供电技术课件第五章电力线路(2)

所选导线截面使线路电压损失低于允许值，以保证供电质量。
4．按机械强度条件选择
架空导线按机械强度要求的最小允许截面应满足表5-4的 规定，以防止架空线受自然灾害条件影响发生断线。
表5-5 架空导线按机械强度要求的最小允许截面单位：mm2
根据架空线路导线截面选择的基本原则，在 导线截面选择时要针对不同的电力网特点，灵活 运用技术经济条件，合理选择。 高压架空线路导线截面的选择，首先按经济 电流密度初选，然后按其他条件进行校验，最后 按各种条件中最大者选取。低压架空线路往往负 荷电流较大，首先按电压损失条件或按长时允许 电流条件选择导线截面，再按其他条件进行校验。
图5-12 分布负荷的线路参数与负荷分布
其电压损失可根据叠加原理进行计算，求电压损 失计算式为
1 U UN 1 ( p R q X ) i i UN i 1
n
(Pr Q x )
i 1 i i i i
n
式中， pi , qi 分别为各分布负荷的有功及无功 功率；pi , qi 分别为各线段上负荷的有功及无功功率； Ri , X i 分别为电源至各负荷的线路电阻及电抗； ri , xi 分别为各线段上的线路电阻及电抗。
Байду номын сангаасI al I al
m 0
指环境温度为 时的长时允许电流； 式中，I al 0
m 为导线最高允许温度。
4．按允许电压损失选择导线截面 电流通过导线时，除产生电能损耗外，由于 线路上有电阻和电抗，还要产生电压损失等，影 响电压质量。当电压损失超过一定的范围后，将 使用电设备上的电压过低，严重影响用电设备的 正常运行。按规定，高压配电线路的电压损失一 般不得超过线路额定电压的5％。所以，要保证设 备的正常运行，必须根据线路的允许电压损失来 选择导线截面。 线路的电压损失是指线路始、末两端电压的 有效值之差，以 U 表示，则
架空电力线路由导线、杆塔、绝缘子、防震锤、避 避雷线 雷线及金具等主要器件构成。
绝缘子
导线 杆塔
图5-1 架空线路的结构
5.1.1 导线
导线的功能是用于输送电能，是电力线路的主 要组成部分，它不但要具有良好的导电性能，同时 还应具备机械强度高、抗腐蚀性强、质轻价廉等特 点。 1．导线的结构 按导线的结构可 分为单股导线、多股导 线和空心导线；图5-2 给出各种裸导线的构造。
导线通常制成绞线，导线的材料有铜、铝、 钢。铜的导电性能最好，机械强度大，抗腐蚀能 力强，但价格高，应尽量少用。铝的导电性能仅 次于铜，机械强度差，但重量轻，价格低，所以 铝绞线是架空线路应用较多的导线。钢的机械强 度较高，价格低，但导电性能差，工厂一般不用 钢线。为了加强铝的机械强度，采用多股绞线的 钢作为线心，把铝线绞在线心的外面，称为钢心 铝绞线。 输配电线路应采用多股裸导线，低压配电 线路可使用单股裸铜导线，用电单位厂区内的线 路一般采用外包绝缘导线。
转角杆塔
耐张杆塔
直线杆塔
图5-3 杆塔
f
h
L
输电线路的术语：
图5-4 档距、弧垂、限距
档距——相邻杆塔导线悬挂点之间的水平距离称为档距，
用字母L表示；
弧垂——导线上任意点到悬挂点连线之间在铅垂方向的距
离，用字母f表示，一般情况下弧垂特指一档距内的最大弧垂；
限距——导线到地面的最小距离，用字母h表示； 耐张段——两个耐张杆塔之间的距离。
表5-2 绝缘子串片数取值
3.耐张杆塔的绝缘子串片数
耐张杆塔绝缘子串的片数应比直杆的同型绝缘子多一 片。
5.1.4 防震锤
防震锤用来减弱导线的振动,当导线振动时， 重锤因惯性不断上下甩动，使钢绞线上下弯曲， 造成股间及绞线内部分子之间的摩擦而消耗一部 分能量，从而削弱导线振动的能量，使导线在一 定的振幅下达到能量平衡。
第五章
电力线路
学习内容 ●架空线、电缆线的结构及其导线截 面的选择方法; ●电缆的运行与维护。
电力线路与发电厂、变电站互相连接，构 成电力系统，用以输送电能。从其架设的方式 来说可分为架空电力线路和电力电缆。 本章讲述架空线、电缆线的结构及其导线 截面的选择方法，电缆的运行与维护等。
5.1架空电力线路的构造
1.绝缘子种类
（1）针式绝缘子 针式绝缘子的型号 ：
(a)
(b)
图5-6针式绝缘子 (a)用于10kV；(b)用于35kV
(2) 悬式绝缘子
悬式绝缘子的型号：
图5-7 悬式绝缘子
(3) 碟式绝缘子
碟式绝缘子的型号：
(4) 瓷横担绝缘子
瓷横担绝缘子的型号：
2．悬式绝缘子串片数的确定
（1）按正常工作电压计算绝缘子串的片数 每一悬垂上的绝缘子个数是根据线路的额定电压等级 按绝缘配合条件选定的。目前采用的主要方法是保证绝缘 子串有一定的泄漏电流距离。单位泄漏距离用表示，也叫 泄漏比距，它表示线路绝缘或设备外绝缘泄漏距离与线路 额定电压的比值，我国的泄漏比距规定值见表5-1。由表 5-1可知，对于一般地区的线路，为保证正常工作电压下 不致闪络，泄漏比距不应小于1.6cm/kV，且
