第四章工業企業電力線路§4-1工業企業變電站§4-2工業企業電力線路及接線方式§4-3電力線路的結構及敷設§4-4導線和電纜截面的選擇原則§4-5按允許載流量和經濟電流密度選擇導線和電纜的截面§4-6按允許電壓損失選擇導線和電纜的截面§4-7電氣主結線

§4-8

工業企業變電站的變壓器容量和臺數的選擇

4.1工業企業變電站一、位置和數量的確定原則位置：中方運輸遠，下水污染源，防火待發展中：變電站應位于負荷的中心。遠：遠離震動大的車間。下水：線不浸水，或打隔水層，或控制好深度不深入地下水。污染源：金屬設備處于污染源的上風處。變壓器容量及電纜粗細要有一定裕量。一、位置和數量的確定原則數量的選擇：總降：①、設一個總降企業負荷較低或負荷中心集中②、設幾個總降企業規模大，在每個負荷中心單獨設置總降，若用電設備等級較高，則至少應設兩站。車間降：①、一個某車間容量大②、幾個車間合用一個幾個車間集中，且用電容量都不大二、變電站內主要電氣設備1、電力變壓器電力變壓器是變電站的核心設備，通過它將一種電壓的交流電能轉換成另一種電壓的交流電能圖形符號：文字符號：T型號及含義：二、變電站內主要電氣設備1、電力變壓器圖片：二、變電站內主要電氣設備2、高壓斷路器作用：用于1kV以上的高壓電路中，正常工作時斷開和接通負荷電流，短路時斷開短路電流圖形符號：文字符號：QF型號及含義：二、變電站內主要電氣設備2、高壓斷路器圖片：高壓真空斷路器跌落式高壓熔斷器SF6斷路器二、變電站內主要電氣設備3、隔離開關作用：隔離高壓電源，以保證其他設備和線路的安全檢修及人身安全。沒有滅弧裝置圖形符號：文字符號：QS型號及含義：二、變電站內主要電氣設備3、隔離開關圖片：二、變電站內主要電氣設備4、負荷開關作用：切開負荷（僅限于額定負荷附近，不能切開短路電流），有滅弧裝置圖形符號：文字符號：QL型號及含義：二、變電站內主要電氣設備5、母線作用：匯集和分配電流6、電流和電壓互感器①、可使儀表和繼電器標準化。如電流互感器副繞組的額定電流都是5A，電壓互感器副繞組的電壓通常都規定為100V。②、可使測量儀表、繼電器等二次設備與一次主電路隔離。降低儀表及繼電器的絕緣水平，簡化儀表構造，同時保證工作人員的安全。③、可以避免短路電流直接通過測量儀表及繼電器的線圈。4.2工業企業電力線路及接線方式一、組成、特點、分類組成：（1）、外部供電線路:企業高壓進線，一般為35—110kV.（2）、企業內高壓電網:6—10kV（3）、車間內低壓電網：380/220V特點：供電范圍小，配電距離短，輸送容量小。與供電系統的地方電網相似，故計算方法也相似；一般工業企業供電網路全線的材料、截面和結構均相同。4.2工業企業電力線路及接線方式分類：（1）、電壓：1kV及以下為低壓，1kV以上為高壓；（2）、架設：架空線路：裸導線，投資少、易于架設，但占用地面；電纜線路：成本高、不便維修、不易發現和排除故障，但運行可靠、不易受外界影響；室內線路：車間內外敷設的各類配電線路。

