工业企业变电站及供电网络.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工业企业变电站及供电网络,要点：围绕工厂内部供电系统，着重讨论,变电站,、,企业供电网络,的各种,接线方式,：,变压器台数、容量的选择,原则和方法，,导线电缆截面选择,，,高压电气设备选择,。,1,工业企业变电站,1.1,变电站位置和数量的确定原则,工业企业变电站组成：企业总降压变电站、车间变（配）电站和变流站等。,变电站的位置确定原则：,1.,选择在负荷中心,。减少配电线长度及导线截面，降低有色金属及年电能消耗。,2.,线路进出方便。,3.,运输条件好,。便于变压器和电气设备的搬运。,4.,远离剧烈震动的大型设备和车间,（如锻造车间）。,5.,地下水位较低的场所,。防止电缆沟内出现积水。,6.,各种污染源的上风侧,（如化工厂、烟囱、烧结厂等）。防止因空气污秽引起电气设备的绝缘水平降低。,7.,与其他建筑物保持足够的,防火间距,；,8.,有,扩建和发展的余地。,变电站的数量确定原则：,1.,总降压变电站,设,一个总降压变电站,车间和厂房布局比较集中。但要考虑一级负荷的备用电源问题。,设,二个或二个以上总降压变电站,两个或两个以上集中大负荷，且彼此之间相距较远时。,2.,车间变（配）电站,根据车间负荷的大小、负荷级别及相邻车间的距离等因素全面考虑。,1.2,变电站的主要电气设备,电力变压器,变电站的核心,高压断路器,闭合和开断电路的设备。由于有熄灭电,弧的机构，所以用于通断短路故障电流。,隔离开关,隔离电压的作用，保证设备检修时与电源,系统隔离，没有熄弧机构，不能切负荷，,必须与高压断路器配合使用,。,隔离开关与断路器的操作顺序：,断电时，先断路器，后隔离开关,合闸时，先隔离开关，后断路器,QS,隔离开关,QF1,断路器,S11-MR-301000/10,系列三相卷铁心全密封配电变压器,开关触头在绝缘油中闭合和断开。油只作灭弧功能，油量少，易燃易爆危险性较小。体积小，价廉，维护方便。不能频繁操作。,6,10kv,多用。,开关触头在,SF,6,气体中 闭合和断开。,SF,6,气体兼有灭弧和绝缘功能。灭弧能力强，属高速断路器。断流容量大，电绝缘性能好，检修周期长。可频繁操作。无燃烧爆炸危险，体积小，维护要求严格，价贵。在全封闭组合电器中多采用。不适于高寒地区。,LW8-40.5,型户外交流高压六氟化硫断路器,开关触头在真空的容器内 闭合和断开。灭弧能力强，燃弧时间短，属高速断路器。开断能力强。结构简单，重量轻，体积小。寿命长，易维修。可频繁操作。无易燃易爆危险,。,由于开断速度高，易产生截流过电压，对变压器等感性负载易造成危害，应配置过电压吸收装置,。,ZN28A-12,系列户内交流高压真空断路器,闸刀式隔离开关,负荷开关,介于隔离开关与高压断路器之间的开关设备；结构上与,隔离开关相似，但具有特殊的,灭弧装置；能断开相应的负荷,电流，不能切断短路电流。通常与高压熔断器配合使用（利,用熔断器断短路电流）用于次要网络系统（,10KV,以下）。,母线,汇集和分配电流的主要环节。分为：,钢心铝绞线（户外）；,矩形铝（或铜）排（户内）。,电流互感器及电压互感器,供计量检测仪表的继电保护装置使用,电流互感器,变流（通常二次为,5A),电压互感器,变压（通常二次为,100V,）,FZRN21-12D/T125-31.5,型户内交流高压真空负荷开关熔断器组合电器,电流互感器,电压互感器,三相电压互感器 单相电压互感器,母线,其它：,高压开关柜,电容器,功率补偿；,避雷器,防雷击；,继电保护装置,各种变压器、线路保护；,计量仪表,电度、电压、电流、频率、功率因数。,GG-1A,（,F,）型固定式高压开关设备,XGN2-12(Z),箱型固定式交流金属封闭开关设备,KYN28A-12(Z)B,型铠装移开式交流金属开关设备,高压电容器与电容器柜,4.1,工业企业变电站,高压避雷器,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,4.1.3,变电站的主结线,组成：,电力变压器,、,高压断路器,、,隔离开关,、,母线,、,电流互感器和电压互感器,及,连接导线,。,目的：,接受和分配电能。,基本要求：,（,1,）根据负荷等级要求保证供电的可靠性,。,（,2,）力求简单、运行灵活、操作安全方便，避,免运行人员误操作。,（,3,）应使投资最省，运行费用最少。,（,4,）具有发展的可能性,。,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,4.1.3,变电站的主结线,4.1.3.1,总降压变电站主结线,（,1,）线路,变压器组单元结线,适用于：,供电电源只有一回线路，,变电站装设一台变压器，,三级负荷的变电站。