导线及电缆截面选择演示幻灯片.ppt

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热条件和机械强度。,选择,10KV,及以下的电缆线时,：可按照正常发热条件选择，再校验电压损失和热稳定最小允许截面。,选择长距离大电流线路或,35KV,及以上的线路时：,应按照经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。,4,低压线路：,1,）动力线,，,可按照正常发热条件选择，再校验机械强度和电压损失。,2,）照明线,，可按照电压损失选择，再校验机械强度和正常发热条件。,按上述条件选择截面，容易满足要求，减少返工，,返,20,5,二、按发热条件选择导线和电缆的截面,（一）按正常发热条件选择三相系统相线截面应满足：,式中：,I,al,导线在一定环境温度下的允许载流量；,见附录表,16-19,。,I,30,线路的计算电流。,K,温度校正系数。,0,导线允许载流量采用的温度，一般为,25,。,实际环境温度。一般取,当地最热月平均最高气温,，室内时,应加,5,。,al,导线电缆正常工作时的最高允许温度。,一般,：,铝导线为,70,，铜导线为,70-85,，电缆为,60-80,。,对变压器高压侧导线：,I,30,=,I,1NT,对电容器的引入线,：,I,30,=1.35,I,NC,6,注意：,对低压绝缘导线和电缆，按发热条件选择时，还应注意与保护（熔断器和自动开关）的配合，以避免发生线路已烧坏，而保护未动作的情况。,对熔断器保护,：,对自动开关保护,：,K,ol,的取值方法见课本,p199,、,p206,。,（二）低压中性线和保护线截面的选择,1,、中性线（,N,线）的选择,不应小于三相系统的最大不平衡电流。,1,）,一般三相四线制的,中性线,截面：,A,0,0.5A,或,A,0,A,2,）,两相三线及单相线路的中性线截面：,A,0,=A,3,）,三次谐波突出的,三相四线制的,中性线截面：,A,0,A,（一般取,A,0,=,A,）,中性线,相线,绝缘导线及电缆允许的短时过负荷倍数,变压器接线方式为，,yn0,变压器接线方式为,D,yn11,7,低压设计规范,规定：,当,A,16mm,2,时,，,A,PE,A,（一般取,A,0,=,A,）,当,16mm,2,A,35,mm,2,时,，,A,PE,16mm,2,当,A,35,mm,2,时,，,A,PE,0.5,A,3,、保护中性线截面（,PEN,线的选择）的选择,应同时满足,1,、,2,的条件。,例题,5-1,2,、,保护线截面（,PE,线）,的选择,应考虑到单相短路电流通过,PE,线时的热稳定度。,8,有一条采用,BLX-500,型铝芯橡皮线明敷的,220/380V,的,TN-S,线路，线路计算电流为,150A,，当地最热月平均最高气温为,+30,。试按发热条件选择此线路的导线截面。,解：,1,、相线截面,A,的选择,查,附录表,19-1,：环境温度为,30,时，明敷的,BLX-500,型截面为,50mm,2,的铝芯橡皮线,I,al,=163A,I,30,=150A,，满足发热条件。则选得相线截面为：,A,=50mm,2,校验机械强度,：查附录表,15,，假设为室外明敷且,15m,L25m,，,查得：,A,min,=10mm,2,。,则,A,A,min,，,满足机械强度要求。,例题,9,3,、保护线截面的选择,因,A,35,mm,2,，故选,A,PE,0.5A,=25mm,2,校验机械强度：,A,min,=10mm,2,。,则,A,A,min,，,满足机械强度要求。,所选导线型号可表示为：,BLX-500-,（,350+125+PE25,）,。,2,、中性线的选择,因,A,0,0.5A,，选,A,0,=25mm,2,。,校验机械强度,：因,A,min,=10mm,2,。,则,A,A,min,，,满足机械强度要求。,10,三、按经济电流密度选择导线和电缆的截面,目的,：使年运行费用低，有色金属消耗量小来进行选择。,年运行费,：包括线路折旧费、维修管理费、电能损耗费。,线路折旧费,=,线路投资,/,折旧年限,图,5-28,：,曲线,1,:(,线路折旧费,+,线路维修管理费,),与导线截面的关系；,曲线,2,：电能损耗费与导线截面的关系；,计算经济截面的公式为：,式中：,经济电流密度。,见表,5-3,。,年运行费,与,导线截面,的关系。,11,12,线路电压损失的计算,定义,：,电压降,线路始末两端电压的相量差；,电压损失,线路始末两端电压的数值差。