供配电技术 教学课件 ppt 作者 蒋庆斌 等 项目三　室外供电线路的分析

1、供配电技术,项目三 室外供电线路的分析,一、教学目标,1)能分析10kV架空线路的结构。 2)能分析架空电力线路敷设方式的特点。 3)能认识各种常用电缆的结构和型号含义。 4)能根据电缆的特点及线路要求选择电缆的敷设方式。 5)能进行直埋电缆的敷设。,二、工作任务,分析室外架空线路和室外电力线路敷设方式。,项目三 室外供电线路的分析,模块一 室外架空电力线路分析 模块二 室外电力电缆线路的敷设,模块一 室外架空电力线路分析,一、教学目标 1)能分析10kV架空线路的结构。 2)能分析架空电力线路敷设方式的特点。 3)能分析架空线路发生短路时，短路电流对线路的影响。 二、工作任务 1)工作任务一：分析图3-1所示的10kV终端式电缆登杆装置(无熔丝，15m)的结构。,图3-1 10kV终端式电缆登杆装置的结构图 注：图3-1中114详见表3-4。,模块一 室外架空电力线路分析,2)工作任务二：分析图3-2所示的10kV瓷横担三角排列直线杆装置结构。,图3-2 10kV瓷横担三角排列直线杆装置结构图 注：图3-2中19详见表3-5。,模块一 室外架空电力线路分析,三、相关实践知识 1.架空

2、线路的特点 2.一般架空线路的结构 1)电杆。,图3-3 架空线路的结构 1导线 2针式绝缘子 3横担 4低压电杆 5横担 6绝缘子串 7线夹 8高压电线 9高压电杆 10避雷线,模块一 室外架空电力线路分析,图3-4 拉线的结构 1电杆 2拉线抱箍 3上把 4拉线绝缘子 5腰把 6花 篮螺钉 7底把 8拉线底盘,模块一 室外架空电力线路分析,图3-5 电杆的名称 1终点杆 2直线杆 3分支杆 4跨越杆 5耐张杆 6转角杆 7戗杆,模块一 室外架空电力线路分析,2)拉线。 3)横担、线路绝缘子和金具。,图3-6 架空线路常用金具 1球形挂环 2绝缘子 3碗头挂板 4悬垂线夹 5导线,模块一 室外架空电力线路分析,4)架空导线。 3.架空线路的敷设方法 1)电线杆的敷设。 2)横担的敷设。,表3-1 横担间的最小垂直距离(单位：m),3)架空导线的敷设。 4)架空线路的最小截面要求。 610kV线路铝绞线：居民区35mm2，非居民区25mm2。 610kV线路钢芯铝绞线：居民区25mm2，非居民区16mm2。 610kV铜绞线：居民区16mm2，非居民区16mm2。 1kV线路铝绞线：1

3、6mm2。,模块一 室外架空电力线路分析, 1kV钢芯铝绞线：16mm2。 1kV铜线：10mm2。,表3-2 低压进户线的最小截面积,5)架空线的高度。,表3-3 导线对地的安全距离(单位：m),6)电杆埋深。 4.架空线路分析,模块一 室外架空电力线路分析,表3-4 10kV终端式电缆登杆装置部件明细表,表3-5 10kV瓷横担三角排列直线杆装置部件明细表,模块一 室外架空电力线路分析,四、相关理论知识 1.短路的概念 2.短路的原因 1)供电系统发生短路的原因大多是电气设备的绝缘因陈旧老化，或电气设备受到机械力破坏而损伤绝缘保护层。 2)因为雷电过电压而使电气设备的绝缘击穿所造成短路。 3)没有遵守安全操作规程的误操作，例如带负荷拉闸、检修后没有拆除接地线就送电等。 4)因动物啃咬使线路绝缘损坏而连电，或者是动物在母线上跳窜而造成短路。 5)因为风暴及其他自然原因而造成供电线路的断线、搭接、碰撞而短路。,模块一 室外架空电力线路分析,6)由于接线的错误而造成短路，例如低电压设备误接入高电压电源，仪用互感器的一、二次绕组接反。 3.短路的后果 1)短路的电动效应和热效应。 2)电压