,主结线图：,4.1,工业企业变电站,电源侧：,由双侧隔离开关的线路,、断路器,QF1,送电。,变压器高压侧：,只装一组隔离开关,，具有切断变压器空载电流的能力；,条件：供电线路较短，电源侧继电器保护装置反应变压器内部及其低压侧的短路故障，且灵敏度亦满足要求。,图,4,1,线路,变压器单元主结线,变压器,低压侧,变压器,高压侧,QS,隔离开关,电源侧,QF1,断路器,QS,QS,QF,QS,QS,FU,QF2,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,装一组高压熔断器，切断短路电流。,条件：系统短路电流小。,装设高压断路器、隔离开关,条件：高压熔断器不能满足切开短路电流的要求，同,时考虑运行操作上的方便。,变压器低压侧：,通过断路器接至单母线，向各配出负荷供电。,优点：结线简单，使用设备少。,缺点：当发生短路或任一高压设备检修时全部负荷,停电。,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,变电站停送电规程：,停电过程：,先停低压侧断路器、隔离器开关 再停高压,侧断路器、隔离开关。,送电过程：,先送高压侧隔离开关，断路器，再送低压侧,隔离开关，断路器。,（,2,）桥式结线,适用：企业总降压变电站,两回,电源线路供电，装设,两台,变压器。,由于可保证对一、二级负荷的可靠供电，所以被,广泛采用。,内桥式主结线,如图,4-2,所示,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,内桥式主结线,实际是利用桥接断路器,QF5,将,两个线路,变压器组单元结线连接起来。,所谓内桥式主结线，即,桥接,断,路器,QF5,位于线路断路器，,QF1,和,QF2,的内侧，并靠近变压器。,优点：提高了线路运行的灵活性，增强了变电站供电的可靠性。,图,4,2,内桥式主结线,电源进线,QS1,QF1,QS3,QS5,QF3,QS7,QS11,QS12,QF6,QS2,QF2,QS4,QS6,QF4,QS8,QS9,QS10,QF5,T1,T2,电源进线,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,例：线路 ，检修或故障时，断开,QF1,，变压器,T,由线,路 经断路器,QF2,和桥接断路器,QF5,继续供电。,缺点：,检修线路断路器,QF1,或,QF2,时系统只能有一路电源,进线供电。不满足一级负荷的供电要求。,内桥主线结线方式适用于：,进线线路较长,，因而故障与检修机会较多，,变电站负荷比较平稳，因而其,变压器不经常切换,的,总降压变电站。,（,因为企业总降压变电所正常运行时是一台变压器工作，且使,用一个电源进线。如果负荷变化，需要投入另一台变压器时，只能,通过,QF5,，而变压器的保护是,由,QF1,和,QF2,完成的，,QF5,并不能可靠保,护,）,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,外桥式主结线,桥接断路器,QF5,跨接,在线路断器,QF1,和,QF2,的外侧。,适用场合：,进线线路较短，故,障与检修机会较少,的总降压变电站。,变电站的负荷变化,较大，变压器需经,常切换的总降压变电,站。,QS1,QF1,QF3,QS5,QF2,QF4,QS6,QF5,T1,T2,QS3,QS7,QS8,QS2,电源进线,QS4,图,4,3,外桥式主结线,电源进线,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,（由于,QF5,在,QF1,、,QF2,的外侧，因此，两台变压器都投入时，,QF1,，,QF2,会分别保护相应的变压器）,当供电系统采用环网供电，变电站的高压侧有穿越功,率时。,所谓穿越功率，即 或,由于穿越功率不通过线路断电器,QF1,，,QF2,，直接由桥,接断电器,QF5,转送，这对减少线路断路器的故障以及对,继电保护装置的整定极为有利。,（,3,）单母线分段主结线,见图,4,4,单母线分段主结线,供,供,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,单母线分段主结线,基本,同外桥式主结线。由于,企业总降压变电站的高,压进线还负责将进线二,电源转送到其它负荷中,，所以,在二个进线电源,侧增加两段母线。,原来的桥接断路器，现,负责二段母线的连接，,所以标为,QF1,分段,断路器。