第四节电缆以及架空导线截面选.doc

一、电网的结构

架空线和电缆是工厂高低压配电网最普通的两种户外结构形式。

架空线和电缆线路相比主要优点：

1) 设备简单，造价低。架空线与电缆比较，电缆线的造价约为架空线的 4 倍。

2)线路架空设置，易于发现问题及故障检修和维护；电缆设在地下，故障查寻较难，

修复工作量大。

架空线路的不足在于：

1)占空间较大，导线和大地的高度及与邻近建筑物的距离随电压增高而增大，造成变

配电所出线困难，工程实际中可采用电缆线出线；

2)架空线路受外界气候影响大，对地下电缆线影响小，电缆线适于易燃易爆场所；

3）架空线影响厂区环境美化，这也是厂区供电采用电缆线路的原因之一。

按照供电电压和用户的重要程度，架空线路可分为三级，如表 3 — 1 所示。

表 3 － 1 架空线路的等级

架空电力线路

架空线路等级

额定电压 /kV电力用户级别

超过 110所有等级Ⅰ

35 ～110一级和二级

35 ～110三级

Ⅱ

1 ～20所有各级

所有各级

Ⅲ

为了保证导线在运行中有足够的机械过载能力，要求导线的截面积不能太小。因为导

线截面积越小，其机械过载能力也越小，所以在规程中对上述不同等级的线路和不同材料的

导线分别规定了最小的允许截面积，如表 3 － 2 所示。

表 3 － 2 允许的导线最小截面积或直径

线路等级

导线结构导线材料

ⅠⅡⅢ

铜10mm2 6 mm2

青铜φ3.5mm φ2.5mm 单股线不允许

钢φ3.5mm φ2.75mm

铝及其合金不允许10mm2

铜16mm2 10mm2 6mm2

青铜16mm2 10mm2 6mm2 多股线

钢16mm2 10mm2 10mm2

铝及其合金25mm2 16mm2 16mm2 选择架空线的导线截面，机械强度是重要的重要条件之一。当线路通过居民区，横跨

越铁路、公路时，最小允许截面应放大，第 1 和第Ⅱ类线路采用铜线截面为16mm2 ，铝线截面为 35mm2 。

导线常用的材料是铜、铜锡合金(青铜 )、铝、铝合金及钢。

铜导电性能好，抗腐蚀能力强，容易焊接，但铜线的价格高；铝线的最大缺点是机械

强度低，允许应力小，为了加强铝线的机械强度，往往采用绞线，有时用抗张强度为1200N ／mm2的钢作为芯线，铝线绞在钢芯外面，作导电主体，这种线称为钢芯铝绞线。

常用字母代号表示不同材料的导线，铜导线（T），铝导线（ L），钢线（ G）。铜绞线（ TJ），铝绞线（LJ），钢芯铝绞线（LGJ）。

电缆有导电和绝缘层两部分组成，电缆线路的结构问题实际上就是电缆的敷设方法。

电缆户外敷设有三种类型：

直接埋地 (图 3 — 20) 、电缆沟敷设和混凝土管敷设方法，后者用于有受到外界承重容易损伤的场所。

一、导线截面的选择

导线截面的选择，即根据实际工况给出满足技术与经济条件的电线或电缆截面。

导线选择的内容可概括为两方面：

1 ．确定供电网络结构，导线型号、使用环境和敷设方式；

2．选择确定导线截面实际截面大小。

从导线安全运行的角度出发，至少应考虑满足两个基本的要求：架空线路的承受机械

强度的能力和导线发热最高允许工作温度。承受机械强度能力决定了导线的最小允许截面，

参见表 3 — 2 。此外，还要校验线路电压损失大小，即按电压损失要求选择截面法及依据初

投资与年运行费综合经济方案比较和经济电流密度法选导线截面等。

1．依据发热选择导线截面

导线传输一定负荷时，其电流通过线路电阻，耗能使导线温度升高，会导致绝缘老化

和机械强度降低。因此，各类导线通常都规定其允许长期工作的最高温度。当周围介质温度一定时，某一截面的导线必然有其最大允许电流，这一电流(载流量 )通常是由导线生产厂家列表给出，以备查用；附表 2 － 1~2 －4 及附表 6-3 列出部分导线允许载流量。