,（一）线路末端接有一集中负荷的三相线路,U,的计算,1,、,线路末端接有一集中负荷的三相线路,U,的计算,因为三相对称，,等值电路为：,矢量图：,取一相分析,：,g,13,由矢量图可看出,：电压损失为,ae,段。为计算方便，用,ad,段代替,ae,段。其误差为实际电压损失的,5%,以内。,ae,段为：,U,ad,=af+fd=IRcos,+,IXsin,用线电压的电压损失表示为：,式中：,P Q U,X,R X,单位分别为：,W var V,，,或：,KW Kvar KV,。,14,用百分数表示时：,式中：,P Q U,X,R X,单位为：,W,var,V,。,若用,kW,kvar,kV,表示时：,或表示为：,式中：,P Q U,X,R X,单位为：,kW kvar kV,。,15,线路各段接有负荷时的三相线路,U,的计算,以三个集中负荷为例：,见下图,：,A,B,有两种计算方法：,1,）计算各段线路的,U,然后叠加,每一段线路通过的总负荷功率如图所示。,线段,：,线段,：,线段,：,16,线路各段的电压损失为：,段,：,段：,段：,总的电压损失通用式为：,2,）计算各负荷单独作用时的电压损失，然后叠加。,分别计算出三段线路的总阻抗,R,i,X,i,（,见上页图）,第一,段：,第二,段,：,第三,段,：,总的电压损失通用式为：,17,对于无电感的线路,，即,cos,1,或,x=0,的线路，线路电压损耗为：,或表示为,：,式中：的单位为,V,；的单位为,KW,；为导线的电导率,单位为,m/.mm,2,；,A,为导线的截面，,mm,2,；,L,的单位为,m,；,M,为功率矩，,KW.m,；,C,为计算系数，可,查表,5-4,。,对于均一无感的,单相交流,和,直流线路,，因负荷电流要通过来回两根导线，阻抗增大了一倍，所以电压损耗应为一根导线上的两倍，即：,18,19,对于均一无感的两相三线线路，可推导出：推导略,.,在工业企业电力网络中，由于线路的总长度不长，通常,各段导线的结构和截面都一样,，则：,R=R,0,L,，,X=X,0,L,或,r=R,0,，,x=X,0,。,R,0,X,0,单位长度的电阻、电抗，见,附录表,6,。,此公式常用,20,试验算例,5-3,所选,LGJ-50,型,(35kV),钢芯铝绞线是否满足允许电压损失,5%,的要求。已知该线路导线为,水平等距排列,，相邻,线距为,1.6m,。,线路全长,5km,。,解：,由例,5-3,知,P,30,=2500kW,，,cos,=0.7,，因此,tan,=1,，,Q,30,=,2500kvar,。,利用,A=50mm,2,（,LGJ,）,和,a,av,=1.26,1.62m,查,附录表,6,，得,R,0,=0.68,/km,，,X,0,=0.39/km,。,线路的电压损耗为：,线路的电压损耗百分值为：,因此所选导线,LGJ-50,满足电压损失的要求。,作业,:,习题,5-3,例题,21,（二）均匀分布负荷的三相线路电压损失的计算（适于低压线路）,L,2,/2,如图所示：设,线路上,单位长度,的负荷电流为 ，单位长度的电阻为,R,0,。,则,微小线段,的负荷电流,为 ，,线段 的电阻为,R=R,O,，不计电抗，,电流 在 段上产生的电压损失为：,整条线路的电压损失为,：,22,某,220/380v,的,TN-C,线路，如图所示。线路拟采用,BX-500,型铜芯橡皮绝缘线,户内明敷，环境温度为,30,，允许电压损失为,5%,，试选择该线路的导线截面。,解：,（,1,）线路的等效变换,30m,50m,40m,0.4kw/m,Cos,=0.8,20kw,Cos,=0.8,55m,40m,20kw,+j15kvar,20kw,+j15kvar,原集中负荷,：,p,1,=20kw,，,cos,1,=0.8,，,tan,1,=0.75,，,q,1,=200.75=15kvar,。,原分布负荷,：,p,2,=0.450=20kw,，,cos,2,=0.8,，,tan,2,=0.75,，,q,2,=200.75=15kvar,。,返,43,例,23,（,2,）按正常发热条件选择导线截面,线路中总的计算负荷为：,P=p,1,+p,2,=20+20=40kw,，,Q=q,1,+q,2,=15+15=30kvar,，,查,附录表,19-1,，得,BX-500,型铜芯导线,A=10mm,2,，,在,30,明敷时的,I,al,=77A,I=76A,，因此可选,3,根,BX-500-110,导线作相线，另选,1,根,BX-500-110,导线作,PEN,线。,（,3,）校验机械强度：,查,附录表,15,，室内明敷铜芯线最小截面为,1mm,2,，,10mm,2,1mm,2,，,则满足机械强度要求。