第 6 章供配电设备及导线的选择校验

第 6 章供配电设备及导线的选择校验

§ 6.1 电气设备选择及检验的一般原则

§6.2 电力变压器的选择

§6.3 高低压开关电器的选择及校验

§6.4 互感器的选择和校验

§6.5 电力线路的截面选择及检验

小结

§6.1 电气设备选择及检验的一般原则

3 ．按最大负荷电流选择电气设备的额定电流

1 ．按工作环境要求选择电气设备的型号如户内、户外、海拔高度、环境温度、矿山（井）、防尘、防爆等。2 ．按工作电压选择电气设备的额定电压一般电气设备和导线的额定电压　应不低于设备安装地点电网的电压（额定电压）　　，即：　

＞

导体和电气设备的额定电流是指在额定环境温度下长期允许通过的电流，以　　表示，该电流应不小于通过设备的最大负荷电流（计算电流）　 , 即：

＞


4．对开关类电气设备还应考虑其断流能力

5 ．按短路条件校验电气设备的动稳定度和热稳定度（ 1 ）热稳定度校验通过短路电流时，导体和电器各部件的发热温度不应超过短时发热最高允许温度值，即：

或

设备的最大开断电流　（或容量　）应不小于安装地点的最大三相短路电流　（或短路容量　，即：

＞＝

＞＝

t>= (6-5)

其中 §6.1 电气设备选择及检验的一般原则

t = tk ＋ 0.05(s)

当 tk> 1s 时，

式中，为设备安装地点的三相短路稳态电流（ kA ）；为短路发热假想时间（又称短路发热等值时间）（ s ）； t 为实际短路时间；为 t 秒内允许通过的短路电流值或称 t 秒热稳定电流（ kA ）；ｔ为设备生产厂家给出的设备热稳定计算时间，一般为 4 秒、 5 秒、 1 秒等。和ｔ可查相关的产品手册或产品样书。

（ 2 ）动稳定度校验动稳定（电动力稳定）是指导体和电器承受短路电流机械效应的能力。满足动稳定度的校验条件是：

≥i 　　　　　 (6-8)或 ≥ (6-9)


式中 , 　为设备安装地点的三相短路冲击电流峰值（ kA ）；为设备安装地点的三相短路冲击电流有效值（ kA ）； i 为设备的极限通过电流（或称动稳定电流）峰值（ kA ）；为设备的极限通过电流（或称动稳定电流）有效值（ kA ）。 i 和均可由相关产品的手册或样本中查到。

各种类型的电力变压器的不同性能和应用场合的比较：

6.2 电力变压器的选择

对于户内变压器，由于散热条件较差，从而使其户内的环境温度比户外的温度大约要高 8℃，因此户内变压器的实际容量为：

6.2.1 电力变压器实际容量的计算

电力变压器的实际容量是指变压器在实际使用条件（包括实际输出的最大负荷和安装地点的环境温度）下，在不影响变压器的规定使用年限（一般为 2

0 年）时所能连续输出的最大视在功率，单位是 kV·A 。

对于户外安装的变压器，其实际容量为：

= (6-10)

= （ 6-11 ）

1 ．变电所主变压器台数的选择（ 1 ）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。（ 2 ）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。（ 3 ）除上述情况外，一般变电所宜采用一台变压器，但是负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或以上变压器。（ 4 ）在确定变电所主变压器台数时，还应适当考虑负荷的发展，留有一定的余量

6.2.2 电力变压器的台数选择

6.2.3 变电所主变压器容量的选择

1 ．装有一台主变压器的变电所主变压器容量 ( 设计时通常概略地用来代替 ) 应满足全部用电设备总计算负荷的需要，即：

≈ 　 ≥ (6-12)

2 ．装有两台主变压器的变电所每台变压器的额定容量应同时满足以下两个条件并择其中的大者：

(1) 一台变压器单独运行时，要满足总计算负荷　的大约 60%～ 70% 的需要，即

　　≈ ＝（ 0.6～ 0.7 ）　

(2) 任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即≈ 　 ≥

6.2.3 变电所主变压器容量的选择

3 ．装有两台主变压器且为明备用的变电所　每台主变压器容量的选择方法与仅装一台主变压器的变电所的方法相同。车间变电所主变压器的单台容量上限车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于 1250kV·A 。对装设在二层以上的电力变压器，应考虑运输吊装和对通道、楼板荷载的影响。

