第5章供配電線路5.1電力線路及其接線方式電力線路是供配電系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著輸送和分配電能的重要任務(wù)。電力線路分類：按電壓高低：高壓線路和低壓線路按結(jié)構(gòu)型式：架空線路、電纜線路、車間（室內(nèi)）線路供配電網(wǎng)絡(luò)常用的典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為：放射式樹干式環(huán)式5.1.1高壓線路的接線方式1．高壓放射式高壓放射式接線是指變配電所高壓母線上引出的一回線路直接向一個(gè)車間變電所或高壓用電設(shè)備供電，沿線不支接其他負(fù)荷。優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性較高；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；繼電保護(hù)簡(jiǎn)單，且易于整定，保護(hù)時(shí)間短。缺點(diǎn)：①某一回路斷電后，該回路短時(shí)難以恢復(fù)供電；②投資較多。適合場(chǎng)合：多用于用電設(shè)備容量大，或負(fù)荷性質(zhì)重復(fù)，特別是大型設(shè)備的供電。5.1.1高壓線路的接線方式2．高壓樹干式樹干式接線是指由變配電所高壓母線上或低壓配電屏引出的配電干線上，沿線支接了幾個(gè)車間變電所或負(fù)荷點(diǎn)的接線方式。優(yōu)點(diǎn)：線路總長(zhǎng)度較短，造價(jià)較低，可節(jié)約有色金屬；采用的高壓開關(guān)數(shù)量少，投資較省。缺點(diǎn)：供電可靠性較低，當(dāng)干線發(fā)生故障或檢修時(shí)，接于樹干上的所有變電所都要停電。適合場(chǎng)合:適用于供電容量較小且分布均勻的用電設(shè)備。5.1.1高壓線路的接線方式要提高供電可靠性，可采用雙干線供電或兩端供電的接線方式(a)雙干線供電(b)兩端供電雙干線供電及兩端供電的接線方式5.1.1高壓線路的接線方式3．高壓環(huán)形接線高壓環(huán)形接線是樹干式接線的改進(jìn)，兩路樹干式接線聯(lián)接起來(lái)就構(gòu)成了環(huán)形接線。優(yōu)點(diǎn)是：所用設(shè)備少；故可靠性較高且運(yùn)行靈活；負(fù)荷波動(dòng)時(shí)電壓比較穩(wěn)定。缺點(diǎn)是：運(yùn)行線路較長(zhǎng)，故障時(shí)電壓損失大;有色金屬的消耗量增加，兩個(gè)負(fù)荷大小相差越懸殊，其消耗量就越大。場(chǎng)合：負(fù)荷容量相差不大，所處地理位置距電源均較遠(yuǎn)，而彼此相距較近的情況。一般用于中壓系統(tǒng)或高壓系統(tǒng)，可用于對(duì)二、三級(jí)負(fù)荷供電。5.1.1高壓線路的接線方式為了避免環(huán)式線路上發(fā)生故障時(shí)，影響整個(gè)電網(wǎng)，也為了便于實(shí)現(xiàn)線路的選擇性，因此多數(shù)環(huán)式線路采取“開口”運(yùn)行方式，即環(huán)式線路有一處開關(guān)是斷開的。一般地說(shuō)，配電系統(tǒng)宜優(yōu)先考慮采用放射式，對(duì)于供電可靠性要求不高的輔助生產(chǎn)區(qū)和生活住宅區(qū)，可考慮采用樹干式或環(huán)形配電。5.1.2低壓線路的接線方式工廠低壓配電線路的接線方式：放射式、樹干式和環(huán)形。1.低壓放射式接線低壓放射式接線的特點(diǎn)是其引出線發(fā)生故障時(shí)互不影響供電，可靠性較高；但在一般情況下，其有色金屬消耗量較多，采用的開關(guān)設(shè)備較多。這種接線多用于供電可靠性要求高的車間，特別是用于大型設(shè)備的供電。5.1.2低壓線路的接線方式2.低壓樹干式接線低壓樹干式接線的特點(diǎn)是它采用的開關(guān)設(shè)備較少，有色金屬消耗量也較少；但當(dāng)干線發(fā)生故障時(shí)，影響范圍大，故供電的可靠性較低。適用于供電容量較小而分布較均勻的用電設(shè)備。低壓母線放射式配電的樹干式低壓“變壓器-干線組”的樹干5.1.2低壓線路的接線方式