（3）、結線方式：放射式，樹干式，環式；（4）、布置形式：開式，閉式，一般開式居多。二、對供電網路的基本要求1、供電可靠性：供電可靠性應與負荷等級相適應2、操作簡單方便，運行安全靈活：同一等級高壓網路，供電層次一般不超過兩級3、運行經濟：高壓線應盡可能深入負荷中心4、其他：便于發展，維修，負荷分配。三、工業企業供電的結線方式1、放射式線路（1）、單回路放射式QF6～10kV380/220V缺點：高壓開關，可靠性低，適用三級負荷，線路初投資較大優點：時間短，相互獨立，可備用供電三、工業企業供電的結線方式1、放射式線路（2）、雙回路放射式（單回路投資的2倍）6～10KV6～10KV380／220V380／220VQSQF二、三級負荷供電一級負荷供電QF分段，可實現自動切換，可靠性較高三、工業企業供電的結線方式1、放射式線路（3）、有公共備用干線的放射式線路（投資比雙回路少）備用線來源多樣①、另一個總降②、另一個企業總降③、自備電廠6～10KV三、工業企業供電的結線方式2、樹干式線路（1）、直接連接樹干式6～10KVQF解決了放射式線路投資大的問題每條干線不超過五個車間每各應小于315KVA適用于二、三級負荷三、工業企業供電的結線方式2、樹干式線路（2）、串聯樹干式6～10KVQF盡可能縮小故障停電范圍越遠離母線，故障范圍越小三、工業企業供電的結線方式3、環式接線QF無故障時，QF是斷開的4.3電力線路的結構及敷設一、架空線路的結構一、架空線路的結構和架設架空線路通常由導線、避雷線（架空地線）、電桿（桿塔）、橫擔、絕緣子、金具等組成。

4.3電力線路的結構及敷設（1）架空線路的導線架空線路一般采用裸導線，如銅絞線（代號TJ）、鋁絞線（LJ）、鋼芯鋁絞線（LGJ）。工業企業多采用鋼心鋁絞線，機械強度要求高和35kV以上架空線則用鋼芯鋁絞線。鋼芯鋁絞線分輕型（LGJQ）、普通型（LGJ）和加強型（LGJJ）。型號：LGJ—120表示截面為120mm2的普通鋼芯鋁絞線。4.3電力線路的結構及敷設（2）電桿、橫擔和拉線電桿是用來支持和架設導線的。要有足夠的機械強度，并保證導線對地有足夠的距離。

電桿按其采用的材料分類，有木桿、鋼筋混凝土桿和鐵塔。常用鋼筋混凝土桿。橫擔用來固定絕緣子以支承導線，并保持各相導線之間的距離。目前常用的橫擔有鐵橫擔和瓷橫擔。拉線是為了平衡電桿各方面的受力，防止電桿傾倒用的，如下圖所示。4.3電力線路的結構及敷設4.3電力線路的結構及敷設（3）線路絕緣體和金具線路絕緣子俗稱瓷瓶，用來固定導線并使導線與電桿絕緣。常見的幾種高壓線路絕緣子有針式、懸式、蝴蝶式、瓷橫擔等。常用針式和懸式，針式用于35kV以下線路，懸式用于35kV以上線路。線路金具是用來連接導線、按裝橫擔和絕緣子的金屬附件。（4）架空線路的架設原則選擇架空線路的路徑；確定檔距、垂高和其他距離；確定導線排列方式：水平排列，三角形排列，三角、水平混合排列和雙回路垂直排列。

4.3電力線路的結構及敷設4.3電力線路的結構及敷設二、電纜線路的結構和架設（1）電力電纜的結構電力電纜是傳輸和分配電能的一種特殊導線。它由導體、絕緣層和保護層三部分組成。導體即電纜線芯，一般由多根銅線或鋁線絞合而成。絕緣層作為相間及對地的絕緣，保護層又分內護層和外護層。內護層用來直接保護絕緣層，外護層用以防止內護層免受機械損傷和腐蝕。（2）電纜頭的結構電纜頭包括聯接兩條電纜的中間接頭和電纜終端的封端頭。（3）電纜的敷設工廠中常用的電纜敷設方式有下列幾種：1)直接埋地，僅用于戶外而且電纜根數不多的場合。2)電纜溝敷設，用磚或水泥砌好電纜溝，溝內兩側設有電纜支架，溝面有蓋板。溝內可敷設多根電纜，電纜溝敷設用于電纜根數較多且地下管溝矛盾不大的場合。3)電纜橋架敷設，由支架、托臂、線槽及蓋板組成。電纜橋架在戶內、戶外均可采用。采用電纜橋架敷設的電力線路，整齊美觀，維護方便，還具有保護作用，封閉式槽架有利防火防爆。4）電纜敷設的一般要求路徑要短，盡量少彎曲；一些地方要穿鋼管保護；注意與其他管道如何混合敷設等。4.3電力線路的結構及敷設采用鋼管穿線時，不可分相穿管，因為會產生渦流發熱!4.3電力線路的結構及敷設三、車間動力電氣平面布線圖4.3電力線路的結構及敷設車間動力電氣平面布線圖：要求必須對所有用電設備、配電設備、配電干線和支線進行編號和標注。