采用干式、环氧树脂变压器时，其容量不宜大于 800kV·A 。对居住小区变电所，一般采用干式、环氧树脂变压器，如采用油浸式变压器，

单台容量不宜超过 800kV·A 。5 ．适当考虑近期负荷的发展应适当考虑今后 5～ 10 年电力负荷的增长，留有一定的余地，同时还要考虑

变压器一定的正常过负荷能力。变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主结线方案的选择，对几个较合理方案作技术经济进行比较，择优而定。

各种高低压电气设备选择检验的项目及条件

6.3 高低压开关电器的选择及校验

注： 1. 表中“√”表示必须校验，“ ×” 表示不必检验，“－”表示可不检验。2. 选择高压电气设备时，计算电流取变压器高压侧的额定电流。

（ 1 ）高压隔离开关的额定电压应大于或等于安装处的线路额定电压，见式 6-1 。（ 2 ）高压隔离开关的额定电流应大于通过它的计算电流，见式 6-2 。 (3) 高压隔离开关的动稳定度校验见式 6-9 。（ 4 ）高压隔离开关的热稳定度可按式 6-5进行校验。

6.3.1 高压隔离开关的选择及校验

6.3.2 高压负荷开关的选择及检验

1 ．高压负荷开关的额定电压应大于或等于安装处线路的额定电压，见式 6-1 。2 ．高压负荷开关的额定电流应大于或等于它所安装的热脱扣器的额定电流，见式 6-2 。3 ．高压负荷开关的最大开断电流应不小于它可能开断的最大过负荷电流，即：

≥ （ 6-10 ）

式中，为高压负荷开关需要开断的线路最大过负荷电流值。4 ．高压负荷开关的动稳定度可按式（ 6-6 ）进行检验。　5 ．高压负荷开关的热稳定度可按式（ 6-5 ）进行检验。

6.3.3 高压断路器的选择及校验1 ．高压断路器的额定电压应大于或等于安装处的额定电压，见式 6-1 。2 ．高压断路器的额定电流应大于通过它的计算电流，见式 6-2 。3 ．高压断路器的最大开断电流（或容量）应不小于安装地点的实际开断时

间（继电保护实际动作时间加上断路器固有分闸时间）内的最大三相短路电流（或短路容量），见式 6-3 或 6-4 。

4 ．高压断路器的动稳定度可按式（ 6-6 ）进行检验。　5. 高压断路器的热稳定度可按式（ 6-5 ）进行检验。

6.3.4 高、低压开关柜的选择

1. 高压开关柜的选择小型工厂，选用固定式高压开关柜比较多，大中型工厂和高层建筑多选用手车式高压开关柜。普通工厂的变配电所以及对防爆、防火要求不高的场所，选用配置少油断路器的高压开关柜，而高层建筑和居民区等防火要求较高的场所，应采用配有不可燃的真空断路器或 SF 6 断路器的高压开关柜。2 ．低压配电屏的选择

中小型工厂多采用固定式低压配电屏，目前使用较广泛的开启式 PGL 型正在逐步淘汰，而 GGL 、 GGD 型封闭式结构的固定式低压配电屏正得到推广应用。抽屉式低压配电屏的结构紧凑，通用性好，安装灵活方便，防护安全性高，因此，近年来的应用也越来越多。


表 6-6 XGN2-10箱型固定式金属封闭开关柜柜内方案号


表 6-7 GGD1 型低压固定式配电屏的柜内方案号

6.4 互感器的选择和校验

6.4.1 电流互感器的选择与检验①电流互感器的选择与校验主要有以下几个条件：②电流互感器额定电压应不低于装设地点线路的额定电压，见式 6-1 ；③根据一次侧的负荷计算电流 I ，选择电流互感器的变流比； ④根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度；校验动稳定度和热稳定度。⑤电流互感器的类型和结构应与实际安装地点的安装条件、环境条件相适应。1 ．电流互感器变流比的选择：

K= (6-11)