,图,4,4,单母线分段主结线,QF1,电源进线,电源进线,转送负荷,转送负荷,QF2,T1,T2,一段母线,二段母线,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,适用于：,具有一、二级负荷，且进出线数量较多的总,降压变电站。,变电站的低压侧也为单母线分段结线方式，分段断路,器,QF2,可合上，使两台变压器并列运行，也可断开使两,台变压器分别运行。,缺点：,当其中任一段,母线,需要检修或发生故障时，则,接于该段母线的全部进出线均将停止运行。,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,（,4,）双母线主结线,参见书中图,4,4,（,P,7,0,）,特点：,各级电压的母线 均由,、,两组母线组成，两组母线间用母线联络断电器连接，正常运行一组母线工作，另一组,母线备用,，母线联络断路器,QF1,断开。,图,4,5,双母线主结线,电源进线,L2,电源进线,L1,T1,T2,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,QF1,优点：,克服上述几种主结线由于母线故障或检修而长期影响供电的缺点。,缺点：,设备较多，初投资增加，结线复杂。,4.1.3.2,车间变电站主结线,车间变电站的主结线由车间的负荷性质及生产工艺要求决定。,一般采用：,线路一变压器组,、,单母线,或,单母线分,段方式。,(1),线路一变压器组,只对三级负荷供电，且用电量较小的车间（同总降压变）,(2),单母线,6,10KV,高压负荷的出线较多时，如负荷中有一、二级负荷，则应有与其它电源相联络的线路作为备用电源。,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,T,transformer,TV,voltage transformer,TAcurrent transformer,Farrester,FVvalve arrester,FPpipe arrester,图,4,6,车间变电站,单母线,主结线,（仪用互感器）,M,电源进线,380V,高压电机,阀型避雷针,M,10KV,FU,F,TA,1TV,T1,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,（,3,）单母线分段,车间负荷中一、二级负荷比重较大，要求供电可靠高；,两回电源进线分别接于两段母线；,正常运行时母线分段断路器,QF1,断开。当一段母线失,去电源时自动投入分段断路器。,图,4,7,采用分段单母线的车间变电站主结线,FU,低压,T1,T1,FU,进线,进线,低压,TV1,TV2,QF1,4.1,工业企业变电站,4.1.3,变电站的主结线,4.2,变电站的变压器容量和台数的选择,4.2.1,变压器台数的选择原则,（,1,）,车间,变压器台数选择原则,一般生产车间，尽量装设一台。,车间的一、二级负荷比重较大：,应装设两台变压器；,装设一台变压器,+,相邻车间联络线；,车间的负荷昼夜变化较大时，装设两台变压器,特殊场所可选用多台小容量变压器（井下变电站）,4.2.1,变压器台数的选择原则,（,2,）,企业,总降压变电站变压器台数选择原则,企业绝大部分属于三级负荷：,装设一台变压器,+,从邻近企业取的低压备用电源。,企业一、二级负荷占较大：,装设两台变压器，互为备用。,4.2,变电站的变压器容量和台数的选择,特殊情况下，可装设两台以上变压器。,注：当变电站仅装设一台变压器时，其容量应考虑,520%,的富裕，以备发展的需要。,（,3,）两台变压器互为备用的方式,在供电设计时，选择变压器的台数和容量，实质上就是,确定其合理的备用容量的问题,。,两台变压器，有以下两种备用方式：,明备用,运行方式：一台工作，另一台备用。,容量选择：每台均按承担,100%,负荷来选择。,4.2.1,变压器台数的选择原则,4.2,变电站的变压器容量和台数的选择,暗备用,运行方式：正常时两台变压器同时投入，每台变压器,承担,50%,的计算负荷,。,容量选择：,每台均按计算负荷的,7080%,来选择，,这样，变压器在正常运行时，负载率：,4.2.1,变压器台数的选择原则,4.2,变电站的变压器容量和台数的选择,例题：,如某企业计算负荷总容量为,15000kVA,，由两台变压器供,电。如以暗备用方式使用，则每台变压器承担的负荷容,量为,；如以明备用方式使用，则每台变压器,承担的负荷容量为,。