料管、 混凝土管）、 利用电缆隧 道、海底水中等。 应遵守GB50217-94《电力工程电缆设计规范》
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聚氯乙烯绝缘电力电缆采用IEC标准，适用于3.6/6KV及以下输配电系统，电气、物 理性能优良，敷设使用方便，近年来又开发了阻燃、耐火及五芯系列电力电缆。
Pmax 3U N I max cos
其中最大电流Imax受截面限制
2) 按线路电压损失要求(一般不应大于5％)，在额定电压UN下，对 某一截面导线的负荷矩限制如下：
P r0 l Q x 0 l
2 UN
U %
100%
P l r0 x 0 tan
2 UN
100% 5%
第二章
用户供电系统
内容提要：本章介绍了用户供电系统的电力负荷与负荷 计算，介绍了供电电压以及电源的选择，还介绍了配电
系统的设计，最后简单介绍了供电系统的电能节约与电
能质量控制。
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第二节 供电电压与电源的选择
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供配电电压的选择主要取决于用电负荷的大小和供 电距离的长短。因为，在输送功率一定的情况下，若提高供 电电压，就能减少电能损耗，提高用户端电压质量;另一方面， 电压等级越高，对设备的绝缘性能要求随之增高，投资费用 相应增加。 决定用户供电电压的高低因素是电压质量和安全经济性。 供电系统的线路损耗一直是电力部门十分重视的问题。
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3 横担 横担的主要作用是固定绝缘子，并使各导线相互之 间保持一定的距离，防止风吹或其他作用力产生摆 动而造成相间短路。目前使用的主要是铁横担、木 横担、瓷担等。 横担的长度取决于线路电压的高低、挡距的大小、 安装方式和使用地点。主要是保证在最困难条件下 （如最大弧垂时受风吹动）导线之间的绝缘要求。 35kV以下电力线路的线间最小距离见有关设计手册。
为什么电力系统采用交流输电 为什么地铁要用直流供电
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地铁的车辆牵引电机是直流电动机，但为什么选择直流电动机而不选用交 流电动机？1）这是因为绕线式直流电动机的启动转矩远远大于普通鼠笼式 交流电动机，而启动电流却远远小于交流电机，具有很好的启动特性；2） 直流电动机调速的平稳性、方便性和可靠性也远远优于交流电动机。3）直 流电机的输出特性也比交流电机平硬；4）虽然单就电机而言，直流电机肯 定比交流电机要贵得多，但是把启动、调速设备加在一起考虑，再考虑到 机车对启动、加速性能和运行平稳性的要求，选直流电机的总体方案肯定 优于选交流电机。 为什么铁路接触网用交流,而地铁用直流? 铁路的机车功率较大（几千kW），地铁的功率较小（几百kW），而 DC1500/750V无法承受如此大的功率，而为了满足功率，继续升电压 又比较困难 另外地铁车辆为了减自重，一般采用直流-交流传动，如果 也使用交流供电，那么还要再加变压器之类的设备，又要增加自重



UZ ：电压降纵分量；UH：电压降横分量。
U Z ac ab bc I R cos I X sin U H fc fe ec I X cos I R sin
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其中：
U B IR cos SR cos PR IR cos UB UB UB