式中，　为电流互感器的一次侧额定电流，按式（ 6-2 ）进行选择；　为二次侧额定电流，一般为 5A 。


2 ．电流互感器准确度的选择及校验（ 1 ）电流互感器准确度等级的选用应根据二次回路所接测量仪表和保护电器对准确度等级的要求而定。准确度选择的原则是：计费计量用的电流互感器其准确度为 0.2～ 0.5 级，一般计量用的电流互感器其准确度为 1.0～ 3.0 级，保护用的电流互感器，常采用 10P准确度级。为保证测量的准确性，电流互感器的准确度等级应不低于所供测量仪表等要求的准确等级。（ 2 ）额定二次负荷容量的选择为确保准确度误差不超过规定值，一般还需校验电流互感器的二次负荷容量（伏安），即其二次侧所接负荷容量 S2 不得大于规定的准确度等级所对应的额定二次负荷容量 S2N ，准确度的校验公式为：

S ２ N 　≥ S2 　　　　　　　　　　　　（ 6-12）

电流互感器的二次负荷 S2 　取决于二次回路的阻抗值，可按下式计算：

S2 ＝ I ｜｜≈ I （∑｜｜ + R WL + R XC ） (6－13)

或 S2 ≈ ∑S i ＋（ R WL ＋ R CL ）（ 6-14 ）


保护用电流互感器满足保护准确度级要求的条件为：

｜ Z2.al ｜≥｜ Z2 ｜（ 6-15 ）

式中，为电流互感器二次侧额定电流，一般为 5A ；｜｜为电流互感器二次侧总阻抗；∑｜｜为二次回路中所有串联的仪表、继电器电流线圈阻抗之和，∑ Si 为二次回路中所有串联的仪表、继电器电流线圈的负荷容量之和，均可由相关的产品样本查得； R w l 为电流互感器二次侧连接导线的电阻； RXC 为电流互感器二次回路中的接触电阻，一般近似地取 0.1Ω 。

对于保护用电流互感器，其 10P准确度级的复合误差限值为 10% 。电流互感器在出厂时一般已给出电流互感器误差为 10% 时的一次电流倍数 K1（即 I1/I1N ）与最大允许的二次负荷阻抗的关系曲线（简称 10%误差曲线），如图 6-1 所示


图 6-1 　某电流互感器的 10%误差曲线

用户可根据一次电流倍数 K1 ，查出相应的允许二次负荷阻抗 Z 2.al 。因此保护用电流互感器满足保护准确度级要求的条件为：

｜ Z 2.al ｜≥｜ Z2 ｜　（ 6-15 ）

6.4 互感器的选择和校验 3 ．电流互感器动稳定度和热稳定度的校验多数电流互感器都给出了对应于额定一次电流的动稳定倍数（）和 1 秒热稳定倍数（），因此其动稳定度可按下式校验：

× ≥ 　　　　　　　　　　　　　 (6-16)i s h

热稳定度可按下式校验：　　　　　　　　　　　　≥　　 t i m a 　　　　　　　　　 (6-17)如电流互感器不满足式（ 6-12 ）、（ 6-15 ）、 (6-16) 、 (6-17) 的要求，则应改选较大变流比或具有较大的 S2N 或｜ Z2.al｜的电流互感器，或者加大二次侧导线的截面。

6.4.2 电压互感器的选择

电压互感器的选择应按以下几个条件： ①电压互感器的类型应与实际安装地点的工作条件及环境条件要适应； ②电压互感器的一次侧额定电压应不低于装设点线路的额定电压，即：

③按测量仪表对电压互感器准确度要求选择并校验准确度。

≥ （ 6-18 ）

为了确保准确度的误差在规定的范围内，其二次侧所接负荷容量也必须满足式（ 6-12 ），不同的只是式中的为电压互感器二次侧所有仪表、继电器电压线圈所消耗的总视在负荷，其计算公式为：

= （ 6-19 ）

　式中， = 和 = 分别为所接测量仪表和继电器电压线圈消耗的总有功功率和总无功功率。

6.5 电力线路的截面选择及检验6.5.1 概述为了保证供配电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件：1 ．发热条件导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流即线路计算电流（）时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。2 ．电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流（）时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。（对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。）3 ．经济电流密度 35KV 及以上的高压线路及电压在 35KV 以下但长距离、大电流的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。一般工厂和高层建筑内的 10KV 及以下线路，选择“经济截面”的意义并不大，因此通常不考虑此项条件。4 ．机械强度导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面，见附录表 15 。5 ．短路时的动、热稳定度校验和一般电气设备一样，导线也必须具有足够的动稳定度和热稳定度，以保证在短路故障时不会损坏。6 ．与保护装置的配合导线和安装在其线路上的保护装置（如熔断器、低压断路器等）必须互相配合，才能有效地避免短路电流对线路造成的危害。