,4.2.1,变压器台数的选择原则,4.2,变电站的变压器容量和台数的选择,变压器的额定容量,是指在规定的环境温度下，变压器在正常使用期限内能持续输出的容量（,KV.A,）,电力变压器使用期限,=,使用寿命,25,年,（环境温度：最大：,40,最高日平均：,30,）,当然变压器的使用寿命取决于其绝缘的老化速度，也就是与周围环境温度的变化以及它的负荷大小紧密相关。,4.2.2,变压器容量选择,4.2,变电站的变压器容量和台数的选择,4.2,变电站的变压器容量和台数的选择,以前的方法,着眼于如何充分利用变压器的过负荷能力,方面（节省投资，但电能损耗增大）。,基本原则同上,明备用,100,暗备用,50%,目前的文献,在某些情况下，把变压器的容量适当选大,些，从而达到经济运行的目的。,具体要通过方案比较来确定。,4.2.2,变压器容量选择,本节所讲述的内容涉及到一设计好的变电站，采用,何种方式运行，实际是给运行人员一操作指示。,当变电站装设两台或两台以上变压器时，就提出一个选择性问题，即变电站负荷的变化在什么范围投切变压器，使变压器运行在经济运方式。,所谓变压器的经济运行方式,指变压器在功率损耗最小情况下的运行方式，此时,电能损耗最小,，运行费用最低。,4.2,变电站的变压器容量和台数的选择,4.2.3,变压器的经济运行,4.2.3,变压器的经济运行,我们来分析一下变压器的功率损耗与其负荷的关系曲,线。有关变压器的功率损耗，我们已在第二章的第三节,做了详细的分析。不过为分析问题的方便，我们将无功损耗归算为等效的有功损耗：,变压器的空载损耗：,变压器的短路损耗：,无功功率经济当量，取,0.06,0.1KW/Kvar,意义：单位无功损耗，相对应的有功损耗增加。,4.2.3,变压器的经济运行,变压器的功率损耗为：,可看出 与负荷,S,的平方成正比，成抛物线。,（,2,）,二台变压器,的经济运行点,设两台变压器,1T,，,2T,，其单独运行功率损耗曲线,如图,4,8,的,1,、,2,曲线。,两条曲线相加，即得两变压器并列运行时的功率损耗曲线,3,。,4.2.3,变压器的经济运行,图,4,8,2T,单独运行,1T,单独运行,两台并列运行,S,（投入运行的容量,KVA,）,3,2,1,4.2.3,变压器的经济运行,从曲线看出：,SS,1,（曲线,2,，,3,的,P,T,大于曲线,1,）,变压器,1T,单独运行，功率损耗最小，运行最经济。,S,1,SS,3,（曲线,1,，,3,的,P,T,大于曲线,2,）,变压器,2T,单独运行，功率损耗最小，运行最经济。,S,3,时，应再投入一台同样容量的变压器并列运行。,退出一台变压器运行的条件,根据上面的推证,时，退出一台变压器运行，即由,n,1,台变压器并列运行。,4.2.3,变压器的经济运行,例,某车间为三班制生产，但负荷变化悬殊，故车间变,压器装设,两台,SL,7,-1000/10,型变压器,如按照变压器经,济运行原则，问车间负荷为多大时，应该投入两台变,压器并列运行。,解,:,查附表,1,，已知,SL,7,-1000/10,型变压器的技术数据为：,故求得：,是两台容量相等的变压器,且取无功功率经济当量,4.2.3,变压器的经济运行,计算得,即当车间负荷增至,612KVA,时，两台变压器并列运行。,4.3,工业企业供电网路的结线方式,4.3.1,工业企业,供电网络,的组成和特点,工业企业,供电系统,的组成,：,外部送电线路（,1,），企业总降压变电站（,2,），,企业内部高低压网路（,3,，,5,），车间变电站（,4,）,.,工业企业,供电网路,主要包括：,外部供电线路,35,110KV,高压进线,高压配电网路,6,10KV,向车间变电所或高压设备供电,4,3,5,2,1,4.3,工业企业供电网路的结线方式,低压配电网路,220/380V,向车间低压设备供电,工业企业供电网路构成：,按,结构,分为：架空线路，电缆线路,按,布置,形式分为：开式电网，闭式电网,（应用较多）,按,结线,方式分为：放射式，树干式或环式,特点：企业供电网络与电力系统相比：,供电范围小，配电距离短，输送容量小。,就实质来说相似，故两者计算方法也相似。,4.3.1,工业企业,供电网络,的组成和特点,4.3.2,对工业企业电力网路的基本要求,设计工业企业电力网时，应注意下面几个基本要求,:,1,供电可靠性,-,说明一个供电系统不间断供电的可靠程度，应与,负荷等级,相适应，不应盲目地强调供电可靠性。,在设计网路的结构方式时，除保安负荷外，不应考虑两个电源回路同时检修或发生事故。,4.3,工业企业供电网路的结线方式,4.3.2,对工业企业电力网路的基本要求,2,操作简单方便，运行安全灵活,便于倒闸操作、检查、和修理；,应尽量简化结线，减少供电层次。对于同一电压等级的高压网路，供电层次一般不超过两极,（下图超,2,级）,。,3,运行经济,高压线路应尽可能深入负荷中心。