導線及電纜截面選擇【ppt】

1、,,導線和電纜截面的選擇計算,一、概述工廠電力線路的結構：架空線路或電纜線路，或兩者的結合。電力線路的材料：銅或鋁。高壓大多用鋁線，低壓大多用銅線。型號：TJ、 LJ 、LGJ、LYJ、BLX（BX）BLV（BV）、 BLXF（BXF）、VLV（VV）、YJLV（YJV） TJ——銅絞線； LJ——鋁絞線； LGJ——鋼芯鋁絞線；LYJ——架空絕緣電纜，鋁

2、芯絕緣導線，交聯(lián)聚乙烯絕緣。 另外還有聚氯乙烯絕緣或聚乙烯絕緣的架空線。GJ——鋼絞線，一般作為接地引下線。,氯丁橡皮絕緣,鋁芯橡皮絕緣線,鋁芯塑料絕緣線,銅芯塑料絕緣線,聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜,交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜,圖,銅芯橡皮絕緣線,p18,,選擇導線電纜的截面時應滿足的條件：1、正常發(fā)熱條件：正常運行時發(fā)熱溫度不超過允許值。2、機械強度：不應小于機械強度要求的最小允許截面。選擇截面時：A≥Am

3、in，Amin可查附錄表14、15。電纜不必校驗此項。 3、電壓損失條件：不應超過正常運行時允許的電壓損失。工廠內較短的高壓線路可不校驗此項。4、經濟電流密度：適用于35KV及以上的線路或低壓特大電流的線路。5、校驗熱穩(wěn)定最小允許截面： ,架空線不必校驗此項。 對于絕緣導線和電纜，還應按額定電壓條件選擇。,返20,,根據實際經驗，具體選擇方法如下：①選擇架空線： 1）當L≤

4、2KM時，可按照正常發(fā)熱條件選擇，再校驗機械強度和電壓損失。 2）當L＞2KM時，可按照電壓損失選擇，再校驗正常發(fā) 熱條件和機械強度。②選擇10KV及以下的電纜線時：可按照正常發(fā)熱條件選擇，再校驗電壓損失和熱穩(wěn)定最小允許截面。③選擇長距離大電流線路或35KV及以上的線路時：應按照經濟電流密度確定經濟截面，再校驗其它條件。,,④低壓線路： 1）動力線，可按照正常發(fā)熱條件選擇，再校驗機械強度和電壓損失。 2）照明線，可

5、按照電壓損失選擇，再校驗機械強度和正常發(fā)熱條件。按上述條件選擇截面，容易滿足要求，減少返工，,返20,,二、按發(fā)熱條件選擇導線和電纜的截面（一）按正常發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)相線截面應滿足：式中：Ial——導線在一定環(huán)境溫度下的允許載流量； 見附錄表16-19。I30——線路的計算電流。 Kθ——溫度校正系數。 θ0——導線允許載流量采用的溫度

6、，一般為25℃。 ——實際環(huán)境溫度。一般取當地最熱月平均最高氣溫，室內時 應加5℃。θal——導線電纜正常工作時的最高允許溫度。一般：鋁導線為70 ℃ ，銅導線為70-85 ℃ ，電纜為60-80 ℃ 。,對變壓器高壓側導線： I30= I1NT對電容器的引入線： I30=1.35 INC,,注意：對低壓絕緣導線和電纜，按發(fā)熱條件選擇時，還應注意與保護（熔斷器和自動開關）的配合，以避免發(fā)生線路已燒

7、壞，而保護未動作的情況。對熔斷器保護： 對自動開關保護： Kol 的取值方法見課本p199、p206。 （二）低壓中性線和保護線截面的選擇1、中性線（N線）的選擇—不應小于三相系統(tǒng)的最大不平衡電流。1）一般三相四線制的中性線截面：A0≥0.5Aφ 或 A0＝Aφ2）兩相三線及單相線路的中性線截面：A0=Aφ3）

8、三次諧波突出的三相四線制的中性線截面： A0≥Aφ（一般取A0=Aφ）,中性線,相線,絕緣導線及電纜允許的短時過負荷倍數,變壓器接線方式為Ｙ，yn0,變壓器接線方式為D,yn11,,《低壓設計規(guī)范》規(guī)定：當Aφ≤ 16mm2時， APE≥Aφ （一般取A0=Aφ）當16mm2＜ Aφ≤35mm2時， APE≥ 16mm2當Aφ＞35mm2時， APE≥ 0.5Aφ3、保護中性線截面（PEN線的選擇）的選擇應同時滿