4、骤降。 3)造成停电事故。 4)影响系统稳定。 5)产生电磁干扰。 4.架空线路短路电流的计算 1)无限大容量电力系统。 2)无限大容量系统三相短路的物理过程。,模块一 室外架空电力线路分析,图3-7 无限大容量系统中的三相短路,模块一 室外架空电力线路分析,图3-8 无限大容量系统发生三相短路时的电压、电流曲线,3)短路有关的物理量。,模块一 室外架空电力线路分析, 短路电流周期分量。 短路电流周期分量是按欧姆定律由短路电路的电压和阻抗所决定的一个短路电流，即图中的ip。在无限大容量系统中，由于电压不变，因此ip是幅值恒定的正弦交流。 短路电流非周期分量。刚短路时，电流不可能突然变为最大值，因为电路中存在着电感，突然短路的瞬间，要产生一个自感电动势，以维持短路初瞬间电路内的电流和磁通不至于突变。自感电动势产生的反向电流成指数函数下降。非周期分量inp的初始绝对值为由于电路中还有电阻，非周期分量会逐渐衰减。电路中的电阻越大和电感越小，衰减越快。 短路全电流。任意瞬间的短路全电流ik等于其周期分量ip和非周期分量inp之和，即,模块一 室外架空电力线路分析, 短路冲击电流。由图3-8所示

5、的短路电流曲线可以看出,短路后经过半个周期(大约0.01s)时短路电流的瞬时值最大,这一瞬时称为短路冲击电流，用ish表示。 短路稳态电流。短路电流非周期分量inp衰减完毕以后(一般约经过0.10.2s)的全电流，称为短路稳态电流或稳态短路电流，其有效值习惯上用I表示。在无限大系统中，短路电流周期分量有效值在短路全过程中始终是恒定不变的，所以,模块一 室外架空电力线路分析,4)短路电流的计算。 在无限大容量系统中发生三相短路时,三相短路电流周期分量的有效值可以按下列公式计算:, 电力系统的阻抗。电力系统的电阻相对于电抗来说很小，一般可略去不计。而电力系统的电抗，可由电力系统的变电站高压输电线出口断路器的断流容量SOC来估算，这个断流容量就可看作是电力系统的极限短路容量SK。因此可推出电力系统的电抗为,模块一 室外架空电力线路分析,表3-6 少油断路器的参数,解 计算电力变压器二次额定电流I2N,模块一 室外架空电力线路分析, 电力变压器的阻抗。变压器的电阻RT可由变压器中的短路损耗近似计算。由, 线路的电阻RWL可由已知截面的导线或电缆的单位长度的R0求得，即,模块一 室外架空电力线路

6、分析,表3-7 SL7系列低损耗电力变压器短路损耗,模块一 室外架空电力线路分析,表3-8 LJ型铝绞线的主要数据,表3-9 电力线路每相的单位长度电抗平均值, 电力变压器的阻抗变换。计算电路的短路阻抗时，如果电路中含有变压器，那么电路中各元件的阻抗都必须统一换算到短路点的计算电压标准下。如果短路点发生在变压器的低压侧，则需要把变压器一次侧(高压侧)线路的阻抗换算到变压器的低压侧。阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变。,模块一 室外架空电力线路分析,因此由P=U2/X的关系可知，元件阻抗值是与电压二次方成正比的，因此阻抗换算的公式为,图3-9 短路计算电路,模块一 室外架空电力线路分析,图3-10 短路等效电路,1)先求高压(k1处)短路电流：该点计算电压UC=1.0510kV=10.5kV 电力系统的电抗为,解 该系统短路等效电路如图3-10所示。,模块一 室外架空电力线路分析, 三相短路电流的周期分量有效值为, 三相短路容量, 架空线路的电抗：查表得10kV架空线路X0=0.38/km，所以,模块一 室外架空电力线路分析,2)低压380V(k2处)短路电流：根据SOC=750MV

