《供配电技术基础 教学课件 ppt 作者 马誌溪 第5章 电力线路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《供配电技术基础 教学课件 ppt 作者 马誌溪 第5章 电力线路（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电力线路是将变、配电站与各电能用户或用电设备连接起来，由电源端（变、配电站）向负荷端（电能用户或用电设备）输送电能的导体回路。因其结构表现为网络形式，故又称为供配电网络。 5.1 配电网结线 对电力线路的基本要求如下：供电安全可靠、操作方便、运行灵活、经济和有利于发展。 电力线路按电压高低可分为：1kV以上的高压线路和1kV及以下的低压线路；按结构型式分有：架空线路和电缆线路；按布置场所分有：室内和室外。,第5章 电力线路,5.1.1 配电网的结线方式 1. 放射式 这种供电方式是自源头放射形发散，电源端一对一地将电能向负荷端输送，每条线路只向一个用户点直接供电，中间不接任何其他的负荷，各用户
2、之间也没有任何电气联系。 此方式的特点是供电可靠性高，任一回线路故障时，不影响其他回路供电。且操作灵活方便，投切容易，易于实现保护和自动化。因其一路多出、线路多、控制所用的电气设备多，故有色金属耗量大、一次投资高、且修复故障难。一般适用于容量大、稳定性好、负荷重要，环境恶劣，有冲击性负荷的系统。,（1）高压典型结线 如图5-1所示。 1）单回放射式 如图5-1a所示为典型结法，后两种为派生形式。 2）双路放射式 如双电源图5-1b所示，电源1、2分别向以放射式供电的两段母线供电。而两段母线由低压联络线构成备用方式，各母线实现3）双路电源放射供电给用电负荷。显然b较a形式可靠性高。 3）具公共备
3、用线路的放射式 如图5-1c所示，电源1向各用户放射式供电，电源2以一条备用线路亦放射式备用供电给各用户。显然c较b形式可靠性又高，可供一、二级负荷。,a)单回路放射式 b)双回路放射式 c)具公共备用线路的放射式 图5-1 高压放射式结线示例图,（2）低压典型结线 图5-2所示。 2. 树干式 这种方式是经公共的干线控制保护后，再分散引至各用户。其公共干线为干，再分散至各用户的支线为支，形为树干故得此名。其特点与放射式正相反。电源端出线回路数少，节省有色金属，节约一次投资；但其可靠性较差，配电干线检修或故障时，会使所有用户停电，并且当干线中某一用户的保护装置拒动时，也可能引起干线停电，因此只
4、能向三级负荷供电。,图5-2 低压放射式结线示例图,(1)高压典型结线 如图5-3所示 1）单树干式 如图5-3a所示，为典型接法，后两种为派生形式。 2）串联树干式 如图5-3b所示，此种结构通常用于中、高压系统。 3）双树干式 如图5-3c所示，每个用户都由两条干线同时供电。这种结构 在中、低压系统中也广泛采用。 图5-3a结线方式使变配电所出线减少，高压开关柜相应也减少，节约有色金属耗量。但其供电可靠性差，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3000kVA。为提高供电可靠性，可采用图5-3b两端串接，甚至采用图5-3c两电源并
5、供，但随着可靠性的增高，线路变复杂，投资也增高。,图5-3 高压树干式结线示例图 （2）低压典型结线 如图5-4所示。 1） 母线出线式 如图5-4a所示，民用建筑中对设备间、泵房供电、空调机房、工业建筑对机械加工车间、工具车间和机修车间供电普遍应用。且多采用成套的封闭型母线，灵活方便，也较安全。较适用于供电给容量较小，而分布较均匀的用电设备，如机床、小型加热炉等。 2）“变压器干线组”出线式 如图5-4b所示，它省去了变电所低压侧整套低压配电装置，直接由变压器引出干线，到用区后再分支为各支线。从而使变电所的结构大为简化，投资大为降低；,3） 链式 如图5-4c所示，它是树干式结线的变形，特点