5.1.5 避雷线
避雷线的作用是将雷电吸引到自身来，并将雷 电流安全引入大地，从而保护架空线路免受雷击。 避雷线又称架空地线，一般采用钢绞线。
5.1.6 金具
金具是用于固定导线、绝缘子、横担等的金属 部件，是用于组装架空线路的各种金属零件的总称。 以下是常用的几种金具。 1．悬垂线夹 2. 耐张线夹 3. 金具 4. 连接金具 5. 保护金具
U U1 U2
如果以百分数表示，则
U1 U 2 U % 100% UN
在选择导线截面时，实际电压损失不超过允许 电压损失U al％ ，即
U % Ual %
为了保证供电质量，对各类电力网规定了最大 允许电压损失，见下表：
表5-9
电力网最大允许电压损失百分数
线路的电压损失计算如下： （1） 仅末端有一集中负荷电压损失计算 设三相交流线路，其终端有一集中负荷且各相 为终端电压，如图5 为始端电压，U 负荷平衡， 2 U 1 为基准，做出一相的电压相量图, 11(a)所示。以 U 2 如图5-11(b)所示。
5.1.3 绝缘子
绝缘子是用来固定导线的，起着支撑和悬挂 导线并使导线与杆塔绝缘的作用；绝缘子同时也 承受导线的垂直荷重和水平荷重，所以它应具有 足够的绝缘强度和机械强度，同时对化学杂质的 侵蚀具有足够的抗御能力；还能适应周围大气条 件的变化，如温度和湿度变化对它本身的影响。 绝缘子表面做成波纹状，凹凸的波纹形状延 长了爬弧长度，而且每个波纹又能起到阻断电弧 的作用。大雨时雨水不能直接从上部流到下部， 因此凹凸的波纹形状又起到了阻断水流的作用。
年电能损耗与年最大负荷利用小时数 Tmax 有 关，所以经济电流密度 J ec 与 Tmax 有关。按经济 电流密度选择导线截面应首先确定 Tmax ，然后根 据导线材料查出经济电流密度 J ec ，再按线路正 常运行最大长时工作电流 I max ，由下式计算出导 线经济截面(mm2)
Aec I max J ec
式中， Aec 为经济截面； J ec 为经济电流密度； I max 为计算电流。。 从相关手册中选取一种与 Aec 最接近的标准截 面的导线，然后再按其他技术条件校验截面是否满 足要求。
(1) 机械强度校验 为了保证电力运行安全可靠，一切电压等级 的电力线路都应具有必要的机械强度。架空导线 按机械强度要求的最小允许截面见下表：
（3）按允许电压损失选择导线截面
通过上述分析可知，允许电压损失是有功功率在 电阻上的损失与无功功率在电抗上的损失之和，即
Ual UR UX
Pl U R U N Aal
Aal Pl U RU N
式中，P为线路的有功功率；l为线路长度； Aal 为 为导线的导电率； 导线截面，mm2； UR 为线路总的 UX 为线路总的无功 有功功率引起的电压损失，kV； 功率引起的电压损失，kvar。 根据计算的 Aal 选取的标准截面 A 必须满足：
例5-1：从变电站架一条10kV的架空线向3个负荷供 电，最大负荷年利用小时数为3000h∼5000h，导线 采用LJ线，线间几何间距为1m，线路长度及各负荷 如图5-13所示。该地区最高环境温度为38℃，试选 择线路的导线截面（允许电压损失为5％）。
图 5-13
5.2.3 闭式电网的计算 闭式电网(closed power grid)最简单的形式是环形 电网及两端供电电网。闭式电网中的每个用户都能从 两个及以上的输电线获得电源。如图5-14所示。 闭式电网的电压损失计算，首先根据负荷分布计算出 电网的功率分布，找出功率分点，然后把闭式电网从 功率分点分开，按开式电网计算电压损失的方法求出 电网始端、末端的电压。
5.2.2 架空电力线路截面选择计算
1．按机械强度选择导线截面 架空导线按机械强度要求的最小允许截面见表5-4。 2．按经济电流密度选择导线截面 年综合费用最小时所对应的截面称为经济截 面 Aec ，对应的电流密度称经济电流密度 J ec 。我 国现行的经济电流密度见表5-6。
表5-6 我国现行的经济电流密度
3．按长时允许电流选择导线截面
当导线通过的电流超过其允许通过的电流时， 将使导线过热，严重时会引起火灾和其他事故。 因此，选择导线截面应使导线的长时允许电流大 于线路长时最大工作电流（包括故障情况），即
I al I max
I al 为环境温度25℃下的导线长时允许载流量， 时，导线的长时允许载流量应按 当环境温度为 0 下式进行修正 m - 0
n S UN
式中，S为绝缘子串的泄漏比距，cm/kV；n为 每串绝 U N 为线 缘子的片数； 为每片绝缘子的泄漏距离，cm； 路额定电压，kV。因此，绝缘子的个数应为
n
≥ S
UN