6.5.1 概述

对于电缆，不必校验其机械强度和短路动稳定度，但需校验短路热稳定度。在工程设计中，根据经验，一般对 6～ 10KV 及以下的高压配电线路和低压动力线路，先按发热条件选择导线截面，再校验其电压损耗和机械强度；对35KV 及以上的高压输电线路和 6～ 10KV 长距离、大电流线路，则先按经济电流密度选择导线截面，再校验其发热条件、电压损耗和机械强度；对低压照明线路，先按电压损耗选择导线截面，再校验发热条件和机械强度。通常按以上顺序进行截面的选择，比较容易满足要求，较少返工，从而减少计算的工作量。

6.5.2 按发热条件选择导线和电缆的截面 1 ．三相系统相线截面的选择电流通过导线（包括电缆、母线等）时，由于线路的电阻而会使其发热。当发热超过其允许温度时会使导线接头处的氧化加剧，增大接触电阻而导致进一步的氧化，如此恶性循环会发展到触头烧坏而引起断线。而且绝缘导线和电缆的温度过高时，可使绝缘加速老化甚至损坏，或引起火灾。因此，导线的正常发热温度不得超过附录表 17 所列的各类线路在额定负荷时的最高允许温度。

F

当在实际工程设计中，通常用导线和电缆的允许载流量不小于通过相线的计算电流来校验其发热条件，即

≥ 　　　　　　　　　　　　　　　（ 6-20 ）

导线的允许载流量，是指在规定的环境温度条件下，导线或电缆能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。如果导线敷设地点的实际环境温度与导线允许载流量所规定的环境温度不同时，则导线的允许载流量须乘以温度校正系数 Kθ, 其计算公式为：

Kθ ＝

式中，　为导线额定负荷时的最高允许温度；为导线允许载流量所规定的环境温度；为导线敷设地点的实际环境温度。

6.5.2 按发热条件选择导线和电缆的截面

这里所说的“环境温度”，是按发热条件选择导线和电缆所采用的特定温度。在室外，环境温度一般取当地最热月平均最高气温。在室内，则取当地最热月平均最高气温加 5℃。对土中直埋的电缆，取当地最热月地下 0.8～ 1m 的土壤平均温度，亦可近似地采用当地最热月平均气温。按发热条件选择导线所用的计算电流　时，对降压变压器高压侧的导线，应取为变压器额定一次电流 I 　　。对电容器的引入线，由于电容器放电时有较大的涌流，因此　应取为电容器额定电流 I Ｎ . Ｃ的 1.35倍。中性线和保护线截面的选择（ 1 ）中性线（ N 线）截面的选择三相四线制系统中的中性线，要通过系统的三相不平衡电流和零序

电流，因此中性线的允许载流量应不小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。

一般三相线路的中性线截面 A ０，应不小于相线截面 A 　的 50% ，即

A ０≥ 0.5A 　　　　　　　　　　　　　　　　　（ 6-22 ）


２ . 中性线和保护线截面的选择（ 1 ）中性线（ N 线）截面的选择三相四线制系统中的中性线，要通过系统的三相不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许载流量应不小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。

一般三相线路的中性线截面 A ０，应不小于相线截面 A 　的 50% ，即

　　　　　　　　　　　　　 A ０≥ 0.5A （ 6-22 ）　　由三相线路引出的两相三线线路和单相线路，由于其中性线电流与相线电流相等，因为它们的中性线截面 A ０应与相线截面 A 　相同，即　　　　　　　　　　　　 A ０＝ A 　　　　　　　　　　　　（ 6-23 ）　　对于三次谐波电流较大的三相四线制线路及三相负荷很不平衡的线路，使得中性线上通过的电流可能接近甚至超过相电流。因此在这种情况下，中性线截面 A ０宜等于或大于相线截面 A 　，即：　　　　　　　　　　　　 A ０≥ A 　　　　　　　　　　　　（ 6-24 ）（ 2 ）保护线（ PE 线）截面的选择