6、与树干式基本相同，适用于用电设备彼此相距很近、容量都较小的情况。链式相连的用电设备一般不宜超过5台，链式相连的配电箱不宜超过3台，且总容量不宜超过10kW。 a）母线出线的树干式 b）“变压器-干线组”出线的树干式 c）链式接线的树干式 图5-4 低压树干式结线示例图,3.环形结线 环式是电源引入用户后,又从用户引出、各用户的电源线彼此串接，闭合成环网。它实际上是树状式的改进。这种结线运行灵活，供电可靠性高。在现代化城市配电网中这种接线应用较广，称为“环网供电”。由于闭环运行时继电保护整定较复杂，同时也为避免环形线路上发生故障时影响整个电网，因此大多数环形线路采用“开环”运行方式，即环形线路中
7、有一处开关是断开的。 （1）高压典型结线 如图5-5所示。 1） 城市建筑 如图5-5a所示，其环网供电单元，多由前述环网开关柜承担。 2）工业工程 如图5-5b所示，其实也是由图5-3b中两电源建立联络，演变而成。,（2）低压典型结线 民用建筑少见，工厂内的一些车间变电所低压侧，可以通过低压联络线相互连接成环形，使供电可靠性提高。如图5-6所示。 此结线任一段线路发生故障或检修都不至造成供电中断，或只短时停电，一旦切换电源的操作完成，即能恢复供电。可使电能损耗和电压损耗减少。但是其保护装置及其整定配合较复杂。如保护的整定配合不当，易误动作，反而扩大故障停电范围。,图5-5高压典型结线 a)
8、城市建设中以环网供电单元构成的环网 b)工业工程中的环网,实际配电系统的结线往往是几种结线方式的组合，究竟采用什么结线方式，应根据具体情况，根据对供电可靠性的要求，经技术、经济综合比较后才能确定。一般來说，高压配电系统优先考虑采用放射式，对于供电可靠性要求不高的辅助生产区、生活住宅区及低压结线，优先考虑采用树干式。运行经验证明，结线不宜太复杂，层次不宜太多，否则造成浪费，提高故障率。GB 500521995供配电系统设计规范中规定：供配电系统应简单可靠，同一电压供电系统的配电级数不宜多于两级。此外，高、低压配电电线都应尽可能深入负荷中心，以减少线路的电能损耗和有色金属消耗量，提高电压水平。,图
9、5-6 低压环形结线示例,#5.1.2 不同结线方式的对比 在设计供电系统时，电力网结线方式和电气主结线方案一样，往往可能同时有几个较为合理的方案，确定最优方案则需进行下述三方面比较： 1. 供电方案的技术指标 供电的安全性与可靠性； 电能质量； 运行和维护的方便及灵活程度； 自动化程度； 建筑设施的寿命； 占地面积； 新型设备的利用等。 2. 供电方案的经济指标 （1）投资费用 电力线路和变配电设备的综合投资；, 变电所建筑投资； 征地投资； 供电贴费等。 （2）运行费用 以年运行费形式表达。而年运行费中应包括： 年折旧费； 年维修管理费； 年电能损耗费等。 3. 技术经济比较 应对每一个方
10、案在各个技术指标方面做定性或定量的分析比较，无论哪种方案都必须在安全、可靠、优质、灵活等方面达到相同的基本要求。 例如，设方案1和方案2的综合投资费用分别为Z1和Z2，年运行费分别为F1和F2， 若Z1Z2，F1F2，则采用方案1； 若Z1Z2，而F1F2，可计算投资回收期T =（Z1-Z2）/（F2-F1），若T5年则宜采用方案1，否则宜选方案2。,5.2 线缆截面的选择 选择线缆（包括导线、电缆及母线，下同）截面时，既要保证供电的安全可靠，又要充分利用导线的负荷能力。它对配电网的技济性能影响较大，所以要综合考虑技术和经济两个方面。 5.2.1 选择原则 1.条件 （1）按发热条件（长期允许
