第6章 电力线路分析

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。
Tal T0 KT Tal T0
Tal——导体正常工作时的最高允许温度； T0——导体允许载流量所采用的环境温度； T0’——导体敷设地点实际的环境温度。
第6章 电力线路
第一节 电力线路的结线方式
第二节 导线和电缆选择的一般原则
第三节 按允许载流量选择导线和电缆截面 第四节 按允许电压损失选择导线和电缆截面 第五节 按经济电流密度选择导线和电缆截面 第六节 电力线路的结构和敷设
第一节 电力线路的接线方式
1、高压电力线路的结线方式 2、低压电力线路的结线方式
注意：
按规定，选择导线时所用的环境温度： 室外——取当地最热月平均最高气温；
室内——取当地最热月平均最高气温加5℃。
选择电缆时所用的环境温度：
土中直埋——取当地最热月平均气温；
室外电缆沟、电缆隧道——取当地最热月平均最高气温； 室内电缆沟——取当地最热月平均最高气温加5℃。
注意：
一、 高压电力线路的结线方式
工厂高压配电线路的接线方式有：放射式、树干式及环式。
1．放射式 高压放射式接线是指由工厂变配电所高压母线上引出的一回线路，只直接 向一个车间变电所或高压用电设备供电，沿线不分接其他负荷。这种接线方 式简捷，操作维护方便，保护简单，便于实现自动化。但高压开关设备用得 多，投资高，线路故障或检修时，由该线路供电的负荷要停电。 单回路放射式（图a）：结线清晰，操作维护方便，保护简单，便于实 双回路放射式（图b）：增加 了备用线路，提高了供电可靠性； 现自动化，供电可靠性较高。
各支线的有功和无功功率；r1、x1、r2、x2、r3、x3为各段干线的电阻和电
抗；R1、X1、R2、X2、R3、X3为从电源到各支线负荷线路的电阻和电抗； l1、l2、l3为各干线的长度；L1、L2、L3为从电源到各支线负荷的长度；I1、
I2、I3为各段干线的电流。
因为供电线路一般较短，线路上的功率损耗略去不计。 （1）用干线负荷及干线的电阻电抗计算 通过第一段干线的负荷为P1= p1+ p2+ p3,Q1= q1+ q2+ q3； 通过第二段干线的负荷为P2= p2+ p3, Q2= q2+ q3； 通过第三段干线的负荷为P3=p3,Q3=q3；
令I=i0L2，I为与均匀分布负荷等效的集中负荷，表明带有均匀分布 负荷线路的电压损失,可将分布负荷集中于分布线段的中点，按集中负荷 来计算。
三、按允许电压损失选择导线和电缆的截面
S0≥Sφ
2.保护线（PE线）截面的选择
（1）当Sφ ≤16mm2时
SPE≥Sφ
（2）当16mm2＜Sφ ≤35mm2时
SPE≥16mm2 (3) 当Sφ≥35mm2时 SPE ≥0.5Sφ 3.保护中性线（PEN线）截面的选择
因为PEN线具有PE线和N线的双重功能，所以选择截面时按其中的最大值 选取。
U U % 100 UN
线路的电压损失不宜超过规定值：高压配电线路的电压损失，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受电端的低压配电
线路的电压损失，一般不超过5%；对视觉要求较高的照明电路，则为
2%~3%。
二、线路电压损失计算
1.线路末端有一个集中负荷时三相线路电压损失的计算
采用绝缘导线。
裸导线常用的型号：
（ 1）铝绞线（LJ） 导电性能较好，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。 多用于6~10kV的线路。
（2）钢芯铝绞线（LGJ） 在机械强度要求较高的场合和35kV及以
上的架空线路上多被采用。
（3）铜绞线（TJ）
导电性能好，机械强度好，对风雨和化学腐蚀作用的抵抗力都较强，
选择降压变压器高压侧的导线时，应取变压器额定一次电流。


选高压电容器的引入线应为电容器额定电流的1.35倍；
选低压电容器的引入线应为电容器额定电流的1.5倍（主要考虑电容
器充电时有较大涌流）。 一般三相负荷基本平衡的低压线路的中性线截面，不宜小于相线截面 的50%；


三次谐波电流相当突出的三相线路，选中性线截面与相线截面相同；