,4,其它,应保证便于将来发展,考虑正常生产、检修和事故时的负荷分配,环境允许，尽可能采用架空线,4.3,工业企业供电网路的结线方式,总降变,6,10KV,车间变,380V,35KV,110KV,4.3.3,工业企业电力网络的结线方式,结线方式原则上有三种：放射式；树干式；环式。,下面以高压配电线路为例，简要介绍其特点,:,1.,放射式线路,有三种：单回路放射式；双回路放射式；有公共备用干线的放射式,单回路放射式线路：,企业总降压变电站（或中央配电站）,6,10KV,母线上引出的每一条回路直接向一个车间变电站（或用电中心）配电，,沿线不接其它负荷,；,各车间变电站之间也无联系。,4.3,工业企业供电网路的结线方式,4.3.3,工业企业电力网络的结线方式,图,4,9 6,10KV,单回路放射式线路,优点：线路敷设简单，维护简便。,保护装置简化，便于实现自动化。,缺点：,总降压变电站配出线较多。,采用架空线，出线困难。,线路或开关设备故障，线路上的全部负荷停电，,供电可靠性差。,总降变,6,10KV,车间变,不接其它负荷,4.3,工业企业供电网路的结线方式,4.3.3,工业企业电力网络的结线方式,双回路放射式配电,针对上述的缺点,3,，,再加一条回路为车间变供电,优点：任一条线路发生,故障或检修时，,另一线路继续供,电，可靠性高。,缺,点：,总降压变电站,（,a,）二、三级负荷供电,配出线较多。,采用架空线，,出线困难。,（,b,）一级负荷供电,6,10KV,QS,220/380V,6,10KV,QF,220/380V,自动切换,4.3,工业企业供电网路的结线方式,4.3.3,工业企业电力网络的结线方式,公共备用干线的放射式线路,在单回路放射式基础上，为,每个车间连接一个公共的备用干线。,优点：与方式,比较出,口线减少。,6,10KV,备用,干线,220/380V,4.3,工业企业供电网路的结线方式,4.3.3,工业企业电力网络的结线方式,2,树干式线路,二种方式,:,直接联线树干式，串联型树干式,直接联线树干式,由总降压变电站引出的每路高压配电干线，沿车间厂房敷设，从干线上直接接出分支线引入车间变电站。,优点：高压柜少，出线简单，,干线数目少，节省投资。,缺点：断路器,QF,或线路上任何,地方发生故障或检修，,全停电。,因此要求,:,分支数目限制,在,5,个以内，每台变压器,容量小于,315KV.A,。,6,10KV,QF,车间,1,车间,2,车间,3,4.3,工业企业供电网路的结线方式,4.3.3,工业企业电力网络的结线方式,串联树干式线路,干线进入每个车间变电站，联于母线,N,上，然后再引出，干线的进出侧均安装隔离开关。,优点：可以缩小停电范围,例：,3,号车间变电站,附近线路,上（,N,点）,发生故障，干线始端,断路器,QF,跳闸。找到,故障点,N,后，拉开隔离,器,QS4,，就可继续供电。,母线,N,QF,QS3,QS4,1,2,3,4.3,工业企业供电网路的结线方式,4.3.3,工业企业电力网络的结线方式,3,环式线路：,是串联型树干线路的改进：把,两路串联型树干线路联络起来就构成了环式线路,。,优点：运,行,灵活,干线上的任何地方发生故障,时,，,找到故障段，拉开,两侧隔离开，,把故障段切除后其它车间可迅速,供电。,运行方式：,开环,一般采用的方式,（开环点,选择在什么地方最合理,要通过计算分析计算确,定,),闭环,继电保护整定较复杂,。,QF1,QS3,QS4,1,2,QF2,QS5,QS6,3,4,4.3,工业企业供电网路的结线方式,4.4,供电网路导线和电缆选择的原则,导线和电缆选择是工业企业供电网路设计中的一个重要组成部分,，因为它们是供电网路的主要元件，电能必须依靠它们来输送分配。,导线和电缆的选择内容包括,两方面,：,确定其结构、型号、使用环境和敷设方式。,选择导线和电缆的截面（本节讨论的问题）,选择导线和电缆截面时，必须考虑的几个因素,也是我们的,选择原则,（,1,）发热问题：电流通过导线或电缆时引起发热，从而,使,其温度升高，当通过的电流,超过其允许电流,时，将使绝缘线和电缆的绝缘加速老化，严重时将烧毁导线或电缆。,引出：,按导线或电缆的允许载流量来选择其截面,。,4.4,供电网路导线和电缆选择的原则,（,2,）电压损失问题：,导线（电缆）截面大小其电阻、电抗不同，电流通过导线时在线路的电阻和电抗产生电压损失。,电压不足,引起电动机的转距大大降低（交流机转距正 比电压平方）,电压过高,引起电动机的起动电流增加,引出：,根据线路的允许电压损失,选择,导线和电缆的截面,根据已知截面,校验,线路的电压损失是否超出允许范围。