9、足1、2的條件。例題5-1,2、保護線截面（PE線）的選擇 應考慮到單相短路電流通過PE線時的熱穩(wěn)定度。,有一條采用BLX-500型鋁芯橡皮線明敷的220/380V的TN-S線路，線路計算電流為150A，當地最熱月平均最高氣溫為+30℃。試按發(fā)熱條件選擇此線路的導線截面。解：1、相線截面Aφ的選擇查附錄表19-1：環(huán)境溫度為30℃時，明敷的BLX-500型截面為50mm2的鋁芯橡皮線Ial=163A＞I30=150A，滿足

10、發(fā)熱條件。則選得相線截面為：Aφ=50mm2校驗機械強度：查附錄表15，假設為室外明敷且15m＜L≤25m，查得：Amin=10mm2。 則 Aφ＞Amin，滿足機械強度要求。,例題,,3、保護線截面的選擇因Aφ ＞35mm2，故選APE≥0.5Aφ=25mm2校驗機械強度：Amin=10mm2。 則 Aφ＞Amin，滿足機械強度要求。所選導線型號可表示為：BLX-500-（3×50+1×25+PE25

11、）。,2、中性線的選擇因A0≥0.5Aφ，選A0=25mm2。校驗機械強度：因Amin=10mm2。 則 Aφ＞Amin，滿足機械強度要求。,,三、按經濟電流密度選擇導線和電纜的截面目的：使年運行費用低，有色金屬消耗量小來進行選擇。年運行費：包括線路折舊費、維修管理費、電能損耗費。線路折舊費=線路投資/折舊年限圖5-28：曲線1:(線路折舊費+線路維修管理費) 與導線截面的關系；曲線2：電能損耗費

12、與導線截面的關系；計算經濟截面的公式為：,式中： ——經濟電流密度。 見表5-3。,年運行費與導線截面的關系。,,,線路電壓損失的計算定義：電壓降——線路始末兩端電壓的相量差； 電壓損失——線路始末兩端電壓的數值差。（一）線路末端接有一集中負荷的三相線路⊿U的計算1、線路末端接有一集中負荷的三相線路⊿U的計算因為三相對稱，,③矢量圖：,,,,,,,,

13、,,,,,,,g,,,,由矢量圖可看出：電壓損失為ae段。為計算方便，用ad段代替ae段。其誤差為實際電壓損失的5%以內。ae段為：⊿Uφ≈ad=af+fd=IRcosφ +IXsinφ 用線電壓的電壓損失表示為：,式中：P Q UX R X單位分別為：W var V ? ， 或：KW Kvar KV ? 。,,用百分數表示時：,式中：P Q UX

14、R X單位為：W var V ? 。若用kW kvar kV ? 表示時：,或表示為：,式中：P Q UX R X單位為： kW kvar kV ? 。,,線路各段接有負荷時的三相線路⊿U的計算以三個集中負荷為例：見下圖：,,,,,,,,,,,,,,,,,A,B,有兩種計算方法：1）計算各段線路的⊿U然后疊加每一段線路通過的總負荷功率如圖所示。線段 ：,線段 ：,線段 ：,,線路各段的

15、電壓損失為：,段：,段：,段：,總的電壓損失通用式為：,2）計算各負荷單獨作用時的電壓損失，然后疊加。分別計算出三段線路的總阻抗Ri Xi（見上頁圖）,第一段：,第二段：,第三段：,總的電壓損失通用式為：,,對于無電感的線路，即cosφ≈1或x =0 的線路，線路電壓損耗為：,或表示為：,式中： 的單位為V； 的單位為KW； 為導線的電導率,單位為m/?. mm2 ；A為導線的截面，mm2 ；L的單位為m； M為功

16、率矩，KW.m； C為計算系數，可查表5-4。,對于均一無感的單相交流和直流線路，因負荷電流要通過來回兩根導線，阻抗增大了一倍，所以電壓損耗應為一根導線上的兩倍，即：,,,對于均一無感的兩相三線線路，可推導出：推導略….,在工業(yè)企業(yè)電力網絡中，由于線路的總長度不長，通常各段導線的結構和截面都一樣，則：R=R0L，X=X0L或r=R0 ，x=X0 。R0 X0——單位長度的電阻、電抗，見附錄表6。,此公式常用,,試驗算例5-3所選

17、LGJ-50型(35kV)鋼芯鋁絞線是否滿足允許電壓損失5%的要求。已知該線路導線為水平等距排列，相鄰線距為1.6m。線路全長5km。解：由例5-3知P30=2500kW，cosφ=0.7，因此tan φ =1，Q30=2500kvar。利用A=50mm2（LGJ）和aav=1.26×1.6≈2m查附錄表6，得R0=0.68?/km， X0=0.39?/km。線路的電壓損耗為：,線路的電壓損耗百分值為：,因此所選導線