,（,4,）校验电压损失，,查,附录表,6,知，,BX-500-110,的电阻、电抗。,R,0,=2.19,/km,，线距按,150mm,计时：,X,0,=0.31,/km,。,24,电压损失为,：,用百分数表示,：,因此所选线路也满足允许电压损失的要求。,所选导线截面为,：,BLX-500,（,310+110,）。,还可以把两个相同的负荷作为一个集中负荷，即：,第四节 车间动力电气平面布线 略,第五节 电力线路的运行维护与检修试验 略,P41,25,补充,（三）按允许电压损失选择导线电缆的截面,根据公式：,下标,a,：,active power,，：有功功率产生的电压损失；,下标,r,：,rective power,，：无功功率产生的电压损失；,分两种情况讨论：,1,、不计 时。,有三种情况可以不计 ：,cos,0,.8.,导线截面,A,16mm,2,；,或,cos,0,.9,，导线截面,A,25mm,2,；,照明线路，,cos,=1,（认为,q=0,）,；,截面小于,50mm,2,的三芯电缆（认为,x,0,0,）。,则有：,26,若,的单位为,km/.mm,2,，则：铝导体：,=0.032 km/.mm,2,；,铜导体：,=0.053km/.mm,2,。,式中：,p,：,kw,；,L,：,km,；,U,N,：,kv,；,A,：,mm,2,2,、计入 时：,高压线路中：,x,0,=0.3,0.4/km,；电缆线路：,x,0,=0.08/km,一般同截面的电缆电抗远小于架空线，而电阻相差不大。,由于,x,0,变化不大，因此：,先假定一个,x,0,计算出,A,。,27,按电压损失选择导线截面的步骤：,1,）假定,x,0,，计算出 ；,2,）计算,：,=,-,3,）计算截面,A,：,4,）根据标准截面,，查出对应的,R,0,、,X,0,，代入,式中校验。,28,例题,：一条,10kv,架空线路向两个用户供电，三相导线为,LJ,型，三,角形排列，线间几何均距为,1m,，,线路总长,3km,，允许电压损失,为,5%,，环境温度为,35,，,试选择此导线截面。,10kv,变电所,2km,1km,(1000+j800)kVA,(500+j200)kVA,解,：此线路,长于,2km,，所以应,按允许电压损失选择，按其他条件校验。,1,、按允许电压损失选择：,设,X,0,=0.35,/km,，,29,计算导线截面：,铝导体为,=0.032 km/.mm,2,初选架空线,10kV,为,LJ-35,型,.,校验电压损失：,附录表,6,，,LJ-35,型导线,R,0,=0.96,/km,，,X,0,=0.37/km,。,满足电压损失的要求,。,30,4,、校验正常发热条件,查,附录表,16,，当环境温度为,35,时,，,I,al,=151A,，,满足正常发热的要求,。,5,、校验机械强度：,查,附录表,14,，最小允许截面为,35mm,2,，,A=A,min,所以也,满足机械强度的要求,。,选得截面为,：,LJ-35mm,2,。,31,导线及电缆截面选择与校验,电缆线路,一般环境可采用铝芯电缆线；有特殊要求的场所应采用铜芯电缆线；对于埋地敷设的电缆，应采用带有外护层的铠装电缆；在无机械损伤的场所，可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆。,4.,低压线路,对于,10kV,及以下的,380V/220V,低压架空线路，一般也采用铝绞线或绝缘导线。,低压电缆线，一般采用铝芯电缆，特殊要求的可采用铜芯电缆。对于低压,TN,配电系统可采用四芯或五芯电缆。,32,（二）导线截面选择原则,1.,发热条件,2.,经济电流密度,3.,电压损耗条件,4.,机械强度条件,5.,低压动力线路截面,6.,低压照明线,33,二、导线及电缆截面选择,（一）按发热条件选择导线截面,1.,三相导线的相线截面,应使线路长期通过的允许载流量,Ial,不应小于导线的长时间通过的最大工作电流,I30,。即,34,35,导线及电缆截面选择与校验,36,37,导线及电缆截面选择与校验,38,导线及电缆截面选择与校验,4.,保护中性线,PEN,截面选择,保护中性线,PEN,在,TN,S,系统中可兼有保护线,PE,和中性线,N,的功能。因此保护中性线,PEN,截面的选择，应同时满足上述保护线,PE,和中性线,N,的两个条件，然后取其中最大值即可满足要求。,39,试按发热条件选择,380V/220V,，低压动力,TNC,系统中的相线和,PEN,线截面。