在实际计算中，常采用线路的额定电压UN来代替U2，
误差极小，所以线电压损失为
△U
1 U ( PR QX ) 电压损失百分数为 U % 100 2 10U N UN
2. 沿线有多个集中负荷时电压损失
以带三个集中负荷的三相线路为例，图下图所示。图中，P1、Q1、P2、 Q2、P3、Q3为通过各段干线的有功和无功功率；p1、q1、p2、q2、p3、q3为


公共备用结线（图c）：
低压联络线路（图d）： 特点：高压开关设备较多，投资较大。
1、放射式
2．树干式
高压树干式接线是指由工厂变配电所高压母线上引出的每路高压配电干
线上，沿线分接了几个车间变电所或负荷点的接线方式，如图4.2（a）所示。 这种接线从变配电所引出的线路少，高压开关设备相应用得少。配电干线 少可以节约有色金属，但供电可靠性差，干线故障或检修将引起干线上的 全部用户停电。所以一般干线上连接的变压器不得超过5台，总容量不应大 于3 000kVA。 图a:无备用的单树干式结线，变配电所的出线减少，高压开关柜相应 也减少，可节约有色金属的消耗量 ，供电可靠性差。 图b:双树干式结线,提高 了供电可靠性。 图c:两端电源的单树干式 。
第三节
按允许载流量选择导线和电缆截面
一、三相系统相截面的选择
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应当小于它的允许载流量，
I al Ic
式中 Ial——导线允许载流量；
Ic—— 计算电流，即最大负荷电流。
注意：
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，
所以选择BLV型铝芯塑料导线BLV-500-3*35+1*25。
第四节
一、电压损失
按允许电压损失选择导线和电缆截面
1.电压降落：线路两端电压的相量差称电压降落,即
2.电压损失：线路两端电压的代数差称电压损失,即 ΔU = U1 - U2 电压损失一般以百分数表示，即电压损 失的有名值与额定电压之比的百分数表示
二、 低压电力线路的结线方式
1.低压放射式结线
特点：供电可靠性较高，所用开关设备及配电线路也较多。多用于用电 设备容量大，或负荷性质重要，或车间内负荷排列不整齐，或车间为有爆炸 危险的厂房，必须由与车间隔离的房间引出线路等情况。
2. 低压树干式结线
特点：引出配电干线较少，采用的开关设备自然较少，但供电可靠性 差。在机械加工车间、工具车间和机修车间应用比较普遍。
2、树干式
3、环形
高压环形接线其实是树干式接线的改进，如图4.3所示，两路树干式线路
连接起来就构成了环式接线。这种接线运行灵活，供电可靠性高。当干线上 任何地方发生故障时，只要找出故障段，拉开其两侧的隔离开关，把故障段
切除后，全部线路可以恢复供电。由于闭环运行时继电保护整定比较复杂，
所以正常运行时一般均采用开环运行方式。
例6–1 有一条220/380V的三相四线制线路，采用BLV型
铝芯塑料线穿钢管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为 15℃。该线路供电给一台40kW的电动机，其功率因数为0.8， 效率为0.85，试按允许载流量选择导线截面。 解：（1）计算线路中的计算电流
（2）相线截面的选择 查附录表13–2得，4根单芯线穿钢管敷设的每相芯线截面为35mm2的 BLV型导线，在环境温度为25℃时的允许载流量为80A，其正常最高允许温度 为65℃，即
(a) 低压母线配电的树干式
(b) 变压器－干线式
(c) 低压链式接线
3.低压环形结线
特点：供电可靠性较高，保护装置整定配合比较复杂，易发生误动作。
低压环形接线
第二节
导线和电缆选择的一般原则
1、导线、电缆型号的选择原则 2、导线、电缆截面的选择原则
一、导线、电缆型号的选择原则
导线和电缆的选择根据其使用环境、工作条件等因素确定。 户外架空线路10KV及以上电压等级一般采用裸导线，380V电压等级一般
2）1WL为LJ—95，2WL为LJ—50
解：（1）1WL、2WL导线型号均LJ—70时的电压损失
（2）1WL为LJ—95，2WL为LJ—50时的电压损失
1WL的损失：
2WL的损失：