7、A，Uk2=0.4kV 电力系统的电抗为, 架空线路的电抗：这个电抗在变压器的一次侧，需要变换阻抗。, 高压电缆的电抗：查表得X0=0.08/km。,模块一 室外架空电力线路分析, 电力变压器的电抗：查表得Uk%=4.5，所以, 总阻抗为Xk2=X1+X2+X3+XT 三相短路电流的周期分量有效值为, 三相短路容量：,5)短路时热稳定的校验。,模块一 室外架空电力线路分析,表3-10 导体在正常和短路时最高允许温度及热稳定系数,模块一 室外架空电力线路分析, 短路动稳定的校验条件：不同电器动稳定度的校验条件不同。,6)短路时动稳定的校验。 短路时的最大电动力。,模块二 室外电力电缆线路的敷设,一、教学目的 1)熟悉各种常用电缆的结构和型号含义。 2)能根据电缆的特点及线路要求选择电缆的敷设方式。 3)能进行电缆敷设。 二、工作任务 某车间从低压配电房引入进线电源，采用铠装电力电缆引入，电缆沟直埋式敷设。请设计直埋电缆沟的结构，并描述电缆敷设的过程。 三、相关实践知识 (一)电缆的认识 1.电缆传输电能的特点 1)不受外界风、雨、冰雹、人为损伤，供电可靠性高。,模块二 室外电力电缆线路的

8、敷设,2)材料和安装成本较高，造价约为架空线的10倍。 3)不占用地面空间、有利于环境美观。 4)与架空线比较，截面相同时电缆供电容量可以较大，电缆导线的阻抗小。 2.电缆的分类 1)按作用分类，可分为电力电缆、控制电缆、电话电缆、射频同轴电缆及移动式软电缆等。 2)按电压等级分类，可以分为0.5kV、1kV、3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、60kV、110kV、220kV及330kV等。 3)电缆按电线芯截面积分类。 4)按导线芯数分类。 5)按绝缘材料分类,模块二 室外电力电缆线路的敷设,3.电缆的内部结构,图3-12 电力电缆的结构 1导体 2绝缘 3外护层 4内护层 5钢带 6填充 7包带 8耐火层,模块二 室外电力电缆线路的敷设,4.电缆型号及特点 (1)一般电缆型号的含义 电缆型号的含义和外护层代号含义见表3-11和表3-12。,表3-11 电缆型号的含义,表3-12 电缆的外护层代号含义,模块二 室外电力电缆线路的敷设,1)VV22(325116)表示铜芯、聚氯乙烯内护套、双钢带铠装、聚氯乙烯外护套、三芯25mm2、一根16mm2的电力电缆。 2)YJLV2

9、2(3120)10300表示铝芯、交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套、双钢带铠装、聚氯乙烯外护套、三芯120mm2、电压10 kV、长度300m的电力电缆。 3)ZQ21(350)10250表示铜芯、纸绝缘、铅包、双钢带铠装、纤维外被层(如油麻)、三芯50mm2、电压10kV、长度250m的电力电缆。 (2)五芯电力电缆型号含义 五芯电力电缆的出现是为了满足TN-S供电系统的需要，其型号及有关数据见表3-13。,模块二 室外电力电缆线路的敷设,表3-13 五芯电力电缆型号,(3)交联聚乙烯绝缘电力电缆型号含义 交联聚乙烯绝缘电缆即XLPE电缆，是利用化学或物理的方法使电缆的绝缘材料聚乙烯塑料的分子由线形结构转变为立体网状结构，即把原来是热塑性的聚乙烯转变成热固性的交联聚乙烯塑料，从而大幅度提高了电缆的耐热性能和使用寿命，而且仍保持其优良的电气性能。,模块二 室外电力电缆线路的敷设,表3-14 交联聚乙烯绝缘电力电缆型号及适用范围,(4)同芯导体电力电缆 目前国内低压电力电缆都为各芯线共同绞合成缆，这种结构的电缆抗干扰能力较差，抗雷击的性能也差，电缆的三相阻抗不平衡和零序阻抗大，难以使线路保护电器可靠地动作等。,模块二 室外电力电缆线路的敷设,(5)聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆的特点 聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆长期工作温度不超过70，电缆导体的最高温度不超过160，短路最长时间不超过5s，施工敷设最低温度不得低于0，最小弯曲半径不小于电缆直径的10倍。,表3-15 聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆技术数据,(二)电缆的敷设方式 1.直埋敷设,模块二 室外电力电缆线路的敷设,图3-13 直埋式电缆沟构造,模块二 室外电力电缆线路的敷设,1)电缆表面距地面的距离不应小于0.7m，电缆沟深不小于0.8m， 电缆的上下各有10cm砂子(或过筛土)，上面还要盖砖或混凝土盖板。 2)电缆应埋设于冻土层以下，当受条件限制时，应采取防止电缆受到损坏的措施。 3)电缆与热管道及热力设备平行、交叉时，应采取隔热措施，使电缆周围土壤温升不超过10。 4)电缆与厂区道路交叉

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