电工技术实训教案(8)

第一类额定电压在1OOV以下,主要用于安全照明及开关设备的直流操作电源,如单相36V,24V,12V.

第二类额定电压在100～1000V,主要用于动力和照明,如线电压380V,相电压220V. 第三类额定电压超过1000V,用于高压输配电线路及高压用电设备. 二,供电的要求及电力负荷的分级 (一)供电的要求

(1)安全,可靠.在输配电和用电过程中应确保安全,不发生人身事故,设备事故,并保证供电的可靠性,连续性.

(2)经济,合理.输配电系统应选材适宜,投资少和运行费用低;线路的布局应全面考虑,近期和发展等规划力求合理. (二)电力负荷的分级

根据电力负荷的重要性和停电造成的影响或损失的程度,将负荷分为三级.

(1)一级负荷.一级负荷是指:突然停电造成人身伤亡,造成重大设备损坏使设备难以修复,造成重大产品报废,引起生产严重混乱等造成巨大经济损失和严重的政治影响的负荷. (2)二级负荷.二级负荷是指:突然停电造成产品大量报废,造成主要设备损坏,使重点企业严重减产,停工,造成重大经济损失,使大部分城市居民的正常生活被打乱等造成重大政治影响的负荷. (3)三级负荷.三级负荷是指除一,二级以外的负荷. 三,架空线的截面选择

架空线是用来输送电能的.选择经济合理的架空线是建设架空线路中的一项重要工作.

10kV及以下的架空线路,多采用铝绞线架设;35kV及以上的线路,一般都采用钢芯铝绞线架设.在选择导线的截面时,一般应满足导线的机械强度,允许持续电流和电压损失三个条件.再根据线路输送的负荷大小,选择适当的导线截面. (一)根据机械强度选用导线截面

由于架空线要受到自身重力及大自然的外力作用,所以要求架空线路具有一定的机械强度.一般规定低压架空线路不应采用单股的铝导线或铝合金导线;高压线路不应采用单股铜导线.表4-1为架空裸导线最小允许截面.

表4—1架空裸导线最小允许截面(mm2) 裸线种类

高压(6kV以上) 低 压 居民区 非居民区

铝绞线及铝合金绞线 钢芯铝绞线 铜绞线 35 25 16 25 16 16 16 16

Φ3.2mm

(二)根据允许持续电流选择导线截面

负荷电流流过导线时,由于导线具有一定的电阻,将使导线发热,温度上升.如温度过高会使绝缘导线的绝缘老化,甚至损坏;能使裸导线接头处加剧氧化,增加接触电阻,严重时能发生断电事故.导线的允许持续电流值是根据导线的用途,材料,绝缘种类,允许温度和表面散热条件而决定的.为了选择方便,制造厂方根据导线在上述条件下长时间通电所允许的持续电流,生产出相应规格的导线,使我们在选择导线截面时,只考虑导线中的电流值就可以了. 三相架空线路中的电流值可用下式计算: (4-1)

式中 Ij——线路中计算电流值,A; Pj——线路中计算有功功率,W; U——三相电路的线电压,V; cosΦ——功率因数.

(三)根据电压损失选择导线截面

低压线路导线截面的选择 负载端电压是保证负载正常运行的一个重要因素.由于线路存在阻抗,电流通过线路时会产生一定的电压损失,如果电压损失过大,负载就不能正常工作. 电压损失的大小与导线的材料,截面和长度有关,如用电压损失率来表示,其关系式如下: 式中 △U%——电压损失百分数(7%～l0%); P——线路输送的有功功率,kW; UN——额定电压,V; R——线路电阻,Ω;

XL——线路感抗,一般为0.35—0.41Ω/km; cosφ——功率因数;

sinφ——无功功率与视在功率的比值.

在低压线路中,电压损失主要是线路电阻R引起的,感抗XL的影响很小. 四,架空线路的安全距离

(一)架空线路对跨越物的安全距离

架空线路要越过道路,田野,树木,河流,村庄,集镇等,为了安全必须保证有一定的安全距离.低压架空线路的导线对地面,水面,路面,建筑物等的最小距离允许值查表. (二)架空线路的线间安全距离

架空线路通常在同一根电杆上架设许多种类的线路,有高压线路,低压线路,广播线路和电话线路等.这些线路的排列和它们之间的距离都有一定要求.

高压线路应架设在低压线路的上面,广播和电话线路应架设在低压线路的下面.

架空线路的三相排列相序应符合下列要求:对高压线路,面向负荷从左侧起,导线排列相序为L1,N,L2,L3.零线一般靠电杆的道路侧.电杆一般架设在道路韵北侧和东侧.

线路电压为10kV时,线间距离应不小于600mrn;线路电压在400V时,线间距离应不小于300mm;但靠近电杆两侧的线间距离应不小于500mm. 架空线路的结构

架空线路主要是由电杆,导线,横担,拉线,绝缘子和金具等组成. 一,导线的种类及选用

1.导线的种类常用的架空导线有钢芯铝绞线,铝绞线,铜绞线和钢绞线等,有时也采用绝缘导线.