总电压损失：
3.均匀分布负荷线路的电压损失计算
设单位长度线路上的负荷电流为i0，则微小线段dl的负荷电流为i0dl。 负荷电流i0dl流过线路（长度为l，电阻为R0l）所产生的电压损失为：
但价格较高。
（4）防腐钢芯铝绞线（LGJF）
具有钢芯铝绞线的特点，同时防腐性好，一般用在沿海地区、咸水湖 及化工工业地区等周围有腐蚀性物质的高压和超高压架空线路上。
2.常用电力电缆型号及选择原则
（1）电力电缆型号的表示和含义
（2）常用型号及选择原则
①塑料绝缘电力电缆（BLV、BLVV、BVR）
结构简单，重量轻、抗酸碱、耐腐蚀，敷设安装方便。 常用的有两种：聚氯乙烯绝缘及护套电缆和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯 护套电缆。 ②油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆 可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，能 承受机械压力，但不能承受大的拉力。
3．常用的绝缘导线型号选择
塑料绝缘的绝缘性能良好，价格低，可节约橡胶和棉纱，在室内敷
设时常用。
常用塑料绝缘线型号有：BLV（BV），BLVV（BVV），BVR。
二、导线、电缆截面的选择原则
1.按允许载流量选择导线和电缆的截面 2.按允许电压损失选择导线和截面
3.按经济电流密度选择导线和电缆截面
4.按机械强度选择导线和电缆截面 这是对架ห้องสมุดไป่ตู้线路而言的。要求所选的截面不小于其最小允许截面（见 附录表15）。对电缆不必校验其机械强度。 5.满足短路稳定度的条件
由三相线路分出的两相三线线路和单相双线线路中的中性线，中性
线截面应与相线截面相等。
二、 中性线和保护线截面的选择
1.中性线（N线）截面的选择 （1）一般三相四线制线路中的中性线截面S0 S0≥0.5Sφ （2）由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路 S0=Sφ
（3）如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出
线路上每段干线的电压损失为
线路上总的电压损失为
推广到线路上有n个集中负荷时的情况，线路电压损失的计算公式为
（2）用支线负荷及支线到电源的电阻电抗计算
同理可得：
（3）若线路截面相同，则
n 1 n U % r p L x0 qi Li 2 0 i i 10U N i=1 i=1
线路末端有一个集中负荷S=P+jQ，线路额定电压为UN，线路电阻为R， 电抗为X。设每相电流为I，负荷的功率因数为cosφ 2，线路首端和末端的 相电压分别为Uφ 1、Uφ 2，以末端电压Uφ 2为参考轴作出一相的电压相量图， 如图所示。
(a)末端接有一个集中负荷的三相线路 (b)末端接有一个集中负 荷的三相线路其中一相的电压矢量图
由相量图可以看出，线路相电压损失为：
△Uφ =Uφ 1－Uφ 2=ae 在工程计算中，常以ad段代替ae段，其误差不超过实际电压损失的5%， 所以每相的电压损失为 △Uφ =ad=af+fd=IRcosφ 2+IXsinφ 2=I(Rcosφ 2+Xsinφ 2)
换算成线电压损失为
因为 所以
1 PR QX UN
（4）对于全线的导线型号规格一致的“无感”线路（均一无感线路），电
压损失计算公式为
例6-2 已知LJ—50：r0=0.64Ω/km，x0=0.38Ω/km；LJ—70： r0=0.46Ω/km，x0=0.369Ω/km；LJ—95：r0=0.34Ω/km，x0=0.36Ω/km。计 算图6-11所示供电系统的电压损失： 1）1WL、2WL导线型号均LJ—70
Ial=83A
θal=65oC
θ0 =25oC
θ′0 =15oC
温度校正系数为： 导线的实际允许载流量为 ： Iˊal = KθIal= 1.12× 80A = 89.6A ＞ IC = 89A 所选相线截面满足允许载流量的要求。 （3）保护线截面SPEN的选择 按SPEN≥0.5SФ要求，选SPEN=25mm2