鏈?zhǔn)浇泳€

鏈?zhǔn)浇泳€的特點(diǎn)與樹干式基本相同，適于用電氣設(shè)備彼此相距很近而容量均較小的次要用電設(shè)備。鏈?zhǔn)较噙B的用電設(shè)備一般不宜超過(guò)5臺(tái)，鏈?zhǔn)较噙B的配電箱不宜超過(guò)3臺(tái)，且總?cè)萘坎灰顺^(guò)10kW。(a)連接配電箱(b)連接電動(dòng)機(jī)低壓鏈?zhǔn)浇泳€5.1.2低壓線路的接線方式3.低壓環(huán)形接線一個(gè)工廠內(nèi)的所有車間變電所的低壓側(cè)，可以通過(guò)低壓聯(lián)絡(luò)線相互聯(lián)接成為環(huán)形。低壓環(huán)式接線，供電可靠性比較高。任一段線路發(fā)生故障或檢修時(shí)，都不致造成供電中斷，或暫時(shí)停電，一旦切換電源的操作完成，就能恢復(fù)供電。低壓環(huán)式接線，可使電能損耗和電壓損耗減少，既能節(jié)約電能，又能提高電壓水平。但是環(huán)式供電系統(tǒng)的保護(hù)裝置及其整定配合相當(dāng)復(fù)雜，如配合不當(dāng)，容易發(fā)生誤動(dòng)作，反而擴(kuò)大故障停電的范圍。5.2電力線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)5.2.1、架空線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)架空線路由導(dǎo)線、電桿、絕緣子和線路金具等主要元件組成，為了防雷，有的架空線路上還裝設(shè)有避雷線。優(yōu)點(diǎn)：投資少、施工維護(hù)方面、易于發(fā)現(xiàn)和排除故障、受地形影響小等。缺點(diǎn)：直接受大氣影響，易受雷擊、冰雪、風(fēng)暴和污穢空氣的危害，且要占用一定的地面和空間，有礙交通和觀瞻。1.導(dǎo)線導(dǎo)線是線路的主體，擔(dān)負(fù)著輸送電能的功能。導(dǎo)線必須具有良好的導(dǎo)電性，同時(shí)要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性，盡可能地質(zhì)輕而價(jià)廉。

5.2.1架空線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)（1）導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)導(dǎo)線材質(zhì)有銅、鋁和鋼，鋼導(dǎo)線在架空線路上一般只作避雷線使用。架空線路多采用裸導(dǎo)線，按裸導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)可分為單股導(dǎo)線和多股絞線。架空線路一般采用多股絞線。為減小電壓為220kV及以上輸電線路的電暈損耗或線路阻抗，多采用分裂導(dǎo)線或擴(kuò)徑導(dǎo)線。分裂導(dǎo)線是把每相導(dǎo)線分成若干根，相互間保持一定距離。擴(kuò)徑導(dǎo)線是在鋼芯外面有一層不為鋁線所填滿的支撐層，人為擴(kuò)大導(dǎo)線直徑而不增大載流部分的截面積。5.2.1架空線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)（2）導(dǎo)線的型號(hào)架空線路導(dǎo)線的型號(hào)由導(dǎo)線材料、結(jié)構(gòu)、載流截面積三部分表示。導(dǎo)線材料和結(jié)構(gòu)用漢語(yǔ)拼音字母表示，載流截面積用數(shù)字表示。比如:LGJJ-300表示加強(qiáng)型鋼芯鋁絞線，截面積為300mm2。2．電桿、橫擔(dān)和拉線電桿是架空電力線路中架設(shè)導(dǎo)線的支撐物，把它埋設(shè)在地上，裝上橫擔(dān)及絕緣子，導(dǎo)線固定在絕緣子上。按電桿的用途可分為直線桿、耐張桿、轉(zhuǎn)角桿、終端桿、分歧桿、跨越桿等.5.2.1架空線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)橫擔(dān)安裝在電桿的上部，用來(lái)安裝絕緣子以架設(shè)導(dǎo)線。現(xiàn)在工廠里普遍采用的是鐵橫擔(dān)和瓷橫擔(dān)。拉線是為了平衡電桿各方面的作用力，并抵抗風(fēng)壓以防止電桿傾倒用的。3．絕緣子絕緣子是用來(lái)固定導(dǎo)線的，起著支撐和懸掛導(dǎo)線并使導(dǎo)線與桿塔絕緣的作用；絕緣子同時(shí)也承受導(dǎo)線的垂直荷重和水平荷重。絕緣子表面做成波紋狀，能起到阻斷電弧的作用。5.2.1架空線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)架空線常用的絕緣子有針式絕緣子、碟式絕緣子、懸式絕緣子、瓷橫擔(dān)絕緣子等形式，又有高絕緣子和低壓絕緣子之分。（1）懸式絕緣子串片數(shù)的確定懸式絕緣子廣泛用于電壓為35kV及以上的線路。1）按正常工作電壓計(jì)算絕緣子串的片數(shù)每一懸垂上的絕緣子個(gè)數(shù)是根據(jù)線路的額定電壓等級(jí)按絕緣配合條件選定的。主要方法是保證絕緣子串有一定的泄漏電流距離，單位泄漏距離用表示，也叫泄漏比距。5.2.1架空線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)式中，為每串絕緣子的片數(shù)；每片絕緣子的泄漏距離，cm；為線路額定電壓，kV。因此，絕緣子的個(gè)數(shù)應(yīng)為≥2）實(shí)際線路直桿采用絕緣子串的片數(shù)對(duì)于高桿塔還要考慮防雷的要求，應(yīng)適當(dāng)增加絕緣子片數(shù)。5.2.1架空線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)