例 6-6 　有一条采用 BLX-500 型铝芯橡皮线明敷的 220/380V 的 TN-S 线路，计算电流为 50A ，当地最热月平均最高气温为＋ 30℃。试按发热条件选择此线路的导线截面。


保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。根据短路热稳定度的要求，保护线（ PE 线）的截面 A ＰＥ，按 GB50054－ 1995《低压配电设计规范》规定：

（ 3 ）保护中性线（ PEN 线）截面的选择保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述保护线和中性线的要求，并取其中的最大值。

1 ）当 A 　≤ 16mm2 时　　　　　　　 A ＰＥ≥ A 　　　　　　　　（ 6-25 ）2 ）当 16mm ＜ A≤35 mm 时　　　　 A ＰＥ≥ 16mm 　　　　　　　（ 6-26 ）3 ）当 A ＞ 35mm 时　　　　　 A ＰＥ≥ 0.5 A （ 6-27 ）注：对于电力变压器低压侧截面较大的 PE 线，亦可按满足热稳定度的条件，即公式（ 6-45 ）进行选择或校验。

2 2 22


解：此 TN－ S 线路为含有 N 线和 PE 线的三相四线制线路，因此不仅要选择相线，还要选择中心线和保护线。 1. 相线截面的选择

查附录表 13-1得环境温度为 30℃时明敷的 BLX-500 型截面为 10 mm2 的铝芯橡皮绝缘导线的＝ 60A ＞＝ 50A ，满足发热条件。因此相线截面选 A ＝ 10mm2 。

（ 2 ） N 线的选择按 A0≥0.5A ，选择 A0 ＝ 6mm2 。

(3) PE 线的选择由于 A ＜ 16 mm2 ，故选 APE ＝ A ＝ 10 mm 。所选导线的型号规格表示为：BLX-500-(3×10 ＋ 1×6 ＋ PE10) 。例 6-7 　上例所示 TN-S 线路，如采用 BLV-500 型铝芯绝缘线穿硬塑料管埋地敷设，当地最热月平均最高气温为＋ 25℃。试按发热条件选择此线路的导线截面及穿线管内径。

2


解：查附录表 13-3得 25℃时 5根单芯线穿硬塑料管的 BLV-500 型截面为 25mm2 的导线的允许载流量＝ 57A ＞＝ 50A 。因此按发热条件，相线截面可选为 25mm2 。N 线截面按 A 0≥0.5A 选择，选为 16mm2 。PE 线截面按式（ 6-26 ）规定，选为 16mm2 。穿线的硬塑管内径查表 12-3 ，选为 40 mm2 。选择结果表示为： BLV-500- （ 3×25 ＋ 1×16 ＋ PE16 ） -PC50 ，其中 PC为硬塑管代号。

6.5.3 按经济电流密度选择导线和电缆的截面导线（包括电缆）的截面越大，电能损耗就越小，但是线路投资，维修管理费用和有色金属消耗量却要增加。因此从经济方面考虑，导线应选择一个比较合理的截面，既使电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费和和有色金属消耗量。图 6-2 是年费用 C与导线截面 A 的关系曲线。其中曲线 1 表示线路的年折旧费（线路投资除以折旧年限之值）和线路的年维修管理费之和与导线截面的关系曲线；曲线 2 表示线路的年电能损耗费与导线截面的关系曲线；曲线 3 为曲线 1与曲线 2 的叠加，表示线路的年运行费用（包括线路的年折旧费、维修费、管理费和电能损耗费）与导线截面的关系曲线。由曲线 3 可知，与年运行费最小值 Ca （ a 点）相对应的导线截面 A 不一定是最经济合理的导经截面，因为 a 点附近，曲线 3 比较平坦，如果将导线截面再选小一些，例如选为 A（ b 点），年运行费用 Cb增加不多，但导线截面即有色金属消耗量却显著地减少。因此从全面的经济效益来考虑，导线截面选为 A b 比选 A a更为经济合理。这种从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用接近最小同时又适当考虑有色金属节约的导线截面，称为经济截面，用符号 A e c 表示。

6.5.3 按经济电流密度选择导线和电缆的截面

图 6-2 线路的年费用和导线截面的关系曲

各国根据其具体国情特别是有色金属资源的情况规定了各自的导线和电缆的经济电流密度。所谓经济电流密度是指与经济截面对应的导线电流密度。我国现行的经济电流密度规定如表 6-8 所列。