依据发热要求，截面为S 的导线，在实际介质温度下的载流量必须满足：

（3 －1 ）

式中 Ial 导线允许载流量；

Ic 计算电流。

周围介质温度按下述条件确定：

（1）空气温度按最热月份下午 l 点的平均温度确定。

（2）地下温度按 0.8m 深处的土壤月平均最高温度考虑，若电缆穿钢管则应按空气温度考虑。

当导线敷设地点实际环境温度不同于

表中规定的导线允许载流量基准数值时，按3 － 2 式对导线所能通过的允许电流进行修正：

（ 3－ 2）

式中I’al 实际介质温度下导线允许通过的电流；

Ial 表中所列基准介质温度下导线允许通过的电流；

θ2导线正常工作时允许的最高温度。

在供、配电设计时，导线截面应根据计算电流和导线敷设地实际环境温度查表确定，

例如杭州地区温度为37 ℃。选用电缆线还需作在短路故障条件下的发热校验。

例 3 －1 设有一回10kV LJ型架空线路向两个负荷点供电，线路长度和负荷情况如图

3 － 21 所示。已知架空线的线间均距为1m ，最高环境温度为37 ℃，试按发热选择 AB 段导

线截面。

解：设线路AB和BC段选同一截面LJ 型铝绞线，AB 段导线负荷最大电流为：

查附表 2－ 1 ：户外裸绞线LJ－25 在 35 °C 条件下，载流量为119A ，40 °C 条件下载流量为 109A ，现求 37 °C 条件下的载流量，由附表 2 － 1 ，查得该导线25 °C 条件下的载流量 135A ；

依据 3 － 2 ：

>114(A)

若不考虑其它因素选LJ－25 导线能满足发热条件，且满足机械强度要求。

2.线路电压损失计算：

1 ） .带一个集中负荷线路的电压损失

三相负荷平衡时，三相供电线路中每相的电流值相等，且每相电流、电压相位也相同。线路电压损失的分析方法是：先计算出一相的电压损失，再换算成三相线路的电压损失。

单个集中负荷的供电线路单线图如图3－ 22 a) ，图b) 为相应电压相量图：

电压降落（）：表示线路始端电压

与末端电压

的几何差（矢量）为，其值为

（3 －3 ）

电压损失（UX ）：表示线路中阻抗元件两端电压的数值差，即UA 与 UB 的差值，记为

（3 －4 ）

在工程计算中，由于值很小，所以电压损失可近似取线路电压降落的横向分量，即

（3 －5 ）

由于实际运算时，负荷一般用功率表示，

，即

；由式（ 3－ 5 ）得：

（3 －6 ）

式中pB B 点的三相有功功率（kW ）；

qB B 点的三相无功功率（kvar ）；

R、 X 线路 AB 之间的电阻和感抗（Ω）；

I 负荷电流（ kA ）；

B 点负荷的功率因数；UB B 点相电压（ kV ）；

UX 单相相电压损失（V ）；

线电压的损失U=UX ，即

式中p B 点的三相有功功率（kW ）；

q B 点的三相无功功率（kvar ）；

（3 －7 ）电压损失也常用相对于额定电压UN 的百分数表示，即

（3 －8 ）式中UN额定线电压（kV）；

σu 电压损失相对值或百分数。

2).带 n 个集中负荷线路的电压损失

图 3 －23 所示为两个集中负荷的线路，P1、 Q1 和 P2 、Q2 为线段

和

上通过的有功、无功功率；r1 、 x1 和 r2 、x2 分别为线段和

的电阻与电抗； p1 、q1 和 p2 、q2 为支线 1