3）耐張桿的絕緣子串片數(shù)耐張桿塔絕緣子串的片數(shù)應(yīng)比直桿的同型絕緣子多一片。4．避雷線避雷線的作用是將雷電吸引到自身來(lái)，并將雷電流安全引入大地，從而保護(hù)架空線路免受雷擊。避雷線又稱架空地線，一般采用鋼絞線。

(1）避雷線與導(dǎo)線的距離1）對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角應(yīng)滿足

5.2.1架空線路的結(jié)構(gòu)與敷設(shè)

上式中，S為導(dǎo)線與避雷線之間的水平位移;h為導(dǎo)線與避雷線之間的垂直位移；為對(duì)邊導(dǎo)線的保護(hù)角,一般取值20o～30o。⑵雙避雷線的保護(hù)高度雙避雷線的保護(hù)高度應(yīng)滿足式中：為避雷線的高度；為兩避雷線間的距離，不應(yīng)超過(guò)避雷線與中間導(dǎo)線高度差的5倍；為高度影響系數(shù)。5.2.1架空線路的結(jié)構(gòu)與敷設(shè)（2）避雷線在防雷措施方面的功能1）防止雷直擊導(dǎo)線。雷擊塔頂時(shí)避雷線對(duì)雷電有分流作用，減少流入桿塔的雷電流，使塔頂電位降低。2）對(duì)導(dǎo)線有耦合作用，降低雷擊塔頂時(shí)塔頭絕緣上（絕緣子串和空氣間隙）的電壓。3）對(duì)導(dǎo)線有屏蔽作用，降低導(dǎo)線上的感應(yīng)過(guò)電壓。6．架空線路的敷設(shè)（1）架空線路敷設(shè)路徑的選擇選擇架空線路的路徑時(shí)，應(yīng)考慮以下原則：5.2.1架空線路的結(jié)構(gòu)與敷設(shè)

1)路徑要短，轉(zhuǎn)角盡量地少。2)盡量避開河洼和雨水沖刷地帶、不良地質(zhì)地區(qū)及易燃、易爆等危險(xiǎn)場(chǎng)所。3)不應(yīng)引起機(jī)耕、交通和人行困難。4)不宜跨越房屋，應(yīng)與建筑物保持一定的安全距離。5)應(yīng)與工廠和城鎮(zhèn)的整體規(guī)劃協(xié)調(diào)配合，并適當(dāng)考慮今后的發(fā)展。（2）導(dǎo)線在電桿上的排列方式三相四線制低壓架空線路的導(dǎo)線，一般都采用水平排列；5.2.1架空線路的結(jié)構(gòu)與敷設(shè)三相三線制架空線路的導(dǎo)線，可三角形排列，也可水平排列。多回路導(dǎo)線同桿架設(shè)時(shí)，可三角形與水平混合排列，也可全部垂直排列。電壓不同的線路同桿架設(shè)時(shí)，電壓較高的線路應(yīng)架設(shè)在上邊，電壓較低的線路則架設(shè)在下邊。（3）架空線路的檔距、弧垂及其他有關(guān)間距架空線路的檔距（又稱跨距），是指同一線路上相鄰兩根電桿之間的水平距離。架空線路的弧垂（又稱弛垂），是指架空線路一個(gè)檔距內(nèi)導(dǎo)線最低點(diǎn)與兩端電桿上導(dǎo)線懸掛點(diǎn)之間的垂直距離。5.2.1架空線路的結(jié)構(gòu)與敷設(shè)架空線路的線間距離、檔距、導(dǎo)線對(duì)地面和水面的最小距離、架空線路與各種設(shè)施接近和交叉的最小距離等，在GB50061-1997等規(guī)程中均有明確規(guī)定，設(shè)計(jì)和安裝時(shí)必須遵循。