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2. 电缆线路 结 构
橡胶 导线: 几根（单根）绞绕的绝缘导线 聚氯乙稀 交联聚乙烯 绝缘层: 三相统包绝缘（对地） 矿物绝缘 屏蔽层: 高压电缆采用，使各相分布电容及电容电流均衡。 内护层: 保护屏蔽层、绝缘层 保护层 铠装层: 防止较重的外部机械损伤（需要时） 外护层 外护套: 保护铠装层、防腐
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钢芯铝绞线（LGJ） 将多股铝线绕在钢芯外 层，铝导线起载流作 用，机械载荷由钢芯 与铝线共同承担，使 导线的机械强度大为 提高，因而在10kV以 上的架空线路中得到 广泛应用
架空线路结构示意图
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铝合金绞线（LHJ） 机械强度大、防腐性能好、导电性亦好，可用于一般输配电线路。 铜绞线（TJ） 导电率高、机械强度大、耐腐蚀性能好，是理想的导电材料。但为 了节约用铜，目前只限于有严重腐蚀的地区使用。 钢绞线（GJ） 机械强度高，但导电率差、易生锈、集肤效应严重，故只适用于 电流较小、年利用小时低的线路及避雷线。
U B IX sin SX sin QX IX sin UB UB UB PR QX U Z ac ab bc I R cos I X sin UB PX QR U H fc fe ec I X cos I R sin UB
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三、电压的选择
用户供电系统的电压等级应符合电力系统的额定电压。由于用户负 荷相对较小、供电距离较短，故从安全和经济的角度考虑，用户供电系 统的电压等级一般在35kV及以下 。 1．供电电压的选择 供电电压的选择应根据用电容量和供电距离参照表2-6并考虑当 地电网现状、用户的用电负荷性质及未来发展规划等因素综合而定。 一般用户的供电电压为6~10kV，大中型工业企业的供电电压可为 35kV。对于个别电力用户，当用电负荷很大、输电距离长且有大功 率冲击性负荷(如电弧炼钢炉、轧钢设备及大型整流装置等)时，在 技术经济合理的条件下，可考虑采用更高一级电压供电。
对于分段接有负荷的干线线路的电压损失计算：
U % U1 % U 2 %
p，q：支线上的负荷。
P Q1 P2 Q2 P，Q：干线上的负荷。 1 r 1 x 1 r x 2 2 2 2 2 2 l,r,x：每段线路的长度和阻抗； 10U N 10U N 10U N 10U N
2 5% U N Pl r0 x 0 tan
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例:若截面为240mm2的铝绞线架空线,线间几何均距1m,功率因数0.8,线路电 压为10Kv,求最大负荷距离.已知满足经济性条件下架空线所承载的最大电流 为216A 解:
Pmax 3U N I max cos
3 10 216 0.8 2993kW
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2 杆塔 杆塔是用来支持绝缘子和导线，使导线相互之间、导 线对杆塔和大地之间保持一定的距离（挡距），以保 证供电与人身安全。对应于不同的电压等级，有一个 技术经济上比较合理的挡距，如0.4kV及以下为30～ 50m ，6～10kV为40～100m ，35kV水泥杆为100～ 150m ，110～220kV铁塔为150～400m等。 杆塔根据所用材料的不同可分为木杆、钢筋混凝土杆 和铁塔等三种。 杆塔按用途可划分为：直线杆、耐张杆、转角杆、终 端杆、特种杆（如分支杆、跨越杆、换位杆等）。
n n n n 1 1 U1 % 2 [r0 Pl [r0 pi Li x0 qi Li ] i i x0 Qi li ] 2 UN U N i 1 i 1 i 1 i 1


ro,xo:单位长度导线的电阻和电抗 上式表明输送功率与输送距离的乘积决定了电压损失，称其为负荷矩，它 是判断电压质量的重要技术指标。
L,R,X：各负荷到线路首端的长度和阻抗.
n n 1 [ Pr Qi xi ] 2 i i 10U N i 1 i 1
n n 1 U % [ piRi qiX i ] 2 10U N i 1 i 1
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参数关系： P1=p1+p2，P2=p2；Q1=q1+q2，Q2=q2 R1=r1，R2= r1+r2；X1=x1，X2= x1+x2 如果导线的截面处处相同：
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2．高压配电电压的选择 用户供电系统的高压配电电压一般采用6~10kV。由于10kV技术经济 指标好，如供电系统能耗和有色金属耗量均较小，因而高压配电电压 应首选10kV。当用户有多台6kV用电设备、且容量较大、在技术经济 上合理时，才采用6kV。当用户有少量3kV电动机时，可用10(6)／3kV 专用变压器供电。

r0,x0是根据截面为240mm2的铝绞线的参数表:附录表20.
50 102 Pl kW km 13.9 103 kW km 0.132 0.305 0.75

最大传输距离:
Pl 13.9 103 l kn 4.65km Pmax 2993
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供电系统线缆及杆塔介绍
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110kV电缆执行GB11017.1~11017.3-2002 《额定电压110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其 附件》的规定，该标准与IEC60840 [额定电压30kV-150kV 挤包绝缘电力电缆试验]， AEIC CS7 [额定电压69kV-138kV交联聚乙烯绝缘屏蔽电力电缆技术规范]等效， 220kV电缆执行标准GB18890.1~18890.3-2002 《额定电压220kV（Um=252kV）交 联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件》的规定，该标准与SS424 14 17[额定电压12kV420kV交联聚乙烯绝缘塑料护套电力电缆的实验方法]等效，并参照IEC60840和 AEIC CS7进行了延伸。
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二、电压与负荷容量和输送距离的关系
由于受导线截面的限制和线路电压损失的要求，每一标称电压 下线路的输电能力是有限的。
1) 最大输送功率 通常用户供电系统所用的导线最大标称截面为240mm2，其承载电流 的能力限制了某一电压下输送功率的大小。对截面为A的导线，设在满足 经济性条件下其可承载的最大电流为Imax，则其可输送的最大功率为