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第5章 工厂电力线路
5.1 工厂电力线路及其接线方式 5.2 工厂电力线路的结构和敷设 5.3 导线和电缆截面的选择计算 5.4 车间动力电气平面布线图 5.5 电力线路的运行维护与检修试验
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5.1 工厂电力线路及其接线方式
5.1.1 电力线路的任务和类型
电力线路（electric power line）是电力系 统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的 主要任务。 电力线路分类： 按电压高低：高压线路和低压线路 按结构型式：架空线路、电缆线路、
工厂供电
第5章 工厂电力线路
天津理工大学中环信息学院 自动化工程系
本章属于工厂供电的一次部分内容 教学内容：工厂电力线路及其结线方式；工厂电力线 路的结构和敷设；导线和电缆截面的选择计算；车间 动力电气平面布线图；工厂电力线路的运行维护。 教学重点：工厂电力线路及其结线方式；工厂电力线 路的结构和敷设；导线和电缆截面的选择计算
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电缆沟 电缆沟敷设占地少，走向灵活，能容纳较多电
缆，但检修维护也不方便，适用于多条电缆走向相 同的情况，在容易积水的场所不宜使用。
在配电系统中应用较广
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电缆桥架 电缆敷设在电缆桥架内，电缆桥架装置是由支架、
盖板、支臂和线槽等组成。电缆桥架敷设克服了电缆 沟敷设电缆时存在的积水、积灰、易损坏电缆等多种 弊病，改善了运行条件，具有占用空间少、投资省、 建设周期短、便于采用全塑电缆和工厂系列化生产等 优点。在国内外已被广泛应用。
环式接线，供电可靠性比较高。 任一段线路发生故障或检修时， 都不致造成供电中断，或暂时停 电，一旦切换电源的操作完成， 就能恢复供电。
环式接线，可使电能损耗和电 压损耗减少，既能节约电能，又 能提高电压水平。但是环式供电 系统的保护装置及其整定配合相 当复杂，如配合不当，容易发生 误动作，反而扩大故障停电的范 围。
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5.1.3低压线路的接线方式 工厂低压线路的接线方式：放射式、树干式和环式。 （一）放射式接线 放射式接线的特点是：
其引出线发生故障 时互不影响供电，可靠 性较高；但在一般情况 下，其有色金属消耗量 较多，采用的开关设备 较多。这种接线多用于 供电可靠性要求高的车 间，特别架空线路相比，具有运行可靠，不易
受外界影响，不占地面的优点，但同时也具有投资大， 敷设维修困难，难于发现和排除故障的缺点。
1.电缆的结构 电缆主要由导体、绝缘层、护套层和铠装层组成。 电缆线路由电力电缆和电缆头(包括电缆中间接头 和电缆终端头)组成。
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电缆的类型很多。电力电缆按其缆芯材质分铜芯 和铝芯两大类。按其采用的绝缘介质分油浸纸绝缘的 和塑料绝缘的两大类。塑料绝缘电缆又有聚氯乙烯绝 缘及护套电缆和交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆两种。
2）由三相四线制线路分支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，因此其中性线截面A0应与 相线截面Aφ相同，即： A0=Aφ
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3）三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，由于各相的三次 谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相 电流，因此这种情况下，中性线截面A0宜等于或大于相线截面 Aφ，即
要提高供电可靠性，可采用双干式供电或两 端供电的方式。
(a)双干线供电
(b)两端供电
双干线供电及两端供电的接线方式
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（三）环式接线 环式接线，实质上是两端供电的树干式接线。 为了避免环式线路上发生故障时
影响整个电网，也 为了便于实现线路 的选择性，因此多 数环式线路采取 “开口”运行方式， 即环式线路有一处 开关是断开的。
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解：查附录表19-3得+25℃时5根单芯线穿硬塑料管的BLV-500型 导线截面为120mm2的Ia1=160A>I30=150A。因此按发热条件， 选Aφ=120 mm2。
N线截面按A0≥0.5Aφ，选A0=70 mm2 PE线截面按公式，选APE=70 mm2。 穿线的硬塑料管（PC）内径，查附录表19-3，得d=80mm。 所选导线和管径可表示为：
导线和电缆在通过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值。
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３.经济电流密度 高压线路及特大电流的低压线路， 一般应按规定
的经济电流密度选择导线和电缆的截面，以使线路的 年运行费用（包括电能损耗费）接近于最小，节约电 能和有色金属。 ４.机械强度
导线的截面应不小于最小允许截面由于电缆的机 械强度很好，因此电缆不校验机械强度，但需校验短 路热稳定度。
重要回路及震动场所或对铝有腐蚀的场所应采用铜芯 绝缘导线外，一般应优先选用铝芯绝缘导线。
绝缘导线按绝缘材料分，有橡皮绝缘和塑料绝缘两 种。