架空線路的檔距和弧垂a)平地上b)坡地上5.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)電力電纜主要用于城區(qū)、國(guó)防工程和電站等必須采用地下輸電的場(chǎng)合。其作用是傳輸和分配電能。電纜線路與架空線路相比，具有運(yùn)行可靠，不易受外界影響，不占地面的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也具有投資大，敷設(shè)維修困難，難于發(fā)現(xiàn)和排除故障的缺點(diǎn)。1.電纜的構(gòu)造電力電纜主要由三大部分組成：線芯、絕緣層、保護(hù)覆蓋層.5.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)（1）線芯線芯起傳導(dǎo)電流的作用，一般由銅或鋁的多股線絞合而成，便于彎曲。線芯采用扇形，可減小電纜外徑。電纜可分單芯、雙芯、三芯、四芯等多種。（2）絕緣層絕緣層承受電壓，起絕緣的作用。可將導(dǎo)體線芯之間或線芯與大地之間良好地絕緣。（3）保護(hù)覆蓋層

保護(hù)層是用來(lái)保護(hù)絕緣層，使其密封，并保持一定的機(jī)械強(qiáng)度，以承受電纜在運(yùn)輸和敷設(shè)時(shí)所受的機(jī)械力，并且防止潮氣進(jìn)入。5.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)（4）電纜的構(gòu)造可以適應(yīng)各種不同的安裝環(huán)境1）橡膠絕緣電纜適用于溫度較低和沒(méi)有油質(zhì)的廠房。2）裸鉛包電力電纜通常安裝在不易受到機(jī)械操作損傷和沒(méi)有化學(xué)腐蝕作用的地方。3）鎧裝電力電纜應(yīng)用很廣，可直接埋在地下，也可敷設(shè)在不通航的河流和沼澤地區(qū)。4）無(wú)麻保護(hù)層的鎧裝電纜，可適應(yīng)于有火警、爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所，可能受到機(jī)械損傷和震動(dòng)的場(chǎng)所。5.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)2．電纜的形式及型號(hào)各類電纜5.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)2．電纜的形式及型號(hào)電力電纜有多種形式，主要分類方式有以下幾種。（1）線芯數(shù)分：?jiǎn)涡?、雙芯、三芯、四芯等。（2）結(jié)構(gòu)分：統(tǒng)包式、屏蔽式和分相鉛包式等。（3）應(yīng)用于超高壓系統(tǒng)的新式電力電纜有充油式、充氣式和壓氣式等。電力電纜的型號(hào)表示如下：5.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)電力電纜型號(hào)中字母含義5.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)3．電纜接頭與電纜終端頭將各段電纜連成一個(gè)連續(xù)的線路的接點(diǎn)叫做電纜接頭。用來(lái)保護(hù)電纜芯的絕緣，并把內(nèi)導(dǎo)線與外面的電氣設(shè)備相連接的盒子叫終端頭。

4．電纜的敷設(shè)（1）電纜敷設(shè)路徑的選擇的原則1）避免電纜遭受機(jī)械性外力、過(guò)熱和腐蝕等的危害；2）在滿足安全要求條件下應(yīng)使電纜較短；3）便于敷設(shè)和維護(hù)；4）應(yīng)避開將要挖掘施工的地段。5.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)常用的電纜敷設(shè)方式有：

直接埋地敷設(shè)電纜溝電纜橋架電纜排管電纜沿墻

5.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)1）直接埋地敷設(shè)首先挖一壕溝，于溝底填上100mm的細(xì)砂或軟土，再鋪設(shè)電纜，然后填以沙土，加上保護(hù)板，最后回填沙土。這種方式電纜易受機(jī)械損傷，土壤化學(xué)腐蝕，可靠性差，檢修不便，多用于根數(shù)不多、敷設(shè)途徑較長(zhǎng)的線路。5.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)2）電纜溝敷設(shè)