按经济电流密度 j e c 计算经济截面 A e c 的公式为： A e c= I30 / j e c (6-28)式中， I30 为线路的计算电流。按上式计算出 A e c后，应选最接近的标准截面（可取较小的标准截面），然后检验其它条件。


例 6-8 有一条用 LJ 型铝绞线架设的 5km 长的 10KV架空线路，计算负荷为1380kW ， cos =0.7,T ＝ 4800h ，试选择其经济截面，并校验其发热条件和机械强度。解： (1) 选择经济截面＝ P30/ （ UN cos ）　　　　　　　　　　　　＝ 1380kW/( ×10kV×0.7) ＝ 114A由表 6-8 查得 j e c ＝ 1.51A/mm2 ，因此

A e c ＝ 114A/ （ 1.15A/ mm2 ）＝ 99 mm2

因此初选的标准截面为 95 mm2 ，即 LJ-95 型铝绞线。

(2) 校验发热条件查附录表 12-1得 LJ-95 的允许载流量（室外 25℃时）＝ 325A ＞＝ 114A ，因此满足发热条件。(3) 校验机械强度查附录表 15得 10KV架空铝绞线的最小截面 A min ＝ 35mm2＜ A ＝ 95mm2 ，因此所选 LJ-95 型铝绞线也满足机械强度要求。

6.5.4 按电压损耗选择导线和电缆的截面

电压损耗，是指线路首端线电压和末端线电压的代数差。为保证供电质量，按规定，高压配电线路（ 6～ 10kV ）的允许电压损耗不得超过线路额定电压的 5％；从配电变压器一次侧出口到用电设备受电端的低压输配电线路的电压损耗，一般不超过设备额定电压（ 220V 、 380V ）的 5% ；对视觉要求较高的照明线路，则不得超过其额定电压的 2%～ 3% 。如果线路的电压损耗超过了允许值，则应适当加大导线或电缆的截面，使之满足允许电压损耗的要求。

1 ．电压损耗的计算公式介绍（ 1 ）集中负荷的三相线路电压损耗的计算公式图 6-3 　带有两个集中负荷的三相线路下面以带两个集中负荷的三相线路 (图 6-3) 为例，说明集中负荷的三相线路电压损耗的计算方法。在图 6-3 中，以 P1 、 Q1 、 P2 、 Q2 表示各段线路的有功功率和无功功率， p1 、 q1 、 p2 、 q2 表示各个负荷的有功功率和无功功率， l1 、 r1 、 x1 、 l2 、r2 、 x2 表示各段线路的长度、电阻和电抗； L1 、 R1 、 X1 、 L2 、 R2 、 X2 为线路首端至各负荷点的长度、电阻和电抗。


图 6-3 　带有两个集中负荷的三相线路

线路总的电压损耗为：△U ＝＝ (6-29)

对于“无感”线路，即线路的感抗可省略不计或线路负荷的 cos ≈1 ，则线路的电压损耗为


(6-30)如果是“均一无感”的线路，即不仅线路的感抗可省略不计或线路负荷的 cos ≈1 ，而且全线采用同一型号规格的导线，则其电压损耗为：

= = (6-31)

线路电压损耗的百分值为： %= (6-32)

式中，为导线的电导率； A 为导线的截面； L 为线路首端至负荷 p 的长度；为线路的所有有功功率矩之和。

对于“均一无感”的线路，其电压损耗的百分值为： = = (6-33)

式中，是计算系数，见表 6-9


注：表中 C 值是在导线工作温度为 50℃、功率矩M 的单位为 kW·m 、导线截面单位为㎜ 2 时的数值。

（ 2 ）均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算图 6-4 　均匀分布负荷线路的电压损失计算　　　如图 6-4 所示，对于均匀分布负荷的线路，单位长度线路上的负荷电流为 i0 ，均匀分布负荷产生的电压损耗，相当于全部负荷集中在线路的中点时的电压损耗，因此可用下式计算其电压损耗

= i0L2R0(L1+L2/2) = I R0(L1+L2/2) (6-34)　式中， I= i0L2 ，为与均匀分布负荷等效的集中负荷； R0 为导线单位长度的电阻值， Ω/km ； L2 为均匀分布负荷线路的长度， km 。