绝缘导线的敷设方式，分明敷和暗敷两种。明敷 是导线直接或在管子、线槽等保护体内，敷设于墙壁、 顶棚的表面及绗架、支架等处。暗敷是导线在管子、 线槽等保护体内，敷设于墙壁、顶棚、地坪及楼板等 内部，或者在混凝土板孔内敷线等。
解 此TN-S线路除三根相线外，尚有N线和PE线。
(1) 相线截面的选择
查附录表19-1，30℃时明敷的BLX-500型铝芯橡皮 线截面为50 mm2时的 Ial=163A>I30=150A
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满足发热条件，因此相线截面选Aφ=50 mm2。 (2) N线截面的选择
按A0≥0.5Aφ
选 A0 =25 mm2
A0≥Aφ 2.保护线（PE线）截面的选择
PE线要考虑三相线路发生单相短路故障时的单相短路热稳定度。
根 据 短路热 稳 定度的 要 求 ， PE线 的 截面 APE ，按GB50054— 1995《低压配电设计规范》规定：
1）当Aφ≤16mm2时
APE≥Aφ
2)当16mm2<Aφ≤35mm2时 APE≥16mm2
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（二）树干式接线 指由变配电所高压母线上引出的每路高压
配电干线上，沿线支接了几个车间变电所或 负荷点的结线方式。
这种接线与放 射式接线相比，主 要具有下列优点 （1）能减少馈出 线回路数。 （2）采用的高压 开关数量少。 （3）无需设高压 配电室，投资较少。
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缺点： （1)供电可靠性更低，当高压配电干线发生故 障或检修时，其上的所有变电所都要停电. (2)在实现自动化方面，适应性更差。
BLV－500－(3×120+1×70+PE70)－PC80 四、按经济电流密度选择导线和电缆的截面
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2. 裸导线的结构和敷设 车间内的配电裸导线大多采取硬母线的结构，其
截面形状有圆形、管形和矩形等，其材质有铜、铝和 钢。车间中以采用LMY型硬铝母线最为普遍。现代化 的生产车间，大多采用封闭式母线（亦称母线槽）布 线，封闭式母线安全、灵活、美观，但耗用钢材较多， 投资较大。
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为了识别裸导线相序，以利于运行维护和检修， GB2681-1981《电工成套装置中的导线颜色》规定 交流三相系统中的裸导线应按表所示涂色。裸导线涂 色不仅用来辨别相序及其用途，而且能防蚀和改善散 热条件。
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（二）树干式接线 树干式接线的特点正好与放射式相反，一般情况
下，它采用的开关设备较少，有色金属消耗量也较 少；但干线发生故障时，影响范围大，故供电的可 靠性较差。一般用于机械加工车间，机修车间，适 用于供电容量较小而分布较均匀的用电设备。
低压母线放射式
低压“变压器-
配电的树干式
干线组”的树干
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5.2 工厂电力线路的结构和敷设
5.2.1 架空线 架空线路是指室外架设在电杆上用于输送电能的线
路。导线材质必须具有良好的导电性、耐腐蚀性和机械 强度。
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架空线路主要由导线（一般为钢芯铝绞线）、杆塔、 绝缘瓷瓶和线路金具等基本元件组成。
为了防雷，有些架空线还架设有避雷线。
优点： 1）设备简单，造价低。 2）露置空中，易于检修和维护。 3）利用空气绝缘，建造比较容易。 缺点： 1）侵占地面位置，有碍交通。 2）易受环境影响、安全可靠性较差。 3）影响厂区美化 。
(3)PE线截面的选择
由于Aφ>35 mm2，故选 APE ≥0.5Aφ=25 mm2 所选线路的导线型号规格可表示为
BLX－500－(3×50+1×25+PE25)
例 ： 上例所示线路，如采用BLV-500型铝芯塑料线穿硬
塑料管埋地敷设。当地最热月平均气温为+25℃。试按发
热条件选择此线路的导线截面及穿线管内径。
交流三相系统中裸导线的涂色
裸导线类别 A线 B线 C线 N线和PEN线
PE线
涂漆颜色 黄 绿 红
淡蓝
黄绿双色
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5.3 导线和电缆截面的选择计算
5.3.1 概述
为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地 运行，导线和电缆（含母线）的截面的选择必须 满足下列条件： １. 发热条件
导线和电缆在通过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
2.电缆敷设 电缆的敷设路径要求尽量最短，转弯最少，尽量
避免与各种地下管道交叉，散热要好。 常用的电缆敷设方式有： ➢ 直接埋地敷设 ➢ 电缆沟 ➢ 电缆桥架 另外还有电缆隧道、电缆排管等方式，但较少使
用。
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直接埋地敷设 首先挖一深0.7～1m的壕沟，于沟底填上
100mm的细砂或软土，再铺设电缆，然后填以沙 土，加上保护板，最后回填沙土。这种方式电缆易 受机械损伤，土壤化学腐蚀，可靠性差，检修不便， 多用于根数不多、敷设途径较长的线路 。
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（二）中性线、保护线和保护中性线截面的选择 1.中性线（N线）截面的选择 三相四线制线路中的N线，要通过不平衡电流或零序电流， 因此N线的允许载流量不应小于三相系统中的最大不平衡电 流，同时应考虑谐波电流的影响。
1）一般三相四线制的中性线截面，应不小于相线截面Aφ的 50％，即： A0≥0.5Aφ