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4.1.3 按发热条件选择导线和电缆的截面
按发热条件选择三相系统中的相线截面时,应使其允许载流量Ial不小于通过相线的计算电流I30,即
Ial?I30 (4.1) 所谓导线的允许载流量,就是在规定的环境温度条件下,导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许的最大电流。如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时,则导线的允许载流量应乘以校正系数
?al??0' K?? (4.2)
?al??0式中,θal为导线额定负荷时的最高允许温度;θ0为导线的允许载流量所采用的环境温度;θ0’为导线敷设地点的实际环境温度。
这里所说的“环境温度”,是按发热条件选择导线所采用的特定温度。如前所述,在室外,环境温度一般取当地最热月的每日最高温度的月平均值。在室内,则可取当读最热月平均最高气温加5℃.对土中直埋得电缆,则取当地最热月地下0.8~1m的土壤平均温度,或近视地取当地最热月平均气温。 4.1.4 线路电压损耗的计算
由于线路存在着阻抗,所以在负荷电流通过线路时要产生电压损耗。按规定,高压配电线路的电压损耗,一般不得超过线路额定电压的5%;从变压器低压侧母线到用电设备受电端的低压配电线路的电压损耗,一般不得超过用电设备额定电压的5%;对视觉要求较高的照明线路,则为2%~3%。如果线路的电压损耗值超过了允许值,则应适当加大导线的截面,使之满足允许的电压损耗的要求。
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4.1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4.1)为例,说明集中负荷的三相线路电压损耗的计算方法。
在图4-1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、
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电阻和电抗。
图4.1 带有两个集中负荷的三相线路
线路总的电压损耗为:
?U?(P1L1?P2L2)R0?(Q1L1?Q2L2)X0 (4.3)
UN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
?U??(PR)UN (4.4)
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:
?U?线路电压损耗的百分值为:
?U%??U?10 0 (4.6) UN?(PL)?AUN (4.5)
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;∑M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: ?U%?100?M?AU2N??MCA (4.7)
式中,C是计算系数,见表4.1
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表4.1 计算系数C
线路额定电压/线路类型 V 三相四线或三相三线 两相三线 单相或直流 220 110 220∕380 46.2 20.5 7.74 1.94 16.5 34.0 12.8 3.21 铝导线 铜导线 计算系数C∕(kW·m·mm-t)
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2mm时的数值。
2) 均匀分布负荷的三相线路电压损耗的计算
如图4.2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。
?U?3i0L2R0(L1?L22)?3IR0(L1?L22) (4.8)
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,单位是Ω/km;L2为均匀分布负荷线路的长度,单位是km。
图4.2 均匀分布负荷线路的电压损失计算
4.1.5 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
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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(4.8)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百分比来校验其导线截面是否满足电压损耗的条件:
?U%??Ual% (4.9) 如果是“均一无感”线路,还可以根据式(4.7),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??MC?Ual% (4.10)
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。
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?Pi2100??UF%UN?(PiLi) (4.11)
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?Pi(PiLi) (4.12) ?C?UF%4.1.6 母线的选择方法
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:
Ial?I30 (4.13)
式中,Ial为汇流母线允许载流量,I30为为母线上的计算电流。
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。 3) 硬母线动稳定校验:
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?al?? c (4.14) 式中,?al为母线材料最大允许应力(Pa),硬铝母线(LMY),?al= 70MPa,硬铜
(3)母线(TMY),?al=140MPa;?c为母线短路时三相短路冲击电流Ish产生的最大计算
应力,其计算公式为:
?c?M (4.15) W(3)式中,M为母线通过ish时受到的弯曲力矩;W为母线截面系数。
FC(3l) M? (4.16)
K式中,FC(3)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:
(3l)2? FC(3)?3ish?10N7A 2 (4.17)
a(3)式中,a为相邻导线的轴线间距离;ish为三相短路冲击电流的峰值。
母线截面系数W的计算公式为:
b2h W? (4.18)
6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
(3)I??10? AminC3tmin (4.19)
(3)式中I?为三相短路稳态电流(kA);C为导体的热稳定系数(Asmm2)。铝
母线C=87.
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≥Amin (4.20)
4.2 导线选择
4.2.1 10kV进线选择
(1) 导线选择
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