這種敷設(shè)方式是將電纜敷設(shè)在電纜溝的電纜支架上。電纜溝由磚砌成或混凝土澆注而成，上加蓋板，內(nèi)側(cè)有電纜架，見圖。其投資稍高，但檢修方便，占地面積少，所以在配電系統(tǒng)中用得很廣。5.2.2電纜線路的結(jié)構(gòu)和敷設(shè)3）電纜排管敷設(shè)這種敷設(shè)方式適用于電纜數(shù)量不多（一般不超過(guò)12根），而道路交叉較多，路徑擁擠，由不宜采用直埋或電纜溝敷設(shè)的地段。排管可采用石棉水泥管或混凝土管或PVC管。5.3導(dǎo)線和電纜截面的選擇計(jì)算為保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜截面時(shí)必須滿足下列條件：（1）發(fā)熱條件導(dǎo)線和電纜在通過(guò)計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。（2）電壓損耗條件導(dǎo)線和電纜在通過(guò)計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。

（3）經(jīng)濟(jì)電流密度

高壓線路及特大電流的低壓線路，一般應(yīng)按規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜的截面，以使線路的年運(yùn)行費(fèi)用（包括電能損耗費(fèi)）接近于最小，節(jié)約電能和有色金屬。

（4）機(jī)械強(qiáng)度導(dǎo)線（含裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面，對(duì)于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。5.3導(dǎo)線和電纜截面的選擇計(jì)算5.3.1按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜的截面1.三相系統(tǒng)相線截面的選擇按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面時(shí)，應(yīng)使其允許載流量不小于通過(guò)相線的計(jì)算電流，即如果導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)的環(huán)境溫度與導(dǎo)線允許載流量所采取的環(huán)境溫度不同時(shí)，則導(dǎo)線的允許載流量應(yīng)乘以下溫度校正系數(shù)：式中，為導(dǎo)線額定負(fù)荷時(shí)的最高允許溫度；為導(dǎo)線的允許載流量所采用的環(huán)境溫度；為導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)實(shí)際的環(huán)境溫度?！碍h(huán)境溫度”，是按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線所采用的特定溫度：在室外，環(huán)境溫度一般取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁?；在室?nèi)，則取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁丶?℃。對(duì)土中直埋的電纜，則取當(dāng)?shù)刈顭嵩碌叵?.8～1m的土壤平均溫度。注意：按發(fā)熱條件選擇的導(dǎo)線和電纜截面，還必須用后面的式（6-4）或式（6-15）來(lái)校驗(yàn)它與其相應(yīng)的保護(hù)裝置（熔斷器或低壓斷路器的過(guò)流脫扣器）是否配合得當(dāng)。5.3.1按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜的截面2.中性線和保護(hù)線截面的選擇（1）中性線（N線）截面的選擇三相四線制中的中性線，要通過(guò)系統(tǒng)的不平衡電流和零序電流，因此中性線的允許載流量，不應(yīng)小于三相系統(tǒng)的最大不平衡電流，同時(shí)應(yīng)考慮系統(tǒng)中諧波電流的影響。1)一般三相四線制系統(tǒng)中的中性線截面它不應(yīng)小于相線截面的50%，即2)兩相三線線路及單相線路的中性線截面由于其中性線電流與相線電流相等，因此其中性線截面應(yīng)與相線截面相同，即5.3.1按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜的截面3)三次諧波電流突出的三相四線制線路的中性線截面，由于各相的三次諧波電流都要通過(guò)中性線，使得中性線電流可能甚至超過(guò)相線電流，因此中性線截面宜等于或大于相線截面，即（2）保護(hù)線（PE線）截面的選擇保護(hù)線要考慮三相系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時(shí)單相短路電流通過(guò)時(shí)的短路熱穩(wěn)定度。根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求，保護(hù)線（PE線）的截面，按GB50054-1995《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：5.3.1按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜的截面1)當(dāng)時(shí)

2)當(dāng)時(shí)

3)當(dāng)時(shí)（3）保護(hù)中性線（PEN線）截面的選擇保護(hù)中性線兼有保護(hù)線和中性線的雙重功能，因此保護(hù)中性線截面選擇應(yīng)同時(shí)滿足上述保護(hù)線和中性線的要求，取其中的最大截面。5.3.1按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜的截面例有一條BLX-500型鋁芯橡皮線明敷的220/380V的TN-S線路，線路計(jì)算電流為180A，當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?35℃。試按發(fā)熱條件選擇此線路的導(dǎo)線截面。解：(1)相線截面的選擇查附錄表19-1得環(huán)境溫度為35℃時(shí)明敷的BLX-500型截面為70mm2的鋁芯橡皮線的，滿足發(fā)熱條件。因此相