18、LGJ-50滿足電壓損失的要求。,作業(yè): 習題5-3,例題,,（二）均勻分布負荷的三相線路電壓損失的計算（適于低壓線路）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,L2 / 2,如圖所示： 設線路上單位長度的負荷電流為 ，單位長度的電阻為R0。則微小線段 的負荷電流為 ，線段 的電阻為R=RO ，不計電抗，電流 在 段上產生的電壓損失為：,整條線路的電壓損失為：,

19、,,某220/380v的TN-C線路，如圖所示。線路擬采用BX-500型銅芯橡皮絕緣線戶內明敷，環(huán)境溫度為30℃，允許電壓損失為5%，試選擇該線路的導線截面。解：（1）線路的等效變換,,原集中負荷：p1=20kw，cosφ1=0.8，tan φ1=0.75， q1=20×0.75=15kvar。原分布負荷：p2=0.4×50=20kw，cosφ2=0.8，tan φ2=

20、0.75， q2=20×0.75=15kvar。,返43,例,,（2）按正常發(fā)熱條件選擇導線截面線路中總的計算負荷為：P=p1+p2=20+20=40kw， Q=q1+q2=15+15=30kvar，,查附錄表19-1，得BX-500型銅芯導線A=10mm2，在30℃明敷時的Ial=77A＞I=76A，因此可選3根BX-50

21、0-1×10導線作相線，另選1根BX-500-1×10導線作PEN線。（3）校驗機械強度：查附錄表15，室內明敷銅芯線最小截面為1mm2，10mm2＞1mm2，則滿足機械強度要求。（4）校驗電壓損失，查附錄表6知， BX-500-1×10的電阻、電抗。R0=2.19?/km，線距按150mm計時：X0=0.31?/km。,,電壓損失為：,用百分數表示：,因此所選線路也滿足允許電壓損失的要求。所選導線截

22、面為： BLX-500——（3×10+1×10）。還可以把兩個相同的負荷作為一個集中負荷，即：,第四節(jié) 車間動力電氣平面布線 略 第五節(jié) 電力線路的運行維護與檢修試驗 略,P41,,補充（三）按允許電壓損失選擇導線電纜的截面根據公式：,下標a：active power ， ：有功功率產生的電壓損失；下標r：rective power ， ：無功功率

23、產生的電壓損失；,分兩種情況討論：1、不計 時。有三種情況可以不計 ：① cosφ≥0.8.導線截面A＜16mm2；或cosφ≥0.9，導線截面A＜25mm2；②照明線路，cos φ=1 （認為q=0）；③截面小于50mm2的三芯電纜（認為x0≈0）。則有：,,若γ的單位為km/?.mm2，則：鋁導體：γ=0.032 km/?.mm2；

24、 銅導體：γ=0.053km/?.mm2 。,式中：p：kw；L：km； UN：kv；A ：mm2,2、計入 時： 高壓線路中：x0=0.3～0.4?/km；電纜線路： x0=0.08?/km一般同截面的電纜電抗遠小于架空線，而電阻相差不大。由于x0變化不大 ，因此：先假定一個x0 計算出

25、 A 。,,,,,按電壓損失選擇導線截面的步驟：1）假定x0，計算出 ； 2）計算： = -3）計算截面A：,4）根據標準截面，查出對應的R0、X0，代入式中校驗。,,例題：一條10kv架空線路向兩個用戶供電，三相導線為LJ型，三角形排列，線間幾何均距為1m，線路總長3km，允許電壓損失為5

26、%，環(huán)境溫度為35℃，試選擇此導線截面。,解：此線路長于2km，所以應按允許電壓損失選擇，按其他條件校驗。1、按允許電壓損失選擇： 設X0=0.35?/km，,,計算導線截面：∵鋁導體為γ=0.032 km/?.mm2,初選架空線10kV為LJ-35 型. 校驗電壓損失： 附錄表6，LJ-35 型導線R0=0.96?/km，X0=0.37?/km。,滿足電壓損失的要求。,,4、校驗正常發(fā)熱條件查附錄表16，當環(huán)境

27、溫度為35℃時，Ial=151A，,滿足正常發(fā)熱的要求。,5、校驗機械強度： 查附錄表14，最小允許截面為35mm2，A=Amin 所以也滿足機械強度的要求。選得截面為：LJ-35mm2。,導線及電纜截面選擇與校驗電纜線路一般環(huán)境可采用鋁芯電纜線；有特殊要求的場所應采用銅芯電纜線；對于埋地敷設的電纜，應采用帶有外護層的鎧裝電纜；在無機械損傷的場所，可采用塑料護套電纜或帶外護層的鉛包電纜。4.低壓線路對于1