图 6-4 　均匀分布负荷线路的电压损失计算2 ．按允许电压损耗选择、校验导线截面按允许电压损耗选择导线截面分两种情况：一是各段线路截面相同，二是各段线路截面不同。（ 1 ）各段线路截面相同时按允许电压损耗选择、校验导线截面一般情况下，当供电线路较短时常采用统一截面的导线。可直接采用公式（ 6-32 ）来计算线路的实际电压损耗百分值，然后根据允许电压损耗％来校验其导线截面是否满足电压损耗的条件：

≥ ％（ 6-35 ）如果是“均一无感”线路，还可以根据式（ 6-33 ），在已知线路的允许电压损耗 ΔU a l％条件下，计算该导线的截面，即：

A = (6-36)


（ 2 ）各段线路截面不同时按允许电压损耗选择、校验导线截面当供电线路较长，为尽可能节约有色金属，常将线路依据负荷大小的不同采用截面不同的几段。在确定各段导线截面时，首先用线路的平均电抗 X0（根据导线类型）计算各段线路由无功负荷引起的电压损耗，其次依据全线允许电压损耗确定有功负荷及电阻引起的电压损耗（ % ＝％－％）最后根据有色金属消耗最少的原则，逐级确定每段线路的截面。这种方法比较繁琐，故这里只给出各段线路截面的计算公式，有兴趣的读者可自己查阅相关手册。设全线由 n段线路组成，则第 j （ j 为整数 1≤j≤n ）段线路的截面由下式确定：　　　　　　　 A = (6-37)

如果各段线路的导线类型与材质相同，只是截面不同，则可按下式计算： A = (6-38)

6.5.4 按电压损耗选择导线和电缆的截面例 6-9 试校验例 6-8 所选 LJ-95 型铝绞线是否满足允许电压损耗 5％的要求。已知该线路导线为等边三角形排列，线距为 lm 。解由例 5-7知 P30 =1380kW; co s φ=0.7, 因此 tan φ=1 ， Q30=P30tanφ=P30=1380kvar 。又利用 a a v=lm 及 A= 95mm2 查附录表 16 ，得 R0=0. 365/km ， X0=0.34Ω/km 。故线路的电压损耗为 ΔU = = = 483V

线路的电压损耗百分值为： ΔU％＝ 100ΔU /UN ＝ 100 × 483V/10000V ＝ 4.83%它小于 ΔU al = 5％，因此所选 LJ-95铝绞线满足电压损耗要求。例 6-10 某 220/380V 线路，采用 BLX-500 - (3×25 + 1×16) 的橡皮绝缘导线明敷，在距线路首端 50m处，接有 7kW 的电阻性负荷，在末端（线路全长 75m ）接有 28kW 的电阻性负荷。试计算全线路的电压损耗百分值。

解查表 6-9得 C=46.2kW·m/mm2

而 = 7kW×50m + 28kW×75m=2450kW·m因此 %= /CA = 2450 / (46.2×25)=2.12%

例 6-11 　某 220/380V 的 TN-C 线路，如图 6-5 所示。线路拟采用 BLX 型导线明敷，环境温度为 35℃，允许电压损耗为 5% 。试确定该导线截面。解：（ 1 ）线路的等效变换将图 6-5a 所示的带均匀分布负荷的线路等效为图 6-5b 所示的带集中负荷的线路。图 6-5 　例 6-11 的线路a) 带有均匀分布复合的线路 b) 等效线路原集中负荷 p1 ＝ 20kW ， cos 1 =0.8 ，因此q1 ＝ p1tan1 ＝ 20tan （ arccos0.8 ） kar＝ 20×0.75kvar ＝ 15kvar 。将原分布负荷变换为集中负荷 P2 ＝ 0.5(kW/m)×60m ＝ 30kW,cos 2 ＝ 0.7 ，因此，q2 ＝ P2tan 2 ＝ 30×tan(arcos0.7)kvar ＝ 30kwar 。


（ 2 ）按发热条件选择导线截面线路上总的负荷为P ＝ p1 ＋ p2 ＝ 20KW ＋ 30KW ＝ 50KW Q ＝ q1 ＋ q2 ＝ 15kvar ＋ 30kvar＝ 45kvarS = = =67.3 I = = =102

