供配电技术基础 教学课件 ppt 作者 马誌溪 第5章 电力线路

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、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

3、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

4、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

5、，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) 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

6、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

7、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

8、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。 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

9、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

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