4.4導線、電纜的選擇原則1、型號，結構，架設方式，適用環境2、截面選擇的原則（1）、發熱問題：a、對絕緣物質的損害；b、對導體介質的損害（2）、電壓損失問題：必須根據線路的允許電壓損失來選擇導線和電纜的截面（3）、機械強度：經受風、雪和溫度變化的影響，必須有足夠的機械強度（4）、經濟運行：截面S↑→初投資↑→運行費用↓截面S↓→初投資↓→運行費用↑（5）、滿足短路時的條件：經受住短路電流熱作用而不至于燒毀3、企業供電截面具體選擇原則（1）外部線路：①、經濟運行

②、電壓損失（選擇）

③、機械強度，發熱，短路（校驗）（2）內部高壓線路：①、發熱問題（選擇）

②、電壓損失（校驗）

③、其他（校驗）（3）低壓線路：①、發熱（選擇）

②、其他（按允許電壓損失校驗）什么部分用線，按具體原則考慮選線

4.5按允許載流量和經濟電流密度選擇導線截面一、按允許載流量選擇（即按發熱）1、導線和電纜發熱及其允許電流（1）、長時工作制設有持續電流I通過電阻R的導體將產生功率損耗為：產生熱量=吸熱+散熱熱平衡式為：一、按允許載流量選擇（即按發熱）解出：其中θs：導體穩定溫升，再有電流，溫度也升不上去了，（產熱=散熱），則dθ=0T：沒有電流，導體經過一段時間可恢復到與環境溫度相同（熱能=散熱）一、按允許載流量選擇（即按發熱）曲線1為導體的溫升曲線曲線2為穩定溫升停止加熱，導體溫度下降曲線曲線3為導體平均溫升曲線導線和電纜的溫升曲線一、按允許載流量選擇（即按發熱）反過來，如果已知，則上式也可寫成其中：一、按允許載流量選擇（即按發熱）最后解得：一、按允許載流量選擇（即按發熱）1、導線和電纜發熱及其允許電流（2）、重復短時負荷（有冷卻過程）定義：T（總周期）≦10min，tw（工作時間）≦4min①、6mm2以下銅，10mm2以下鋁，按長時工作制來選。②、6mm2以上銅，10mm2以上鋁，按長時工作制時間允許電流（3）、短時負荷①、tw（工作時間）≦4min，導線能冷卻到環境溫度，按重復短時負荷確定。②、tw（工作時間）＞4min，或導線不能冷卻到環境溫度，按重復短時負荷確定。一、按允許載流量選擇（即按發熱）2、低壓網路中熔斷器與導線截面的配合（1）、熔斷器：熔管和熔體組成熔管的作用：①、安放熔體；②、保障安全。熔體分兩種：①、小熱容量，銅、銀，電導率高；②、大熱容量，鉛、鉛錫，電阻率高。熔斷器的選擇：①、根據工作環境條件要求選擇熔斷器的型號；②、熔斷器額定電壓應不低于保護線路的額定電壓；③、熔斷器的額定電流應不小于其熔體的額定電流。一、按允許載流量選擇（即按發熱）2、低壓網路中熔斷器與導線截面的配合（2）、熔斷器額定電流的選擇：INF企業內常用的熔斷器：RC1，RL1，RM10，RT0選擇INF的注意問題①、INF≥Ica≥I30②、單臺設備支線一、按允許載流量選擇（即按發熱）③、低壓干線：近似計算時可令簡化后得二、按經濟電流密度選擇導線截面1、經濟截面的概念（1）、選擇截面越大，電能損耗就越小，但是線路投資、有色金屬消耗量及維修管理費用就越高。（2）、截面選擇越小，線路投資、有色金屬消耗量及維修管理費用雖然低，但電能損耗大。從全面的經濟考慮，使線路的年運行費用接近最小的導線截面，成為經濟截面，用符號Sec表示。對應于經濟截面的電流密度成為經濟電流密度，用符號jec表示。二、按經濟電流密度選擇導線截面2、線路的年運行費用，基本包括以下四個方面（1）、年電能損耗費用：電能損耗乘以每度電的電價（2）、年折舊費用：線路建設總投資乘以年折舊率（3）、年維護檢修費：線路建設總投資乘以年維修費率（4）、年管理費用：人員工資等，一般可以忽略不計二、按經濟電流密度選擇導線截面3、年運行費用與截面的關系年運行費用3122曲線1：折舊費用與導線截面的關系曲線2：損耗費用與導線截面的關系曲線3：折舊費用與損耗費用相加后與導線截面的關系二、按經濟電流密度選擇導線截面3、經濟截面的計算計算公式為：