,（,3,）架空线路的机械强度,架空线路经受风、雪、覆冰和温度变化的影响，因此必须有足够的机械强度。,引出：,按照机械强度条件选择,2008,年,1,月,10,日 开始南方,18,省大雪,电网被冻，无法重新开闸，因为高压线路被冰凌冻住后通电即刻短路、导致火车停运（停运的都是电力机车），运输瘫痪，使得煤炭运输无法到达发电企业煤库，无法发电，也使数以亿计的民工无法返家过年。,4.4,供电网路导线和电缆选择的原则,（,4,）经济条件,导线和电缆截面的大小，直接影响网络的初投资及其电能损耗的大小。,截面小,电能损耗增大，投资小,截面大,电能损耗减小，投资大,引出：,按经济电流密度来选择导线和电缆的截面,综上所述，根据导线和电缆的实际运行情况提出,4,种选择方案，下面几节分别介绍这些方案的具体内容。,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许,载,流量选择导线和电缆的截面,供电回路的基本构成：,这里有如下各量：,导线允许载流量；熔断器的熔体额定电流；,自动开关的脱扣器的整定电流；电机的额定电流和启动电流,下面首先介绍这些量值在选择导线截面的关系：,电机,M,QF,FU,导线或电缆,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许,载,流量选择导线和电缆的截面,1.,导线的,允许电流（允许持续电流）,指导线长期所能经受的电流，在此电流的作用下，导线最大温升不超过允许温升 。,可以证明,允许电流与发热有关：,电流 导体 功率损耗（电阻）热能,被导体本身吸收，导体温度升高,散入空气中,通过,产生,变为,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,根据热平衡式，得：,最大允许持续电流（,长期工作制,）,d,导线的直径,导线的电导系数,周围环境温度（一般选,25,）,导线最高允许温升,K,散热系数，与导线（或电缆）的截面及散热场所，敷设方式等因素有关。,（,由此看出导线的截面与允许电流 的关系。截面,，,）,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,值,多根据,试验测试,。,实际设计,查手册,，或产品指标获得。但要根据导线的实际使用情况进行,修正,。,（,1,）不是,25,时,(,计算或试验取,),：,查附表,15,（,2,）,重复短时负荷,即一个工作,周,期,10min,且工作时间,情况,1,：对截面,6mm,2,铜线,：,对截面,10mm,2,铝线：,用电设备暂载率,（表明：同截面的导线电缆用于此种负荷情况下，允许的持续电流可提高）。,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,情况,2,：对截面,6mm,2,铜线,：,对截面,10mm,2,铝线：,因其发热时间常数较小，温升较快，故其允许电流按长期工作制计算。,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,2.,熔断器的选择,熔断器的组成及工作原理,1,）熔断器由两部分组成：,熔管,固定熔体，熔体断开时灭弧,熔丝,线路短路保护，过负荷保护（照明）,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,2,）,工作原理：,通过熔体的电流超过其,熔体值的倍数愈大，其,熔断时间愈短，反之，,熔断时间愈长。,利用熔丝熔断来切断电,路，实现保护。,熔断器的,安秒特性,熔断器熔体的选择,必须满足下列两个条件：,熔体在线路或电动机,正常工作时不应熔断,，即,4,50,20,8,100,12,20,16,熔断电流,(A),熔断时间,(S),I,NF,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,正常运行时流经熔体的工作电流,单台电机支线：,干线：,熔体在电动机,启动时不应熔断,a,）,对于,单台电动机,支线，应满足：,电动机,启动电流,躲开电动机启动电流的,计算系数,（查表,4,3,）,。,（,2,3.5,）,与熔体材料,、,熔体电流,、,电机轻重载启动方式有关,。,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,例,4-1,：轻载启动电机，,=2.5,则熔体在电动机启动期间就不会熔断，,因为,熔体必须历,时,8S,才能熔断，而此时电机已启动完毕。