(1)钢芯铝绞线(LGJ).钢芯铝绞线是用钢线和铝线绞合而成,其内部几股是钢线,外部几股是铝线.导线上所受的力主要由钢线承担,而导线中的电流绝大部分从铝线中通过.

(2)铝绞线(LJ).铝绞线的机械强度比钢芯铝绞线小,一般用于35kV以下的架空线路上,电杆间

距不超过100～150m.

(3)铜绞线(TJ).铜绞线的机械强度高,导电性能好,抗腐蚀性强,但较贵重,应节约使用.

(4)钢绞线(G).钢绞线的机械强度大,导电性能次于铜和铝,易氧化生锈,仅用于小功率架空线路中,常用作接地装置的地线.

2.导线的选用 在选用架空线路的导线时,必须首先进行外观检查,检查导线有无松股,交叉,折叠,硬弯,断裂及破损等,然后再检查有无严重腐蚀现象.对钢绞线还要检查其表面镀锌是否完好,有否断股现象. 二,电杆的种类及选用

电杆是架空线路的重要组成部分,是架空导线的支柱.电杆应具有足够的机械强度,造价要低,使用寿命要长.

1.电杆的种类 电杆按其材质可分为木杆,金属杆和水泥杆.

(1)木杆.木杆的重量轻,施工方便,成本低;但易腐朽,使用年限短(约5～15年),而且木材又是重要的建筑材料,一般不宜采用.

(2)金属杆(铁杆,铁塔).金属杆较坚固,使用年限长;但消耗钢材多,易生锈腐蚀,造价和维护费用大.金属杆多用于35kV以上的架空线路.

(3)水泥杆(钢筋混凝土杆).水泥杆经久耐用(40--50年),造价较低;但因笨重,施工费用较高.为节约木材和钢材,水泥杆是目前使用最广泛的一种.

常用的杆型有方形和环形两种,一般架空线路采用环形杆.环形杆又分为锥形杆和等径杆两种.电杆长度一般为8,10,12和15m等数种.锥形水泥杆应用最广.

2.电杆的结构型式 电杆按其在线路中的作用和地位,可分为六种结构型式.

(1)直线杆(又叫中间杆).位于线路的直线段上,只承受导线的垂直荷重和侧向的风力,承受沿线路方向的导线拉力.

(2)耐张杆(又叫承力杆).位于线路直线段上的数根直线杆之间,或位于有特殊要求的地方(如架空导线需要分段架设等处).这种电杆在断线事故和架线中紧线时,能承受一侧导线的拉力,所以耐张杆的强度比直线杆大得多.

(3)转角杆.用于线路改变方向的地方,它的结构应根据转角的大小而定.转角杆可以是直线杆型的,也可以是耐张杆型的.如是直线杆型的,就要在拉线不平衡的反方向一面装设拉线.

(4)终端杆.位于线路的始端与终端.在正常情况下,除受导线自重和风力外,还要承受单方向的不平衡拉力.

(5)跨越杆.用于铁道,河流,道路和电力线路等交叉跨越处的两侧.由于它比普通电杆高,承受力较大,故一般要增加人字或十字拉线.

(6)分支杆.位于干线与分支线相联接处,在主干线路方向上有直线杆型和耐张杆型两种;在分支方向侧为耐张杆型,其能承受分支线路导线的全部拉力. 各种杆型在线路中的特征及应用示例如图4-4所示. (a)各种电杆的特征

(b)各种杆型在线路中应用

图4-4 各种杆型在线路中的特征及应用 三,绝缘子的选用

绝缘子用来固定导线,并使导线对地绝缘.此外绝缘子还要承受导线的垂直荷重和水平拉力,所以它应有良好的电气绝缘性能和足够的机械强度.

低压架空线路常用的绝缘子有针式绝缘子,蝶式绝缘子和拉紧绝缘子.

(1)针式绝缘子分为高压和低压两种.高压针式绝缘子用于3,6,10,35kV线路上;低压针式绝缘子用于1kV以下的线路上.针式绝缘子按针脚的长短分为长脚和短脚两种:长脚的用在木横担上;短脚的用在铁横担上.

低压针式绝缘子型号的含义如下: P D 1—□

P——针式绝缘子; D——低压; 1——1KV;

□——数字1,2,3表示尺寸大小,3为最小一种.

(2)蝶式绝缘子分为高压和低压两种.高压蝶式绝缘子用于3,6,lOkV线路上;低压蝶式绝缘子用于lkV以下线路中,一般组装在耐张杆上. 低压蝶式绝缘子型号的含义如下: E D □

E——蝶式绝缘子; D——低压;

□——数字1,2,3表示尺寸大小,1为最大一种. (3)拉紧绝缘子用于架空线路电杆的拉线中. 四,线路金具

在敷设架空线路中,横担的组装,绝缘子的安装,导线的架设及电杆拉线的制作等都需要一些金属附件,这些金属附件统称为线路金具.