6.5.4 按电压损耗选择导线和电缆的截面按此电流值查附录表 13-1 ，得 BLX 导线 A ＝ 35mm2 在 35℃时的 Ial ＝ 119A

＞ I ＝ 102A 。因此可选 BLX500-1×35 型导线三根作相线，另选 500-1×25 型导线一根作保护中性线（ PEN ）。（ 3 ）校验机械强度　查附录表 15 可知，按明敷在绝缘支持件上，且支持点间距为最大来考虑，其最小允许截面为 10mm2 ，因此以上所选相线和保护中性线均满足机械强度要求。

（ 4 ）校验电压损耗按 A ＝ 35 mm2 查附录表 16 ，得明敷铝芯线的 R0 ＝ 1.06Ω/km ， X0 =0.241Ω/km ，因此线路的电压损耗为

= % ＝ = 1.87%

= ＝ =［（ 20kW×0.03km ＋ 30kW×0.05km ） ×1.06Ω/km ＋（ 15kvar×0.03km ＋ 30kvar×0.05km ） ×0.241Ω/km］ /0.38kV =7.09V

由于 % ＝ 1.87%＜ al ％＝ 5% ，因此以上所选导线也满足电压损耗的要求。

§6.5.5 母线的选择

母线应按下列条件进行选择 :①对一般汇流母线按持续工作电流选择母线截面： ≥ (6-39)

式中，为汇流母线允许载流量 (A) ；为母线上的计算电流 (A) 。② 对年平均负荷、传输容量较大的母线，宜按经济电流密度选择其截面，公式同 (6-28) 。

③ 硬母线动稳定校验： ≥ (6-40)式中，为母线材料最大允许应力 (Pa) ，硬铝母线 (LMY) ， = 70MPa ，硬铜母线 (TMY) ， =140MPa ；为母线短路时三相短路冲击电流产生的最大计算应力，其计算公式为：

= M／W (6-41)

式中， M 为母线通过 ish3 时受到的弯曲力矩； W 为母线截面系数。 M = l／ K (6-4

2)式中，为三相短路时，中间相受到的最大计算电动力 (N) ； l 为导线上相邻支持点间的距离，即档距 (m) ； K 为系数，当母线档数为 1～ 2档时，K=8 ，当母线档数大于 2档时， K=10 。的计算公式为：

= (6-43)

式中，为相邻导线的轴线间距离；为三相短路冲击电流的峰值。

§6.5.5 母线的选择

母线截面系数 W 的计算公式为： W=b2 ·h／ 6 (6-44)式中， b 为母线截面水平宽度 (m) ； h 为母线截面的垂直高度 (m) 。④ 母线热稳定校验常用最小允许截面来校验其热稳定度，计算公式为 A = ×10 (6-45)式中，为三相短路稳态电流 (A) ，为假想时间 (s) ；为导体的热稳定系数( 单位为 A· ／mm2) ，铝母线 C = 87 ，铜母线 C = 171 ，详见附录表 17 。当母线实际截面大于最小允许截面时，能满足热稳定要求，即： A≥A (6-46)

小结

1 ．电气设备选择及校验供配电系统常用的电气设备有：高低压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、低压刀开关、低压断路器、互感器、高低压成套设备（高低压开关柜）和电力变压器等。一般高低压电气设备首先按正常工作条件时的电压、电流条件来初选型号，然后再校验断流能力（对开关电器）和短路故障时的动稳定度和热稳定度。电力变压器的选择包括实际容量和正常过负荷能力的考虑计算以及台数和容量的选择、计算。2 ．导线截面的选择与检验选择导线截面必须满足：发热条件、电压损失条件、经济电流密度条件、机械强度和短路时的动、热稳定度；同时，还须考虑与保护装置的配合问题；对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。对于电缆，不必校验其机械强度和短路动稳定度，但需校验短路热稳定度。对于母线，短路动、热稳定度都需考虑；对 6～ 10KV 及以下的高压配电线路和低压动力线路，先按发热条件选择导线截面，再校验电压损失和机械强度；对 35KV 及以上的高压输电线路和 6～ 10KV 长距离、大电流线路，则先按经济电流密度选择导线截面，再校验发热条件、电压损失和机械强度；对低压照明线路，先按电压损失选择导线截面，再校验发热条件和机械强度。

第 6 章 供配电设备及导线的选择校验

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第 6 章供配电设备及导线的选择校验