4.6按允許電壓損失選擇導線截面一、有關電壓損失的基本概念和定義1、電壓降落電壓降落是指電網兩端電壓的向量差始端終端線路一、有關電壓損失的基本概念和定義2、電壓損失電壓損失是指線路兩端電壓的代數差3、電壓偏移電壓偏移是指網路中任一點的實際電壓與電網額定電壓的代數差二、導體R、X與S的關系三、導線電壓損失的問題1、終端接一個集中負荷的線路（放射式）三相計算電路圖計算電壓損失的向量圖電壓降落：電壓損失：Icos始端

RX終端

負載DABCEF三、導線電壓損失的問題三、導線電壓損失的問題2、樹干式線路P2+Q2P1+Q1012R1，X1，L1R2，X2，L2R3，X3，L3p1+q1p2+q2P3+Q3p3+q3r2，x2，l2r1，x1，l1r3，x3，l33三、導線電壓損失的問題（1）、以r，x為本三、導線電壓損失的問題（2）、以p，q為本四、按允許電壓損失選擇導線截面1、可以忽略（在以下三種情況下，可以忽略）（2）照明電路（1）（3）四、按允許電壓損失選擇導線截面2、不可以忽略（1）、假設架空線，電纜線，（2）、如果，則有（3）、由公式，求出導線的截面（4）、查表確定導線型號（取上限值），S，X0，R0查表得到（5）、校驗四、按允許電壓損失選擇導線截面例題4.1：負荷單位為Kw，Kvar，試用允許電壓損失法選擇架空線的截面積，建設試用鋁絞線型，Dp=1m解：四、按允許電壓損失選擇導線截面（1）、假設，則：（2）、計算（3）、求S四、按允許電壓損失選擇導線截面（4）、查表選截面積（5）、按電壓損失校驗（6）、發熱校驗，查表（7）、機械強度特性一、電氣主接線：指由發電機、變壓器、斷路器、隔離開關、互感器、母線和電纜等電氣設備，按一定順序連接的，用以表示產生、匯聚和分配電能的電路。二、基本要求：（１）安全性

符合有關技術規范的要求，能充分保證人身和設備的安全。

（２）可靠性

滿足負荷對供電可靠性的要求。

（３）靈活性

能適應系統所需要的各種運行方式，操作維護簡便，而且能適應負荷的發展。（４）經濟性

在滿足以上要求的前提下，盡量使主結線簡單，投資少，運行費用低，并節約電能和有色金屬消耗量。

4.7電氣主接線三、變電站的主結線1、企業總降主結線原則：①、供電可靠（最高原則）②、供電方式靈活③、減少投資④、有發展余地QSQF1QSQSQFQS電源側：一個QF，二個QS，無母線高壓側：用一個QS優點：節省投資費用缺點：維護時，需斷開上面斷路器，從而影響其他變電站。換成QF，投資大換成FU，不太靈活，突然掉電（電流過大即斷）低壓側：一個QF，一個QS切斷變壓器，會空載運行聲明：只有一路進線，十分不可靠，不能用于二級及以上的回路（1）、線路變壓器組主結線4.7電氣主結線三、變電站的主結線1、企業總降主結線（2）、橋式接線（內橋式主接線）內橋：兩路電源進線，兩個通路，兩個T適用于外部線路較長→故障多→經常維修→斷電多QF1，QF2對變壓器控制弱，對線路控制直接適用于企業內負荷平穩，變壓器不常更換的情況4.7電氣主接線三、變電站的主結線1、企業總降主結線（2）、橋式接線（外橋式主接線）外橋：外部線路短，故障少企業內負荷變化大，變壓器經常切換適于有穿越功率流過本站4.7電氣主接線三、變電站的主結線abcdef1、企業總降主結線（3）、單母線分段主結線適用于進出線較多a壞，不影響d,e,f4.7電氣主接線三、變電站的主結線1、企業總降主結線（3）、雙母線分段主結線