1.常用线路金具 线路金具主要用于架空电力线路,可将绝缘子和导线悬挂或拉紧在杆塔上,或用于导线,地线的连接,防震及拉线杆中拉线的紧固与调整等.线路常用的金具大致有以下几种:

(1)针式绝缘子的直脚和弯脚. (2)蝶式绝缘子的穿心螺钉.

(3)悬式绝缘子的挂环,挂板,线夹. (4)横担固定在电杆上用的U形抱箍.

(5)调节拉线松紧的花篮螺栓,拉线心形环.

(6)线路用的其他螺栓,垫铁,支撑,线夹,夹板,钳接管等.

2.线路金具的选用 线路金具要和其他部件配套使用.线路金具在使用前均应进行外观检查,其内容和要求如下:

(1)表面应光洁,不应有裂缝,毛刺,飞边,砂眼,气泡等缺陷. (2)线夹船体压板与导线接触面应光滑,平整.

(3)悬垂线夹以回转轴为中心,能自由转动45度以上.

(4)镀锌层应完整无损,遇有镀层剥落时,应先除锈,然后补刷防锈漆及油漆. 常用的各种架空线路金具如图4—5,图4—6及图4—7所示. 五,拉线的种类及选用

架空线路的电杆在架线以后,会发生受力不平衡现象,因此必须用拉线稳固电杆.此外,当电杆的埋设基础不牢固时,也常使用拉线来补强;当负荷超过电杆的安全强度时,也常用拉线来减少其弯曲力矩.拉线按用途和结构可分以下几种:

(1)普通拉线(又叫尽头拉线)用于线路的耐张终端杆,转角杆和分支杆,主要起拉力平衡的作用.

(2)转角拉线用于转角杆,主要起拉力平衡作用.

(3)人字拉线(又叫两侧拉线) 用于基础不坚固和交叉跨越加高杆或较长的耐张段(两根耐张杆之间)中间的直线杆上,主要作用是{生狂风暴雨时保持电杆平衡,以免倒杆,断杆.

(4)高桩拉线(又叫水平拉线) 用于跨越道路,渠道和交通要道处,高桩拉线应保持一定高度,以免妨碍交通.

(5)自身拉线(又叫弓形拉线) 为了防止电杆受力不平衡或防止电杆弯曲,因地形限制不能安装普通拉线时,可采用自身拉线.

上述几种拉线的种类如图4—8所示. (a)终端拉线 (b)转角拉线 (c)人字拉线 (d)高桩拉线 (e)自身拉线 图4-8 拉线的种类 六,横担的组装

横担的主要作用是用以安装绝缘子.横担按材料分为铁横担,木横担和瓷横担三种.铁横担是用角钢制成的,坚固耐用,但易生锈(为防生锈,应镀锌或涂漆).木横担有圆形和方形两种:一般用杉木制成的横担是圆形的;用硬木制成的横担是长方形的(朝上一面略圆,以利雨水流落).瓷横担具有良好的绝缘性能,可以代替绝缘子及铁横担,木横担,其机械强度较差,在施工和运行中容易碎裂.

为了施工方便,一般都在地面上将电杆上部的横担,金具等全部组装好后,再整体立杆. 各种横担的外形如图4-19所示. 图4-19 各种横担

绝缘子在横担上安装的距离是由电杆与电杆之间的档距决定的.档距在40m以下时,绝缘子距离为30cm;在40m以上时,绝缘子距离为40cm.为考虑登杆的需要,靠近电杆两侧的绝缘子距离不得小于60cm,铁横担两端距离约4cm,木横担为10cm.木横担两端应用铁线缠绕固定,以防横担破裂.

常用的低压铁横担安装形式可分为正横担,侧横担,和合横担,交叉横担等,如图4-20 所示.其中正横担最常用;侧横担在线路靠近建筑物而电杆又必须竖立在小于与建筑物规定的距离以内时使用;和合横担用于转角,耐张,终端等承力杆(安装形式有平面和合,上下和合两种.平面和合承力较大,上下和合结构简单,不易搭鸟窠);交叉横担用于分支或巨大转角处. 横担在电杆上安装的位置应符合下列要求: (1)直线杆上的横担应安装在负荷的一侧.

(2)转角杆,分支杆,终端杆上的横担应安装在所受张力的反方向. (3)多层横担均应装在同一侧.

(4)横担应装得水平且与线路方向垂直,其倾斜度不应大于l/100. 铁横担的长度和截面选择见表4—8和表4—9. 表4-8 铁横担长度的选择(mm) 横担材料 低 压 线 路 二线 四线 六线 铁横担 700 1500 2300

表4-9 横担截面的选择表(mm) 导线截面 (mm2) 低 压 直线杆

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