已知线路的计算电流为,185A,，当地最热月平均气温为,32,；拟采用,BLX500,型铝芯橡皮线明敷设。,40,导线及电缆截面选择与校验,41,导线及电缆截面选择与校验,有一条采用,LJ,型铝绞线架设,5km,长的,10kV,供电的架空输电线路，有功计算负荷为,PC=3000kW,，试按发热条件选择其导线截面，并校验其发热条件和机械强度。,42,导线及电缆截面选择与校验,43,导线及电缆截面选择与校验,（二）按允许电压损耗选择导线截面,44,导线及电缆截面选择与校验,1.,一个集中负荷的三相线路电压损耗计算,图,6,21,为线路末端接有一个集中负荷的三相线路。设每相的电流为,I,，线路有效电阻为,R,，电抗为,X,，线路始端和末端的相电压分别为,U1,和,U2,，负荷的功率因数为。以线路末端相电压为参考相量，作出一相的电压相量图，如图,6,22,所示。由此相量图分析得知,45,导线及电缆截面选择与校验,46,导线及电缆截面选择与校验,47,导线及电缆截面选择与校验,48,导线及电缆截面选择与校验,49,导线及电缆截面选择与校验,50,导线及电缆截面选择与校验,有一条长,5 km,的,10 kV,架空线路，采用,LJ,70,型铝绞线架设，已知：线路计算负荷为,PC=1200 kW,，导线水平等距排列，线间距离为,1m,，线路允许电压损耗为,5%,，试校验该线路是否满足电压损耗的要求？,51,52,53,多个集中负荷的三相线路电压损失计算,54,导线及电缆截面选择与校验,由于线路的电压降相对于线路电压来说很小，所以可近似的把线路电压降的水平分量,U,x,视为电压损耗。根据图,623,（,b,）的相量图可求出,01,段和,02,段的电压损耗计算公式,55,56,导线及电缆截面选择与校验,57,导线及电缆截面选择与校验,58,59,例题,6,4,某厂,10 kV,架空线路，负荷参数如图,6,24,所示。采用,LGJ,95,型钢芯铝绞线架设，已知导线采用三角形排列，线间几何均距为,1m,，线路允许电压损耗为,7%,，试校验该线路是否满足电压损耗的要求？,60,61,导线及电缆截面选择与校验,某,380/220V,配电线路如图,6,26,所示，试按发热条件选择导线,BLV,型导线截面，并计算线路其电压损耗。已知线路安装地点环境温度为,30,。,62,63,导线及电缆截面选择与校验,64,导线及电缆截面选择与校验,65,导线及电缆截面选择与校验,66,工厂供电网结构及导线选择,第四节 导线及电缆截面选择与校验,（四）按经济电流密度选,经济电流密度是指年运行费用最低时，导线单位面积通过电流的大小。年运行费用主要由下列部分组成：年电耗费、年折旧费和大修费、小修费和维护费。年电耗费是指电网全年损耗电能的价值。导线截面越大，初期投资也越大，年折旧费就高。,67,导线及电缆截面选择与校验,导线的维修费与导线的截面无关，故可变费用与导线截面的关系如图,6,27,所示。由图可知年运行费最少的导线截面,Aec,，称经济截面。对应该截面所通过的线路负荷电流密度叫经济电流密度，用 表示。,68,工厂供电技术工厂供电网结构及导线选择,导线及电缆截面选择与校验,69,导线及电缆截面选择与校验,按经济电流密度选择导线截面，应先确定,Tmax,，然后根据导线材料查出经济电流 密度值，按线路正常运行时最大工作电流,IW,选标准截面,A,等于或接近于经济截面,Aec,的值。,对于全年平均负荷较大、线路较长、传输容量较大的回路，如主变回路等及电力电缆和高压架空线等均应按经济电流密度选。按经济电流密度计算经济截面,Aec,的公式为：,70,导线及电缆截面选择与校验,71,导线及电缆截面选择与校验,某变电所有一条采用铝芯电缆敷设的,10kV,供电线路。已知：线路的有功计算负荷为,2000kW,，,Tmax=4500h,，试选择其经济截面，并校验其发热条件。,72,导线及电缆截面选择与校验,73,母线的选择及校验,（一）母线所的材料,电压在,10kV,及以下的装置中，大多数采用矩形截面的铝母线，这是为了便于散热和减少趋肤效应的影响。为了辨别相序，常在母线上涂以黄色、绿色、红色三种不同色，分别表示,A,相、,B,相、,C,相的三个不同相序。,74,母线的选择及校验,（二）母线的选择,在配电装置中，母线的选择主要是选其母线截面积。按持续工作电流或经济电流密度方法来选择，然后按短路条件校验母线的动稳定和热稳定。对,35kV,及以上电压的母线应按电晕电压来校验。选择方法与高压架空线路选择方法相同,75,母线的选择及校验,（三）母线动稳定校验,76,母线的选择及校验,77,母线的选择及校验,78,母线的选择及校验,79,