QS2QS1QF1T1T2L1L2110～220kV電源進線QF235kV6～10kVabcdef為使a壞，不影響b，c而設投資高4.7電氣主接線三、變電站的主結線2、車間變電站主結線（1）、線路——變壓器組適用于三級負荷（負荷等級較低處）（2）、單母線電壓互感器：監測供電情況避雷器：將沖擊的波通過未知空隙導入地連絡線：可連廠中的某發電機，以便當母線不通的時候，維持工作（3）、分段單母線4.7電氣主接線1)、電力變壓器的結構類型電力變壓器是變電所中最關鍵的一次設備，又稱主變壓器。電力變壓器由鐵心和繞組等兩個基本部分組成，利用互感原理，用來升高或降低電源電壓。電力變壓器按相數分，有單相和三相兩種。一般采用三相電力變壓器。電力變壓器按冷卻介質分，有干式和油浸式兩大類。電力變壓器按其繞組導體材質分，有銅繞組和鋁繞組兩種。下圖為三相油浸式電力變壓器的結構圖。

4.8工業企業變電站的變壓器容量和臺數的選擇電力變壓器2)、電力變壓器的額定容量電力電力變壓器的額定容量，是指它在規定的環境溫度條件下，戶外安裝時，在規定的使用年限（20年）內所能連續輸出的最大視在功率（KVA）。

變壓器的使用年限，主要取決于變壓器繞組絕緣的老化速度，而絕緣的老化速度又取決于繞組最熱點的溫度。

變壓器的繞組導體和鐵心，一般可以長期經受較高的溫升而不致損壞。但繞組長期受熱時，其絕緣的彈性和機械強度要逐漸減弱，這就是絕緣的老化現象。

絕緣老化嚴重時，就會變脆、裂紋和脫落。試驗表明，在規定的環境溫度條件下，如果變壓器繞組最熱點的溫度一直維持95℃，則變壓器可持續安全運行20年。但如果變壓器繞組溫度升高到120℃時，則變壓器只能運行2年。電力變壓器3)、電力變壓器的事故過負荷能力電力電力變壓器在事故狀態下（例如兩臺并列運行的變壓器在一臺被切除時），為了保證重要負荷的繼續供電，可允許短時間較大幅度的過負荷運行。油浸式變壓器事故過負荷運行的過負荷值與允許時間關系可查表。變壓器的事故過負荷能力是以犧牲變壓器的壽命為代價的。

電力變壓器

4.8工業企業變電站的變壓器容量和臺數的選擇一、臺數選擇1、車間變電站內變壓器臺數的選擇（1）、1臺：三級負荷，負荷平穩。（2）、2臺：一、二級負荷，負荷變化大（考慮經濟原則）（3）、多臺：移動作業，井下變壓器要求31.5KVA以下2、企業總降壓變壓器臺數的選擇（1）、當企業的絕大部分負荷屬于三級負荷，其少量一、二級負荷可由鄰近企業取得低壓備用電源時，可裝設一臺變壓器。（2）、如企業的一、二級負荷所占比例比較大，必須裝設兩臺變壓器，兩臺之間互為備用，當一臺出現事故或檢修時，另一臺能承擔對全部一、二級負荷供電。

（3）、特殊情況下可裝設兩臺以上變壓器，如分期建設的大型企業；引起電網電壓嚴重波動的設備可裝設專用變壓器；企業擴建使總降壓變電站的變壓器為兩臺以上。

（4）、當變電站僅裝設一臺變壓器時，其容量應考慮15%～25%的富裕，以備發展的