,（重载启动,15,20S,）,b,）,对于,配电干线,熔体在,尖峰电流,的作用下不应熔断,(PK-peak),所有电动机的计算电流,(A),启动电流值最大的一台电动机的,额定电流,（,A,）,启动电流值最大的一台电动机的启动电流倍数,最后,选择熔体额定电流，按,、两计算结果最大者选择,.,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,3,、按发热条件选择导线和电缆的截面,分,4,步：,（,1,）计算线路计算负荷,（,2,）,选择熔断器或自动开关的额定电流：,（,3,）,导,线和电缆在正常运行时，必须保证它不致因温度过高而烧毁。,即根据 查表选择一个,导线截面,S,，使其满足：,（发热条件）,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,电机,M,QF,FU,导线或电缆,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,（,4,）,考虑与熔断器或自动开关等保护装置之间的,配合问题,（由于熔断器的选择考虑,电机等大型设备,启动，使其选择过大，当线路过载或短路，不能及时断路，有可能使导线烧损。为避免此种情况出现，导线截面选择大一些，即提高导线的允许电流，使线路故障时，在熔断器保护起作用之前，不致导线烧损）,计算系数 查表,4,4,（,P,85,）,按（,3,）、（,4,）两条件选择，取两者较大者为所选的导线截面。,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,例,4,2,某车间的部分供电系统如下图所示。各用电设备组及干线上的负荷如下表所示。,试选择支线和干线的导线截面。,支线,5.5KW,干线,7.5KW,7.5KW,5.5KW,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,7.5KW,7.5KW,FU,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,用电设备组的电动机,干 线,4,台,7.5KW,电动机,（启动电流倍数）,2,台,5.5KW,电动机,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,导线截面额定电流,/,电流密度,电机额定电流额定功率,2,启动电流额定电流,（,6,7,）,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,导线的第一项选择已确定：,型号：所有线路采用,BLV,铝芯塑料绝缘线,敷设方式：干线明设，电动机支线穿管敷设,使用环境：车间内空气温度,25,。,另：所有熔断器均选,RTO,型号，,查表,4,3,支线：,2.5,干线：,3.5,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,解：,1,支线截面及熔体的额定电流的选择,1,）,5.5KW,电动机支线。,（,1,）熔体的额定电流的选择,按大于电机正常工作电流选择,按躲过电机启动电流选择,选用,(,按产品标准值选择,),（,2,）支线的导线截面选择,按发热选择,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,查资料选,按与熔体额定电流相配合选择,（表,4,4,中规定）,故满足要求。结果：,2,）,7.5KW,电动机支线,（,1,）熔体的额定电流：,选择,（,2,）支线的导线截面选择,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,根据 ，选 ，,其,根据,故满足要求,结果,2,干线截面及熔体的选择,B,段干线的计算电流,（,1,）熔体电流的选择,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.1,按允许载流量选择导线和电缆的截面,本例中可选,但按照干线熔断器与支线熔断器在支线短路时有选择性保护，即支线短路应先断支线，而不应断干线，所有它们的,额定电流都大于二级以上的规定,，最终选择,（,5.5KW,电机）（,7.5KW,电机）,（,2,）干线导线截面选择,根据,查资料，选择,S=10mm,2,的导线，其,（规定值）,（如果按,I,NF,=100A,选择则说明 或,S,选择的不合适，应选大的。）,结果：,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.2,按经济电流密度选择导线和电缆的面积,从前面所讲述的方法看出，选择的导线截面越大,R,和,X,越小，允许电流越大，导线发热可能性越小,电能损耗越小，并且电压损耗越小，实际上我们,所做的选择是下限。