28、0kV及以下的380V/220V低壓架空線路，一般也采用鋁絞線或絕緣導線。 低壓電纜線，一般采用鋁芯電纜，特殊要求的可采用銅芯電纜。對于低壓TN配電系統(tǒng)可采用四芯或五芯電纜。,（二）導線截面選擇原則1.發(fā)熱條件2.經濟電流密度3.電壓損耗條件4.機械強度條件5.低壓動力線路截面6.低壓照明線,二、導線及電纜截面選擇（一）按發(fā)熱條件選擇導線截面1.三相導線的相線截面,應使線路長期通過的允許載流量Ial不應小于導線的

29、長時間通過的最大工作電流I30。即,,導線及電纜截面選擇與校驗,,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗4.保護中性線PEN截面選擇保護中性線PEN在TN—S系統(tǒng)中可兼有保護線PE和中性線N的功能。因此保護中性線PEN截面的選擇，應同時滿足上述保護線PE和中性線N的兩個條件，然后取其中最大值即可滿足要求。,試按發(fā)熱條件選擇380V/220V，低壓動力TN—C系統(tǒng)中的相線和PEN線截面。已知線路的計算電流為185A，當地最

30、熱月平均氣溫為32℃；擬采用BLX—500型鋁芯橡皮線明敷設。,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗有一條采用LJ型鋁絞線架設5km長的10kV供電的架空輸電線路，有功計算負荷為PC=3000kW， ，試按發(fā)熱條件選擇其導線截面，并校驗其發(fā)熱條件和機械強度。,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗（二）按允許電壓損耗選擇導線截面,導線及電纜截面選擇與校驗1.一個集中負荷的三相線路電壓損耗計算圖6—21為

31、線路末端接有一個集中負荷的三相線路。設每相的電流為I，線路有效電阻為R，電抗為X，線路始端和末端的相電壓分別為U1和U2，負荷的功率因數為 。以線路末端相電壓為參考相量，作出一相的電壓相量圖，如圖6—22所示。由此相量圖分析得知,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗有一條長5 km的10 kV架空線路，采用LJ—70型

32、鋁絞線架設，已知：線路計算負荷為PC=1200 kW， ，導線水平等距排列，線間距離為1m，線路允許電壓損耗為5%，試校驗該線路是否滿足電壓損耗的要求？,多個集中負荷的三相線路電壓損失計算,導線及電纜截面選擇與校驗由于線路的電壓降相對于線路電壓來說很小，所以可近似的把線路電壓降的水平分量ΔUx視為電壓損耗。根據圖6—23（b）的相量圖可求出01段和02段的電壓損耗計算公式,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗,例題6—4

33、某廠10 kV架空線路，負荷參數如圖6—24所示。采用LGJ—95型鋼芯鋁絞線架設，已知導線采用三角形排列，線間幾何均距為1m，線路允許電壓損耗為7%，試校驗該線路是否滿足電壓損耗的要求？,導線及電纜截面選擇與校驗某380/220V配電線路如圖6—26所示，試按發(fā)熱條件選擇導線BLV型導線截面，并計算線路其電壓損耗。已知線路安裝地點環(huán)境溫度為30℃。,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗,工廠供

34、電網結構及導線選擇,第四節(jié) 導線及電纜截面選擇與校驗（四）按經濟電流密度選經濟電流密度是指年運行費用最低時，導線單位面積通過電流的大小。年運行費用主要由下列部分組成：年電耗費、年折舊費和大修費、小修費和維護費。年電耗費是指電網全年損耗電能的價值。導線截面越大，初期投資也越大，年折舊費就高。,導線及電纜截面選擇與校驗導線的維修費與導線的截面無關，故可變費用與導線截面的關系如圖6—27所示。由圖可知年運行費最少的導線截面Aec，稱經濟

35、截面。對應該截面所通過的線路負荷電流密度叫經濟電流密度，用 表示。,工廠供電技術工廠供電網結構及導線選擇,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗按經濟電流密度選擇導線截面，應先確定Tmax，然后根據導線材料查出經濟電流 密度值，按線路正常運行時最大工作電流IW選標準截面A等于或接近于經濟截面Aec的值。對于全年平均負荷較大、線路較長、傳輸容量較大的回路，如主變回路等及電力電纜和高壓架空線等均應按經濟電流密度選。按經濟電

36、流密度計算經濟截面Aec的公式為：,導線及電纜截面選擇與校驗,導線及電纜截面選擇與校驗某變電所有一條采用鋁芯電纜敷設的10kV供電線路。已知：線路的有功計算負荷為2000kW， ，Tmax=4500h，試選擇其經濟截面，并校驗其發(fā)熱條件。,導線及電纜截面選擇與校驗,母線的選擇及校驗（一）母線所的材料電壓在10kV及以下的裝置中，大多數采用矩形截面的鋁母線，這是為了便于散熱和減少趨膚效應的影響。為了辨別相序，常在母線上涂以黃色、綠色