11、载流量）选择 线缆通过正常最大负荷电流（即计算电流），其发热温度不应超过正常运行时的最高允许温度，以防止导线或电缆过热引起绝缘损坏或老化。这就要求通过导线或电缆的最大负荷电流不应大于其热允许载流量。 （2）按允许电压损失选择 线缆通过正常最大负荷电流（即计算电流）时，线路上产生的电压损失不应超过正常运行时允许的电压损失，以保证供电质量。这就要求按允许电压损失选择线缆截面。 （3）按经济电流选择 经济电流密度指使线路的经济费用总支出最小的电流密度。按经济电流密度决定的线缆截面称为经济截面。以经济截面作为选择线缆截面上限的作法，即按经济电流选择线缆截面。,（4）按机械强度选择 机械强度的要求是线缆
12、在正常状况或可预见的自然灾害下能保持工作状态供使用，当然这不包括不可预见的自然灾害及人为破坏。由于架空线路较穿管、埋地等敷设方式下的绝缘线、电缆受自然灾害条件影响而发生断线的机会更大，因此架空线路是按机械强度选择的重点。 （5）满足短路时的稳定性 母线要校验其动稳定和热稳定，其截面不应小于短路动、热稳定最小截面。 （6）与保护电器的配合 对低压线路尤为重要。 2.条件的选用 实际设计中，难于同时以上述五个条件并列选择截面。一般按其中一个条件选择，再校验其他条件。 （1）从不同电力网的角度 1）区域电力网 特点是电压高、线路长、输送容量与最大负荷利用小时数都较大，故常先应按经济电流密度初选，然后
13、按其他条件校验。,2）地方电力网 电压较低，且调压困难，因而常先按电压损失为首要条件来选择导线截面，再校验其他条件。 3）低电压配电网 当线路较短，电压损失较易满足，这时的导线截面一般主要按发热条件和机械强度等来决定。 （2）从电压高、低的角度 1）对于35kV及110kV高压架空线路 线路长，一般可先按照经济电流密度来选择经济截面，再校验发热条件、允许电压损耗和机械强度等，最后按各种条件中最大者选取。 2）对10kV及以下高压线路和低压动力线路 其发热是主要的，通常先按允许载流量选择，再校验电压损失和机械强度。,3）对低压照明线路 因其对电压要求较高，所以通常先按允许电压损失选择，再校验其他
14、条件。 实际情况千差万别，很难一概而论，有一个确定的模式，需灵活处理。 2.条件的选用 实际设计中，难于同时以上述五个条件并列选择截面。一般按其中一个条件选择，再校验其他条件。 （1）从不同电力网的角度 1）区域电力网 特点是电压高、线路长、输送容量与最大负荷利用小时数都较大，故常先应按经济电流密度初选，然后按其他条件校验。 2）地方电力网 电压较低，且调压困难，因而常先按电压损失为首要条件来选择导线截面，再校验其他条件。 3）低电压配电网 当线路较短，电压损失较易满足，这时的导线截面一般主要按发热条件和机械强度等来决定。,（2）从电压高、低的角度 1）对于35kV及110kV高压架空线路 线
15、路长，一般可先按照经济电流密度来选择经济截面，再校验发热条件、允许电压损耗和机械强度等，最后按各种条件中最大者选取。 2）对10kV及以下高压线路和低压动力线路 其发热是主要的，通常先按允许载流量选择，再校验电压损失和机械强度。 3）对低压照明线路 因其对电压要求较高，所以通常先按允许电压损失选择，再校验其他条件。 实际情况千差万别，很难一概而论，有一个确定的模式，需灵活处理。 5.2.2 按发热条件 1. 三相系统相线截面的选择 电流通过线缆时，要产生电能损耗，使导线发热升温。温度过高时，会使线缆接头氧化加剧，接触电阻增大，使之进一步氧化，如此恶性循环，将导致断线。而绝缘线缆的温度过高，可使绝缘损坏，造成短路甚至引起火灾。因此，导线的正常发热温度不得超过正常额定负荷时的最高允许温度。,按发热条件选择三相系统中的相线截面时，应使其允许载流量不小于 通过相线的计算电流 ，即 导线的允许载流量指规定环境温度条件下，导线能连续承受而不使其稳定温度超过允许值的最大电流。按允许载流量选择截面时需注意以下几点： 1）允许载流量与环境温度有关 若实际环境温度与规定的环境温度不一致，允许载流量需乘上温度修正系数 ，求实际允许载流量 式中： ； 为导线额定负荷时的最高允许温度； 为导线允许载流