,但是，导线截面也不能无限大，因为电能损耗费用低的同时，增加了线路的投资及维护、检修费用，因此导线的选择也,有一个上限,，这就是我们本节所讲的经济截面。,我们把两者的关系用曲线表示如下：,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.2,按经济电流密度选择导线和电缆的面积,年运行费率,曲线,1,线路的投资,（或称为年,折旧率，即国家为积累更,新设备的资金,而每年提,取,的折旧费）及,年维护,和检,修费,。,随截面的增加而增加,曲线,2,线路的,年电能损耗费用,随截面,的增加而减少,；,曲线,3,曲线,1,和曲线,2,的合成，即,年运行费用,。,从曲线,3,看出，有一个较低点，满足电能损耗低，且,投资维护和检修,费,也较低，这一点所对应的截面，称为,经济截面,3,2,1,S,导线截面,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.2,按经济电流密度选择导线和电缆的面积,观察曲线,3,发现 处比较平坦，即截面比 稍大或稍小时，年运行费用变化不大，为减少投资，选用比,小一些最好，所以 才是,最经济合理的截面。,要想,确定,需要知道很多准确数据，例如电能成本,、,折旧率,、,维护检修费,率、导线价格等。因此这项工作一般由国家有关部门统一来做。,在工程计算上，我们要考虑这样两个问题。,1,企业性质、规模不同，其负荷情况不同，因此，不可能对应每一种负荷给出一个经济截面，但是，我们可给出,经济电流密度：,-,单位面积（）上的经济电流（,A,）,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.2,按经济电流密度选择导线和电缆的面积,这样，根据我们的线路最大计算负荷 ，利用公式：,经济截面,计算负荷,经济电流密度,2,同样最大负荷 下一年中通过的,最大负荷的时间不同，其电能损耗费用也不同,。,即随着最大负荷利用小时 的增加，曲线,2,向上移，因此曲线,3,也向上移。则 值也增大，也减小，也就是说对于 大的负荷要选择再大一点的导线截面，以减小电能损耗费用。,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.5.2,按经济电流密度选择导线和电缆的面积,根据上述两种因素，得出,按经济电流密度选择导线和电缆的截面的方法：,已知线路最大负荷电流（即计算电流），及用户的种类和性质。,根据用户种类和性质查表,4,6,或有关资料，得到,根据 ，及导线材料查表,4,5,，得到相应的,利用公式 计算导线的截面。,4.5,按允许载流量和经济电流密度选择的电缆的截面,4.6,按允许电压损失选择导线和电缆的截面,在讲述按允许电压损失选择导线截面之前，必须先知道有关电压损失的一些基本概念和定义。,4.6.1,电压降落、电压损失和电压偏移,概念,1.,电压降落,指电网两端电压，,即始端电压,和终端电压,的,向量差,。,2.,电压损失,指线路两端电压的,代数差,（由于,dc,很小）,I,始端,终端,图,4,15,电压降落与电压损失的示意图,4.6.1,电压降落、电压损失和电压偏移,概念,如以百分数表示则：,3,电压偏移,指网路中任一点（一般指终点）的,实际电压与电网额定电压的代数差,，以百分数表示为：,U,所标注点的实际电压代数值。,三者的关系：,电压降落和电压损失描述线路两端的电压变化情况。,电压损失近似取电压降落的纵向分量（延 方向）,电压偏移描述网络某点用电设备实际电压与额定电压,的差别。,网路中电压损失愈大，用电设备端的电压偏移也愈大。,4.6,按允许电压损失选择导线和电缆的截面,4.6.2,电力网中电压损失的,计算,分两种情况讨论,1,终端接一,集中负荷,的三相线路（,放射式线路,）,条件：由于三相交流线路中，各相负荷平衡时，各相导,线中的电流值均相等，电流与电压间的相位差亦相同，故：,计算其一相的电压损失，再按一般方法换算成线电压,损失。,图,4,16,集中负荷的三相线路,始端,终端,4.6.2,电力网中电压损失的计算,电流,I,滞后 角,滞后 角,电压 和 相差,从图中看出,电压降落：,电压损失：,相电压矢量图（感性负载）,电压损失,4.6.2,电力网中电压损失的计算,AC,的计算较复杂，而,DC,很短，所以认为,即：每相的电压损失为：,将电压降落向量分解为：,电阻上的压降,RI,和电感上的压降,XI,由图中可看出：,每相电压损失为：,换算成线电压损失为：,如果负荷以三相功率形式表达，则由于,4.6.2,电力网中电压损失的计算,在实际计算中，常采用线路的额